光纤布拉格光栅在复合材料连续状态健康监测中的应用

为实现三维编织复合材料状态健康连续监测,根据三维编织复合材料的编织工艺,将光纤布拉格光栅(FBG)传感器嵌入到复合材料制件中,分析拉伸承载下的制件内部应变与FBG传感器信号变化的关系。实验结果表明,FBG传感器信号与制件应变具有较好的线性关系,复合材料的表面编织角对FBG的信号具有一定影响,嵌入FBG传感器对复合材料的力学性能影响不大。所得结论可为研究航天运行环境下材料结构的健康评估算法和航天用三维编织复合材料状态健康监测提供理论参考。

碳/芳纶混编三维编织复合材料拉伸性能

为分析三维编织复合材料拉伸性能和失效机制,分别以碳纤维和芳纶纤维为轴纱和编织纱织造了三维五向、三维六向碳/芳纶混编复合材料。采用数字图像相关法采集试样在单轴拉伸过程中表面全场应变信息得到的泊松比。结果表明:三维编织复合材料泊松比受编织结构的影响较大,同种编织结构下,碳纤维为轴纱的复合材料基本保持了碳纤维三维编织复合材料的拉伸强度和模量,同时提高了断裂伸长率;芳纶纤维为轴纱的复合材料则显著提高了断裂伸长率,但拉伸强度和模量损失较为明显;同种混编方式下,三维五向编织复合材料的拉伸强度和拉伸模量较三维六向高,断裂伸长率无明显差异。编织纱分别为碳纤维和芳纶纤维的三维编织复合材料高应变区分别类似点阵分布和波浪线分布,三维五向和三维六向编织复合材料高应变区分别呈均匀分散分布和横向分布。

三维编织复合材料测试中声发射信号的分析与研究

论述了声发射技术在三维编织复合材料弯曲过程中的应用及实验方法,给出了声发射在三维编织复合材料中弯曲过程的特征。为了精确地知道材料的损伤部位,声发射源信号的采集非常重要。试验结果表明,考虑到声发射源定位研究的准确性,建议采用波形分析法。在声发射信号的采集过程中比较了参数分析法和波形分析法。根据信号的衰减程度,选择较准确的声发射源信号。利用小波变换的不同算法得到了三维编织复合材料较准确的声发射信号。

基于FBG的三维编织复合材料制件状态健康监测研究

介绍了将FBG嵌入三维编织复合材料的方法,提出了三维编织复合材料状态健康监测方法,分析了材料在拉伸承载下的内部应变与FBG变化关系,提出了信号采集和处理方式。实验结果表明,FBG传感器具有优异的传感特性,复合材料的编织角对FBG的信号有一点影响,植入光纤对复合材料的力学性能影响不大。本课题的研究为先进智能复合材料的研发与应用提供了依据。

聚丙烯腈/羟基磷灰石复合材料性能研究

文章通过聚丙烯腈改性和吸附性无机材料羟基磷灰石复合制备大孔纤维状吸附剂。研究了凝固浴温度和牵伸对纤维强力性能的影响。本实验还通过红外光谱和扫描电镜图的手段对复合纤维的分子结构和形态结构进行表征。

磁损耗型吸波材料的发展现状

基于单一磁损耗型吸波材料存在密度大、吸收频带窄、阻抗匹配差等问题,文章介绍了磁性材料吸波机理及分类情况,简述了近年来磁性材料的国内外研究进展,并对其复合材料的制备方法进行归纳。通过将磁性材料与介电型吸波材料复合、调控磁性吸波复合材料结构、在磁性吸波材料表面涂覆包覆层、以其他金属部分取代铁氧体金属离子等方法,均能有效地提高复合材料吸波性能。但采用这些方法的制备工艺较为复杂,制备出的吸波材料仍存在吸收频带窄、吸收性能低等不足。针对现有问题,文章最后展望了磁性吸波材料未来的发展方向。

PBAT微孔膜/汉麻水刺非织造布复合功能膜的制备及防水透湿性能

为开发具有一定防水透湿功能的绿色环保可降解医用防护材料,制备了聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)微孔膜/汉麻水刺非织造布复合膜。首先,采用水刺工艺将汉麻、棉纤维混合制备非织造布,然后利用非溶剂致相分离法在汉麻/棉水刺非织造材料上制备PBAT微孔膜。对不同铸膜液浓度、不同预蒸发时间、不同膜厚度微孔膜/水刺非织造布复合膜的平均孔径进行单因素实验,并通过响应曲面试验优化了复合膜的最优工艺。探究了覆膜前后材料的力学性能、孔径、接触角、耐静水压和透湿性能进行了对比分析。结果表明,PBAT微孔膜最佳制备工艺条件为,铸膜液浓度为14.34%、预蒸发时间为44.63 s、膜厚度为0.16 mm。使用最优工艺制备的复合膜力学性能与耐静水压均大于水刺非织造材料,孔径和透湿量均小于水刺非织造材料,接触角略小于水刺非织造材料。

丙纶无纺织物的石墨烯表面功能化整理

为了提高丙纶无纺织物的多功能性,试验首先采用丙烯酸对丙纶无纺织物进行表面接枝改性反应,然后采用氧化石墨烯对改性丙纶无纺织物进行后整理,并经还原使石墨烯负载于丙纶无纺织物表面。试验考察了优化工艺处理织物的表面电阻、抗菌性能和电磁屏蔽等功能性。结果表明,丙烯酸表面接枝改性反应后,丙纶无纺织物更易于氧化石墨烯负载,且其接枝率的提高能够显著促进氧化石墨烯的负载作用。经石墨烯整理的丙纶无纺织物表现出优良的导电性、抗菌性能和电磁屏蔽等功能,且接枝率的增加会提高被整理丙纶无纺织物的多功能性。

聚苯硫醚与不锈钢纤维混纺织物的工艺设计及性能研究

利用聚苯硫醚纤维的阻燃性及不锈钢纤维优异的防辐射性能、抗静电性能,选用六种不同混纺比的纱线,通过变换组织结构设计织造出十二种织物,并对其进行性能测试。结果表明,当织物中不锈钢含量增加时,织物的防辐射性能显著提高,织物的抗静电性能显著增强。聚苯硫醚纤维本身就有很好的阻燃性能,因此,加入不锈钢对织物阻燃性的影响不太显著,但对阻燃效果有益。

聚乙烯醇乳液改性对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料性能的影响

为解决汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料力学性能较差的问题,本文提出采用聚乙烯醇(PVA)乳液对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料进行改性。在优化秸秆纤维的粒径和掺入量后,采用PVA乳液与秸秆纤维和水泥进行共混成型,制备了改性后的汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料。研究了不同质量比的PVA乳液对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料的抗折强度、密度、比强度和弯曲韧性的影响,通过含水率、吸水率及红外光谱测试揭示了PVA乳液对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料的改性机制。结果表明:汉麻秸秆纤维粒径为1700μm及掺入量为12%时,秸秆纤维对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料的增强作用最好。随着PVA乳液质量比的增加,改性后汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料的密度逐渐减小,弯曲韧性逐渐提高。当PVA乳液质量比为4.8%时,相较于未改性的汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料,改性后的汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料抗折强度和比强度分别提高了17.17%和20.50%。通过PVA乳液改性使汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料中秸秆纤维与水泥之间的界面得到改善,并缓解了秸秆纤维对水泥水化反应的阻碍作用。

乌拉草提取液中木犀草素含量的测定及其抗菌性能

为充分开发乌拉草的应用价值,探究其抗菌性能,采用水醇提取法制备了乌拉草提取液,研究了不同醇水比提取液的基本性能。利用紫外分光光度法和高效液相色谱法测试乌拉草提取液中抗菌物质木犀草素的含量,并对2种测试结果进行比较,采用体外抗菌法测试其抑菌率。结果表明:随着提取溶剂中水的比例的增加,提取液的电导率逐渐增大,pH值逐渐减小且均呈现酸性;紫外分光光度法及高效液相色谱法得出的木犀草素含量变化趋势一致,随着提取溶剂中水的比例的增大,木犀草素的含量均逐渐减少;不同醇水比的4种样品对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抑菌率均大于70%,表明乌拉草提取液具有良好的抗菌性。

Stearns-Noechel模型的全光谱纱线配色算法

目前计算机配色中,拟合样与标准样的色差小时配方偏差较大,打样结果不理想,难以预测准确配方。在光学模型Stearns-Noechel模型的基础上进行算法优化。利用两个样品的分光反射率数据相等,则两个样品必然等色的特性,改进计算机配色算法程序中的判别条件,即通过MATLB编程计算,在区间[0 1]中,每间隔0.001,循环未知参数M值,选择全光谱反射率数据偏差最小时的参数M值计算拟合配比,代替色差最小时的参数M值计算拟合配比,并分别计算拟合样与标准样的相对配方偏差进行对比。结果表明,选择全光谱反射率数据偏差最小时参数M值对应的拟合配方,一次色的平均配方相对偏差为0.560,二次色为0.346;选择色差最小时参数M值对应的拟合配方,一次色的平均配方相对偏差为0.723,二次色为0.383;两种方法对比,可以看出无论是一次色还是二次色,优化算法后拟合样品与标准样品的配方相对偏差都比选择色差最小时对应的的相对配方偏差小,即优化后的拟合配方更加接近真实配方,配色精确度得到明显提高,有利于减少后期打样次数,提高配色效率。

不同纳米TiO_2负载棉织物在染料降解反应中的比较研究

将低温制备的2种纳米TiO2水溶胶和2种商品化纳米TiO2粉体(5、30 nm)分别通过浸轧工艺负载于棉织物表面形成纳米TiO2负载棉织物。将这4种纳米TiO2负载棉织物用于酸性红88的降解反应中,考察它们的光催化降解性能。结果表明,4种纳米Ti O2都属于锐钛型,但是水溶胶中的纳米TiO2结晶并不完善。2种纳米TiO2水溶胶和5 nm TiO2粉体负载棉织物在酸性和中性介质中的催化降解性能高于30 nm TiO2粉体负载棉织物,但是后者在碱性介质中或氯化钠或十二烷基苯磺酸钠存在时表现出比前三者更好的催化降解性能。

多针头静电纺丝过程中电场强度与分布的有限元分析

采用COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对多针头静电纺丝过程中的电场场强大小与分布进行了模拟分析,对过程参数如纺针数量、直径、长度、间距以及电压对各针场强大小与分布的影响进行了系统研究,以探寻过程参数对场强分布的影响和出现"边缘效应(end effect)"的理论依据。结果发现,对于单针头静电纺丝,场强峰值出现在针尖部位,而在线性排列的多针头静电纺丝中,中间纺针的场强受到抑制变小,场强峰值出现在两侧纺针的针尖外侧,从而导致"边缘效应"现象。此外,随着纺针数量、直径和长度的增加,两侧纺针场强峰值下降显著,而电压的增大和接收距离的减小则使场强峰值明显增大。

交联改性对静电纺乌拉草提取液/聚乙烯醇纳米纤维膜性能的影响

为了优化用于医用敷料的乌拉草提取液/聚乙烯醇纳米纤维膜的耐水性,对制备好的纤维膜进行气相交联改性。选用戊二醛和浓盐酸作为交联剂和催化剂,在满足医用敷料性能的基础上提高膜的耐水性,进而提高抗菌性,并研究交联时间对膜的影响,确定最优交联时间。采用扫描电子显微镜、电子单纤强力仪及红外光谱仪对改性前后膜的微观形貌、力学性能及分子结构进行表征,并对膜的透气性和孔隙率、接触角和吸水性以及抗菌性进行测试。结果表明,经戊二醛交联改性后,纳米纤维膜的接触角从16°逐渐增大到78°,耐水性显著提高;其形貌、水蒸气透过率及孔隙率均能满足医用敷料的要求。随着交联时间的延长,其力学性能和吸水倍率先增强后减弱,在交联4 h时分别达到最大值(7.34±0.80)MPa和857%;其抗菌性在交联2 h时达到最优,此时大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别为3.0 mm和1.1 mm。由以上结论得出,交联2 h和4 h的纳米纤维膜的综合性能最好。

柠檬酸改性棉纤维铁配合物的制备及其对染料的光催化降解作用

使用工业化的轧-烘-焙工艺对棉织物进行柠檬酸改性以引入羧基,然后与Fe^(3+)进行配位反应制备柠檬酸改性棉纤维铁配合物。在经过SEM、FT-IR、DRS和TGA表征的基础上,将柠檬酸改性棉纤维铁配合物作为非均相Fenton反应催化剂应用于偶氮染料的降解反应中,重点考察了其催化性能。结果表明,Fe^(3+)初始浓度和反应温度的提高均有利于柠檬酸改性棉织物与Fe^(3+)之间的配位反应,并能够显著增加配合物的铁离子含量。柠檬酸改性棉纤维铁配合物作为非均相Fenton反应催化剂在暗态时能够促进偶氮染料的降解反应,辐射光能明显加强其催化活性,而增加其铁离子含量或引入Cu^(2+)具有进一步改善其催化活性的作用。

羊毛/铁配合物非均相芬顿反应光催化剂的制备及其应用性能

为提升废旧羊毛的回收再利用价值,将具有不同直径和鳞片结构的3种羊毛分别与水溶液中Fe3+进行配位反应,得到3种羊毛/铁配合物,然后将其作为非均相芬顿反应光催化剂应用于活性红195的氧化降解反应中,研究了反应条件以及羊毛直径和鳞片层等对配合物的铁离子配合量和光催化性能的影响。结果表明:Fe3+浓度和配位反应温度的升高均能促进Fe3+和羊毛之间配位反应的进行,较薄鳞片层的羊毛更易与Fe3+反应,制备更高铁离子配合量的羊毛/铁配合物;可使用Lagergren准二级动力学模型方程对羊毛与Fe3+之间的配位反应进行描述,但较薄鳞片层羊毛的反应速度更慢;3种羊毛/铁配合物都可显著催化染料发生氧化降解反应,提高铁离子配合量和辐射光强度,均能增加其光催化性能,较细羊毛制备的配合物具有更强的催化作用和p H值适应性。

改性聚四氟乙烯纤维与不同金属离子的配位反应动力学

将聚丙烯酸接枝改性聚四氟乙烯纤维(PAA-g-PTFE)分别与3种金属离子Fe3+、Cu2+或Ce3+进行配位反应,研究了配位反应的动力学特性及温度和金属离子初始浓度的影响,并计算和比较了相关的动力学参数。结果表明,PAA-gPTFE与3种金属离子的配位反应都属于一级反应,并能使用Langmuir和Freundlich等温吸附模型进行描述。且金属离子初始浓度的增加可促进金属离子在纤维表面配合量的提高。在相同条件下3种金属离子的配合量和反应速率常数依下列顺序排列:Fe3+>Cu2+>Ce3+,而其反应活化能则表现出相反趋势,说明2种过渡金属离子更易于与PAA-g-PTFE发生配位反应。

纳米TiO_2水溶胶整理涤纶织物的自清洁性能的定量化研究

为了研究纳米TiO_2整理织物的自清洁性能,首先使用自制的宽光谱响应型纳米TiO_2水溶胶通过浸染工艺整理涤纶织物,然后采用染料罗丹明B作为特定模拟污垢,定量化考察了纳米TiO_2水溶胶添加量和染料浓度对整理织物自清洁性能的影响,并与浸轧整理工艺进行了比较.研究结果表明:使用纳米TiO_2水溶胶通过浸染工艺能够制备具有优良自清洁性能的整理涤纶织物,提高纳米TiO_2水溶胶添加量不仅能够增加纳米TiO_2粒子在涤纶织物表面负载量,而且能够对吸附于表面的染料、咖啡和酱油等实现自清洁效应,其对3种污渍最终的去除率分别达到95.24%、57.14%和70.06%.此外,浸染法制备的纳米TiO_2整理涤纶织物比浸轧法具有更好的自清洁性能.

海藻纤维与不同金属离子配位反应动力学的比较研究

将海藻纤维与Fe3+、Cu2+和Ce3+3种金属离子分别进行配位反应,在考察了金属离子初始浓度和反应温度对配位能力影响的基础上,研究了不同金属离子的配位反应特性,并计算和比较了相关的动力学参数。结果表明,海藻纤维能与3种金属离子发生配位反应生成海藻纤维金属配合物,金属离子初始浓度提高可使其配合量呈线性增加。此配位反应不仅符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,而且属于一级动力学反应,升高温度能使反应速率常数增大。3种金属离子的配合量和反应速率常数依下列顺序排列:Fe3+>Cu2+>Ce3+,而其反应活化能则表现出相反趋势,说明Fe3+和Cu2+比Ce3+更易于与海藻纤维发生配位反应。