混凝土粗糙度对CFRP与混凝土粘结性的影响(英文)

采用单剪拉拔试验分析碳纤维布复合材料(Carbon fiber reinforced polymers,CFRP)加固混凝土结构因不同的混凝土表面处理而出现不同的粘结界面破坏形式,以及对粘结强度的影响．着重根据粘结-滑移关系曲线分析在不同应力作用下碳纤维布复合材料的应变和应力分布,以及剪应力在界面的传力机理．试验结果显示,混凝土表面的处理对CFRP加固混凝土结构的粘结性能影响较大,单剪试验中粘结剥离破坏过程具有明显的规律性．最后,根据试验结果提出建议以供FRP加固混凝土结构工程应用参考．

粗糙度对CFRP-混凝土界面剪切黏结性能的影响

针对3种强度、6种界面粗糙度的54块混凝土试件,采用单向剪切试验,研究了表面粗糙度对碳纤维增强复合材料(CFRP)-混凝土梁界面黏结性能的影响.结果表明:6种界面中,粗糙度为0.44的混凝土试件界面黏结性能最佳,CFRP-混凝土的极限荷载和黏结强度较粗糙度为0.25的试件分别提高36%~51%,124%~221%;粗糙度对混凝土界面有效黏结长度影响较大,与现有模型中的有效黏结长度计算值相比,考虑粗糙度和黏结树脂后的有效黏结长度最高可提高273%;6种界面的有效黏结长度随粗糙度的提高,总体呈现减小趋势;粗糙度为0.25~0.44的混凝土界面τ-s曲线在脆性区域上的刚度相差无几,界面越粗糙,脆性区间越短;进入塑性阶段后,6种界面的CFRP-混凝土梁黏结滑移曲线均以不同斜率下降,最终以0.04~0.35mm的滑移值剥离破坏.

单壁碳纳米管对C–C键水解酶BphD的固定化性能

采用修饰与未修饰单壁碳纳米管固定C–C键水解酶BphD,并对固定化酶的相对活性、稳定性、重复使用性进行了考察.结果表明,未修饰单壁碳纳米管固定的BphD相对活性为游离态的52.5%,其热稳定性和在变性剂中的稳定性均有所提高,且重复使用10次仍可保持初始活力的90%.修饰单壁碳纳米管固定的BphD相对活性可达99.7%,但其稳定性没有明显提高.同源模建及分子对接分析结果显示,未修饰的单壁碳纳米管对BphD亚基之间的联系可能存在干扰作用,从而对其活性产生影响.

CFRP/Al胶接接头形貌特征对连接性能影响

为解决汽车轻量化设计与制造中的异质材料间的连接问题,基于内聚力模型模型,对碳纤维增强复合材料(CFRP)/铝合金单搭接胶接接头,建立了接头有限元分析模型,并对有限元模型的有效性进行了试验验证.构建了3种具有不同形貌特征的CFRP/Al胶接接头结构方案,以单向拉伸载荷下的极限破坏载荷和破坏吸能量作为性能指标.结果表明:相对于普通单搭接接头,弧形接头破坏载荷和吸能量分别降低11.3%和9.88%;矩形槽接头失效载荷虽有所降低,但由于能更有效地发挥胶层中部区域的作用,在接头吸能特性方面有较大提升,接头抗冲击性能提升了91.63%.

CFRP与落叶松和杉木木材有效粘结长度的研究

【目的】掌握影响碳纤维布(Carbon fibre reinforced polymer/plastic,CFRP)与落叶松和杉木有效粘结长度的木材因素,为CFRP在木结构加固工程中的安全应用提供参考。【方法】采用单剪与半桥电测试验方法,研究了树种及木材含水率、纹理方向、材面状态对CFRP与木材之间有效粘结长度的影响。【结果】CFRP与木材间存在有效粘结长度,当CFRP与木材间的粘结长度超过该有效粘结长度时,CFRP与木材间的极限粘结承载能力将不再增加;不同树种间有效粘结长度存在差异,在含水率为15%的条件下,CFRP与落叶松木材的有效粘结长度为97～110mm,与杉木木材的有效粘结长度为111～123mm;材面状态对CFRP与木材间的有效粘结长度影响较大,刨切材面结合牢靠,峰值荷载较大;木材试验含水率及材面纹理等对CFRP与木材间的有效粘结长度几乎无影响。【结论】在应用CFRP前,应将木材表面刨切平整;CFRP可应用于杉木及落叶松构件的加固工程。

多款胶黏剂对碳纤维复合材料单搭接胶接性能研究

为了研究不同体系胶黏剂对碳纤维复合材料基材的粘接性能,采用环氧树脂、丙烯酸酯、聚氨酯三种体系构成的7款不同的胶黏剂对碳纤维复合材料-碳纤维复合材料(CF-CF)进行胶接,并分别将其放置于室温和极限温度(80℃、-65℃)下进行拉伸剪切强度测试,以探究每种胶黏剂的力学性能和破坏模式,并将环氧胶黏剂在室温下对不同纤维类型的复合材料(T700-12K碳纤维复合材料、T300-3K碳纤维复合材料和玻纤复合材料)进行胶接性能测试,探讨碳纤维和玻璃纤维复合材料的粘接机理,进而选出性能最优的胶黏剂,为航空航天与汽车等领域中碳纤维基材之间胶黏剂的选择提供借鉴。

改进的键基正交各向异性近场动力学模型

针对经典的键基近场动力学(bond-based peridynamic,BPD)模型受固定泊松比限制的问题,提出一种改进BPD模型。该模型可解除泊松比限制,并可用于分析正交各向异性单向板的变形和裂纹扩展问题。在改进BPD模型中,每根键受到轴向和横向成对力的作用,额外增加的节点转动可消除由横向力引起的附加弯矩,从而确保该模型满足角动量守恒条件。仿真结果验证所提出的改进BPD模型的精度,并展示其预测碳纤维复合材料变形和裂纹扩展的能力。

多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂界面粘结特性研究

本文对一种多壁碳纳米管进行表面酸化和胺化改性处理,通过超声波分散制备碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂单丝复合试样,采用单丝断裂法研究碳纳米管对玻璃纤维/环氧树脂界面粘结特性的影响。实验结果表明,加入碳纳米管后环氧树脂弯曲性能提高,单丝复合体系的拉伸应力-应变曲线在屈服点之后产生波动。通过比较纤维断点数-应变曲线、偏光下纤维断点形貌以及断口形貌SEM图像发现,对于玻璃纤维体系,加入硅烷偶联剂KH560后,碳纳米管可明显提高玻璃纤维/环氧界面粘结强度,并以胺化碳管改性体系影响最为显著。

单壁碳纳米管中受限水的热容及饱和含水量

单壁碳纳米管纳米级的管径使其成为一种准一维的容器.用示差扫描量热的方法对受限于单壁碳纳米管中水的热容进行研究,结果显示,受限水的热容-温度曲线在所测量的温度范围内并未出现熔融峰,并且相比于同温度下的本体水,单壁碳纳米管中受限水的热容有反常的降低.红外光谱显示,单壁碳纳米管内水的氢键强度相对本体水变弱.结合红外结果可知,受限水热容反常降低的现象是因为氢键强度的下降,导致构象对热容的贡献减少.通过对溢出部分水的焓值计算可知,单壁碳纳米管内受限水含量质量分数上限为16,%.简化模型预测的单壁碳纳米管理论含水量比实际含水量质量分数高出2%左右.

辅酶NAD(P)H模型还原碳-碳双键化合物反应机理研究

辅酶 Ｎ Ａ Ｄ（ Ｐ） Ｈ 因其在生物体内氧化—还原过程中的重要作用而引起了广泛的兴趣．研究焦点在其还原的历程， 即辅酶分子中的一个氢是如何转移给底物的？通常采用 Ｎ Ａ Ｄ Ｈ 的模型来还原一些有结构特征的底物以揭示其还原反应机理．大体上有三种见解： （１） 一步负氢离子转移（２） 电子转移—夺氢 （３） 电子转移—质子转移—电子转移．由于对辅酶模型还原碳—碳双键化合物研究尚不多见，本实验室在这方面开展了一系列的工作，选用 ２溴１苯基亚乙基丙二腈，２溴１苯基亚乙基丙二酸二乙酯，（ Ｚ）α氰基β溴甲基肉桂酸乙酯，芴亚基丙二腈，１， １二硝基２，２二苯基乙烯，苯亚甲基丙二腈和邻溴甲基β，β二取代苯乙烯 （取代基为吸电子基） 等化合物为底物，与 Ｎ Ａ Ｄ Ｈ 模型物进行氧化—还原反应。

石英纤维/氰酸酯树脂复合材料胶接面的激光处理研究

胶接是复合材料结构连接的主要方式之一,而胶接面的表面处理对胶接性能有显著的影响。本文采用紫外激光对氰酸酯树脂基复合材料的胶接面进行处理,研究了激光参数对表面形貌、胶接性能等的影响规律。数值模拟结果显示激光热影响区很小,且根据纤维与树脂的温度响应及各自的气化温度可知激光处理以表面树脂消融为主。表面形貌观察发现:激光处理时会因为氰酸酯树脂的不完全热解而形成炭黑。准静态单搭接胶接拉伸剪切试验结果表明合适的激光参数能够提升胶接强度,并且离散系数较小;但不合适的激光处理参数反而会降低胶接强度。激光处理后最大剪切强度为22.575 MPa,相比于不处理提升27.1%,对应离散系数为2.7%。

计算碳碳单键键能的一种新方法

用宏观方法考察碳碳单键体系,使用平均电势能密度守恒,将宏观方法计算氢分子键能的理论模型进行推广,即假定碳碳单键键能和结构之间存在联系,假定两个碳原子结合成碳碳单键体系后平均电势能密度守恒,得到了计算碳碳单键键能的方程式,进而近似计算了碳碳单键键能De=3. 77 e V,理论值与实验值基本吻合。成键模型直观,物理意义明确,且计算方法简单,计算过程不含任何人为定义的参数。

单壁碳纳米管与碘化钠形成C-I共价键

目的探讨单壁碳纳米管与碘化钠反应后C-I共价键的生成及其表征,为单壁碳纳米管放射性碘标记及观察其在生物体内分布提供实验参考数据。方法采用Iodogen方法制备碘化的单壁碳纳米管(I-SWCNTs),然后用透射电子显微镜(TEM)及X射线光电子能谱仪(XPS)对碳碘结合及C-I共价键的形成进行表征。结果 TEM成像和成分分析显示,与未经处理的SWCNTs对比,处理后的产物其管壁不再光滑,有缺口,其上结合有碘。XPS检测发现,碘与SWCNTs形成C-I共价键,处理后产物的碘电子结合能与具有C-I共价键的参考物硝基碘苯基本一致,而与具有离子性质的NaI的结合能不同。结论用Iodogen法能使SWCNTs与NaI结合生成C-I共价键。

受限于单壁碳纳米管中水分子结构、能量以及振动频率的密度泛函研究

利用密度泛函理论中的杂化泛函M06-2X研究了受限于不同管径单壁碳纳米管(SWCNT)内水分子团簇(H2O)n=3~6的结构、能量以及振动频率.结果显示由于SWCNT的限域效应,水分子团簇的几何构型与在真空相比发生了巨大变化,如受限(H2O)6能形成单链锯齿型水分子构型.随着管直径的增大,纳米管与水之间的相互作用逐渐减弱,但水分子之间的氢键相互作用能变化不大.对比受限和真空下水分子O—H振动频率发现,绝大部分O—H的振动频率由于碳纳米管与水的相互作用而发生了红移.AIM理论分析显示O—H振动频率的红移应归因于其电子密度的减小.这也表明碳纳米管绝非简单的几何限制效应,而是与水分子之间存在弱电子相互作用,主要包括H…π氢键作用和O…π轨道作用,从而导致水分子的小部分电荷转移到了SWCNT上.

旋转涂覆法制备碳纳米管薄膜

用旋转涂覆法在石英衬底上涂覆单壁碳纳米管(SWCNT)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶液,恒温干燥后形成SWCNT薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)观测SWCNT的分布情况,研究了不同溶度、不同旋转速度对成膜的影响,用红外光谱仪测试薄膜试样的线性透过率,结果表明这种薄膜可用作可饱和吸收体。

氧气参与的无张力碳-碳单键断裂反应研究进展

无张力碳-碳单键广泛存在于各类有机化合物中,该类型键断裂反应的研究是有机合成最重要同时也是最具有挑战性的课题之一.氧化断裂是无张力碳-碳单键断裂主要方式,特别是过渡金属催化的氧化断裂反应,近年来取得了重大进展.氧气作为最廉价、环保的氧化剂,已广泛用于各类有机化学反应.根据是否需要过渡金属催化,分类综述了近十年来氧气参与的无张力碳-碳单键断裂反应研究进展.

过渡态理论在化学体系中的2个应用实例

在大学本科一二年级的物理化学教学中,化学动力学章节的学习涉及到对不同时间尺度的认识。本文利用过渡态理论得到的速率常数表达公式,以乙烷分子碳/碳单键旋转和水分子氢键交换的动力学过程为例,对这2个应用实例的动力学过程所发生的时间尺度做出估算。这些时间尺度的估算对于学生理解不同动力学过程的物理图像至关重要,同时也有助于加强学生对重要公式的理解并能够将这些公式在化学体系中灵活运用。