关键词： 3D打印   复合材料   聚乳酸   聚醚酮酮   汽车轻量化   发展趋势  

摘要： 综述了3D打印材料的分类、特性,重点分析了3D打印用高分子材料在汽车领域的应用、面临的挑战及未来发展趋势。目前,3D打印用金属材料主要集中于金属粉材的研发;聚乳酸丝材收缩率低、尺寸稳定性好,有利于提高仿形检具的成型精度和打印质量;碳纤维增强复合材料的力学性能好且其制品质量轻;满足汽车轻量化要求;聚醚酮酮/连续碳纤维复合材料具备制造复杂结构工程零部件的潜力。未来发展趋势是开发更高性能、更低成本的新型3D打印材料,提升打印速度、精度与规模化生产能力。

关键词： 解锁把手   聚苯硫醚   玻璃纤维   断裂失效  

摘要： 在使用某航空传输产品的解锁把手组件过程中,发现其尾翼及插销部位因断裂而导致产品失效。通过对该失效解锁把手组件定性分析、能谱分析、外观及断口宏微观检查分析,同时结合该组件使用工况及工作原理,分析了该解锁把手组件的失效机理,确定了解锁把手的失效模式。结果表明:失效解锁把手组件为玻璃纤维增强的聚苯硫醚(PPS/GF)复合材料,尾翼部位因受较大外力载荷剪切导致断裂失效,插销部位因发生翘曲促使其受到较大力矩载荷作用导致断裂失效。根据失效模式提出相应改进措施及建议,防止故障再次发生。

关键词： 热塑性复合材料   自动铺丝   原位成型   CF/PAEK   原位退火  

摘要： 针对CF/PAEK复合材料自动铺放成型工艺中质量一致性差的问题,提出一种铺放后真空辅助原位退火(vacuum-assisted in-situ annealing,VIA)工艺。针对自动铺放成型后的层合板开展VIA工艺实验,通过调控原位退火温度和保温时间制备CF/PAEK复合材料单向层合板,分别研究VIA工艺参数对成型温度场、翘曲变形、孔隙率、结晶度和层间性能的影响。结果表明:VIA工艺可以为样件提供均匀的温度场,消除结晶梯度,使样件翘曲程度随着退火温度的升高而逐渐降低,直至消除;当退火温度超过树脂熔融温度,可以降低CF/PAEK预浸料或自动纤维铺放(AFP)工艺过程中产生的内部孔隙,孔隙率降至1.97%,同时大幅提升层间性能,使样件层间剪切强度达到64.7 MPa,相比未经过VIA的样件提升58.6%。

关键词： 生物基活性炭   聚氨酯   电化学性能   榛子壳  

摘要： 废弃生物质是一种廉价的可再生资源,由其制备的生物质活性炭具有高比表面积、高导热性和高导电性等特性,在电化学应用方面具有巨大潜力。采用氢氧化钾(KOH)化学活化和氮掺杂的方法,成功制备榛子壳活性炭,并将其加入热固性聚氨酯(PU)中,利用电化学工作站、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射和BET等表征手段,对其电化学性能、热力学性能及显微结构等进行分析。结果表明:氮掺杂榛子壳活性炭(HSAC)具有三维多孔状结构,平均孔径在6 nm以下,在PU基体中具有良好的分散性。HSAC/PU复合材料具有良好的热稳定性,在6 mol/L KOH电解液中表现出良好的电化学性能。在0.5 A/g的电流密度下,HSAC/PU-0.5的比电容为187.6 F/g,且具备出色的速率能力(20 A/g时为157.6 F/g),电容保持率为83.9%。

关键词： 水热法   PDMS-ZnO/Ag纳米复合材料   表面增强拉曼散射(SERS)   4-巯基苯甲酸(4-MBA)  

摘要： 采用水热法合成了PDMS-ZnO,再利用磁控溅射法在PDMS-ZnO薄膜上沉积贵金属Ag纳米晶体.通过改变溅射时间来调节Ag纳米晶体的含量,成功制备了具有不同Ag含量的PDMS-ZnO/Ag纳米复合材料.利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分析了样品的结构和形貌,并选择4-巯基苯甲酸(4-MBA)作为拉曼探针分子,对比研究了不同Ag溅射时间对PDMS-ZnO/Ag纳米复合材料SERS增强活性的影响,选择出具有最佳Ag含量的PDMS-ZnO/Ag.实验结果表明,当溅射时间为45 s时,PDMS-ZnO/Ag纳米复合材料具有最佳的SERS检测性能,对4-MBA的检测限低至10^(-7) mol/L.

关键词： 工程水泥基复合材料   聚丙烯纤维   碳纤维   力学性能  

摘要： 工程水泥基复合材料(ECC)以其优异的变形能力和韧性广受关注,鉴于ECC使用PVA纤维和细硅砂导致成本增加,为降低ECC材料成本,推广ECC在工程实际中应用,研究者使用不同纤维代替PVA纤维引入ECC中,研究总结不同类型纤维对ECC力学性能的影响和纤维增强ECC的面对的挑战,目前纤维增强ECC仍需改进,提高纤维本身性能或增加ECC中纤维含量有益于增强ECC,其纤维增强ECC具有重要研究意义和广阔应用前景。

关键词： 杂化复合材料   参数化建模   总体积分数   大小径纤维数量比   力学仿真  

摘要： 虽然纤维增强复合材料以其具有良好的强度与刚度等特性广泛应用于许多领域,然而其韧性差,易出现裂纹等缺点使得杂化纤维材料在许多领域大量使用。但由于杂化纤维材料的强度和刚度的变化与多种变量有关,力学性能测量较为复杂,且测量成本较高。本文针对碳纤维/玻璃纤维杂化复合材料的力学性能研究,提出一种新的将随机顺序扩展算法与硬核模型算法相结合的方法生成随机性模型,研究了总体积分数和大小径纤维数量比两个参数对材料力学性能的影响。研究结果表明,纤维的总体积分数与材料轴向弹性模量呈正相关,而相互垂直方向上的纤维对力学参数的抵抗作用和排列方式有关;小径纤维数量与材料的轴向力学性能呈正相关,大径纤维数量与材料的剪切性能呈正相关。最后对模型的可靠性进行分析,进一步验证了本文提出的新算法的可靠性。

关键词： 含硫硅烷偶联剂   白炭黑   结构特征   作用机理  

摘要： 综述了含硫硅烷偶联剂的研究进展,介绍了巯基烷氧类硅烷、多硫烷氧类硅烷、辛酰基烷氧类硅烷、巯基长链烷基烷氧类硅烷和多硫长链烷基烷氧类硅烷的结构特征、作用机理以及在白炭黑/橡胶复合材料中的应用,并展望了含硫硅烷偶联剂的发展前景。

关键词： 聚酰亚胺   石墨   复合材料   摩擦磨损   尺寸稳定性   高温力学性能   低温力学性能  

摘要： 美国杜邦公司的Vespel®SP-21作为一种高性能聚酰亚胺工程塑料,因具有优异耐高低温性能、尺寸稳定性和耐磨损性能,已经广泛应用于低温行业,但是,其存在韧性差、加工困难和成本高等问题。为替代Vespel®SP-21,以质量分数为15%的石墨微粉填充结晶性聚酰亚胺,通过热压成型制备了石墨/结晶性聚酰亚胺复合材料(PI/C),系统地测试了PI/C的热学、力学、尺寸稳定性及摩擦磨损等性能,并与Vespel®SP-21进行了对比。结果表明,PI/C的玻璃化转变温度约为215℃,熔融温度为370℃,5%热失重温度为537℃,略高于Vespel®SP-21(531℃),具有优异的热稳定性;PI/C与Vespel®SP-21在50~150℃范围内具有相当的储能模量,且熔融加工性更加优异,但是耐热性相对较差。PI/C在-150~100℃温度区间内热膨胀系数变化率约为26%,优于Vespel®SP-21的35%;室温下PI/C的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度和简支梁无缺口冲击强度均远高于Vespel®SP-21;在200℃下PI/C也保持了优异的力学性能;在-150℃下PI/C的压缩强度达到297 MPa,表现出更加优异的低温压缩性能;PI/C的摩擦系数为0.3,磨痕宽度为4.5 mm,显示出良好的耐磨损性能。制备的PI/C可替代Vespel®SP-21成为低温环境的优选材料,在低温泵行业中具有广阔的应用前景。

关键词： 连续碳纤维   低熔点聚芳醚酮   棒材   带模比  

摘要： 为了探讨不同带模比(R_(TD))对连续碳纤维增强低熔点聚芳醚酮(CCF/LMPAEK)复合材料棒材性能的影响,采用自行设计、组装的连续纤维增强热塑性复合材料棒材成型装置,以CCF/LMPAEK预浸带为原料,制备R_(TD)为85%、90%和95%的3种不同CCF/LMPAEK棒材,并对CCF/LMPAEK棒材的弯曲性能、动态力学性能以及孔隙率进行表征。结果表明:随着R_(TD)的增加,棒材的弯曲强度(σ_(f))和弯曲模量(E_(f))显著提高。R_(TD)为95%的棒材σ_(f)达到686.3 MPa,E_(f)达到45.5 GPa,相比R_(TD)为90%的棒材,分别提升23%和21%。动态热机械分析(DMA)显示,随着R_(TD)的增加,棒材的储能模量(E')和玻璃化转变温度(T_(g))增大。当R_(TD)为90%时,棒材的E'为11933.7 MPa;当R_(TD)为95%时,E'为12760.5 MPa,相比R_(TD)为90%的棒材提高7%。3种棒材的T_(g)分别为440.5、440.6、441.7 K,相比纯LMPAEK,分别提升14.3、14.4、15.5 K,这表明该棒材具有良好的耐热性,在较高温度下仍能够保持良好的力学性能。此外,随着R_(TD)的增加,棒材的孔隙率下降,当R_(TD)为95%时,棒材表面光滑,其孔隙率仅为1.82%。