纤维复合材料预制件渗透率及其结构相关性的研究进展

纤维复合材料预制件的渗透率是影响液体模塑成型过程中树脂流动的一个重要参数,由于它与预制件多层次结构的复杂相关性而使得渗透率的预测一直面临着挑战。本文从预制件的微观、细观及宏观层次分别介绍了渗透率与其结构相关性的研究进展,综述了预制件渗透率的数学模型及其影响因素,展望了渗透率研究的发展趋势,这将有助于揭示复合材料结构件的缺陷形成机理,进而优化设计复合材料结构件及其成型工艺。

Sr掺杂LaFeO_3纳米晶光催化活性的研究

采用柠檬酸络合法制备了La1-xSrFeO3（x=0，0．1，0．3，0．5）的纳米粒子催化剂，采用TG／DTA、XRD、SPM以及比表面仪等技术表征了这些纳米晶的物化性质及微观结构，并研究了其对亚甲基蓝紫外光照射降解的光催化活性。结果表明：所得催化剂均为立方相，原子Sr替代钙钛矿A位La进入晶格中形成有限固溶体；采用Chekcell软件计算精修晶胞参数后，晶胞参数随Sr掺杂量增大而变大，制得催化剂比表面积为90-95m^2／g；Sr最佳掺杂量为x=0．5，这时所形成的La0.5Sr0．5FeO3光催化剂经3h光照射后光降解率可达91．88％，比LaFeO3作为光催化剂提高了约27％。掺杂Sr后引起的晶格缺陷和结构缺陷（氧空位）浓度的增加是掺杂Sr后的LaFeO3具有高效光催化活性的主要原因。

钙钛矿La_(1-x)Sr_xMnO_3纳米晶光催化活性

采用柠檬酸络合法制备La1-xSrxMnO3(x=0,0.05,0.1,0.3,0.5)纳米光催化剂,应用XRD、UV-vis和SEM等技术表征这些纳米晶的物化性质及微观结构,并研究其对亚甲基蓝紫外光照射降解的光催化活性。结果表明:所得光催化剂为钙钛矿型,均为立方相,原子Sr替代钙钛矿A位La进入晶格中引起晶胞收缩,晶格产生畸变。掺杂Sr后LaMnO3的吸收带边发生明显的红移。Sr最佳掺杂量x=0.1,所形成的La0.9Sr0.1MnO3光催化剂分散性好、尺寸分布较窄,经150 min光照射后光降解率可达67.1%,比LaMnO3作为光催化剂提高32.2%。掺杂Sr后引起的点缺陷-氧空位浓度增加是掺杂Sr后的LaMnO3具有高效光催化活性的主要原因。

基于“离位”增韧技术Z向注射RTM成型的浸润研究

针对"离位"增韧技术和Z-RTM成型技术,引入饱和度参数修正Darcy定律,建立描述树脂在纤维预制件中非稳态流动的偏微分方程,研究恒流注射过程中体积流量、树脂黏度和纤维预制件渗透率等工艺参数对非稳态浸润过程注入压力的影响,模拟树脂在层间未增韧和增韧纤维预制件束内和束间的流动。结果表明:数值模拟结果具有可靠性;随着注射时间的增加,纤维预制件内部各点的压力增加;随着体积流量、树脂黏度的增加,注入压力线性增加,而随着纤维渗透率的增加,注入压力减少,符合Darcy定律;实现了树脂在纤维预制件细微观层次浸润的可视化,这种可视化结果为预测树脂在预制件中的宏观流动提供了重要补充,并为实际工艺提供了一定指导作用。

纤维增强摩阻材料的冲击性能研究

主要研究了丁腈橡胶形态、粘结剂含量及混杂纤维含量对混杂纤维增强摩阻材料冲击性能的影响。结果表明,酚醛树脂中混入丁腈橡胶可大大提高摩阻材料的冲击性能,其中,液态丁腈橡胶与树脂混合制作的纤维增强摩阻材料的冲击性能较高;用质量分数为28％～29％的粘结剂与28％的混杂纤维制得的摩阻材料的冲击性能最佳。

《复合材料工艺及设备》课程教学建设与改革

《复合材料工艺及设备》是高分子材料科学与工程专业本科生的一门重要的专业必修课程。本文着重从课程教学团队、教学方法、实践教学和考核评价方法等方面对课程的建设与改革进行探讨。以培养应用型人才为目标、优化教学内容、改进教学方法、增加实践环节等手段,提高学生的兴趣,激发学生学习的积极性和主观能动性,培养学生思索和解决问题的创新能力,提高教学质量,也为他们今后的工作夯实了基础。

基于溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备LaFe_(1-x)Zr_xO_3纳米晶的性能研究

采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了LaFe1-xZrxO3(x=0,0.05,0.1,0.3,0.5)的纳米粒子催化剂,通过XRD、UV-vis、SEM和TEM等技术表征了这些纳米晶的物化性质及微观结构,并研究了其对亚甲基蓝紫外光照射降解的光催化活性。结果表明:所得催化剂均为立方相,原子Zr替代钙钛矿B位Fe进入晶格中并引起晶胞膨胀,晶格产生畸变。在B位掺杂Zr后,LaFeO3光催化活性明显得到提高。Zr最佳掺杂量为x=0.3,这时所形成的LaFe0.7Zr0.3O3光催化剂晶粒分散性好、尺寸分布窄,并具有均匀的微孔结构,是一种非常有前途的光催化剂。

《计算机在材料学中的应用》课程说课设计

说课是面向专家和同行叙述课程教学设计过程并交流切磋的一种有效教学活动,说课有利于提高教师教学水平和教学效果。《计算机在材料学中的应用》是材料科学与工程、高分子材料科学与工程和材料化学专业的必修专业基础课程之一,本文按说课要求着重从课程性质与定位、教学目标、内容设计、学情分析、教学方法与手段、教学评价与考核方式和教学反馈与效果几个方面进行叙述与探讨,旨在与同行交流并提高教学效果。

《复合材料工艺与设备》课程说课设计

说课是面向专家和同行叙述课程教学设计过程并交流切磋的一种有效教学活动,说课有利于提高教师教学水平和教学效果。《复合材料工艺与设备》是高分子材料科学与工程专业的重要课程之一,本文按说课要求着重从课程性质与定位、教学目标、内容设计、学情分析、教学方法与手段、教学评价与考核方式和教学反馈与效果几个方面进行叙述与探讨,旨在与同行交流并提高教学效果。

纤维增强摩阻材料增强增韧机理的SEM研究

利用日本JXA-840型扫描电子显微镜(SEM)对研制的新型摩擦制动材料冲击断口进行测试,结果表明纤维的断裂、纤维的拔出、纤维的桥接、界面脱粘及裂纹分叉、转向对提高摩阻材料的冲击韧性有极大的贡献,纤维对主裂纹的发展有阻碍作用,延缓了主裂纹的增长速度,在其他条件不变的情况下,纤维拔出的长度增加,吸收能量增大,材料的冲击强度也提高.裂纹的扩展方向对摩阻材料的韧性起着很重要的作用.

不同胶粘剂含量下摩阻材料冲击韧性和硬度对摩擦学性能的影响

纤维增强摩阻材料的抗冲击韧性和硬度对摩擦学性能有一定影响,但并不惟一决定摩擦系数和磨损率的大小。在胶粘剂含量为25％时,硬度有最大值为88.13(HRL),在胶粘剂含量为28％时,无缺口冲击韧性有最大值为4.68kJ/m^2,在胶粘剂含量较低时,硬度对摩擦性能起主要作用;在胶粘剂含量较高时,冲击韧性对摩擦性能起主要作用。

氧化铝多孔陶瓷凝胶注模成型研究

以TH-903为分散剂,刚玉粉体为基体材料,以碳粉为造孔剂,采用凝胶注模成型方法制备了多孔氧化铝陶瓷.研究了分散剂、球磨时间和固相含量对浆料粘度的影响以及造孔剂含量对多孔陶瓷性能的影响.结果表明:加入质量分数为2.5%的分散剂可制得低粘度、高固相含量的陶瓷浆料.成型后的坯体经1360℃烧结1h,可获得孔径分布均匀、高显气孔率及强度较高的产品.

La^(3+)-TiO_2/SiO_2复合纳米粉光催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同La3+掺杂量的TiO2/SiO2复合光催化剂,通过TG/DTA、XRD、SEM、UV-vis以及比表面仪等技术表征了这些纳米粉的物化性质及微观结构,并研究了其对亚甲基蓝紫外光照射降解的光催化活性。结果表明:La3+-TiO2/SiO2前驱体经500℃煅烧2h后,得到锐钛矿型氧化钛复合光催化剂。当La3+掺杂量不超过4%(摩尔百分比,下同)时,随着La3+掺杂量增多,复合粒子的尺寸减小,比表面积增大,紫外可见吸收光谱红移。La3+最佳掺杂量为4%,此时所形成的La3+-TiO2/SiO2光催化剂分散性好、尺寸分布较窄,经150min光照后对亚甲基蓝的降解率达76%,比未掺杂La3+的TiO2/SiO2的降解率提高了16%。

虚拟仿真技术在《复合材料工艺与设备》实验教学中的应用探索

分析了虚拟仿真技术的特点,针对新工科背景下《复合材料工艺与设备》课程实验教学的特点和技术需求,将虚拟仿真技术引入该课程专业实验,对其进行探索和应用,这将克服传统实验教学的弊端,从而提升了教学效果,培养了学生创新精神与实践能力。

ZnO∶Fe薄膜的光催化活性研究

以二水合乙酸锌、无水乙醇、二乙醇胺为主要原料,采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上沉积制备出了不同Fe掺杂浓度的ZnO薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度仪(UV-Vis)等对样品的结构和形貌等进行了测试和表征,并研究了不同掺杂浓度的ZnO∶Fe薄膜对亚甲基蓝降解率的影响。结果表明:所制得的ZnO∶Fe薄膜致密、均匀。ZnO∶Fe薄膜的光催化活性优于未掺杂的ZnO薄膜。Fe最佳掺杂浓度为1.5mol%,这时所形成的光催化剂经150min光照后对亚甲基蓝的光催化降解率达到93%,比纯ZnO薄膜的光降解率提高了42%。

TiO_2/SiO_2:Zn复合薄膜及其光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)成功制备了Zn掺杂的TiO2/SiO2薄膜.采用XRD、UV-vis和SEM等方法对TiO2/SiO2薄膜及Zn掺杂TiO2/SiO2薄膜的结构和微观形貌进行了测试与表征,并对亚甲基蓝的光催化降解进行了研究.结果表明:TiO2/SiO2∶Zn前驱体经500℃煅烧1 h可得到锐钛矿型氧化钛复合薄膜,薄膜平滑、致密、均匀.Zn2+进入TiO2晶格中形成置换固溶体,并引起晶格畸变.掺杂锌后,TiO2/SiO2光吸收带边发生明显红移.Zn最佳掺杂量为1.5%(摩尔比),这时所形成的Zn2+-TiO2/SiO2光催化剂经150 min光照射后光降解率可达83.7%,比纯TiO2/SiO2作为光催化剂提高了31%.

基于分形理论的摩阻材料抗冲击强度研究

摩阻材料的裂纹扩展以Z字形前进,在一定范围内具有自相似性;试样断口LogP￣LogA关系点图及其回归效果显著,纤维增强摩阻材料断口具有分形特征,断口形貌可用分形维数来表征;分维值的变化与抗冲击强度的变化一致,分形维数随抗冲击强度的增大而增大。

聚丙烯/麦秸秆木塑复合材料的力学性能

采用转矩流变仪混合造粒,通过注射成型方法制备了聚丙烯(PP)/麦秸秆木塑复合材料,研究了NaOH浓度、增容剂的含量和麦秸秆含量对PP/麦秸秆木塑复合材料力学性能的影响,采用扫描电子显微镜对麦秸秆表面及复合材料的断面形貌进行分析。结果表明:8%NaOH溶液处理麦秸秆时,PP/麦秸秆木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度达到最大;马来酸酐接枝PP增容剂的加入使得麦秸秆与PP的界面相容性提高,复合材料的力学性能增加;在一定范围内麦秸秆的添加降低了PP材料的拉伸强度和冲击强度,而提高了其弯曲强度,并且PP/麦秸秆复合材料的弯曲强度随着麦秸秆含量的增加而增加,在麦秸秆含量为30%时弯曲强度达到最大值为43.4 MPa。

汽车内饰用PP/黄麻纤维复合材料力学性能

采用转矩流变仪混合造粒,通过注射成型方法制备了聚丙烯(PP)/黄麻纤维复合材料,研究了对纤维表面进行处理的NaOH浓度、纤维含量和相容剂的含量对PP/黄麻纤维复合材料力学性能的影响,采用扫描电镜对纤维表面及复合材料的断面形貌进行分析。结果表明:黄麻纤维经过碱处理后PP/黄麻纤维复合材料的力学性能优于纤维未处理的复合材料的力学性能,随着NaOH浓度的提高,PP/黄麻纤维复合材料的拉伸强度和冲击强度增加,在NaOH浓度为16%时,其拉伸强度和冲击强度最佳;其弯曲强度随着NaOH浓度的提高先增加而后下降,在8%浓度时,弯曲强度最大。随着纤维含量的提高,PP/黄麻纤维复合材料的拉伸强度和弯曲强度先增加后下降,在纤维含量达到20%时,PP/黄麻纤维合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大。随着纤维含量的提高,PP/黄麻纤维复合材料的冲击强度降低。相容剂的加入使得PP/黄麻纤维复合材料的拉伸强度和弯曲强度明显增加。

碲锌镉垂直布里奇曼法晶体生长过程固液界面的演化

计算模拟了半导体材料碲锌镉垂直布里奇曼法单晶体生长过程,以等温线图展示了固液界面形状的演化,分析了温度梯度和坩埚移动速率对固液界面形状以及晶体内组分偏析的影响。计算结果表明在凝固的初始段,固液界面的凹陷深度较大,随后有较大幅度的减小。整个凝固过程中固液界面的凹陷深度值有一定的波动性。提高温度梯度、降低坩埚移动速率均能有效地减小固液界面的凹陷,改善晶体的径向组分偏析。