高气体阻隔石墨/环氧纳米复合材料的可控制备

针对无内衬复合材料压力容器的气体渗漏问题,提出了一种具有高气体阻隔性能的石墨/环氧微结构有序复合材料的制备方法。采用湿化学沉淀的方法将Fe3O4磁性纳米粒子吸附到石墨微片(GNPs)的表面,实现石墨微片的表面磁性修饰(mGNPs)。在分析磁性片状粒子代表单元在磁场条件下的受力情况的基础上,确定了定向排列m-GNPs所需最小磁场强度40mT。将m-GNPs引入到环氧树脂中,通过外加磁场诱导定向排列,制备出了石墨/环氧微结构有序复合材料(m-GNPs/EP)。氦检漏试验结果表明,1%质量分数的m-GNPs/EP的氦漏率较纯树脂提高了1个数量级,较GNPs随机排列的复合材料氦漏率提高了69%。

树脂基复合材料成型工艺的发展

随着复合材料工业的迅速发展,传统的复合材料成型工艺日臻完善,新的成型方法不断涌现。本文通过梳理接触低压成型工艺、拉挤成型工艺、模压成型工艺、缠绕成型工艺、铺放成型工艺、RTM成型工艺这几种先进树脂基复合材料成型工艺的发展历程,分析发展过程中的关键技术,来研究先进复合材料成型工艺的演变,从而探讨未来树脂基复合材料成型工艺的发展方向。

CF/PPEK、CF/PPES复合材料高温力学性能研究

采用预浸热压成型工艺制备碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)单向复合材料试样,通过对试样在常温和高温条件下的力学性能测试与分析,研究了高性能热塑性复合材料在高温条件下力学性能及其强度和模量保留率的变化规律.实验表明,在250℃下其拉伸和弯曲强度及模量的保留率均在60%以上,仍具有极高的承载能力.利用Tr—n预测模型对这两种复合材料高温力学性能进行的预测结果与试验值基本吻合,从而验证了这个模型的可行性.

航空航天用纳米碳复合材料研究进展

对航空航天用纳米碳复合材料及其多功能特性的研究进展情况进行了综述,阐述了国内外研究者们在纳米碳复合材料及其多功能特性方面取得的重要成果,并系统地综述了纳米碳复合材料在多尺度增强、电磁屏蔽、智能驱动、隔热、传感方面的研究工作。最后展望了纳米碳复合材料在航空航天领域中的潜在应用。

用有限元法对CF/PPEK热塑性复合材料等效模量计算

碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)是一种新型高性能热塑性复合材料.根据复合材料细观结构周期性假设,隔离出复合材料的代表性体积元———RVE(representative volume element).基于能量等效的原理,通过对RVE施加简便的边界载荷和恰当的边界条件,运用细观力学有限元法,采用有限元软件Ansys计算了复合材料的等效弹性模量.理论计算及试验结果表明该方法能够较好地预测此种复合材料的宏观弹性性能.

轻量化复合材料压力容器研究进展

复合材料压力容器结构设计理论的发展,薄壁金属内衬成型技术的创新,缠绕成型工艺仿真技术的实现以及性能监测与评价体系的建立,为最大化地减轻复合材料压力容器的重量奠定了基础,有效地解决了新一代航天飞行器动力系统的减重技术"瓶颈"。

CF/PPEK复合材料界面结构与性能

对连续碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)的界面结构与性能进行了研究。通过XPS和Raman光谱表征了CF/PPEK复合材料的界面结构,并利用微脱粘试验研究了CF/PPEK复合材料的界面性能。结果表明:PPEK能与经过表面处理的碳纤维形成较强的界面作用,粘结情况较为理想,保证了基体与纤维间的应力传递,使得CF/PPEK复合材料具有良好的热稳定性及力学性能。基于复合材料细观结构的周期性假设,采取连续性与周期性边界条件,建立了高性能热塑性复合材料三相同轴圆柱形细观分析模型。应用剪滞理论和非线性有限元分析方法对CF/PPEK的界面性能进行了模拟计算与分析,其计算结果与试验结果吻合较好。

三角形截面碳纤维复合材料弯曲强度B基准值

三角形截面碳纤维是一种新型碳纤维,其截面形状呈近似正三角形,特殊的截面形状赋予它一些有别于圆形截面碳纤维的特殊性能。本文研究这种三角形截面碳纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲性能,采用数理统计和MATLAB编程等方法,通过对十组数据进行异常数据的筛选,Anderson-Darling,估计weibull分布的形状与尺寸参数及拟合优度检验,研究了其弯曲强度。该三角形截面碳纤维复合材料弯曲强度的B基准值为1417.2MPa,为三角形截面碳纤维复合材料的使用提供了弯曲性能数据。

碳纳米管/金属Ni/稀土氧化物复合材料用于增强夹层结构的吸波性能

将碳纳米管、纳米氧化镧、微米金属Ni粉、微米氧化镱分散至环氧树脂,将该环氧树脂混合物填充复合材料夹层结构的夹层,来探究该复合材料结构的吸波性能。利用网络矢量分析仪对该结构进行检测。结果表明,该复合材料结构在吸波分贝和吸波带宽方面都有提升,具有良好的吸波性能。在2.99～18.00GHz频段内,反射分贝出现三次波峰：第一个波峰的吸波带宽（〈-5d B）为2.55GHz,最大值出现在4.86GHz,为-23.78d B。第二个波峰的吸波带宽（〈-5d B）为3.75GHz,最大值出现在10.35GHz,为-21.07d B。第三个波峰吸波带宽（〈-5d B）为5.66GHz,最大值出现在14.04GHz,为-13.65d B。整体的吸波带宽（〈-5d B）达到11.96GHz,占全部测试频率的80%。另外,该复合材料结构对电磁波的损耗比例也有提升。

新型热塑性复合材料细观力学与宏观性能的研究

碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮 (CF/ PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜 (CF/ PPES)是一种新型高性能热塑性复合材料 ,制备方法和力学性能的研究是使其得到广泛应用的基础。本工作研究了两种复合材料的预浸热压成型工艺 ,对制备的单向复合材料进行了力学性能实验研究 ,并基于复合材料细观结构周期性假设 ,建立了一种细观力学模型。该模型建立起了宏、细观场量的联系 。

玻璃钢/复合材料行业学科建设及人才培养回顾与展望

回顾了我国玻璃钢/复合材料专业的建设与发展,总结了目前玻璃钢/复合材料行业学科建设及人才培养的现状,并展望了未来我国玻璃钢/复合材料行业学科建设及人才培养的目标和方向。

新型混凝土结构加固修补材料的研究

研究了两种复合材料的预浸热压成型工艺 ,对制备的单向复合材料进行了力学性能试验研究 ,并利用扫描电子显微镜 (SEM)

航天用复合材料压力容器的应用与发展

复合材料压力容器在航空航天、汽车、电子等领域具有广泛的应用,本文系统地分析了目前复合材料压力容器的材料和典型结构,阐述复合材料压力容器在航天工业的主要应用及发展方向。

碳纳米材料接枝碳纤维的复合材料界面增效研究进展

界面作为复合材料的重要组成部分,起着传递载荷的作用,影响复合材料的整体性能。碳纤维表面属于石墨乱层结构,微晶有序取向,惰性大,不易与树脂基体结合。对碳纤维进行适当的表面改性,增加纤维的比表面积、粗糙度和引入活性官能团,都能改善表面润湿情况,实现机械结合和化学结合,提高复合材料的界面性能。碳纳米材料接枝到碳纤维表面,是提高界面性能的有效方法之一。因此,对碳纳米管、氧化石墨烯接枝碳纤维的制备方法、界面增效设计以及界面增强机制的国内外研究现状进行综述和分析,在此基础上,展望了碳纳米材料接枝碳纤维表面和界面性能评价方法的研究趋势和前景。

凹凸棒土/环氧树脂复合材料力学性能的研究

凹凸棒土作为含水富镁硅酸盐的链层状粘土矿物,是一种极具潜力的复合材料填充体。但是由于其本身易团聚、"亲油疏水"性差,限制了其在复合材料中的应用。为此,本文采用表面活性剂CTAB及硅烷偶联剂KH550对凹凸棒土进行表面改性处理,使其能够均匀分散于环氧树脂E51中,并制备掺杂量为1wt%的纳米复合材料。对复合材料力学性能测试结果表明,改性后凹凸棒土增强复合材料的拉伸及弯曲强度及模量均有显著提高。

T800碳纤维/5428双马树脂复合材料界面性能研究

界面作为增强体与基体连接的纽带,对复合材料的性能有着至关重要的影响。本文主要研究了T800 CF/5428 BMI树脂复合材料的界面性能。首先基于Wilhelmy方程,采用动态接触角测量仪表征了5428双马树脂与T800碳纤维的接触角,在此基础上求解了表面能与粘附功,为研究二者间界面的形成提供依据。其次,采用微滴脱粘试验,获得了T800/5428双马树脂复合材料的界面剪切强度,并通过数值模拟技术,讨论了微滴形状、刀具位置等参数对界面剪切强度的影响。

石墨烯定向排列增强聚合物基复合材料研究进展

在树脂基体中引入以石墨烯为代表的碳纳米材料可显著改善复合材料的力学性能、导热性能以及多功能性,从而为传统的复合材料注入新的内涵。纳米材料在复合材料中的排列形式将直接影响复合材料的性能。据文献报道,相比随机排列增强的复合材料,石墨烯定向排列增强的石墨烯/聚合物复合材料的强度可提高0. 5倍,韧性提高约1. 2倍,热导率提高约1倍。对此,本文总结了石墨烯定向排列增强聚合物复合材料的制备方法,包括层层自组装法、流动剪切诱导法、抽滤诱导定向法、外场诱导定向法等;并简述了每种制备方法的优缺点;分析了石墨烯定向排列对复合材料力学性能、导热性能、导电性能的增强效果,在此基础上,展望了石墨烯定向排列增强聚合物复合材料的发展前景。

碳纤维增强树脂基复合材料低温贮箱抗渗漏性研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有轻质高强的特性,将其应用于航天运载器贮箱中,能够显著降低推进系统的结构重量及几何体积。然而,CFRP贮箱的渗漏问题严重影响了贮箱的应用。首先介绍了含金属内衬CFRP贮箱,而后综述了无金属内衬CFRP低温贮箱抗渗漏性的研究进展,主要从渗漏机理、抗渗漏设计、渗漏性检测方法等方面进行阐述,报道了国内外有关纳米材料掺杂增强、树脂基体改性增韧、铺层结构优化设计等抗渗漏设计方法,展望了无金属内衬CFRP低温贮箱抗渗漏研究的方向。

复合材料螺旋桨流固耦合分析方法的发展和研究现状

复合材料螺旋桨性能研究的重要方法之一是流固耦合分析方法,求解流固耦合方程能够获得复合材料螺旋桨的水动力性能与结构响应。通过对国内外复合材料螺旋桨流固耦合分析方法的总结和归纳,分别介绍了主流的流固耦合分析方法——VLM/FEM流固耦合方法、BEM/FEM流固耦合方法和CFD/FEM流固耦合方法,同时对其研究内容和发展现状进行了简单阐述,展望了未来复合材料螺旋桨流固耦合分析方法研究趋势,为进一步研究复合材料螺旋桨流固耦合方法提供了参考。

树脂基复合材料微胶囊自修复技术综述

微胶囊自修复技术通过在树脂中包埋胶囊来实现材料的快速损伤监测和起始损伤修复。本文综述了微胶囊修复技术中针对微胶囊形状和尺寸的参数优化方法。同时,综述了微胶囊在树脂基体中与裂纹作用的研究方法。分析了现有微胶囊自修复技术设计中存在的未考虑修复剂物理特性的问题。展望了未来微胶囊自修复技术与可视化材料监测及全局自修复材料技术相融合的发展前景。