考虑颗粒团聚影响的聚合物基复合材料温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型

聚合物基复合材料在不同温度下的拉伸断裂强度一直是人们关注的焦点,颗粒作为一种常见增强相可以显著提高聚合物基复合材料的拉伸断裂强度。然而,随着颗粒体积分数的增加,颗粒将会发生团聚现象,从而影响增强效果。针对颗粒增强聚合物基复合材料,通过计及颗粒团聚的影响,以及材料热物理性能随温度的演化,建立了一个考虑团聚影响的温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型。模型得到了实验数据的良好验证。研究成果为定量表征不同颗粒含量、不同温度下复合材料的拉伸断裂强度提供了一种有效途径,加深了对不同温度下团聚现象对复合材料力学性能影响的认识。

功能填料表面修饰对聚合物基复合材料电磁屏蔽性能影响研究进展

对于自身不具备电磁屏蔽性能的聚合物材料而言,加入功能填料是赋予其屏蔽性能的主要方法。然而,简单的填充并不能达到上述目的,填料表面的功能化修饰对聚合物基复合材料电磁屏蔽性能具有重要影响。文中总结了填料表面功能化修饰的主要方法,包括化学镀、表面炭化、包覆聚合物、表面接枝和表面生长金属有机骨架(MOF)等,讨论了各种表面修饰对聚合物基复合材料性能产生的改性效果及最终对电磁屏蔽效能的影响,并对相关研究的未来发展提出了建议。

优化填料结构增强聚合物基复合材料的导热性能

聚合物基复合材料是重要的热管理材料之一,然而聚合物的本征导热系数较低,添加导热填料是提高其导热系数的主要方法。研究填料本征结构对其复合材料导热性能的影响规律,进而提高填料的利用效率是获得高导热复合材料的关键。根据“拓扑优化-简化-验证”的研究思路,以复合材料的高导热性能为目标,基于拓扑优化得到具有最佳导热性能的填料结构,并对其结构进行简化,借助有限元模拟、红外热像仪等对复合材料的导热性能进行验证。结果表明,当填料的形状是两端较大、中间较小的哑铃状时,复合材料呈现出最佳的定向导热性能。该研究结果为高效导热填料的结构设计提供了一种新的思路。

聚合物基复合材料用预处理秸秆纤维的研究进展

近年来,秸秆纤维在生物基复合材料的研发中备受关注。秸秆纤维具有丰富的物产资源和广阔的应用前景,但纤维表面含有大量羟基,与非极性聚合物基体的复合界面相容性较弱,导致其复合材料整体性能不佳。该文详细综述了秸秆纤维预处理的方法,包括物理法、化学法、生物法、物理化学联合法和其他预处理法,讨论了秸秆预处理方法对聚合物基复合材料性能的影响,比较了不同秸秆预处理技术的优缺点及应用前景,在此基础上对秸秆纤维预处理研究进行了展望,以期为新型复合材料的设计和开发提供参考。

阻燃微胶囊改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料阻燃性能与冲击性能研究

为了提高玻璃纤维增强聚合物基复合材料(GFRP)的阻燃性能,采用由微流控技术制备的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊改性环氧树脂基GFRP。采用垂直燃烧试验、锥形量热试验和落锤试验,研究阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA对GFRP阻燃性能、燃烧性能和抗冲击性能的影响。试验结果表明:阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA能明显提高GFRP的阻燃性能,相比FR-PN阻燃剂,添加阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP表现出更好的燃烧行为,当添加量为10wt%时,阻燃效果最佳;阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的加入能有效降低阻燃剂对GFRP抗冲击性能的负面影响,添加了10wt%阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP抗冲击性能最佳。

新型聚合物基复合材料脱模剂的制备与性能分析

基于传统脱模剂在各类应用场景中受诸多限制而导致脱模效果不稳定、对材料表面产生影响等问题的情况下,开发新型脱模剂就显得尤为关键。其中,新型聚合物基复合材料脱模剂通过在传统复合脱模材料上改进相关材料化学成分能够显著提升脱模效率。本文对聚合物基复合材料脱模剂的类型与应用、新型聚合物基复合材料脱模剂的制备进行分析,并对自增强技术的应用进行探讨。

先进聚合物基复合材料电阻植入焊技术研究进展

先进聚合物基复合材料(APC)是实现航空航天装备轻量化的重要结构材料,而制造效率低、成本高、耗能严重等因素阻碍了APC的进一步扩大应用。电阻植入焊(RIW)技术具有设备简单、效率高、节能环保、适合大型曲面结构连接等优点,是能够替代传统的胶接工艺实现APC结构件的绿色制造、再制造、循环利用的革新性技术之一。本文综述了APC电阻植入焊工艺及应用技术的研究进展,介绍了APC电阻植入焊技术面临的挑战,系统归纳总结了热塑性复合材料RIW原理、电阻植入体类型、焊接工艺参数优化、热固性复合材料RIW原理以及RIW在大型APC结构件制造中的应用技术等,指出了APC的RIW目前存在涉及材料设计、工艺优化和夹具制造等方面的问题。在未来,热塑性复合材料(TPC)结构的RIW技术相关的研究有望集中在发展更高强度的焊接黏结剂、设计新型结构的发热元件(HE)和改善黏结剂与HE的界面结合强度等方面,以提高接头的承载能力;加强RIW接头力学本构模型、疲劳强度以及服役寿命的研究;针对特定APC部件开展焊接设备和夹具的研究,推动RIW工程化,填补国内在该方面的空白。

融入科研课题的教学研究——聚合物基复合材料课程的教学改革

本文根据高分子复合材料的专业特点,提出了聚合物基复合材料课程的教学内容、教学方法、课堂教学和考核方法的改革,确立了聚合物基复合材料课程的教学体系,结合线上线下混合式教学模式,建立了科学、合理的教学及评价体系,并结合教师的课题,培养学生的实践能力和创新精神。实践表明,聚合物基复合材料课程教学改革使学生的学习兴趣和学习效率有显著的提高,提高了教学效果。

聚合物基复合材料分层损伤缺陷的研究现状及展望

聚合物基复合材料因具有比强度高、比模量高,疲劳性能好、耐腐蚀等优点,在航空航天等领域中有广泛的应用。然而,聚合物基复合材料存在分层失效现象,对其结构强度及刚度有显著影响,从而给轻量化设计和实际工程应用带来严峻的挑战。从数值模拟及实验表征的角度总结了聚合物基复合材料分层损伤研究现状,系统论述了粘聚力单元技术和扩展有限元技术在分层裂纹扩展方面的应用研究进展,介绍了有限元模拟及原位声发射技术等主要研究方法,指出通过声发射信号参数的处理能够实现聚合物基复合材料分层损伤模态的预测与识别,展望了聚合物基复合材料分层损伤缺陷机器学习研究前景。

聚合物基复合材料凸头螺栓连接研究进展

机械连接是聚合物基复合材料最典型的连接方式,因其在连接工艺性和可靠性方面的优势,使其在航空航天制造领域得到了广泛应用。对凸头螺栓连接聚合物基复合材料接头的研究进展进行综述。回顾了复合材料接头的机械连接形式,讨论了在拉伸加载下的失效过程,详细论述了复合材料接头的损伤模式;重点讨论了复合材料接头力学性能影响因素的研究进展,包括复合材料性能(纤维类型、增强体结构形式、纤维与金属混杂层板、铺层角度及比例、固化工艺、初始材料缺陷)、紧固件性能(紧固件刚度、钉头型式、螺栓直径、螺纹密封、间隙配合、干涉配合、紧固件缺失)、连接板性能、侧向约束(拧紧力矩、预紧面积、补偿垫片、接触面摩擦因素)、几何效应(复合材料板尺寸、板厚与孔直径比、层合板宽度与孔直径比、孔端距与孔直径比、螺孔形状、螺孔质量、螺孔位置误差)、载荷(静载荷、动态载荷、疲劳载荷、蠕变、松弛、温湿载荷)等;对聚合物基复合材料凸头螺栓连接的未来研究方向进行了展望。

碳纤维增强聚合物基复合材料雷击损伤研究进展

目前航空航天飞行器使用较多的碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)结构在遭遇雷击等强电磁环境时,往往表现出更严重的损伤和破坏。总结了针对CFRP雷击损伤特性开展的理论和试验研究,揭示了雷电流作用下CFRP直接损伤的形成机理,并从不同角度探讨了影响CFRP直接雷击损伤的因素。此外,对雷电冲击后的复合材料剩余强度问题进行了分析。未来继续开展CFRP直接雷击损伤研究工作时,仍需进一步考虑实际雷电环境下电流的综合影响。

雷电流A分量作用下碳纤维增强聚合物基复合材料的损伤研究

为了分析碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)在雷电流A分量下的损伤特性,对CFRP开展了标准化人工雷电实验,并建立了CFRP雷击损伤的电-热耦合有限元仿真,对比分析了不同峰值雷电流A分量下CFRP表观损伤、C扫内部损伤和仿真损伤结果。结果表明,不同峰值电流作用下CFRP的雷击损伤模式相同,雷电通道中的电荷和复合材料各向异性热电属性共同决定了雷击损伤的分区特性;复合材料各向异性热电属性影响内部电场和温度场分布,形成方向性极强的热损伤形态,且峰值电流会直接影响CFRP雷击热损伤程度。

聚合物基复合材料的力学性能测试方法

随着聚合物基复合材料的广泛使用,其力学性能测试结果的准确性变得至关重要。对聚合物基复合材料的力学性能测试方法及其测试标准进行了论述,同时对聚合物基复合材料的界面力学性能表征方法及其研究进展进行了介绍。

聚合物基复合材料在土木工程中的应用

介绍了聚合物基复合材料的机械性能、分类及特性,综述了其在土木工程中的研究进展及具体应用,包括在增强建筑材料力学特性方面及在建筑外墙中的应用。未来,应充分发挥聚合物基复合材料的重量轻、吸水率低、柔韧性高、耐化学腐蚀性好、比强度高、比模量高、导热性低等优点,进一步提高其经济性及实用性。

热传导聚合物基复合材料的研究进展

本文主要介绍了聚合物基复合材料的导热机理 ,以及预测二相体系复合材料热导率的理论模型方程。同时介绍了聚合物基导热材料的 3种类型及其具体应用 。

剑麻纤维增强聚合物基复合材料

剑麻是一种价廉质轻、具有高比强度和比模量的天然纤维 ,可用作聚合物复合材料的增强材料。本文作者总结了近年来剑麻 /聚合物复合材料的研究进展 ,介绍了剑麻的结构与性能、表面改性方法及其复合材料力学性能的影响因素等 。

聚合物基复合材料的湿扩散参数研究

通过系统地研究几种国产复合材料的吸湿行为 ,获得了描述湿气在其中扩散的基本参数 ,如平衡湿含量Mm,Mm 与相对湿度φ关系中的常数 a和 b,沿板材厚度方向上的一维湿扩散系数 Dx 以及 Dx 与温度关系中的常数ΔE(湿扩散活化能 )和 D0

填充型聚合物基复合材料的导电和导热性能

研究了高密度聚乙烯为基体、炭黑和炭纤维为填料复合体系的导电和导热性能。发现当导电填料的含量达到渗流阈值时,复合材料的电导率急剧升高;而在渗流阈值附近,其热导率未出现突变。这表明电导渗流现象不完全是由导电粒子通过物理接触生成导电链所致。其导电机制是相当数量的导电粒子相互发生隧道效应。

高导热聚合物基复合材料研究进展

电子与电力设备的不断集成化、小型化及大功率化带来了越来越严重的发热问题,实现高效的散热成为提高设备性能和延长其使用寿命的重要手段。拥有优异的电气、力学性能及低廉的价格而广泛应用于各类电子与电力设备中的聚合物材料,则因此成为了未来高导热材料的研究重点。在阐述聚合物材料微观导热机理的基础上,总结复合材料导热性能的影响因素(尤其是复合材料的界面特性)。特别地,针对目前广泛关注的微观导热结构设计的研究进展进行了重点描述。同时,综述高导热聚合物基复合材料的电气性能研究状况。最后,对未来应用于电子与电气领域的高导热聚合物复合材料的发展方向进行了展望。

Ag/PVA纳米聚合物基复合材料的制备及其电性能研究

通过溶胶-凝胶法制备Ag/PVA纳米聚合物基复合材料,对复合材料的微观结构进行了表征,并对这种复合材料的电学性能进行了研究。结果表明,纳米银可以通过溶胶-凝胶法均匀分散在水溶性的PVA聚合物中,并且这种复合材料具有独特的电学性能,即在合适的纳米银含量时这种复合材料表现出高于其基体的电阻率和击穿场强,并且低温下这种现象更加显著,利用纳米金属粒子在绝缘体中的库仑阻塞效应对这些结果进行了解释。