3D打印连续纤维复合材料工艺、结构优化研究进展

连续纤维增强复合材料由于优异的比强度、比刚度、可设计性和轻量化特质,日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐.3D打印技术的发展改变了连续纤维复合材料结构的生产制造流程,使复杂结构的自由成型成为可能,为先进结构材料提供了巨大的设计空间.为充分发挥先进材料性能优势和3D打印成型灵活性,研究人员分别从材料性能和结构设计出发,探索与3D打印连续纤维复合材料相适应的设计制造一体化解决方案,实现产品创新设计和性能提升.本文系统性地回顾了面向连续纤维复合材料性能分析、工艺改进和结构优化的研究工作,结合研究实践对连续纤维复合材料的结构多尺度优化方法进行总结分析,并对未来先进材料结构设计实时化、功能化、智能化的发展趋势进行探讨和展望.

即食乌龙头黄花菜复合食品加工工艺研究

为延申乌龙头和黄花菜的产业链和综合利用,优化乌龙头黄花菜复合食品的品质,以新鲜乌龙头和黄花菜为主要原料,以食用植物油、食盐、白砂糖、香辛料为调味料,通过单因素试验确定调味料的种类和添加量,通过正交试验确定乌龙头黄花菜复合食品调味料的配比。正交试验结果表明,食盐添加量1.4%、香辛料添加量0.45%、白砂糖添加量4%、食用植物油添加量9%时可制得色泽诱人、口感鲜嫩香脆、乌龙头甘醇味浓、营养丰富的乌龙头黄花菜复合食品,其感官评分为98.47分。该生产工艺和方法合理,安全可靠,值得推广。

桑葚葡萄复合果酒发酵工艺响应面法优化

以桑葚为主要原料,复配葡萄发酵制备桑葚葡萄复合果酒,以感官评分和酒精度为评价指标,通过单因素试验及响应面试验优化其发酵工艺,并对其发酵前后的理化指标及抗氧化活性进行测定。结果表明,与桑葚混合发酵的最适葡萄品种为玫瑰香葡萄,最佳发酵工艺条件为:桑葚汁与玫瑰香葡萄质量比9:1,发酵温度20℃,初始pH为4.4,初始糖度22°Bx。在此优化条件下,桑葚葡萄复合果酒的酒精度为7.86%vol,感官评分为87.3分。发酵60 h后,总糖、pH分别从219.60 g/L、4.40下降至60.70 g/L、4.26,DPPH和羟基自由基清除率分别提升了12.32%和24.03%,总酸、总酚和总黄酮含量分别上升了1.77 g/L、159.67 mg/L和34.46 mg/L。

石墨烯/碳纳米管复合电热膜制备过程工艺优化及预测模型

目的本文利用响应面法和神经网络遗传算法对石墨烯/碳纳米管复合电热膜的固化工艺进行优化,并对2种方法的优化结果进行比较,为复合电热膜制备提供了最佳的工艺参数。方法通过单因素实验探讨浆料定量、固化温度和固化时间对复合电热膜体积电阻率的影响,在此基础上进行BB试验设计,在BB试验结果上进行响应面法(RSM)和BP神经网络分析及优化。结果单因素实验结果表示随电热膜定量增加,体积电阻率先下降后上升,随着固化温度的升高或固化时间增加,体积电阻率逐渐下降直至趋于稳定。对BB响应面法和GA-BP遗传神经网络法优化获得的最佳工艺进行实验验证,GA-BP遗传神经网络模型优化的结果相对误差较小为1.06%,因此得出最佳固化工艺参数:定量为0.056 g/cm^(2)、固化温度为85.71℃、固化时间为11.13 h。该研究结果对石墨烯碳纳米管复合电热膜的制备工艺具有参考价值。结论通过响应面方差分析表明,定量、固化温度和固化时间三因素对体积电阻率既有显著的线性影响,也有极其显著的平方影响。BP神经网络预测模型的准确性很好,可用于石墨烯/碳纳米管复合电热膜体积电阻率的预测。

金属空心球复合材料重力铸造工艺研究

基于对金属空心球复合材料的结构分析,采用金属型重力铸造法制备金属空心球复合材料。介绍了金属空心球复合材料金属型重力铸造工艺流程,并设计了一种成本低廉、简易成型、且能多次使用的金属型模具,且对金属空心球复合材料进行了实验试制及材料验证。结果表明,采用金属型重力铸造法能够制备出孔壁结构完整且孔洞随机分布的金属空心球复合材料,能实现空心球单一设计与梯度设计;金属空心球复合材料基体与空心球壁组织较为致密,且形成了厚度为25~30μm的界面层;金属空心球复合材料的应力-应变曲线具有明显的弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段,且采用空心球梯度设计的金属空心球复合材料相较于空心球单一设计的金属空心球复合材料,其基本力学性能有明显的提升。最后,与传统的闭孔泡沫铝材料进行了对比分析,金属空心球复合材料整体稳定性更高,吸能效果更强。

低杂醇百香果-火龙果复合果酒生产工艺优化

以百香果汁与火龙果汁为原料酿造百香果-火龙果复合果酒,通过单因素试验和正交试验确定最佳发酵工艺为火龙果汁与百香果汁体积比1∶1,果胶酶添加量0.02%,果酒干酵母添加量0.09%,硫酸铵添加量0.04%,发酵温度24℃,发酵时间15 d,在此条件下发酵的果酒中甲醇含量为300 mg·L^(-1),杂醇油含量为510mg·L^(-1)。本研究为百香果-火龙果复合果酒的工业化生产提供了理论依据和技术支持。

叶轮零件增减材复合加工工艺规划及虚拟仿真加工研究

针对叶轮零件结构复杂、加工难度大等问题,对其结构及工艺特点进行分析,制定增减材复合加工工艺规划,并基于NX软件设计增材和减材加工的刀具轨迹,最后通过在VERICUT中构建的虚拟仿真系统对加工过程进行仿真,验证增减材复合加工工艺及NC程序的正确性。虚拟仿真加工结果表明,该方法可为复杂零件高效、高质量加工提供一种新的思路和参考。

牛蒡花生扇贝复合营养酱制作工艺研究

复合营养调味酱相对于单一原料制作的酱类来说具有更多的营养成分及风味物质,因而更受消费者的青睐。选取牛蒡提取液、发芽花生、扇贝裙边、芝麻叶为主要原料,以感官评分为考察指标,通过单因素实验和正交试验优化牛蒡花生扇贝复合营养酱的配方。研究结果表明,牛蒡花生扇贝营养酱的最佳配方为牛蒡提取液10份、发芽花生1.6份、扇贝裙边1.2份、芝麻叶0.3份、大豆油0.8份、赤藓糖醇0.6份、葱姜蒜粉0.35份、十三香0.15份,以此配方制得的营养酱感官评分最高,达95分。

模糊数学评价下的植物基复合谷物酸奶发酵工艺分析

为进一步提高植物基复合谷物酸奶的适口性与滋味,文章通过建立模糊数学感官模型,以产品外观、适口性、滋味评价作为评价指标,为酸奶评分提供客观且科学的方法。再通过设计单因素试验,改变酸奶发酵中的不同的料液比、发酵剂添加量、发酵温度等因素,结合模糊教学感官模型得分,确定最优的料液比、发酵剂用量和发酵时间的最佳参数,完成对“酸奶发酵工艺”的优化。试验结果表明,在植物基复合谷物酸奶发酵中,最佳料液比为1:4、发酵剂使用量为0.06%、发酵温度为42℃、发酵时间为6.5h,最终酸奶得分可达到91.02分。

Hf-Si金属间化合物/陶瓷复合材料的制备工艺及其研究发展现状和应用发展趋势

铪硅(Hf-Si)金属间化合物具有较高的力学性能,优异的耐磨性和抗氧化性。Hf-Si金属间化合物主要有Hf_(2)Si, Hf_3Si_(2),Hf_(5)Si_(4),HfSi和HfSi_(2)。陶瓷具有较高的力学性能,优异的耐磨性和抗氧化性。Hf-Si金属间化合物可与陶瓷结合制备Hf-Si金属间化合物/陶瓷复合材料。笔者阐述了Hf-Si金属间化合物/陶瓷复合材料的制备工艺、物相组成、显微组织、力学性能、耐磨性和抗氧化性,还阐述了Hf-Si金属间化合物/陶瓷复合材料的研究发展现状和发展趋势,并对其未来的研究发展趋势进行了分析和展望。

X65Q+CRA625冶金复合管氩弧焊工艺

文中分析了X65Q+CRA625冶金复合管的焊接工艺,该工艺的焊接方法采用钨极氩弧焊。根据基材为高强度的X65Q管线钢、复合层为镍基材料这一特殊情况,制订了有针对性的关于预热/层间温度、坡口准备、充气保护、焊接操作等的焊接控制要点,并通过焊接接头试验,确定了这种焊接工艺的合理性,可满足该复合管的焊接质量要求。

昆布多糖的复合酶法提取工艺优化及其对α-葡萄糖苷酶的抑制活性

优化复合酶提取昆布多糖的工艺参数,并考察其抑制α-葡萄糖苷酶的能力。以昆布多糖得率为评价指标,通过正交试验确定复合酶配比,采用响应面法评价酶解时间、pH、液料比和温度对昆布多糖得率的影响。采用体外酶抑制实验测定昆布多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制活性。结果表明,复合酶最佳添加量为纤维素酶100 mg、果胶酶90 mg、木瓜蛋白酶55 mg,最佳酶法提取工艺为酶解时间1.8 h、酶解温度49.4℃、pH6.1、液料比59:1 mL/g,最佳工艺条件下昆布多糖预测得率18.183%,实测多糖得率18.19%±1.04%,其中性糖、酸性糖、蛋白质及硫酸根含量分别52.72%、11.76%、2.66%、19.49%;在1~5 mg/mL范围内其对α-葡萄糖苷酶的抑制作用随浓度增加而升高,最大抑制率为79.04%±3.17%,IC50为1.443 mg/mL。复合酶法提取的昆布多糖得率高,其对α-葡萄糖苷酶具有明显的抑制作用。

纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展

拉挤成型作为一种连续生产固定截面的热塑性复合材料成型工艺,具有原材料利用率高、生产效率高、废品率低、产品复制性强、可设计等优点,已在轻量化汽车、建筑建材、风电叶片等领域内广泛应用。热塑性树脂基体存在室温下呈固态、熔融状态下流动性差的问题,导致纤维浸渍困难,成为此类成型工艺发展的瓶颈,因此改进拉挤成型工艺的关键集中在纤维浸渍技术上。本文综述了纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的研究进展,并根据浸渍方式的不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺,介绍了每种成型工艺的浸渍特点、制备流程以及工艺优化方案,阐述了拉挤成型工艺中不同的纤维浸渍方式对制件质量的影响规律,最后对拉挤成型工艺现存的问题进行了讨论,展望了未来纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的发展趋势,为今后拉挤成型工艺的深入研究和开拓创新提供参考。

导热复合材料加工工艺的现状及进展

近年来,随着电气设备以及微电子行业的快速发展,产品逐渐趋向于精密化、小型化,对高性能聚合物导热材料及其制品的精度需求和需求量越来越高。传统工艺较难使制品在满足导热能力的前提下,具备较好的物理性能。因此,如何在较少填料的情况下最大限度地改善材料的综合性能成为目前研究的热点,在该过程中,挤出机螺杆起到了关键作用。文章主要从复合材料加工工艺方面对提高材料的热导率进行了综述,包括熔融共混法、机械力诱导法等,这些方法解决了高聚物热导率低的问题,并提出了研究中存在的问题及改进方向,这对指导制备高导热性能的复合材料具有较高的参考价值。最后,对填充型导热复合材料的发展前景进行了展望。

黄芪多糖复合酶提取工艺优化及其α-葡萄糖苷酶抑制活性

目的:以黄芪为原料,采用复合酶法(木瓜蛋白酶、果胶酶、纤维素酶)提取黄芪多糖(Astragalus polysaccharides,APS),并分析工艺条件对多糖提取的影响。方法:在正交试验确定复合酶比例的基础上,采用响应面法对复合酶提取APS的提取条件进行优化,得到最优工艺条件,采用pNPG法评价其α-葡萄糖苷酶抑制活性。结果:5 g黄芪药材粉末,最佳复合酶配比为:木瓜蛋白酶88000 U、果胶酶65000 U、纤维素酶6000 U;最佳酶解提取条件为:酶解处理时间、温度、pH和料液比分别为2.82 h、60.34℃、5.11和1:34.46 g/mL,APS的得率最高可达22.79%±0.14%;APS对α-葡萄糖苷酶的半数抑制浓度(IC50)为7.42μg/mL。结论:复合酶提取APS的得率较单酶得率显著提高,APS对α-葡萄糖苷酶表现出较强的抑制作用。

小白杏复合果蔬酵素发酵工艺及其抗氧化活性研究

以小白杏为主要原料制备小白杏复合果蔬酵素。以感官评分为指标,在单因素试验的基础上通过响应面法优化小白杏复合果蔬酵素的发酵工艺,并考察小白杏复合果蔬酵素的抗氧化活性。结果表明:以小白杏200g、西瓜50g、番茄50g、黄瓜50g、苹果50g和纯净水400mL制备的混合液总质量为基准,最佳发酵工艺为白砂糖添加量10%、菌接种量0.10%、发酵温度33℃、发酵时间37h,在此条件下,制得的酵素对DPPH自由基的清除率为81.9%±2.13%、还原力为0.3±0.12,酵素的色泽淡黄透亮、酸甜适中,具有浓郁果香味。

孔槽泡沫夹芯复合材料真空辅助树脂传递工艺仿真与优化

本工作提出了孔槽泡沫夹芯复合材料的设计方案并针对真空辅助树脂传递(VARI)工艺进行了实验和仿真研究。首先,通过实验测得玻璃纤维织物和树脂的相关参数,利用Hagen-Poiseuill方程和达西定律算出孔洞和沟槽的等效渗透率;接着,利用PAM-RTM模拟孔槽泡沫夹芯复合材料的VARI工艺过程,并与实验结果进行对比;然后,使用PAM-RTM研究了芯材加工参数、树脂灌注方式和导流网铺敷区域对成型过程的影响,并选出了最优方案;最后,在此方案的基础上研究了树脂黏度与灌注时间的关系,并拟合得到了预测函数。结果表明:实验结果与仿真结果基本一致;最优灌注方案可显著缩短树脂填充时间并降低整体孔隙率;预测函数可准确预测灌注时间,对实际生产具有一定的指导意义。

刺五加多糖的复合酶提取工艺及其对α-葡萄糖苷酶的抑制活性研究

为了优化刺五加多糖的复合酶提取工艺,以刺五加多糖得率作为指标,采用正交实验确定复合酶添加量,并基于响应面法对复合酶提取刺五加多糖的工艺进行优化。通过刺五加多糖对α-葡萄糖苷酶的抑制情况考察其降糖活性。结果显示复合酶(木瓜蛋白酶240 mg、果胶酶170 mg、纤维素酶160 mg)提取刺五加多糖的最佳工艺条件为酶解时间2.1 h、酶解pH 6.0、料液比1∶53 g/mL、酶解温度49℃。在此工艺下刺五加多糖得率为14.21%±0.09%,与预测值14.259%接近。提取条件各因素之间的主次顺序为料液比>酶解温度>酶解时间>酶解pH。体外活性实验表明,在0.1~0.5 mg/mL范围内,刺五加多糖对α-葡萄糖苷酶抑制率随着浓度的增大呈上升趋势,最大可达到65.83%±0.08%,IC_(50)为0.177 mg/mL,接近于阿卡波糖。由此可知复合酶提取刺五加多糖工艺稳定、可靠,刺五加多糖对α-葡萄糖苷酶具有一定抑制作用。

双辊铸轧工艺制备连续碳纤维增强铝基复合材料的研究

连续碳纤维增强铝基(CCF/Al)复合材料具有高比强度、低密度、良好的传热性以及低热膨胀系数等诸多优良的特性,在航空材料、汽车制造、电子设备和工业生产等领域均具有广阔的应用前景。对连续碳纤维表面涂层的制备方法进行了讨论,并总结了近年来CCF/Al复合材料的主要制备工艺、重要研究成果以及存在的问题;重点阐述了采用双辊铸轧工艺制备CCF/Al复合材料的研究结果,具体包括搭建的实验设备、改性后碳纤维的性能、所制备复合材料的组织结构及强化机理;讨论了该工艺目前存在的主要问题,并对其发展前景进行了展望。

响应面法优化芡实粉复合酶酶解工艺及多糖抗氧化性研究

为确定复合酶法酶解芡实粉的最佳工艺及芡实多糖的抗氧化活性,以优质产地的芡实粉为原料,通过单因素试验、Box-Behnken试验设计及响应面分析研究复合酶添加量、pH、酶解温度、酶解时间对水解程度(dextrose equivalent,DE值)的影响;并通过测定酶解后芡实多糖对DPPH自由基的清除能力评价其抗氧化活性。结果表明,复合酶法酶解芡实粉的最佳工艺参数为复合酶(普鲁兰酶∶α-淀粉酶)的质量比5∶6、酶添加量0.3%(以原料质量为基准)、pH 6.5、酶解温度56℃、酶解时间45 min。该条件下生产的芡实粉基料水解度可达20.25%,且酶解后芡实多糖具有一定的抗氧化活性。该研究结果为芡实相关产品的开发利用提供了理论依据及方法基础。