炭纤维材料建筑可对抗龙卷风

龙卷风袭击了美国密苏里州乔普林市，造成重大的人员伤亡，导致大量房屋倒塌。这些倒塌房屋由木头、钢筋和混凝土制成，建造技术已经有100年左右的历史了。科学家们认为，使用炭纤维、混凝土布和凯夫拉等材料建造的房子会更加坚固，足以对抗包括龙卷风在内的极端天气。

炭纤维材料(CFRP)在地道裂缝修复加固中的应用

结合上虞站旅客地道顶板混凝土裂缝的维修情况 ,分析裂缝的成因 ,介绍使用炭纤维修复加固混凝土裂缝的技术。

汽车制造青睐炭纤维材料

据外电报道，炭纤维材料现在已成为汽车制造商青睐的材料，在汽车内外装饰中开始大量采用炭纤维来替代金属材料。 炭纤维作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大，重量仅相当于钢材的20％～30％，硬度却是钢材的10倍以上。所以汽车制造采用炭纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的效益。业界认为，炭纤维在汽车制造领域今后的使用量会越来越大。

固化压力对炭纤维复合材料层压板的孔隙和力学性能的影响

孔隙的存在是炭纤维复合材料层压板加工过程中不可避免的缺陷,并且会对炭纤维复合材料结构的性能产生很大的损害。针对[(±45°)/(0,90°)2/(±45°)]S炭纤维复合材料层压板,详细分析了层压板内孔隙的尺寸、形状及分布特征。通过施加不同的固化压力制备了不同孔隙率含量的试件。采用显微图像分析技术和性能测试对炭纤维复合材料层压板内孔隙的形态及其对炭纤维复合材料层压板力学性能的影响进行了研究,采用图像分析软件对孔隙的形状和尺寸进行了定量的表征。结果表明,对于铺层为[(±45°)/(0,90°)2/(±45°)]S层压板,孔隙主要分布于层间,且都沿着平行于铺层的方向发展。随着固化压力的减小,孔隙率增大、层间剪切强度和压缩强度下降。

乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的湿热老化行为

结合乙烯基酯树脂(VE)浇注体在65℃和95℃蒸馏水中的湿热老化行为,对其炭纤维复合材料(CF/VE)的吸湿性、静态和动态力学性能进行了对比分析。结果表明,根据VE浇注体的吸湿特性,可将其复合材料的吸湿过程划分为基体吸湿为主和界面吸湿为主的两阶段;VE浇注体与其复合材料的弯曲强度的下降趋势一致,均与吸湿率的增加趋势相对应,但VE浇注体的弯曲模量下降较复合材料明显;VE浇注体及其复合材料玻璃化转变温度(Tg)的变化均随时间的延长而降低,并随吸湿达饱和而保持在一定值,但两者内耗峰的变化趋势刚好相反。

三维编织炭纤维复合材料的摩擦磨损性能研究

用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了不同条件下三维编织炭纤维增强环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能 ,并用 XL30 ESEM型扫描电子显微镜对磨痕和磨屑表面形貌进行了观察和分析 .结果表明 :在干摩擦条件下 ,随着纤维含量的增加 ,复合材料的耐磨性提高 ;当 pv值低于 63N· m/s时 ,材料的摩擦系数和磨损率较高 ,主要磨损机理为粘着磨损和疲劳磨损 ;当 pv值大于 63N· m /s时 ,材料的摩擦系数和磨损率明显降低 ,主要磨损机理为粘着磨损 .在润滑条件下 。

MoS_2和PTFE改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能研究

采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究了炭纤维织物及辐照PTFE粉和MoS2粉改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能,考察了MoS2的添加量及环境温度对改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能的影响,并用配备X射线能量色散谱的扫描电子显微镜对其磨损表面和偶件栓表面进行了观察和分析.结果表明:MoS2改性炭纤维织物可以明显改善炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能,而PTFE的加入则不利于其摩擦磨损性能的改善;当MoS2质量分数在5%～15%之间时,MoS2可以有效降低炭纤维织物复合材料的摩擦系数;当MoS2质量分数为10%时,MoS2改性炭纤维织物复合材料的综合摩擦磨损性能最佳;在不同温度条件下,MoS2改性炭纤维织物复合材料的摩擦系数和磨损率均低于炭纤维织物材料;当温度达到240 ℃时,炭纤维织物复合材料的磨损率急剧增大,但MoS2改性炭纤维织物复合材料的磨损率比炭纤维织物材料降低近35%.

炭纤维/环氧树脂复合材料层板连续激光烧蚀数值计算

应用工程软件ANSYS的参数化设计语言(APDL)编制程序,建立了复合材料瞬态温度场和烧蚀的物理数学模型,利用"杀死"单元的方法实现动边界退移的烧蚀与热传导耦合计算,从而完成了对烧蚀尺寸变化的定量描述;采用AN-SYS中处理相变的方法,通过定义材料随温度变化的焓来考虑潜热。考虑了纤维的烧蚀、树脂分解以及辐射和对流热损失,对炭纤维/环氧叠层复合材料在不同辐射时间下激光烧蚀的温度场和烧蚀率进行数值计算,并分析了烧蚀特性和烧蚀机理,计算结果与实验结果吻合较好,可为复合材料热载荷下的失效分析和抗激光加固技术设计提供理论基础。

炭纤维环氧复合材料腐蚀行为的研究

采用电化学测试、腐蚀失重测量和SEM表面微观分析等试验方法,研究了炭纤维环氧复合材料浸泡在腐蚀介质中,由于腐蚀介质的存在和作用,对炭纤维环氧复合材料腐蚀行为的影响;同时对偶接了LY12CZ铝合金的炭纤维环氧复合材料也进行了腐蚀浸泡对比试验。结果表明,炭纤维环氧复合材料在3.5％NaCl腐蚀介质中,由于氧扩散的作用,开路电位需要近10h才能达到平衡,其腐蚀电位较正,树脂及树脂与纤维界面对腐蚀介质的吸湿,导致复合材料本身腐蚀增重。浸泡1464h后炭纤维环氧复合材料的表面微观形貌变化不大;在同样的浸泡条件下,偶接了LY12CZ铝合金对炭纤维环氧复合材料的腐蚀行为基本没有影响。

炭纤维结构吸波材料及其结构设计

炭纤维结构吸波材料是一类多功能复合材料 ,具有承载和减小雷达反射截面的双重功能 ,是一种非常有发展前途的吸波材料 ,炭纤维结构吸波材料以其优异的力学性能和隐身特性已大量应用于隐身技术。讨论了炭纤维结构吸波材料的应用。

热循环作用下单向炭纤维/环氧树脂复合材料的热应力

利用二维有限元模型对单向T700炭纤维/3234环氧树脂复合材料内部热应力分布进行了数值模拟,同时测试了T700/3234复合材料经不同次数真空热循环后的拉伸强度。研究结果表明,随热循环次数增加,基体应力单调下降,界面应力先下降后上升,25次热循环后变化趋于平缓。界面区域内热应力最大,且产生明显的应力集中。部分界面出现脱粘是复合材料在热循环作用下产生损伤的主要原因。

Kevlar缝线表面处理对炭纤维/双马来酰亚胺树脂缝合复合材料界面性能的影响

为了改善Kevlar缝线缝合复合材料的耐湿热性能,采用化学接枝烯丙基的方法对Kevlar缝合线进行表面改性处理。通过力学测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱分析(XPS)对表面改性的纤维进行表征。实验结果表明,化学处理的Kevlar缝线表面变得粗糙,缝线表面氧元素的含量提高23%,在合适的处理条件下,缝线的拉伸强度降低很小。同时通过测试干、湿态下炭纤维/双马来酰亚胺树脂缝合复合材料层压板的层间剪切强度,研究了化学表面处理的Kevlar缝线对缝合炭纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料界面性能的影响。测试结果显示,表面处理后Kevlar缝线缝合的复合材料的吸湿率降低约52%,湿态层间剪切强度保持率提高15%。

纤维取向对炭纤维织物复合材料扭动微动摩擦学性能的影响

以球/平面接触方式,进行炭纤维织物复合材料与GCr15钢球之间的扭动微动磨损实验研究,讨论纤维取向对微动磨损性能的影响。结果表明:该材料与金属材料类似,均存在3个微动运行区域,即部分滑移区、混合区以及滑移区,微动磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。炭纤维复合材料微动摩擦磨损性能表现出明显各向异性特征,即纤维平行且垂直于接触表面的纤维混合排布(N取向)复合材料的摩擦耗散能和磨损量均小于纤维平行于接触表面的P取向。在混合区域,磨损区半径随循环周次的增加而逐渐增大,且N取向小于P取向。

HNO_3/H_2SO_4氧化改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能研究

采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损试验机研究了HNO3/H2SO4混合酸氧化改性炭纤维织物复合材料的摩擦磨损性能;采用傅立叶红外光谱仪、万能材料试验机和扫描电子显微镜分析了氧化改性前后炭纤维织物复合材料的化学结构、力学性能和磨损表面形貌.结果表明:HNO3/H2SO4混合酸氧化改性明显提高了炭纤维织物复合材料的减摩耐磨性能和承载能力,使炭纤维织物复合材料的承载能力提高了60%、磨损率降低了65.9%;炭纤维织物复合材料在高温下的摩擦磨损性能明显优于常温下的摩擦磨损性能,氧化改性后炭纤维织物复合材料的高温摩擦磨损性能明显优于未改性炭纤维复合材料.其原因在于混合酸氧化改性使炭纤维表面产生了活性基团,增强了炭纤维织物与胶粘剂的粘结力,从而提高了炭纤维织物复合材料的减摩抗磨性能.

非等温DSC研究聚苯并口恶嗪/炭纤维复合材料的固化动力学

采用非等温差示扫描量热法(DSC)测试了不同升温速率下,聚苯并口恶嗪及聚苯并口恶嗪/炭纤维复合材料的固化过程。分析了不同升温速率下,两体系的特征固化温度、反应热及反应速率与温度的关系。K iss inger方程分析计算了聚苯并口恶嗪及聚苯并口恶嗪/炭纤维复合材料的固化反应表观活化能和反应级数。结果表明,炭纤维对聚苯并口恶嗪固化具有催化作用,同时又有缓聚作用。浅析了炭纤维影响聚苯并口恶嗪固化的原因。

短炭纤维增强碳化硅复合材料氧化行为的研究

采用低温模压工艺制备了短炭纤维增强碳化硅 (C/C SiC)复合材料 ,密度约为 1.7g/cm3 ,研究了短炭纤维增强碳化硅复合材料在空气中的氧化行为。结果表明 :在 60 0～ 10 0 0℃范围内 ,随着氧化温度升高 ,材料的氧化加剧 ,失重率增加 ;在同一温度点 ,随着氧化时间的延长 ,材料的失重率增加 。

炭纤维增强树脂基复合材料模拟加速腐蚀方法的研究

对自然海洋大气环境下炭纤维/环氧树脂基复合材料的模拟加速腐蚀方法进行探索。根据已有的环境谱,初步设计实验室仿自然海洋大气环境的加速腐蚀方法,并对腐蚀前后的试样进行一系列力学性能测试及微观观察。结果表明:模拟日光、温度和湿度的共同作用会引起炭纤维/环氧树脂基复合材料表面及内部的腐蚀,并且破坏树脂基体与炭纤维之间的界面。与自然大气环境腐蚀结果的比较验证了实验室采用的实验方法对自然海洋大气环境的模拟性。

炭纤维增强人工关节软骨材料——超高分子量聚乙烯的摩擦学特性

用炭纤维对超高分子量聚乙烯进行填充改性,测试了炭纤维填充量对其硬度及摩擦学性能的影响,用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了填充复合材料磨损表面形貌.结果表明:随着炭纤维含量增加,复合材料的硬度上升,耐磨性增强;炭纤维可大幅度降低超高分子量聚乙烯在蒸馏水润滑条件下的摩擦系数;超高分子量聚乙烯在干摩擦下的磨损主要表现为粘着、犁沟及塑性变形,而炭纤维填充复合材料的磨损表现为炭纤维的剥离.

电阻法研究炭纤维树脂基复合材料结构健康监控

综述了利用炭纤维树脂基复合材料(简称CFRP)自身的导电性,采用直流或交流电阻法在线监测CFRP复合材料在各种单一、循环载荷条件下的电阻变化,将电阻信号与材料微观结构的变化联系起来,从而对CFRP复合材料进行结构健康监控,使电阻法成为一种本征智能化自诊断技术。