新型全介质谐振表面二元超材料吸波体

基于干涉理论,利用低介电材料全介质谐振表面(All-dielectric resonance surface,ADRS)设计并制备了一种新型二元结构超材料吸波体(Binary-structural metamaterial absorber,BMA)。优化后的BMA分别在13. 332 GHz、16. 722 GHz和17. 34 GHz处有强吸收。通过阻抗分析、能量损耗分布及场分析的方法解释了BMA的谐振与吸波机理,并研究了ADRS结构参数对吸波性能的影响。分析表明,BMA的三频谐振来源于ADRS的电谐振响应; ADRS的结构决定谐振峰处磁场分布,进而影响吸波性能。仿真结果与实测结果吻合较好。本工作提出的采用低介电材料ADRS代替传统金属谐振表面及难以制备的高介电常数ADRS,极大地简化了超材料吸波体的设计。

玻纤增强聚丙烯与尼龙66模内混合加工成型实验研究

为了解决纤维增强热塑性复合材料加工成型零件复杂程度与力学性能匹配的问题,提高不同热塑性基体纤维增强复合材料制件的力学强度,运用模内混合加工成型技术制备连续玻纤增强聚丙烯(PP)预制件与短玻纤增强尼龙66(PA66)平板实验件,采用单因素实验法研究熔体温度、预制件加热温度、模具温度和保压压力对实验件弯曲强度的影响规律。研究结果表明:界面温度和保压压力的提高有利于提高加工成型制件弯曲强度,其中预制件加热温度和熔体温度对制件弯曲强度影响最大,分别提高2.6倍和1.6倍,且呈线性增大关系;微观形貌显示混合界面出现PP与PA66树脂间融合共混区;模内混合加工成型工艺参数的优化提高了制件的力学性能,扩宽了轻量化材料的组合应用。

含铍碳化硅纤维的耐高温抗氧化性能研究

长期以来,氧的存在一直被认为是降低碳化硅纤维耐高温性能和热稳定性的主要因素。实验表明,引入Be可以提高含氧量相对较高的SiC_(f)的热氧化稳定性。通过化学分析,计算出含铍碳化硅纤维(SiC_(f)(OBe))的分子式为SiC_(2.16)O_(0.28)Be_(0.02)H_(9.39)。X射线衍射结果表明,SiC_(f)(OBe)主要由晶粒尺寸为1.5 nm的β-SiC、SiC_(x)O_(y)和石墨碳组成。在氩气氛下于1400℃煅烧2 h后,SiC_(f)(OBe)的平均抗拉强度为1.2 GPa,提高了70%,在1300℃的空气中热处理2 h时,SiC_(f)(OBe)的强度保持率可达50%,而普通SiC_(f)仅保持20%。

TiAlN/VN纳米多层膜的微结构与力学和摩擦学性能

采用反应磁控溅射制备了Ti Al N/VN纳米多层膜,并使用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、纳米压痕仪和多功能摩擦磨损试验机对多层膜的微结构与力学和摩擦学性能进行了表征和分析。研究结果表明:不同调制周期的Ti Al N/VN多层膜均呈典型的柱状晶生长结构,插入VN层并没有打断Ti Al N涂层柱状晶的生长。在一定调制周期下,Ti Al N/VN纳米多层膜中的Ti Al N和VN层之间能够形成共格生长结构,其硬度和弹性模量相比于Ti Al N单层膜均有显著提升,其中,Ti Al N(10 nm)/VN(10 nm)的硬度和弹性模量最大增量分别达到39.3%和40.9%。Ti Al N/VN纳米多层膜的强化主要与其共格界面生长结构有关。另外,Ti Al N单层膜的摩擦系数较高(~0.9),通过周期性地插入摩擦系数较低的VN层能够使得Ti Al N的摩擦系数大大降低,Ti Al N/VN纳米多层膜的摩擦系数最低为0.4。

模内混合注塑成型聚丙烯与预制件间界面黏结强度研究

通过Moldflow软件仿真和成型实验,研究模内混合成型中连续纤维热塑性复合材料(CFRT)热压成型预制件与注塑成型聚丙烯间界面黏结强度。仿真研究预制件温度、熔体温度及保压压力对黏结界面温度场及压力场的影响规律,分析模内混合注塑成型界面黏结过程,指出CFRT预制件表面快速加热对界面黏结影响的重要性。研究结果表明:当预制件没有加热时,界面黏结强度随着熔体温度和保压压力的增加而显著提高,预制件达到熔点温度后,由于界面温度显著升高且足以满足界面分子扩散运动的能量需求,故熔体温度和保压压力的进一步提升对于界面黏结强度影响不大。

Nb掺杂(Na0.5Bi0.5)0.93Ba0.07TiO3织构陶瓷电性能研究

织构技术是改善压电陶瓷性能的方法之一。采用模板籽晶生长法制备了不同Nb含量的(Na0.5Bi0.5)0.93Ba0.07Ti1-xNbxO3(NBBT-xNb,x=0,0.015,0.020,0.025,0.030)织构陶瓷,系统研究了Nb含量对铁电、介电及电致应变性能的影响。结果表明,采用模板籽晶生长法能够制备出物相纯净的NBBT-xNb织构陶瓷,且陶瓷的织构度随着Nb含量增加先降低后略有增加。室温下,在x=0时电致应变达到了0.249%,与非织构样品相比提高了60%~80%。在x=0.015时室温电致应变值达到了最高值0.325%,并且Nb的掺入显著提高了NBBT织构陶瓷的热稳定性。此外,首次在NBT基织构陶瓷中观测到了新的介电异常现象。这些研究结果将有助于NBT基陶瓷的进一步研究。