颗粒增强Fe-C功能复合材料的现状及展望

综合分析了颗粒增强Fe-C功能复合材料研究领域的现状,介绍了颗粒增强Fe-C功能复合材料的最新制备技术,并对它的研究发展做了展望.

结构-功能一体化异种复合材料壁板优化与验证

基于航空壁板结构承载-电气功能的一体化需求,对适用于智能蒙皮的异种复合材料壁板开展了优化设计与试验验证。通过在高模量碳纤维蒙皮的外侧增加玻璃纤维层,进行了以碳纤维-玻璃纤维-金属结构单元阵列-玻璃纤维复合顺序的壁板承载-电气功能一体化设计。针对异种复合材料结构的铺层优化需要考虑共胶接的分区域及铺层连续性的工艺要求,发展了基于丢层序列的优化方法,并对于加筋壁板的几何外形、筋条数量、筋条几何参数以及筋条与蒙皮的铺层角度进行了优化设计。通过压缩稳定性试验验证了该结构在承载能力和稳定性方面的收益,明晰了其压缩载荷下的屈曲模态及后屈曲失效机理。

功能型植物纤维增强聚乳酸复合材料研究进展

天然植物纤维增强聚乳酸复合材料具有天然环保、可生物降解、力学性能较好等特点,已经成为极具发展潜力的“绿色材料”。功能型植物纤维增强聚乳酸复合材料的研发对于提升复合材料附加值、拓宽应用领域具有重要意义。因此,综述了植物纤维增强聚乳酸复合材料在阻燃、耐候、隔音、保温隔热、抗菌、色彩以及抗静电等领域的研究现状和进展,分析了阻燃剂、抗老化剂、保温剂、抗菌剂、颜料以及导电填物等功能型助剂选择、内在功能性机理解析、产业化技术研发以及产品功能多样性等方面存在的问题,并展望了该领域的发展趋势,以期为进一步推动功能型植物纤维增强聚乳酸复合材料的研发提供科学依据。

功能梯度复合材料的制备及隔热性能模拟研究

基于航空航天热防护技术对多功能隔热材料的需求,制备了由力学缓冲层、高温隔热层和核心隔热层构成的功能梯度复合材料,材料应力适应性强、耐温性高、隔热性能优异。通过模拟计算的方法对复合材料的隔热性能进行研究,结果表明,30mm厚的复合材料在1000℃、1000s的热载荷下隔热性能优异,各功能层厚度影响复合材料的传热背温。随着力学缓冲层/高温隔热层相对厚度的增大,复合材料背温和核心隔热层热面温度均增大,由于核心隔热层耐温极限的限制,力学缓冲层厚度最大为12mm,此时复合材料背温为26.10℃。力学缓冲层/核心隔热层、高温隔热层/核心隔热层相对厚度增大时,复合材料背温增大,核心隔热层热面温度减小,力学缓冲层的厚度最小为6mm,此时复合材料背温为20.21℃,高温隔热层的厚度最小为10mm,此时复合材料背温为22.58℃。

基于玄武岩纤维的功能化复合材料的研究进展

玄武岩纤维(BF)作为一种低成本、高性能的天然纤维已被列为21世纪中国新兴战略资源,也是制备先进复合材料的基础。在玄武岩纤维的实际应用中,纤维自身的性能以及在复合材料中的界面行为等是影响最终制品性能的关键因素。本文阐述了BF的化学组成,并探讨了组成对BF力学性能的影响。重点关注了BF的应用,详细介绍了BF的表面改性及力学增强。此外,从纤维的表面功能化改性、第三相功能粒子的添加以及BF自身性能的应用等几个方面总结了BF在电磁波防护、水处理、催化、抗菌及能源领域的研究进展。最后指出了BF复合材料目前存在的主要问题,并对未来的研究方向做出展望。

二维功能填料尺寸对BN/EPDM柔性中子防护复合材料性能的影响

柔性中子防护复合材料对于异形构件和人员防护具有重要意义,其性能与功能填料的性质密切相关,但二维功能填料尺寸对材料性能的影响尚不明确。以性能良好的三元乙丙橡胶(Ethylene Propylene Diene Monomer,EPDM)作为柔性基体,以热中子吸收截面较高的层状氮化硼(Boron Nitride,BN)作为二维功能填料并作表面改性,通过开炼工艺将BN均匀分散于EPDM中,热压硫化后得到BN/EPDM柔性中子防护复合材料,对其微观结构进行表征分析。研究了BN尺寸对复合材料综合性能的影响,结果表明:减小BN尺寸有利于提升复合材料的拉伸强度和热中子屏蔽性能,当材料厚度为2 mm时,其拉伸强度最高可达8.13 MPa,热中子屏蔽率最高可提升约5%。该研究可为聚合物基柔性中子防护复合材料的设计与制备提供基础。

功能填料表面修饰对聚合物基复合材料电磁屏蔽性能影响研究进展

对于自身不具备电磁屏蔽性能的聚合物材料而言,加入功能填料是赋予其屏蔽性能的主要方法。然而,简单的填充并不能达到上述目的,填料表面的功能化修饰对聚合物基复合材料电磁屏蔽性能具有重要影响。文中总结了填料表面功能化修饰的主要方法,包括化学镀、表面炭化、包覆聚合物、表面接枝和表面生长金属有机骨架(MOF)等,讨论了各种表面修饰对聚合物基复合材料性能产生的改性效果及最终对电磁屏蔽效能的影响,并对相关研究的未来发展提出了建议。

氮化硼功能化改性高分子导热复合材料的制备及性能研究进展

高导热绝缘材料在应对日益严峻的电子元器件领域的热管理问题中的应用广泛,以氮化硼改性高分子基导热复合材料已成为其中的研究热点之一。引入具有高导热系数的氮化硼纳米材料,不仅可以解决高分子材料热导率低的问题,还能使得所制氮化硼改性高分子导热复合材料的力学性能、电绝缘性能和热稳定性能得到提升。文中简要介绍了氮化硼的结构特性及各种制备方法,结合课题组的研究工作综述了六方氮化硼从功能化、取向分散、三维导热网络构建3个方面对高分子材料的改性,以及六方氮化硼和零维、一维、多元导热填料协同杂化高分子材料。最终,提出现阶段六方氮化硼改性高分子导热复合材料存在的主要问题,并对未来的研究方向进行了分析与展望。

蛭石功能化复合材料研究进展

蛭石是一种环境友好型天然硅酸盐矿物,具有独特的层状结构和稳定的物理化学性质。蛭石具有较高的孔隙率和较低的层间结合能,易于剥离形成二维(2D)纳米片应用于构建新型复合功能材料。本文聚焦蛭石纳米片的改性与高附加值应用,介绍了层状材料的种类与剥离方法、蛭石的结构与性质,阐述了蛭石在离子通道、生物医学、吸附、气体阻隔、催化、储能等方面的应用进展。最后针对蛭石研究存在的主要问题,展望了其未来发展趋势。

石墨烯改性硅橡胶功能复合材料的制备及应用

综合性能优异的石墨烯改性硅橡胶复合材料在航天航空、电子电器以及医药卫生等领域展现出广泛的应用前景。总结石墨烯改性硅橡胶复合材料的主要制备方法及其优缺点,重点介绍具有特殊润湿性、导热性能和导电性能的石墨烯改性硅橡胶功能复合材料的研究进展。提高石墨烯的功能改性效率及石墨烯在复合材料中的含量和均匀分散性、实现复合材料的多功能化等是未来研究的难点和重点。

功能高分子/碳纳米管复合材料的应用进展

随着国民经济和社会生产力的迅速发展,功能性聚合物/碳纳米管(CNTs)复合材料将成为未来化学品开发与研究的重点。随着各种技术的不断发展,聚合物材料的应用发展不仅仅局限于某个领域,而是已经广泛应用于各个行业。针对当前聚合物/碳纳米管复合体系在综合应用方面存在的不足,本项目拟在充分认识其各自优势与限制的基础上,对其进行深入研究,分析当前功能高分子/碳纳米管复合材料的应用及其发展趋势,对其进行深入研究。

聚合物基微纳米功能复合材料3D打印加工技术的应用实践研究

随着材料性能要求的提高,轻量化、强度高以及多功能化成为研究的重点。利用3D打印技术,设计师能将多种功能结构直接集成于复杂的几何形状中,打破了传统制造方法的束缚,开辟了设计创新的新纪元。因此,研究和探索聚合物基微纳米功能复合材料的3D打印加工方法对于推动材料科学的创新和制造业的转型至关重要。文章概述了聚合物基微纳米功能复合材料和3D打印技术的内涵,分析了聚合物基微纳米功能复合材料的3D打印加工要点,并探讨了在各个领域内的应用,以促进材料的性能提升和应用拓展。

氮化硼颗粒增强铝基复合材料研究进展

铝基复合材料作为一种轻质高强度材料具有广泛的应用前景。本文综述了当前氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的研究进展,通过液相法和固相法的分类详细介绍了搅拌铸造、超声辅助铸造、选择性激光熔化(SLM)、热挤压等制备氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的方法,总结了所制备复合材料的力学性能和功能特性。最后指出了不同制备方法存在的问题,并且对氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的未来进行了展望。

离子液体改性石墨烯的制备及其对ABS复合材料导热性的影响

通过绿色直接机械球磨法,将石墨粉(G粉)与1-己基-3-氨乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体([HAIM]BF4)相结合,制备了离子液体功能改性石墨烯(G@ILs)。将G@ILs和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)采用熔融共混法制备了G@ILs/ABS复合材料。通过FTIR、XPS、XRD、拉曼光谱、SEM、TEM和EDS对G@ILs进行表征,对ABS复合材料的性能和形貌进行了测试和表征。结果表明,[HAIM]BF4通过阳离子-π相互作用对石墨烯进行了有效修饰,保持了石墨烯的结构完整性。G@ILs的引入使G@ILs/ABS复合材料的力学性能得到了显著改善。G@ILs质量分数为1.0%时,制备的G@ILs/ABS复合材料(记为1.0%G@ILs/ABS,下同)的拉伸强度和弯曲模量为42.4 MPa和2145.1 MPa,分别比ABS提高了8.36%和12.76%。此外,1.0%G@ILs/ABS的导热系数为0.249W/(m·K),比ABS提高了21.5%。

凝胶复合材料柔性可穿戴传感器研究

水凝胶和离子凝胶具有高可拉伸性和优异透明度,是一种理想柔性传感器制备原料,与导电材料复合后导电性能大大提高。凝胶复合材料具有较强形状可塑性,可通过改变表面微结构提高传感器件灵敏度。综述水凝胶和离子凝胶及复合材料研究现状,列举其在柔性可穿戴力学传感器、电化学生物传感器及温、湿度传感器等方面的应用,为后续在柔性通信设备、生物医疗监护等领域的应用提供参考。

外加颗粒增强非晶复合材料研究进展

外加颗粒是提高非晶合金室温韧性的有效手段之一,同时外加颗粒的引入也促进了功能非晶复合材料的开发。根据外加颗粒增强非晶复合材料的塑性变形机制,综述了外加颗粒的脆韧性、颗粒尺寸对非晶复合材料的室温韧性、屈服强度等力学性能的具体影响研究进展。针对外加颗粒增强非晶复合材料制备中存在的分散问题、两相结合问题以及成分偏析问题进行了分析和展望。对具有一定功能的外加颗粒增强非晶复合材料的研究现状进行了概述。

超细电气石复合材料的制备及应用研究进展

电气石是我国储量丰富的天然矿物,其具有表面极化、自发电场、发射远红外辐射的性质,并且随着温度和所受应力的变化电场强度会随之改变,因而易于电离空气中的氧气分子和水分子,产生负离子,负离子可以沉淀空气中的灰尘、细菌、使冠状病毒失活并且能够促进人体血液循环。超细电气石(电气石粉碎制备的粉末)可以进一步使其功能性得到提高,得益于净化环境和对人体健康有益的特性,电气石成为了近年来功能性复合材料研究的热点。综述了超细电气石表面改性处理的研究现状,总结了超细电气石复合材料常用的制备方法以及在光催化、抗菌、生态环境等领域的应用进展,分析了不同改性方法和制备方式对于超细电气石复合材料的优势与不足,包括机械球磨法、溶胶-凝胶法、水热/沉淀法以及直接共聚法。并对超细电气石复合材料未来的发展方向进行了展望。

木质素/PBAT复合材料的性能提升与应用研究进展

木质素作为可再生自然资源,具有多种高附加值的功能特性,将其与可生物降解高分子聚合物复合是其转化利用的重要途径之一。然而,木质素的异质性限制了其在复合材料中的开发和利用,采取针对性的策略和方法生产高附加值的木质素基可生物降解复合材料至关重要。本文主要阐述了高性能木质素/聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)复合材料的不同制备策略,如添加增容剂、木质素的溶剂分级、纳米化和化学改性等,进一步总结了该复合材料在紫外屏蔽、水蒸气/氧气阻隔和抗菌等方面的潜在应用,并对木质素/PBAT复合材料所面临的挑战和未来发展方向进行总结和展望。

氧化石墨烯及其复合材料在抗菌领域的研究进展

全球范围内的细菌耐药性增强,传统的抗生素方案逐渐力不从心,抗菌新方案的研发刻不容缓。近年来,氧化石墨烯(GO)因其独特的二维结构和难以形成耐药性的抗菌机理引起了研究人员的关注,成为了抗菌领域的新宠。但由于GO的抗菌性能易受多种因素影响,限制了其广泛应用的可能。因此,从GO的合成方法和抗菌机理入手,着重介绍了GO的抗菌功能化及其复合材料的应用研究进展,并对将来GO基材料在抗菌领域的发展做出展望。

Fe_(2)O_(3)改性Si/SiO_(2)复合材料的制备及其电化学性能

以无水乙醇为砂磨剂,将微米Si粉与纳米非晶型SiO_(2)(Nano-SiO_(2))通过砂磨法制备了Si/SiO_(2)复合材料(SNSO),然后加入纳米Fe_(2)O_(3),通过机械球磨方式制备了Fe_(2)O_(3)改性Si/SiO_(2)复合材料(SNSO@Fe_(2)O_(3))。采用XRD、XPS、SEM、TEM对SNSO@Fe_(2)O_(3)进行了表征,通过恒流充放电、循环伏安法、电化学阻抗测试了其电化学性能。结果表明,SNSO@Fe_(2)O_(3)呈规则的球形核壳结构,外壳为非晶层,Fe_(2)O_(3)质量分数8%的SNSO@Fe_(2)O_(3)(SNSO@8%Fe_(2)O_(3))粒径约2μm;SNSO@8%Fe_(2)O_(3)展现出优异的循环性能,首次放电比容量为2150 mA·h/g,首次库仑效率为81.95%;在电流密度110 mA/g下,经100次循环后放电比容量仍稳定在986 mA·h/g,较SNSO提升了43.3%。SNSO@8%Fe_(2)O_(3)稳定的循环性能归因于球磨过程中FeSi相的生成及非晶SiO_(x)和Fe_(2)O_(3)原位反应在Si表面形成了厚度约30 nm的非晶层外壳结构,有效缓解了Si的体积膨胀。