复合材料薄膜盖结构与功能一体化设计

目的解决传统硬质泡沫塑料易碎盖存在的承压能力不足、冲破性能不稳定、不能有效防潮控湿、电磁兼容性差等缺陷。方法以某型导弹武器系统发射筒密封盖为主要应用对象开展薄膜盖设计,主要包括总体结构设计、零部件设计、功能设计及仿真验证。结果薄膜盖经密封、承压、冲破、电磁兼容等性能考核,均满足装备贮存使用要求,冲破盖体所受的最大峰值冲击力可稳定保持在1200~1600 N。结论建立了薄膜盖结构与功能一体化设计方法,可满足在研型号对新型密封盖的设计需求,并为新型号弹箭发射筒大尺寸密封盖的顺利研制提供技术储备。

CNT薄膜电热原位共固化复合材料板的温度均匀性研究

碳纳米管(CNT)薄膜电加热原位共固化复合材料是一种免热压罐的高效节能工艺方法,是国家“双碳”战略下制备碳纤维复合材料的新途径。然而,在固化过程中CNT薄膜电加热的不均匀温度分布,易导致复合材料成型质量差,进而限制其应用。为此,研究揭示了CNT薄膜的电加热特性,阐明了加载电压、预浸料层数以及CNT薄膜层数/尺寸对复合材料温度分布的影响规律。结果表明,CNT薄膜具有高电热转换效率和良好的热稳定性,增加CNT薄膜层数和尺寸有利于改善复合材料面内温度分布。对于12层200 mm×180 mm预浸料,采用1.7倍尺寸的双层CNT薄膜可将复合材料固化过程中的面内温差降低至4℃以内,固化度达到99%以上,且相比传统烘箱固化,复合材料的拉伸强度提高了6.99%。研究结果为发展CNT薄膜电热原位共固化复合材料结构的温度均匀调控方法奠定了基础。

基于MXene/CNT薄膜传感器阵列的复合材料冲击定位及损伤监测

复合材料层合板在服役过程中易受到冲击损伤,对结构产生不利影响。冲击引发的复合材料内部结构损伤能够缩短复合材料的使用寿命。因此,对于复合材料层合板冲击定位及损伤监测是必要的。以碳纳米管(CNT)和MXene薄膜为代表的新型碳纳米材料具有独特的纳米级结构和优良的物理性能。将MXene/CNT薄膜传感器阵列布置于监测范围内,提出了一种适用于传感器阵列的定位算法,该算法可以准确地计算和定位到监测区域的冲击位置。同时,可根据传感器相对电阻变化率判断试件损伤情况。最后,使用超声C扫描设备对结果进行对比验证。试验结果表明,传感器阵列响应计算结果与实际冲击位置吻合,且传感器相对电阻变化率与损伤严重程度相关。

天然胶乳薄膜与木棉纤维/聚酯纤维非织造布吸声复合材料的制备与性能研究

天然胶乳薄膜具有独特的粘弹性和阻尼特性,木棉纤维具有大中空的独特结构,两者均可作为吸声材料基材。通过将木棉纤维与中空聚酯纤维混合后采用针刺加固工艺制成非织造布,然后直接与天然胶乳薄膜复合,制备天然胶乳薄膜与木棉纤维/聚酯纤维非织造布吸声复合材料,研究天然胶乳薄膜层数、复合材料面密度、木棉纤维/聚酯纤维质量比、复合材料孔径等对复合材料吸声性能的影响并分析复合材料的力学性能。结果表明:在天然胶乳薄膜层数为2、复合材料面密度为1215.72 g·m^(-2)、木棉纤维/聚酯纤维质量比为6/4、复合材料孔径为109.5μm时,天然胶乳薄膜与木棉纤维/聚酯纤维非织造布吸声复合材料的综合性能最优,最大吸声系数可达到0.8;与天然胶乳薄膜复合可弥补木棉纤维/聚酯纤维非织造布在低频率区域吸声效果的不足,有效拓宽复合材料的吸声频带,拓展其应用领域。

新型石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究进展

介绍了石墨烯复合材料的防腐蚀原理,总结了国内外石墨烯和氧化石墨烯防护膜在金属防腐蚀领域的研究现状及存在的问题。简要介绍了改性石墨烯复合涂层的制备工艺及其效果。从无机纳米氧化物/石墨烯复合材料、聚苯胺/石墨烯复合材料、聚氨酯/石墨烯复合材料和硅烷/石墨烯复合材料等四方面综述了改性石墨烯复合材料在金属防护中的应用,指出目前我国石墨烯复合材料存在的主要问题,并对石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究方向进行了展望。

MXene/石墨烯复合材料的研究进展

随着对MXene和石墨烯的研究,发现它们在电学、储能、力学和光学领域等方面都有重要的应用前景。本文综述了当前MXene/石墨烯复合材料的研究进展,重点介绍了MXene/石墨烯复合凝胶、薄膜、纤维的制备,从简单复合到通过引入其他组分来改善MXene和石墨烯所固有的缺点,解决了MXene的弱凝胶化问题、氧化石墨烯机械强度不足、低导电性等问题,从而提高了复合材料的性能,以便能够在实际使用过程中达到最佳性能。同时介绍了复合材料在传感器、可穿戴设备、电磁屏蔽、超级电容器、航空航天以及生物检测器中的应用及未来发展的可行性。最后,对MXene/石墨烯的复合材料未来发展提出展望。

扩链剂对PLA/PBAT复合材料结构与性能的影响

通过混合熔融挤出方法制备聚乳酸(PLA)/聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)复合材料,采用差式扫描量热仪(DSC)、凝胶渗透色谱仪(GPC)、高压毛细管流变仪、偏光显微镜等分析手段,研究扩链剂对PLA/PBAT复合材料熔体流动速率、拉伸性能、热性能、相容性、相对分子质量、流变行为、成膜性以及薄膜制品力学性能等的影响。结果表明:扩链剂的加入,能够有效改善PLA/PBAT复合材料的相容性,提高PLA/PBAT复合材料的流动性、拉伸性能、热稳定性、熔体强度以及临界剪切速率等性能。同时,扩链剂的加入,提高了PLA/PBAT复合材料的加工成膜性能,制备的薄膜制品具有较好的力学性能。

二硒化钼/石墨烯复合材料的非线性光学性质

采用溶剂热法合成了二硒化钼/石墨烯(MoSe_(2)/rGO)复合材料,进一步通过滴涂法制备了二硒化钼/石墨烯/聚乙烯醇(MoSe_(2)/rGO/PVA)薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、激光拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)对MoSe_(2)/rGO复合材料和薄膜材料的结构、形貌、成分和吸收特性进行分析。采用Z-扫描技术,在激光光源为1064和532 nm,脉冲宽度为4 ns条件下,研究了MoSe_(2)/rGO溶液和薄膜的三阶非线性光学(NLO)性质。结果表明,MoSe_(2)/rGO/PVA薄膜的三阶NLO性质明显高于MoSe_(2)溶液、MoSe_(2)/rGO溶液和MoSe_(2)/PVA薄膜。在入射能量25μJ,激发波长532 nm条件下,MoSe_(2)/rGO/PVA薄膜材料显示了更大的非线性吸收系数。本工作为过渡金属硫族化合物/石墨烯复合材料在光限幅和激光锁模中的应用奠定基础。

复合材料在低温薄膜型围护系统中的应用

复合材料作为薄膜型液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船围护系统中次屏壁薄膜的专用材料,其国产化研制的迫切性日益凸显。阐释玻璃纤维的韧性和铝箔的耐低温性,以及由聚氨酯胶粘剂制备叠加式“三明治”结构复合材料的过程。概述复合材料的性能特点,在此基础上强调对其国产化应用进行研究的重要性和具体的研究方向。

新型复合材料Mg/MWNTs的储放氢性能

通过在加氢气氛下高能球磨,制成了新型复合材料Mg/MWNTs。利用XRD,TEM SAED等手段对该材料进行了微结构分析。采用储放氢实验装置测试了Mg/MWNTs H2体系的PCT放氢曲线和放氢动力学性能。研究发现:复合材料Mg/MWNTs在2.0MPa氢压时,373,473,553和598K温度下,最大储氢量(质量分数)分别为0.41%,3.37%,5.70%和6.25%;复合材料Mg/MWNTs氢化物的焓变和熵变的绝对值均低于纯Mg,分别降低了10.51%和3.50%;与纳米晶Mg氢化物相比,复合材料Mg/MWNTs不仅最大储氢量显著增加,而且放氢动力学性能也明显改善。

定载荷下MWNTs/NR复合材料动态压缩疲劳性能研究

利用正交实验法,分别从多壁碳纳米管(MWNTs)的用量、动态载荷、频率以及实验温度等方面研究了在定载荷下其对MWNTs/天然橡胶(NR)复合材料的动态压缩生热、动态压缩永久变形、动态滞后损失和动刚度的影响。结果表明,MWNTs的用量、载荷、频率与温度对MWNTs/NR复合材料的动态压缩疲劳性能的影响方面不同,影响的大小也有较大差异。

MWNTs/Fe_3Al金属间化合物基复合材料的导电性能

利用真空热压烧结和放电等离子体烧结两种方法制备了不同成分MWNTs/Fe3Al金属间化合物基复合材料;用透射电镜分析了复合材料的显微结构,并用微欧计测试了复合材料的电阻率后换算成电导率,研究了该复合材料的导电性能。结果表明:两种方法制备出复合材料的电导率随着碳纳米管含量的增加而降低;碳纳米管与金属间化合物相界面较高的势垒、纳米管的自身缺陷及其在基体中的分布方式影响了复合材料的导电性能。

新型储氢复合材料Mg/MWNTs的氢化性能(英文)

采用催化反应球磨方法,研制成复合材料Mg-MWNTs(w=5％,20％)。利用储放氢实验装置,测试了Mg/MWNTs吸放氢动力学性能。研究发现,复合材料Mg-MWNTs(w=5％,20％)在298K和2.0MPa氢压时最大储氢量都很低;在373K、473K和553K温度时,Mg-5％(w)MWNTs的最大储氢量分别为5.34％、5.89％和6.08％;而Mg-20％(w)MWNTs只有2.11％、2.68％和2.75％。与其它储氢复合材料相比,复合材料Mg-5％(w)MWNTs在保持较好的最大储氢量基础上,具有很好的吸放氢动力学性能。

蜂窝复合材料的研究与应用

从20世纪40年代起,鉴于航空工业的需要,复合材料逐渐发展起来并以其优越的性能占据了极大分量。蜂窝复合材料作为新型仿生学新复合材料,借鉴了蜂巢正六边形的完美拓扑结构,具备十分优异的消音、高强度、高抗性、隔热等性能,被广泛应用在航空航天等多个领域。文章主要以蜂窝复合材料为研究对象,探究其在与不同新型热门材料结合后相比于传统材料的优势及未来发展应用方向。

氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征

采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。

碲基复合材料薄膜的三阶非线性光学特性

采用电化学诱导溶胶-凝胶法在导电玻璃片上制备了具有三阶非线性光学特性的碲基复合薄膜材料.采用SEM(扫描电镜)和EDX(X光电子能谱)对薄膜的表面形貌和组成进行表征;应用分光光度计得到薄膜的透射光谱、反射光谱、吸收光谱,并结合脉冲激光器和Z扫描方法测量薄膜的三阶非线性光学特性.实验结果表明制备的薄膜呈网状结构,表面组分主要包括Si、Te、O元素;薄膜在波长为1064nm处呈现负的非线性折射效应和饱和吸收的性质,其非线性折射系数和非线性吸收系数分别为-4.18×10-13m2/W和-1.6×10-6m/W,表明了碲基复合薄膜有较强的非线性光学效应,得到三阶极化率为1.13×10-14(m/V)2,表明复合薄膜具有优良的三阶非线性光学性能.

功能氧化石墨烯纳米带/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能

以氧化解压多壁碳纳米管的方法制备了氧化石墨烯纳米带(GONRs),然后用异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GONRs化学修饰得到功能氧化石墨烯纳米带。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯纳米带(IPGONRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜,研究了IP-GONRs对TPU薄膜阻隔性能的影响。扫描电镜和X射线衍射的数据表明,IP-GONRs完全剥离地均匀分散在TPU基体中,并且基本沿着纳米复合材料薄膜表面平行分布。仅添加3.0%(质量分数,下同)的IP-GONRs时,TPU薄膜的氧气透过率便下降67%,因此获得了具有优异阻隔性能的IPGONRs/TPU纳米复合材料薄膜。这种具有优异阻隔性能的复合材料薄膜在食品包装和轻量气体存储容器方面有潜在的应用。

碳纳米管/共聚酰亚胺复合膜增强炭纤维/环氧树脂复合材料的层间断裂韧性和导热性

炭纤维/环氧树脂复合材料已被广泛用作航空航天领域的结构材料,但由于其沿厚度方向缺乏炭纤维增强材料,层间力学性能和面外导热性较差。本文制备了碳纳米管/共聚酰亚胺(CNT/BOH)复合膜作为增韧层,以提高炭纤维/环氧树脂层压板的层间断裂韧性和厚度方向导热性。由于BOH膜的塑性变形和CNTs的增强效应,CNT/BOH膜的引入使炭纤维/环氧树脂层压板的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性分别提高260%和220%,此外,由于CNTs高的本征导热性和交联网络的形成,有效改善了层压板的厚度方向导热性。这种增韧方法为同时提高炭纤维/环氧复合材料的力学性能和导热性提供了一种有效的策略。

CVD金刚石薄膜刀具加工SiC_p/Al复合材料时的切削磨损研究

通过用CVD金刚石薄膜涂层刀具切削加工SiC颗粒增强铝基复合材料的试验 ,研究了切削参数、刀具材料、刀具几何参数和工件材料对CVD金刚石薄膜涂层刀具磨损的影响规律 ,同时研究了SiCp/Al复合材料的切削加工性能。

钛酸钾生物薄膜/钛合金生物复合材料的制备及其体外生物相容性

用仿生化学方法制备钛酸钾生物薄膜/Ti-15Mo-3Nb生物复合材料,然后通过模拟体液培养试验、动态凝血试验及体外细胞培养试验对Ti-15Mo-3Nb和钛酸钾生物薄膜/Ti-15Mo-3Nb生物复合材料的体外生物相容性进行研究,以验证钛酸钾作为一种新型的生物活性涂层材料的可行性。对比试验的结果表明:(1)在模拟体液培养实验中,Ti-15Mo-3Nb表面未见钙磷沉积,表现为生物惰性,而呈多孔网状结构的钛酸钾生物薄膜具有很强的钙磷吸附能力,表现出很好的生物活性;(2)以动态凝血时间为指标,钛酸钾生物薄膜>Ti-15Mo-3Nb,表现出良好的血液相容性;(3)细胞培养实验表明,二者均具有良好的细胞相容性,但在细胞培养初期钛酸钾生物薄膜具有更好的细胞附壁生长趋势,这将有利于损伤部位的早期愈合。钛酸钾生物薄膜/Ti-15Mo-3Nb生物复合材料表现出更好的生物相容性和生物活性。