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导电颗粒改性高韧性复合材料的层间结构和雷击损伤特性
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作者 郭妙才 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第9期28-36,共9页
新一代抗雷击结构复合材料的目标是使复合材料在保持优异力学性能的同时,具备良好的抗雷击性能。将两种微米级导电颗粒引入一种具有较高厚度层间的航空级高韧性复合材料中,研究了导电颗粒对短梁强度、导电性和雷击损伤的影响。结果表明... 新一代抗雷击结构复合材料的目标是使复合材料在保持优异力学性能的同时,具备良好的抗雷击性能。将两种微米级导电颗粒引入一种具有较高厚度层间的航空级高韧性复合材料中,研究了导电颗粒对短梁强度、导电性和雷击损伤的影响。结果表明:长棒状镀镍碳纤维粉末在层间形成较好的导电通路,复合材料厚度向电导率提高了361倍,达到了0.622 S/cm,对短梁强度影响较小;镀银四针氧化锌在层间形成与碳纤维层接触较差的导电带,厚度向电导率仅提高了39.6倍,短梁强度较低,但仍显著优于碳纳米管涂层层间改性的复合材料性能。导电改性显著减少了雷击损伤面积和深度,提高了损伤区域的弯曲强度保持率。由于层间厚度大,纤维间导电接触少,损伤受厚度向电导率影响大,雷击损伤均主要为层间树脂击穿或烧蚀造成的大面积分层,明显不同于具有小厚度层间结构的复合材料以小面积烧蚀为主的损伤特征。 展开更多
关键词 复合材料 雷击 电性能 导电填料 损伤行为
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一种主链含光敏基团聚酰亚胺的合成与表征 被引量:4
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作者 郭妙才 王晓工 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1113-1117,共5页
通过4,4′-二羟乙基查尔酮与1,2,4-苯三酸酐酰氯反应,得到了一种新型的主链含查尔酮的二酐单体,通过二酐和2,2-双(3(-氨基-4(-羟基苯基)六氟丙烷缩聚并高温亚胺化,得到了一种新型的主链含查尔酮,侧链含羟基的光敏聚酰亚胺,并通过1H-NMR... 通过4,4′-二羟乙基查尔酮与1,2,4-苯三酸酐酰氯反应,得到了一种新型的主链含查尔酮的二酐单体,通过二酐和2,2-双(3(-氨基-4(-羟基苯基)六氟丙烷缩聚并高温亚胺化,得到了一种新型的主链含查尔酮,侧链含羟基的光敏聚酰亚胺,并通过1H-NMR、FTIR、GPC及热分析表征了得到的聚酰亚胺的结构和热性能.这种聚酰亚胺在极性溶剂中具有较好的溶解性,并具有较高的热稳定性,在紫外光照射下,能进行[2+2]的环加成反应. 展开更多
关键词 聚酰亚胺 查尔酮 合成 光交联
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各向异性光交联作用对液晶在起伏光栅表面的取向影响 被引量:1
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作者 郭妙才 和亚宁 王晓工 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期751-757,共7页
以含肉桂酸基团的光敏聚酰亚胺为'墨水',通过软印刷技术制备了一种新型的可进一步光交联的表面起伏光栅,研究了各向异性光交联对光栅热稳定性和光栅诱导液晶取向的影响.研究结果表明,在经过紫外光交联后,光栅的热稳定性有较大提... 以含肉桂酸基团的光敏聚酰亚胺为'墨水',通过软印刷技术制备了一种新型的可进一步光交联的表面起伏光栅,研究了各向异性光交联对光栅热稳定性和光栅诱导液晶取向的影响.研究结果表明,在经过紫外光交联后,光栅的热稳定性有较大提高,在经过高于未交联聚酰亚胺的玻璃化转变温度31℃处理2 h后,光栅形貌未发生变化.曝光前后光栅都能诱导液晶分子在表面均一沿面排列.当线性偏振紫外光的偏振方向与光栅沟槽垂直时,光交联能促进光栅对液晶的定向能力,反之则降低的定向能力.通过改变辐照光的偏振方向,调节光栅深度,能控制液晶分子在光栅上的取向方向.将这种软印刷得到的光栅用作液晶定向层,不仅可具有更好的热稳定性和定向能力,还可以调节液晶分子在光栅上的取向方向,实现多畴取向. 展开更多
关键词 聚酰亚胺 各向异性光交联 液晶取向 软刻蚀 表面起伏光栅
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结构-阻尼复合材料研究进展 被引量:31
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作者 倪楠楠 温月芳 +3 位作者 贺德龙 益小苏 郭妙才 许亚洪 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期90-101,共12页
航空航天飞行器的高速、轻质和多功能化的发展,精密电子仪器设备的应用及舒适性要求的提高,对传统结构材料的减重和降噪提出了巨大的挑战。近年来,随着纤维增强复合材料的在航空航天领域应用比重的迅速提升,开发兼具高力学性能和高振动... 航空航天飞行器的高速、轻质和多功能化的发展,精密电子仪器设备的应用及舒适性要求的提高,对传统结构材料的减重和降噪提出了巨大的挑战。近年来,随着纤维增强复合材料的在航空航天领域应用比重的迅速提升,开发兼具高力学性能和高振动阻尼性能的新型结构-阻尼多功能材料也成为研究的热点问题之一。本文在介绍结构-阻尼复合材料阻尼机理的基础上,综述了国内外关于结构阻尼复合材料主要研究内容及研究成果,并讨论了其今后的发展趋势,包括开发新的多功能阻尼插层材料、引入新的阻尼耗能机制、开发多层次结构模型和对阻尼性能和力学性能的多尺度模拟等。 展开更多
关键词 结构-阻尼 功能化插层 复合材料 结构阻尼 阻尼预测
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偶氮无定形分子材料的合成与表征 被引量:5
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作者 和亚宁 郭妙才 王晓工 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2007年第6期589-592,共4页
A new kind of amorphous molecular materials containing azobenzene chromophors has been synthesized.The precursor molecule was prepared by esterification between 1,3,5-benzenetricarbonyl chloride and N-ethyl-N-hydroxye... A new kind of amorphous molecular materials containing azobenzene chromophors has been synthesized.The precursor molecule was prepared by esterification between 1,3,5-benzenetricarbonyl chloride and N-ethyl-N-hydroxyethyl-aniline.The precursor molecule was then reacted with the diazonium salts of 5-aminoisophthalic acid to introduce donor-acceptor azobenzene chromophores at the peripheral groups.The azobenzene amorphous molecular material was characterized by the spectroscopic methods and thermal analysis.The azo compound synthesized can form stable amorphous glass.The amorphous molecular material was used to fabricate surface relief gratings(SRG) by exposing spin-coated thin films of the azo compound to an interference pattern of Ar^+ laser beams at modest intensity(120 mW/cm^2).The surface modulation was about 390 nm and the first order of diffraction efficiency was up to 23%. 展开更多
关键词 偶氮 无定形分子材料 表面起伏光栅
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非均相固化体系对复合材料树脂微观力学均匀性的影响 被引量:1
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作者 郭妙才 洪旭辉 李亚锋 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期142-148,共7页
采用热熔法制备预浸料涉及熔融树脂对纤维层的渗透,对于固化体系为非均相的环氧树脂基体,制备大厚度预浸料可能会受到固化剂分布不均的影响。利用纳米力学方法分别研究采用小厚度玻璃纤维预浸料制备的复合材料和通过树脂真空吸注工艺制... 采用热熔法制备预浸料涉及熔融树脂对纤维层的渗透,对于固化体系为非均相的环氧树脂基体,制备大厚度预浸料可能会受到固化剂分布不均的影响。利用纳米力学方法分别研究采用小厚度玻璃纤维预浸料制备的复合材料和通过树脂真空吸注工艺制备的玻璃纤维复合材料的内部树脂的微观力学均匀性。结果表明:由小厚度预浸料制备的复合材料,其内部树脂各区域具有较好的微观力学均匀性,各区域树脂的纳米硬度和耐磨损性基本相同,各铺层中心和边缘接近;通过树脂真空吸注工艺制备的复合材料则表现出明显的层状分布,固化剂和促进剂颗粒在纤维层外部富集,纤维层外层的树脂具有较高的纳米硬度和耐磨损性,而在纤维层内0.4mm深后的树脂纳米硬度下降,耐磨损性下降,纤维层内部的树脂纳米硬度很低。 展开更多
关键词 潜伏型固化剂 环氧树脂 复合材料 纳米压痕 微观力学均匀性
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固化剂体系均质化对EP/GF复合材料界面性能的影响 被引量:1
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作者 李亚锋 郭妙才 洪旭辉 《玻璃钢/复合材料》 CAS 北大核心 2019年第10期106-111,共6页
采用自制溶剂对以双氰胺+聚脲为固化体系的环氧树脂(EP)进行了均质化处理,采用微球脱粘法对均质化前后树脂浸渍高强玻璃纤维(GF)形成的微球形态、界面剪切强度等进行了表征。研究表明均质化后树脂微球微观尺度上的均匀性明显提高。均质... 采用自制溶剂对以双氰胺+聚脲为固化体系的环氧树脂(EP)进行了均质化处理,采用微球脱粘法对均质化前后树脂浸渍高强玻璃纤维(GF)形成的微球形态、界面剪切强度等进行了表征。研究表明均质化后树脂微球微观尺度上的均匀性明显提高。均质化前的树脂微球直径与界面剪切强度呈线性关系,且平均强度较低。均质化后的树脂微球直径与界面剪切强度无相关性,平均强度比均质化前提高了39%,复合材料性能离散系数减小了50%以上,稳定性明显提升。 展开更多
关键词 环氧树脂 固化剂 均质化 界面 微球脱粘法
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一种含酚酞结构聚酰亚胺的合成及性能表征 被引量:8
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作者 郭妙才 李松年 +2 位作者 王晓工 刘刚 益小苏 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第3期278-283,共6页
通过酚酞的硝化和还原,得到了一种新型的含酞结构和酚羟基的二胺单体,通过二胺和4,4'-六氟亚异丙基二(邻苯二甲酸酐)(6FDA)缩聚并高温亚胺化,得到了相应的含酚羟基聚酰亚胺PI-HP.利用1H-NMR、FTIR、GPC及热分析表征了PI-HP的结构和... 通过酚酞的硝化和还原,得到了一种新型的含酞结构和酚羟基的二胺单体,通过二胺和4,4'-六氟亚异丙基二(邻苯二甲酸酐)(6FDA)缩聚并高温亚胺化,得到了相应的含酚羟基聚酰亚胺PI-HP.利用1H-NMR、FTIR、GPC及热分析表征了PI-HP的结构和热性能,利用紫外-可见光谱表征了其透明性.结果表明,PI-HP在部分极性有机溶剂中如DMF、THF、丙酮中具有良好的溶解性,具有较高的热稳定性并在可见光区域具有较好的透明性,其含羟基可进一步修饰用于制备各种功能材料. 展开更多
关键词 聚酰亚胺 酚酞 热稳定性 透明性
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一种添加剂对双马树脂固化的影响 被引量:4
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作者 郭妙才 崔郁 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1044-1052,共9页
研究了一种新添加剂2-丁酮肟对一种混合烯丙基酚改性的双马树脂6421的固化特性和固化性能的影响.非等温DSC结果表明添加了2 wt%的2-丁酮肟后,体系的固化反应活化能从93.6 k J/mol下降为81.8k J/mol,固化放热峰值温度显著下降了约35 K,... 研究了一种新添加剂2-丁酮肟对一种混合烯丙基酚改性的双马树脂6421的固化特性和固化性能的影响.非等温DSC结果表明添加了2 wt%的2-丁酮肟后,体系的固化反应活化能从93.6 k J/mol下降为81.8k J/mol,固化放热峰值温度显著下降了约35 K,同温度固化后固化度显著提高.红外光谱分析表明添加剂可与双马来酰亚胺的双键发生反应,并且加速了双马来酰亚胺的双键和烯丙基酚的双键在固化过程中的反应,最终固化物具有类似结构.作为结果,少量2-丁酮肟的添加显著抑制了双马树脂的固化时结皮现象,固化物表面光滑,并可在160℃预固化后脱模进一步固化,具有潜在的低温固化高温使用前景,改性树脂在经原有固化工艺条件固化后,玻璃化转变温度提高了40 K. 展开更多
关键词 双马树脂 酮肟 促进剂 低温固化 玻璃化转变温度
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偶氮聚合物结构与表面起伏光栅参数对液晶取向的影响 被引量:2
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作者 郭妙才 和亚宁 王晓工 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1501-1507,共7页
利用几种含不同生色团和具有不同生色团密度的偶氮聚合物刻写了表面起伏光栅(SRGs),研究了偶氮聚合物结构、不同起伏深度、周期和写入偏振态的表面起伏光栅对液晶取向性能的影响.对线偏振p+p干涉激光在BP-AZ-CN膜上刻写的表面起伏光... 利用几种含不同生色团和具有不同生色团密度的偶氮聚合物刻写了表面起伏光栅(SRGs),研究了偶氮聚合物结构、不同起伏深度、周期和写入偏振态的表面起伏光栅对液晶取向性能的影响.对线偏振p+p干涉激光在BP-AZ-CN膜上刻写的表面起伏光栅,随着表面起伏深度增加,对5CB液晶的取向能力逐渐增强.在BP-AZ-CA和PA-AZ-CA薄膜上刻写的周期为800和1200 nm的光栅,在光栅深度从16~100 nm都能诱导液晶均一取向排列.对起伏深度接近的BP-AZ-CA膜SRGs,周期为800 nm的SRGs诱导液晶的取向的能力明显优于周期1200 nm的SRGs.对周期同样为1200 nm,PA-AZ-CA表面光栅比BP-AZ-CA光栅具有更好的液晶取向能力.对于用圆偏振RCP+LCP干涉激光在PA-AZ-CA膜上刻录的SRGs,则观察不到液晶在SRGs表面的单轴取向.基于上述结果,对不同偶氮聚合物的分子结构及其SRGs的表面沟槽和膜内分子取向等因素对液晶取向的影响进行了讨论. 展开更多
关键词 偶氮聚合物 液晶 取向 表面起伏光栅 结构
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不同干涉激光偏振态对偶氮分子玻璃表面起伏光栅形成的影响 被引量:1
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作者 郭妙才 徐则达 王晓工 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期767-771,共5页
研究了在不同偏振态干涉Ar^+激光作用下,一种偶氮无定形分子玻璃膜表面形成起伏光栅的特性。实验采用p+p,p+s,RCP+LCP三种干涉激光偏振态,利用实时光栅衍射效率测定和原子力显微镜观察等方法,考察了偶氮无定形分子玻璃(IAC-4)膜表面起... 研究了在不同偏振态干涉Ar^+激光作用下,一种偶氮无定形分子玻璃膜表面形成起伏光栅的特性。实验采用p+p,p+s,RCP+LCP三种干涉激光偏振态,利用实时光栅衍射效率测定和原子力显微镜观察等方法,考察了偶氮无定形分子玻璃(IAC-4)膜表面起伏光栅的形成速率和起伏深度。实验发现,当IAC-4形成表面起伏光栅时,其衍射效率增加速度和表面起伏光栅的深度为RCP+LCP>p+s>p+p。在RCP+LCP干涉激光照射下,IAC-4能够极快地形成表面起伏光栅;而用p+p干涉激光照射,则效率最低。在单束激光强度为58 mW/cm^2的RCP+LCP偏振态干涉激光照射下,经过80 s~2 min,一级衍射效率即可达62%并接近饱和,光栅起伏深度达到734 nm。而在同样强度的p+p,p+s偏振态干涉激光照射下,一级衍射效率和光栅起伏深度分别为3.1%,23 nm和9.3%,120 nm。采用p+s偏振干涉激光时,得到的光栅周期为干涉光场周期的一半。上述实验结果表明,偶氮无定形分子玻璃(IAC-4)材料可很好地用于表面起伏光栅制备,但刻写效果则取决于干涉激光的偏振态。 展开更多
关键词 功能材料 偶氮分子玻璃 光诱导 表面起伏光栅 偏振态 偶氮化合物
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含活性基团热塑性树脂合成及对双马树脂固化特性影响 被引量:5
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作者 郭妙才 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期19-25,共7页
制备并研究了一种含烯丙基活性基团的聚芳醚酮对双马树脂6421固化特性的影响。结果表明掺杂这种含活性基团树脂可以消除6421树脂固化后的表面结皮现象,并使体系维持在低黏度段的时间大幅度增加。非等温DSC测试表明这种热塑性树脂改变了6... 制备并研究了一种含烯丙基活性基团的聚芳醚酮对双马树脂6421固化特性的影响。结果表明掺杂这种含活性基团树脂可以消除6421树脂固化后的表面结皮现象,并使体系维持在低黏度段的时间大幅度增加。非等温DSC测试表明这种热塑性树脂改变了6421树脂固化进程,固化放热峰温度较6421树脂下降,活化能提高,反应级数增加,并且反应速率常数随温度敏感性提高,较低温下反应速率大大低于6421树脂而后固化温度下则高于。固化动力学的改变导致了结皮现象消除和低黏度段的时间大幅度增加。作为对比,具有类似结构的不含活性基团的聚芳醚酮则完全不能抑制双马树脂结皮现象,且固化放热峰值温度较6421树脂上升。微观结构研究表明掺杂体系随掺杂浓度增加可形成海岛和双连续相结构,且双连续相具有更复杂的双重结构。 展开更多
关键词 热塑性树脂 活性基团 双马树脂 固化 结皮 热差分析
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偶联剂表面富集对高强玻纤复合材料界面和层间断裂韧性的影响 被引量:2
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作者 郭妙才 李亚锋 +1 位作者 张杜鹃 洪旭辉 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期2066-2074,共9页
浸润剂是形成复合材料界面的关键组成,理解浸润剂特性对复合材料界面和宏观力学的影响机制,对发展高性能复合材料有着重要的科学价值。本文研究了采用两种不同浸润剂体系的高强玻璃纤维织物的表面、界面和层间断裂韧性等性能,发现其中... 浸润剂是形成复合材料界面的关键组成,理解浸润剂特性对复合材料界面和宏观力学的影响机制,对发展高性能复合材料有着重要的科学价值。本文研究了采用两种不同浸润剂体系的高强玻璃纤维织物的表面、界面和层间断裂韧性等性能,发现其中一种浸润剂体系的纤维表面发生了更显著的偶联剂表面富集,偶联剂表面富集导致纤维/树脂之间具有较高的动态接触角,同时纤维/树脂的界面剪切强度下降。作为对比,偶联剂较少表面富集的浸润剂体系,纤维/树脂之间的动态接触角较小,同时界面剪切强度较高。两种复合材料的I型、II型层间断裂韧性均基于纤维/树脂之间的界面脱粘机制,较多偶联剂表面富集的浸润剂降低了复合材料的界面连续性,而较少偶联剂表面富集的浸润剂则与树脂形成了连续的界面相,界面粘结良好,并诱导了层间断裂时的织物拔出机制,I型和II型层间断裂韧性分别比前者高56.5%和62.2%。 展开更多
关键词 玻璃纤维复合材料 界面结构 浸润剂 偶联剂 层间断裂韧性 接触角
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石墨烯/碳纳米管共改性碳纤维复合材料的结构、力学、导电和雷击性能 被引量:10
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作者 郭妙才 黑艳伟 +1 位作者 李斌太 邢丽英 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期4354-4365,共12页
发展结构-防雷击功能一体化复合材料是未来的发展方向之一。本文制备了一种石墨烯和碳纳米管共改性的复合材料并研究了其结构、力学性能、导电性能和雷击性能。结构研究表明导电纳米粒子主要分布于复合材料层间和邻近层间的层内区域,而... 发展结构-防雷击功能一体化复合材料是未来的发展方向之一。本文制备了一种石墨烯和碳纳米管共改性的复合材料并研究了其结构、力学性能、导电性能和雷击性能。结构研究表明导电纳米粒子主要分布于复合材料层间和邻近层间的层内区域,而内部分布较少。复合材料的0°弯曲强度和0°层间剪切强度分别为(1538±86)MPa和(107.0±1.0)MPa。制备了2 mm、3 mm、4 mm三种厚度的复合材料板,其面内电导率为100S/cm左右,其厚度向电导率分别为0.128 S/cm、0.094 S/cm和0.088 S/cm。雷击试验表明,三种厚度试样的总损伤面积类似,深层损伤面积随厚度向电导率降低而减少,但损伤深度则随厚度向电导率降低而增加,损伤模式主要为树脂的烧蚀气化和纤维的断裂损伤,但没有明显的层间分层发生。2 mm厚雷击试样板损伤区域的最低弯曲强度达到了782 MPa,保持率为75%,弯曲模量保持率为59.2%。2 mm板和3 mm板雷击损伤中心150 mm×100 mm区域平均弯曲强度保持率分别达到了87.4%和87.2%,损伤深度分别只有约0.3 mm和0.4 mm。 展开更多
关键词 CFRP 导电 雷击防护 石墨烯 碳纳米管
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