短碳纤维强韧铝硅酸盐聚合物基复合材料的强韧化机理及断裂行为

本文制备了短碳纤维长度为7mm的预制体,然后再与铝硅酸盐聚合物配合料复合制备了纤维含量分别为3.5vol%、4.5vol%和6.0vol%的短碳纤维强韧的铝硅酸盐聚合物基复合材料。通过对复合材料三点弯曲力学性能测试以及测试过程中试样拉伸侧面微观裂纹的原位观察,对复合材料的力学性能,韧化机理以及断裂行为进行了研究。研究发现,纤维的加入极大的改善了复合材料的强度和韧性并使复合材料呈现"伪塑性"断裂特征。原位观察表明,弯曲测试过程中复合材料拉伸面会产生大量的次生裂纹并逐步扩展。随着载荷达到最大值,主裂纹产生并导致次生裂纹处应力出现下降,致使次生裂纹扩展停滞并呈现一定程度的闭合。复合材料拉伸面次生裂纹的萌生及扩展是复合材料具有较大断裂功的主要原因。随着复合材料模量的增加,复合材料拉伸面次生裂纹的扩张幅度逐步缩小,变形能力减弱。

铝硅酸盐聚合物及其复合材料研究进展

铝硅酸盐聚合物及其复合材料具有低温制备、工艺简单、成本低、可沿用多数树脂基复合材料的制备工艺成型复杂形状构件、轻质、耐热、阻燃、耐腐蚀、对核废料及重金属离子固封效果好等优点,能够满足国家对节能降耗和CO2减排的需要,因此在传统建筑、冶金等领域具有广阔的应用前景;它还可通过掺杂改性赋予其导电、电磁屏蔽、吸波隐身等功能特性,且可通过高温陶瓷化处理获得力学和热学性能宽温域调控的榴石陶瓷及其复合材料,在航空航天用低成本耐热结构材料、防/隔热材料、吸波隐身材料等方面具有重要潜在应用。系统评述了国内外在铝硅酸盐聚合物及其复合材料方面的研究进展,包括铝硅酸盐聚合物的聚合机理和性能特点、为克服其脆性缺点而发展的各种类型复合材料,以及最近铝硅酸盐聚合物在转化制备先进陶瓷、核废料固封、新型建筑材料等领域的应用研究进展,并且指出了其发展方向。

漂珠尺寸对35%漂珠/铝硅酸盐聚合物复合材料组织结构与性能的影响

研究漂珠的尺寸对复合材料的密度、热导率、力学性能以及显微组织和结构的影响。当漂珠尺寸增大到306μm时,抗弯强度从28.5MPa降低至6.4MPa,密度由1.37g·cm–3逐渐减小到0.99g·cm–3,热导率由0.361W·(m·K)–1降低到0.178W·(m·K)–1。SEM观察表明,漂珠在铝硅酸聚合物基体中较均匀地分布。TEM观察发现,在基体和漂珠之间存在一层厚度约为200nm的非晶相的界面层,能谱分析确定界面层成分为KAl9.9Si19Fe2.2O69.9(at%)。非晶相的界面层的生成对降低复合材料的热导率也起到一定作用。结果表明,当在铝硅酸盐聚合物中添加35%(体积分数),直径为306μm的漂珠时可制备出既能满足强度要求又具有较低密度、热导率以及低热收缩的复合材料。

C_(uf)/铝硅酸盐聚合物复合材料的制备和力学性能

通过超声辅助-料浆浸渍工艺制备单向碳纤维强韧不同硅铝比铝硅酸盐聚合物(Si/Al=2,2.5,3,3.5和4)复合材料,研究硅铝比对铝硅酸盐聚合物和复合材料力学性能和断裂行为的影响。结果表明,复合材料中碳纤维能够被充分浸渍并且复合材料具有均匀的组织结构。随Si/Al的提高,铝硅酸盐聚合物和复合材料的弯曲强度和弹性模量均逐渐增加,但是复合材料的断裂功首先增加,并在Si/Al=3时达到峰值,然后逐渐降低。所有的复合材料均表现出非灾难性断裂行为,并且Si/Al<3的复合材料以剪切断裂模式为主,而Si/Al>3的复合材料呈现弯曲断裂模式。在Si/Al≥3的复合材料中能够观测到大量的纤维拔出,表明碳纤维显著的强韧作用。

铝硅酸盐聚合物聚合机理与动力学研究进展

近年来,铝硅酸盐聚合物因其原料来源广、工艺低碳绿色和性能独特等而引起学者的关注,并被寄予希望在更广泛的领域发挥作用。但铝硅酸盐聚合物的聚合行为易受原料反应活性的影响,进而引起其力学性能和耐久性等出现大幅波动。诸如上述相关问题均与铝硅酸盐聚合物的聚合机理、聚合反应动力学以及铝硅酸盐聚合物性能的影响因素与调控途径等直接相关,故本研究就此进行了综合评述,给出相关领域未来研究的发展方向,希望籍此推动低品质铝硅酸盐矿物或铝硅质工业废弃物利用,为中国早日实现“双碳”目标助力。

铝硅酸盐无机聚合物转化法制备先进陶瓷材料研究进展

铝硅酸盐无机聚合物及其转化制备的陶瓷材料具有节能环保、制备温度低、耐热性能良好、热学性能可调控的优点,因此在航空航天、原子能、生物以及化工等领域具有广阔的应用前景.此外,随温度升高,铝硅酸盐无机聚合物会转变为辉石或榴石陶瓷,具有可调控的力学和热学性能;铝硅酸盐无机聚合物的低温成型特性也使得增强的种类选择非常广泛,并且可以很方便地引入.因此铝硅酸盐无机聚合物技术为低成本成型制备高性能陶瓷和陶瓷基复合材料提供了一种新工艺.本文综述了铝硅酸盐无机聚合物热演变、结晶动力学、显微组织结构演变、性能演化等方面的主要研究进展,并阐述了碳纤维强韧铝硅酸盐无机聚合物复合材料的陶瓷化过程和性能演化研究,指出了今后的发展方向.

浸渍法制备有机改性陶瓷

利用富含高岭石的铝质岩制备多孔的铝硅酸盐聚合物基体材料,将甲基丙烯酸甲酯单体浸入到基体材料中引发聚合反应,制备有机改性陶瓷材料,采用N2吸附-脱附法对材料进行表征。结果表明:基体材料经过浸渍、固化后,孔容、比表面积和平均孔径明显减小,最可几孔径由50 nm左右缩小至20 nm左右;与铝硅酸盐聚合物相比,有机改性陶瓷具有更好的强度与韧性。