新型碳丝维锚杆在治理边坡渐进式破坏工程中的应用

基于碳丝维复合材料的变形性能,分析了有机聚合物提高材料力学性能的融合机理,通过抗拉试验、抗弯试验、抗扭试验等验证了碳丝维锚固材料良好的力学性能、耐腐蚀性能及锚固性能;依据Mohr-Coulomb强度准则建立边坡模型对渐进式扩展破坏、材料参数演化等进行仿真模拟,研究了滑体内特征点运动学的变化过程;通过分析不同锚固材料治理边坡后的安全系数变化,验证了新型碳丝维锚杆在治理渐进式滑坡破坏工程中的可靠性。结果表明:①碳丝维锚固材料作为新型的复合材料,具有良好的抗拉性能、抗弯性能、抗扭性能等物理力学指标,其耐腐蚀性及可靠的锚固效果均优于传统的钢筋锚固材料;②边坡的滑体、滑带、滑床等特征变量变化决定了渐进破坏的过程,其有效残余黏聚力的大小取决于锚固材料性能优劣;③相比与传统钢筋锚固材料,碳丝维锚固材料具有良好的塑性变形能力,能够适应渐进式的破坏过程,确保了治理前后较高的安全系数指标,表明新型碳丝维锚固材料在边坡渐进式破坏治理工程中更具有推广价值。

纳米管:将会改变世界面貌的中空碳丝

纳米管怎么样了？难道你没有发觉它们无处不在吗？

富二十二碳六烯酸-磷脂酰丝氨酸缓解环磷酰胺导致的小鼠肾损伤机制

目的:研究富二十二碳六烯酸-磷脂酰丝氨酸(docosahexaenoic acid-enriched phosphatidylserine,DHAPS)对环磷酰胺(cyclophosphamide,CTX)诱导小鼠肾损伤的改善作用及其机制。方法:32只雄性ICR小鼠随机分为正常组(CON组)、模型组(MOD组)、50 mg/kg mb DHA-PS组(50 DHA-PS组)和100 mg/kg mb DHA-PS组(100 DHA-PS组),每组8只。腹腔注射80 mg/kg mb CTX建立小鼠肾损伤模型,5 d后,MOD组和DHA-PS组分别灌胃等量生理盐水或DHA-PS,7 d后处死小鼠。测定各组小鼠肾脏指数、血清生化指标、肾脏氧化应激和炎症因子表达水平,分析组织病理变化及肾脏组织非靶向代谢组学。结果:与MOD组相比,DHA-PS可显著降低小鼠肾脏指数以及肌酐、尿素氮、胱抑素C和肾损伤分子-1水平(P<0.05);显著提高超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶等抗氧化酶活性(P<0.05),并显著降低丙二醛含量(P<0.05);显著下调白细胞介素(interleukin,IL)-6、IL-1β、肿瘤坏死因子-α等促炎细胞因子的表达(P<0.05),显著上调抗炎细胞因子IL-10的含量(P<0.05)。染色结果显示,DHA-PS组小鼠肾脏组织结构明显恢复。此外,肾脏组织代谢组学分析结果表明,DHA-PS主要通过影响甘油磷脂代谢、嘌呤代谢及其代谢物缓解CTX导致的小鼠肾脏代谢紊乱。结论:DHAPS可通过减轻氧化应激和炎症反应、调节甘油磷脂代谢和嘌呤代谢等途径缓解CTX导致的小鼠肾损伤。

反应堆辐照聚碳硅烷陶瓷先驱丝的结构与热解

将聚碳硅烷(PCS)先驱丝在惰性气氛下用反应堆的混合辐射辐照,研究了辐照产物的化学结构以及中子注量等实验条件对不熔化效果的影响。在N2气氛下辐照中子注量为2.6×1017cm-2时,PCS先驱丝的凝胶含量和陶瓷产率分别达到了80%和94.3%,其高温烧成产物保持纤维形状,实现了不熔化处理。红外光谱分析结果表明,在辐照产物中形成了Si-CH2-Si的桥连结构,且未检测到与氧有关的吸收峰,说明此过程中引入的氧元素的量极少,可望制得高温性能优异的SiC纤维。

碳纤维长丝屈曲排布对电磁波屏蔽性能的影响

基于所提出的屈曲排布模型制作了碳纤维屏蔽材料,探讨了辐射源频率、屈曲波幅和行间距对其在微波段电磁波(EMW)屏蔽性能的影响.结果表明,辐射源频率因素影响显著,且屈曲排布碳纤维屏蔽材料在1.4～2.0GHz频段内具有良好的屏蔽效果;屈曲波幅和行间距对屏蔽性能影响显著,屈曲波幅为2 H(H为厚度)和行间距为5mm的试样,在测试范围内屏蔽效果相对最优;碳纤维含量的增加对屏蔽性能的影响并不显著.

空气中γ射线辐照聚碳硅烷陶瓷先驱丝热解合成SiC纤维

将聚碳硅烷(PCS)陶瓷先驱丝在开放空气中用γ射线辐照,然后在惰性气氛中高温热解制备出SiC纤维。研究了吸收剂量对先驱丝的结构、热分解特性以及热解产物微观形貌的影响。结果表明,在辐射作用下,空气中的氧与PCS中的部分Si—H发生氧化反应生成Si—OH,同时辐照产物中还形成了Si—C—Si,Si—O—Si等桥联结构。吸收剂量为0.5 MGy时,PCS先驱丝在热解过程中没有并丝;吸收剂量为3.0 MGy时,PCS先驱丝的凝胶含量和陶瓷产率分别达到75%和85.17%。这说明开放的空气气氛能够有效降低PCS先驱丝的不熔化处理剂量。

碳单丝网络单元的力阻实验与建模分析

通过碳纤维网络单丝单元的力阻实验,讨论了碳纤维毡的电阻网络并以2阶碳纤维单丝网络单元为研究对象,对它的力阻特性进行建模分析,分析表明理论电阻值与载荷间存在线性关系,且符合实际值.说明基于电阻网络的力阻传感模型对于碳纤维单丝网络单元的传感特性解耦研究是合适的.

γ射线辐照聚碳硅烷先驱丝协同热交联制备高强度碳化硅纤维

采用γ射线在空气中辐照聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)先驱丝,将吸收剂量低于凝胶点剂量的PCS先驱丝在选定条件下作特殊的热交联处理,然后在惰性气氛保护下热解转化为SiC陶瓷纤维。通过红外光谱、热重分析、拉伸强度和氧含量测试研究了聚碳硅烷先驱丝的化学结构、热分解特性的变化以及烧成SiC纤维的结构与性能。结果表明:经热处理PCS的先驱丝形成了三维网络不熔不溶结构,其陶瓷产率高于未经热处理的先驱丝的陶瓷产率;经热交联处理的先驱丝所烧成的SiC纤维抗拉强度达2.3GPa,较未经热交联处理的先驱丝所制得的SiC纤维的拉伸强度大幅提高;辐照协同热交联法制备的SiC纤维的氧含量低于直接辐照不熔化法制备的SiC纤维的氧含量。

凝胶点前聚碳硅烷先驱丝的不熔化机理研究

采用γ射线在开放空气气氛中辐照聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)先驱丝,研究了吸收剂量低于凝胶点剂量的PCS先驱丝的化学结构以及后续的热解反应过程。结果表明,在射线作用下,空气中的氧通过与PCS中的Si-H、Si-CH3反应而被引入到辐照产物中,形成Si-OH、Si-O-Si和C=O等结构;随着热处理温度的提高,在产物中进一步检测到Si-O-Si以及Si-C-Si等桥联结构,并存在凝胶化产物;辐照以后的PCS先驱丝其起始热解温度从320℃提高到约600℃,陶瓷产率也从57.5%提高到约83%。在本实验范围内,凝胶点剂量前的PCS先驱丝试样均能烧成得到微观形貌完整的碳化硅(Silicon carbide,SiC)陶瓷纤维。

碳纤维短切丝对水泥混凝土梁性能的改善试验研究

随着工程建设环境越来越复杂,混凝土材料抗裂与抗折性能不足的缺点也显得尤为突出.本文通过掺入碳纤维短切丝的方式改善混凝土梁抗折性能的试验,重点分析了达到最佳抗折效果时碳纤维短切丝的长度与掺量.试验结果表明,当掺入长度为6 mm,掺量为1.0%的短切丝时,对混凝土梁的抗折性能综合提升效果最佳.

γ辐照聚碳硅烷先驱丝在Ar与NH_3气氛中热解及结构演变研究

研究了γ辐照聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)先驱丝在Ar与NH3中的热解过程,探讨了气氛与温度对化学结构演变、元素组成、晶型结构和微观形貌的影响。结果表明,热解温度低于600℃时,气氛对化学结构无影响;热解温度达700℃时,Ar中先驱丝的化学结构主要由Si—O—Si和Si—CH2—Si构成,而在NH3中发生了N与C的亲核取代反应,化学结构主要由Si—O—Si、Si—NH—Si和Si—NH2构成;1 000℃时,Ar中得到β-SiC晶型的SiC陶瓷纤维,NH3中得到无定型Si3N4陶瓷纤维。

空气中电子束辐照对聚碳硅烷先驱丝化学结构与热解特性的影响

采用10 MeV电子加速器产生的电子束在空气中辐照聚碳硅烷(PCS)先驱丝,研究了吸收剂量对先驱丝的化学结构、凝胶含量、热解特性及烧成SiC纤维抗拉强度的影响。结果表明,在电子束作用下,辐照产物形成了Si—C—Si,Si—O—Si等桥联结构;辐照产物的凝胶含量与陶瓷产率及烧成SiC纤维的抗拉强度都随吸收剂量的增加而增加,先驱丝在吸收剂量为4.0 MGy时,开始产生凝胶,吸收剂量为7.0 MGy和10.0 MGy时,其凝胶含量分别达81%和85%,陶瓷产率分别达80.5%和83.8%,所烧成的SiC纤维抗拉强度分别达1.7 GPa和1.9GPa。

拉伸速率对碳纤维单丝拉伸性能的影响

碳纤维单丝直径通常小于10μm,拉断载荷很小,其拉伸试验有别于常规材料.测定了T300-12K碳纤维单丝的拉伸性能,考察了拉伸速率对拉伸性能的影响.结果表明:随着拉伸速率提高,碳纤维单丝拉伸强度明显增大,拉伸强度由拉伸速率为0.1mm/min时的2 699MPa增加到10mm/min时的3 464MPa;表观弹性模量略有增大,大致呈线性规律增加,由拉伸速率为0.1mm/min时的186GPa增加到10mm/min时的209GPa;断裂伸长率随拉伸速率变化不大.

碳纤维网与短切丝协同增强混凝土梁试验研究

分析了碳纤维网的密度、层数与预埋位置以及碳纤维短切丝的长度与掺量对混凝土梁抗折性能的影响。结果表明:预埋碳纤维网与掺入碳纤维短切丝均能显著提升混凝土梁的抗折性能;碳纤维网密度为20 mm×20 mm时,距混凝土梁上表面125 mm时的增强效果最佳;双层碳纤维网的增强效果明显优于单层碳纤维网;同时掺入碳纤维短切丝可继续提升混凝土梁的抗折性能,且掺量2%、长度6 mm的碳纤维短切丝提升效果最佳。

黏胶丝基碳布增强C/C复合材料研究

采用黏胶丝基碳布进行了二维层板C/C复合材料研究。和PAN基碳布进行对比,分别从碳纤维微观结构、表面形貌、碳布物理性能、树脂基复合材料炭化过程残余热应力模拟、C/C复合材料力学和热物理性能表征等方面进行了对比分析和研究。结果表明,2 200℃处理的黏胶丝基碳纤维是非石墨化结构;纤维横断面呈腰子形,碳布纬向纱弯曲。黏胶丝基碳纤维的密度仅1．39 g/cm^3;拉伸模量很低,约50 GPa。炭化过程研究表明,黏胶丝基碳纤维轴向具有持续的正的线膨胀行为,在炭化初期与酚醛树脂的膨胀行为相一致;黏胶丝基碳布增强树脂基材料在800℃的面内自由热应变是PAN基材料的1/8;模拟的炭化过程热应力是PAN基材料的1/60。黏胶丝基C/C层板材料的层剪强度高于PAN基C/C复合材料,达到16．2 MPa;其拉伸强度为46．6 MPa,弯曲强度高达95．5 MPa,拉伸模量与弯曲模量基本一致,约10 GPa。黏胶丝基C/C复合材料在800℃的热导率是6．48 W/(m·K),与PAN基C/C复合材料非常接近;在800℃的线膨胀系数是2．18×10^(-6)/ K,远高于PAN基C/C复合材料的-0．387×10^(-6)/K。总之,黏胶丝基碳纤维由于其表粗糙度大、碳布纬向纱弯曲、极低的拉伸模量、正的轴向线膨胀系数,因而C/C复合材料层剪强度高,成型工艺中热应力低,较PAN基碳纤维更适合于研制不分层的二维C/C复合材料。

一种新型结构碳材料——碳管套碳纳米丝

以氢气和甲烷为气源,利用钟罩式微波等离子体化学气相沉积(MW PCVD)系统制备了一种新型结构碳材料——碳管套碳纳米丝,用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对它的形态结构和成份进行了分析。这种新型结构碳材料,具有与碳纳米管、碳纳米丝相似的性质,并在某些领域(如电子源探针、纳米电子器件等)具有很好的应用前景。

聚碳硅烷先驱丝的γ射线辐照不熔化特性研究

利用γ射线在空气中辐照聚碳硅烷先驱丝,研究了PCS先驱丝在空气中的辐照不熔化特性。结果表明,PCS在空气中辐照时产生了Si—O—Si、Si—O—C和Si—CH2—Si桥联结构;随吸收剂量的增加,辐照氧化增重率逐渐增大,辐照氧耗G值逐渐降低;先驱丝凝胶点剂量为1.5MGy,凝胶化剂量为4.0MGy;辐照可大幅提高PCS的热解产率,吸收剂量达凝胶化剂量时,PCS热解产率高达86.2%。

Al_2O_3/C复合材料中抗氧化添加剂对预氧丝原位碳化及强度的影响

研究了不同抗氧化添加剂B_4C粉、SiC粉和铝粉对碳纤维前驱体即预氧丝在氧化铝/炭复合材料中原位碳化的影响及其碳化后纤维对材料的强化效果。研究表明,在氧化铝/碳复合材料中添加B_4C后,由于高温下在材料表面形成了一薄层致密的玻璃相物质,抗氧化效果最为明显,预氧丝原位碳化后达到同类碳纤维的强度,复合材料强度也大幅度提高。其次,添加少量铝粉也能起到较好的保护作用。

碳纤维纸张电热及温敏性效应研究

碳纤维纸张可作为优良的面状发热材料,若将其作为采暖地板中的电热元件,可实现地板、采暖一体化,具有广阔的市场前景,为避免碳纤维纸张在使用过程中出现安全隐患,需对碳纤维在碳纤维纸张中的电热和负温度系数(NTC)效应的作用机制进行研究。为了探究碳纤维纸张在通电加热条件下电热及电阻随温度变化的规律,采用红外热成像仪、体式显微镜等仪器分析了碳纤维单丝、搭接单丝、平行单丝及碳纤维纸张4种发热单元的电热和温敏效应,结果表明:碳纤维单丝、搭接单丝及碳纤维纸张表面温度变化趋势均随着输入功率的增加呈现线性增加,在单丝平行方向和垂直方向温度均呈GaussAmp方程曲线分布,碳纤维单丝相互距离等于或者小于0.8 cm,即可将两单丝间温度不均匀度控制在1℃以内;通电加热初期,发热单元电阻随温升的增加而急剧下降,当碳纤维单丝加载80 mW功率(即单丝温度接近35℃),纸张加载2000 mW功率(即纸张表面温度接近97℃)时,电阻值变化趋势趋于稳定,表明碳纤维单丝及碳纤维纸张均具有明显的NTC效应,并且发热单元中搭接单丝的NTC效应和电热效应在碳纤维纸张中起着主导作用,这对于创制适宜的采暖地板发热元件具有积极的指导意义。