碳芯结构LiFePO_4/C复合材料的表征及电化学性能

采用环氧树脂为碳源制备出碳芯结构LiFePO4/C复合材料.利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和X光电子能谱等分别对复合材料的晶体结构、表面形貌及表面成分进行表征,采用恒电流充放电和电化学阻抗方法研究试样的电化学性能.实验结果表明:碳芯结构复合材料是由无定形碳线和纳米LiFePO4颗粒组成.碳芯结构LiFePO4/C复合材料在15mA/g的电流密度下,首次放电容量达到166mAh/g,当电流密度增加到750mA/g,放电容量高达131mAh/g,经过50次循环后,容量保持率高达99.2%.

树枝状碳芯结构LiFePO_4/C复合材料的制备及电化学性能

采用环氧树脂为碳源制备树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料。利用X射线衍射、透射电镜和X射线光电子能谱对复合材料进行分析,采用恒电流充放电和电化学阻抗方法研究试样的倍率性能、循环性能和电化学阻抗。结果表明:树枝状LiFePO4/C复合材料的树干是碳芯结构,由无定形碳芯和包覆在碳芯上的纳米LiFePO4颗粒组成;树枝状碳芯结构LiFePO4/C复合材料在15 mA/g的电流密度下,首次放电容量达到167.4 mA.h/g;当电流密度增大到900 mA/g时,放电容量高达120.8 mA.h/g,经过50次循环后,容量保持率高达99.5%。

沉积温度对碳芯SiC纤维微观结构的影响

以沥青基碳单丝为基体,一甲基三氯硅烷为碳化硅前驱体,使用通电加热的冷壁CVD工艺,温度在1 473～1 773 K,制备了碳芯SiC纤维。采用扫描电子显微镜和拉曼光谱对纤维的表面形貌及结构进行了表征,研究了沉积温度对其结构的影响。结果表明,SiC涂层为β-SiC晶型。沉积温度的升高引起了沉积速率的增加以及SiC涂层晶粒尺寸的长大。同时,导致碳芯中心区域发生结构重排,引起了该区域取向度的提高以及晶粒尺寸的减小。

基于模糊熵的碳纤维复合芯导线缺陷X射线图像增强研究

碳纤维复合芯导线作为一种先进的输电线材,在承载高负载输电方面发挥着重要作用。然而其不耐弯折等原因,导致正在工作中的导线断线等危害线路安全的情况发生。本文提出针对碳纤维复合芯导线缺陷X射线图像的一种提高对比度的方法,使缺陷部位X射线图像增强。该方法先利用引导滤波对图像进行预处理,然后对图像进行平滑处理,计算出图像的模糊熵,利用局部直方图均衡化重新分配图像像素的灰度级,增强该区域的对比度,最后将计算后的模糊熵映射到[0, 1]的区间内,得到最终图像。通过与传统直方图均衡化、灰度变换和对比度限制自适应直方图均衡化(CLAHE)处理算法对比,证明本文算法具有更好的增强效果。

船用碳纤维夹芯复合材料防火隔热结构设计与验证

根据多晶莫来石纤维、金属碰钉和碳纤维双轴向织物的材料特性,进行船用碳纤维夹芯复合材料防火隔热结构设计。在完成材料选择和试样制备后,对设计的船用碳纤维夹芯复合材料防火隔热结构进行耐火试验验证。试验结果表明,试样的完整性和隔热性均合格。

碳纤维复合芯电缆国内外技术研发现状及工程应用进展

碳纤维复合芯铝绞电缆是一种容量大、损耗低、节能环保的新型复合芯导线。它具有重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀、线损小、弛度低、热膨胀系数小等一系列优异性能。国外技术研发以美国和日本较为成熟,并在工程实际应用。国内的技术研发近3年取得了突破性进展,部分企业已批量生产,产品已在百余条电网中挂网运行。

碳纤维复合芯导线耐张线夹断裂分析

对某220 k V输电线路碳纤维复合芯导线的失效耐张线夹进行结构检测,发现铝管压接标示线定位错误造成压接后局部应力集中,线夹装配不符合规范要求。通过开展耐张线夹楔型夹握力、铝管握力和引流板温升试验,分析了线夹装配、温升对其握力的影响,指出引流板装配不良在大电流下发热使得楔型夹握力下降,铝管升温、承载并断裂致使碳纤维复合芯棒从楔型夹中脱落。提出碳纤维复合芯导线耐张线夹安装和安全运行的技术要求。

自毒物质对番茄幼苗光合作用及保护酶活性的影响及碳化玉米芯的缓解作用

探讨缓解根系腐解液自毒物质抑制番茄幼苗生育的方法。试验以珍珠岩基质进行盆栽试验,研究了珍珠岩基质中添加碳化玉米芯对番茄根系腐解液抑制番茄幼苗生长、光合作用及番茄叶片保护酶活性变化的缓解效果。结果表明:与对照相比,施用番茄根系腐解液对幼苗的生物量、叶绿素含量、光合作用指标均具有显著的抑制作用,番茄叶片的保护性酶活性在处理初期提高,随着处理时间的延长,POD和CAT活性明显下降,同时显著增加了番茄叶片内MDA的含量。在添加碳化玉米芯或活性炭可显著缓解番茄根系腐解液对番茄幼苗的毒害作用。与活性炭相似,碳化玉米芯具有显著缓解番茄根系腐解液自毒物质抑制番茄幼苗生长的作用。因此,番茄生产中施用碳化玉米芯可作为防止番茄连作障碍的措施之一。

新型碳纤维复合芯铝合金导线的特性研究

采用拉挤成型工艺制备了碳纤维增强环氧树脂复合材料导线芯,在外部绞合铝绞线制备成导线。并对线芯的密度和拉伸强度以及导线的应力应变曲线和弧垂等性能做了研究。结果表明,碳纤维复合芯的密度仅为1.60g/mm3,断裂强度高达2874MPa,大大超过普通钢芯;由于在拉伸过程中复合芯只表现出弹性变化,而铝绞线要发生弹塑性变形,使导线的应力应变曲线上存在斜率的突然变化;线芯的热膨胀系数比铝绞线要小的多,使在温度升高到一定值时导线的弧垂基本不再增加,从而允许导线在更高的温度下使用。现场应用情况表明,新型导线完全可以取代传统钢芯导线,改造输电线路。

考虑股线接触与摩擦行为的710 mm^2碳纤维复合芯导线(ACCC)股线损伤分析

利用扫描电镜观察710 mm^2碳纤维复合芯导线(ACCC)过滑车试验后股线的磨损形貌,分析滑车底径对股线损伤的影响及股线损伤机制.同时,考虑股线间的接触与摩擦行为,建立导线全尺寸模型进行导线过滑车非线性动力学有限元分析.试验结果表明:导线过滑车后股线出现塑性变形与磨损,在股线表面初始磨损处以黏着磨损的形式扩展,且股线损伤随滑车底径的增大有所改善;数值分析表明:股线等效塑性应变与摩擦能量损耗开始于导线过滑车时的弯曲过程,且随滑车底径增大而减小,股线损伤的模拟结果与试验情况吻合.在此基础上,研究股线间摩擦系数对股线损伤影响,得到股线损伤随摩擦系数的减小而减小.研究初步认为滑车底径为30倍导线直径时股线损伤在可接受范围内.

架空导线用碳纤维复合芯固化剂应用研究

将甲基四氢苯酐固化剂与柔性固化剂按一定比例复配,用于碳纤维复合芯环氧树脂基体的增韧改性。采用傅里叶变换红外光谱分析固化剂的结构;研究了固化剂对碳纤维复合芯冲击强度、卷绕性能、剪切强度及耐温性的影响。结果表明,柔性固化剂含有长链结构的柔性链段,提高了碳纤维复合芯冲击强度、卷绕性能及表观剪切强度,并且对碳纤维复合芯的耐温性影响较小。

碳纤维复合芯导线股线应力有限元分析

考虑碳纤维复合芯导线的结构、材料特性,针对JRLX/T-315/40碳纤维导线进行了静力线形分析,并利用SOLIDWORKS软件建立导线实体模型,模拟分析了导线在实际运行过程中受到拉力、剪力和弯矩以及线夹的挤压力时外层股线与线夹接触部位的应力分布情况。结果表明,导线夹持区的应力集中部位主要在U型螺栓出口处和悬垂线夹出口处;在线夹出口处,T_0=0.15Tp时导线与悬垂线夹接触位置的外层中间一根股线的应力损伤最严重;在弯矩和拉力共同的作用下,碳纤维复合芯棒承担导线63%左右的应力,是碳纤维导线的主要承力部件。

碳纤维复合芯导线损伤检测

针对碳纤维复合芯导线抗剪切强度低、易劈裂,其损伤无法用肉眼识别,易造成断线事故的问题,探讨利用超声波和红外线对碳纤维复合芯棒损伤进行检测的可行性,实际测试结果证明,利用超声检测短距离碳纤维复合芯棒的缺陷是可行的。

碳纤维复合芯导线的特性及应用

阐述了碳纤维复合芯(ACCC)导线的结构和材料特点,比较了直径相近的ACCC导线与传统钢芯铝绞(ACSR)导线的主要材料性能,绘制了两种导线的应力弧垂曲线,将两类导线在最高气温下的弧垂和应力进行了对比。结果表明,ACCC导线的截面积、最高工作温度、载流量均高于ACSR导线,而弧垂明显小于ACSR导线,在实际工程中ACCC导线弧垂小的优势可明显降低铁塔的高度,进而可减少线路的造价。

碳纤维复合芯导线与钢芯铝绞线的起晕特性对比试验

为研究碳纤维复合芯导线(ACCC)的起晕特性,基于小电晕笼电晕测量系统进行了ACCC-600/71单根导线和LGJ-630/45钢芯铝绞线单根导线起始电晕特性的对比试验。试验结果表明:在干净及人工涂污下,ACCC-600/71导线的起晕电压均要高出LGJ-630/45导线起晕电压,说明ACCC-600/71导线确实能够降低线路损耗,在节能、环保方面具有良好运行性能;表面污秽会降低导线表面粗糙度系数,从而大幅度降低起晕电压,且污秽物颗粒度越大影响程度越高。

环境温度对架空导线用碳纤维复合芯成型工艺及性能的影响

研究了两种不同树脂体系黏度与环境温度、凝胶化时间与温度的关系,确定了用于拉挤工艺的树脂体系。采用该树脂体系制备了架空导线用碳纤维复合芯,分析了环境温度对碳纤维复合芯制品成型工艺和拉伸强度的影响,采用扫描电子显微镜分析了碳纤维复合芯的拉伸断裂机理。结果表明,环境温度对碳纤维复合芯的拉伸强度及表观性能影响较大,当环境温度变化较大时如不及时调整成型工艺参数,复合芯制品会出现堵模、白粉、沟痕等缺陷;当环境温度为30℃时复合芯制品拉伸强度最高。

碳化玉米芯缓解邻苯二甲酸对番茄幼苗生长和酶活性的抑制作用

以邻苯二甲酸作为番茄的连作障碍自毒物质,珍珠岩为基质进行盆栽试验,并就生物量、光合作用和保护酶活性等指标的变化研究不同浓度邻苯二甲酸对番茄幼苗生长抑制作用以及加入碳化玉米芯缓解邻苯二甲酸对番茄幼苗生长抑制作用的效果。结果表明:施用邻苯二甲酸对幼苗的光合作用指标、生物量及叶绿素b的含量具有显著的抑制作用。保护酶活性在处理初期提高,随着处理时间的延长,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性先上升后下降,同时使幼苗体内MDA含量显著增加。加入碳化玉米芯显著提高了幼苗的生物量、光合作用指标及叶绿素b的含量,有效缓解了对保护酶活性的抑制作用,降低了保护酶活性变化的幅度及幼苗体内MDA含量。

碳化玉米芯缓解肉桂酸对番茄幼苗生长的抑制作用

研究不同浓度肉桂酸对番茄苗期生长抑制作用以及加入碳化玉米芯缓解肉桂酸对番茄苗期生长抑制作用的效果。以肉桂酸作为番茄的连作障碍自毒物质,珍珠岩为基质进行盆栽试验,并就生物量、光合作用、根尖超微结构和MDA含量等指标的变化进行了讨论。结果表明,施用肉桂酸对幼苗的光合作用指标、生物量及叶绿素的含量具有显著的抑制作用。高浓度的肉桂酸处理使根尖的超微结构受到破坏。同时使幼苗体内MDA的含量显著增加。加入碳化玉米芯有效地缓解了肉桂酸对番茄幼苗的毒害作用。因此,施用碳化玉米芯可作为防止番茄连作障碍的措施之一。

考虑流固耦合效应的碳纤维复合芯导线风振响应分析

采用流固耦合理论计算输电导线的风振响应,既考虑风作用在导线上的荷载,也考虑导线形变引起表面风压改变及其对流场的影响.通过建立传统钢芯铝绞导线(ACSR)和碳纤维复合芯导线(ACCC)数值风洞模型,将两种导线在考虑流固耦合作用下的风振响应进行了对比分析.研究表明,相同档距和截面面积基本相同的情况下,碳纤维复合芯导线风振响应小于传统钢芯铝绞导线,并且相对不容易出现尾流失稳的现象.研究成果可为新型ACCC输电线路抗风设计提供有价值的参考,考虑流固耦合效应更接近导线在风场中运动的实际情况.

具芳纶短纤维增韧界面的碳纤维夹芯结构性能、机理和分析

碳纤维夹芯结构常用作航空航天、交通车辆等运载工具的主承力结构,这类结构在服役过程中容易发生界面开裂,继而引发大面积脱粘、面板局部屈曲等破坏模式,严重影响结构的安全.使用芳纶短纤维对碳纤维夹芯结构的面-芯界面进行增韧,在夹芯结构制备过程中,在界面加入低密度芳纶短纤维薄膜,通过芳纶短纤维的桥联作用,提高界面的粘接性能.首先通过弯曲和压缩实验,对比了增韧和未增韧夹芯结构的荷载-位移曲线、破坏模式等响应,发现芳纶短纤维界面增韧可以大幅提高碳纤维夹芯结构的各项力学性能.其次,基于非对称双悬臂梁实验和扫描电镜观测,分析了芳纶短纤维的增韧效果和增韧机理.最后,基于均匀弹性材料裂纹的奇异性解和界面裂纹尖端的位移震荡解,建立了考虑界面裂纹尖端复杂应力场的扩展有限元单元,模拟了碳纤维夹芯试件的界面开裂过程.以上研究工作有助于揭示芳纶短纤维增韧界面的断裂机理,建立界面增韧参数设计方法,提高碳纤维夹芯结构的力学性能,并为结构的健康诊断和工艺改进提供科学依据.