长江科学院材料与结构研究所应邀赴英国参加欧洲化学年会学术交流会

2018的8月26--30日,英国皇家化学学会在英国利物浦国际会议中心召开了第7届欧洲化学与分子科学(EuCheMS)大会,长江科学院材料与结构研究所魏涛教授级高级工程师和陈亮教授级高级工程师应邀赴英国利物浦参加了本次会议。 欧洲化学和分子科学大会每2年召开一次,是国际知名的大型盛会。本次大会以“分子前沿和全球挑战”为主题,来自世界各地的1000余名专家学者齐聚一堂进行多层次学术交流。26日下午的开幕式上,欧洲化学与分子科学学会授予2016年化学诺贝尔奖得主荷兰格罗宁根大学BenL.Feringa教授欧洲化学金奖,随后BenL.Feringa教授作了题为“FromMolecules to Dynamic Molecular Systems”的大会报告;英国牛津大学Carol Robinson教授和美国加州大学伯克利分校OmtarYatghi教授分别作了题为“Mass Spectrometry--at the Frontiers of Chemistry"和"Reticular Chemistry”的大会报告。开幕式结束后,长江科学院2位教授同诺贝尔化学奖得主Ben L.Feringa教授进行了交流,并合影留念。

长江科学院材料与结构研究所研发的抗冲磨材料获美国发明专利授权

近日,由长江科学院材料与结构研究所发明“Abrasion-resistant coating material and method of using the same(抗冲磨涂层材料及使用方法)”获美国专利商标局颁发的发明专利证书。

超高温陶瓷复合材料研究进展

随着高速飞行器朝着更宽空域、更长时间和更高速度的方向发展,对飞行器的鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求,发展在极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异的抗氧化烧蚀性能,是一类极具应用潜力的非烧蚀型热防护材料。然而,本征脆性问题限制了超高温陶瓷复合材料的工程化应用,需通过组分结构调控对其进行强韧化。同时,飞行器有效载荷提升也对超高温陶瓷复合材料提出了轻量化的要求。本文系统概述了超高温陶瓷复合材料近年来取得的主要研究进展,包括压力烧结、泥浆浸渍、前驱体浸渍裂解、反应熔渗、化学气相渗透/沉积与“固-液”组合工艺等制备方法,颗粒、晶须、软相物质、短切纤维和连续纤维等强韧化方法及其机制,抗氧化烧蚀性能与机理,以及轻量化设计等。讨论了超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系,并指出了超高温陶瓷复合材料目前存在的挑战以及未来的发展趋势。

超高延性水泥基复合材料耐久性研究进展

普通混凝土在特殊环境下容易出现性能劣化、耐久性不足的问题。超高延性水泥基复合材料(ECC)是一种纤维增强水泥复合材料,在拉伸载荷作用下产生微裂纹后具有应变硬化和自愈合能力,使ECC在各种环境条件下比普通混凝土有更佳的耐久性。综述了近年来国内外关于ECC耐久性的研究进展,总结了ECC在抗渗性、抗冻性、耐化学侵蚀性能、耐高温性、耐磨性相关方面的特点,并与普通混凝土进行了对比。研究发现:目前关于多因素耦合条件下ECC的耐久性研究、耐久性微观层面解释以及设计耐高温、耐磨性好的ECC等方面研究还不充分,基于此提出了几个未来研究方向。

锂离子电池硅碳复合负极结构的研究进展

锂离子电池具有能量密度高、倍率性能好、循环寿命长、自放电率低等优点,是目前主要的电化学储能设备。商用锂离子电池负极材料为石墨,但石墨的低理论容量限制了锂离子电池性能的进一步提升。硅储量丰富,具有高理论容量和稳定工作电压等特点,是新一代锂离子电池最有前景的负极材料。硅基负极存在体积膨胀效应大、首次库仑效率低、电导率低和固体电解质界面膜不稳定等缺点,导致硅基负极循环稳定性较差,严重阻碍了其实际应用。通过具有良好稳定性和高电导率的碳修饰硅基负极制备硅碳负极能够有效克服上述问题,硅碳负极作为一种高理论容量的材料更有规模化商业前景。本文根据硅碳负极的结构设计,将近年来研究的硅/碳负极材料分为零维-纳米颗粒、一维-纳米线和纳米管、二维-层状结构和三维-微米级球体材料,并对不同结构的硅碳复合负极材料的结构和电化学性能进行了对比讨论。此外,本文还总结了现有硅/碳复合负极设计的进展和局限性,并展望了该领域的工业化前景。

三元层状材料结构调控及性能研究进展

MAX/MAB相是一类非范德华三元层状材料,具有丰富的元素组成和晶体结构,兼具陶瓷和金属的物理性质,在高温、强腐蚀、辐照等极端环境中极具应用潜力。近年来,由MAX/MAB相衍生的二维(2D)材料(MXene和MBene)在材料物理与材料化学领域引起了广泛兴趣,已经成为继石墨烯和过渡金属硫族化合物之后最受关注的二维范德华材料。MAX/MAB相材料结构调控不仅对这类非范德华层状材料本征性能产生重要影响,而且对其衍生的二维范德华材料结构功能特性研究也具有重要价值。本文归纳和总结了MAX/MAB相层状材料在结构调控、理论计算和应用基础研究等方向的最新科研进展,并展望了该类层状材料未来发展方向。

凝灰岩粉-中热水泥复合胶凝材料水化动力学特性研究

天然火山灰质凝灰岩有作为混凝土掺合料应用于西部地区水电工程建设的前景。采用等温微量热技术和Krstulovic-Dabic模型,研究了凝灰岩粉-中热水泥复合胶凝体系的水化放热特性和动力学过程。结果表明:凝灰岩粉能够减少复合胶凝材料的水化热,降低水化放热峰的峰值速率,并延缓水化放热峰的出现时间;Krstulovic-Dabic模型可较好的表征凝灰岩粉掺量不超过30%、比表面积不超过800 m^(2)/kg的复合胶凝材料水化过程;复合胶凝材料水化过程包含3个阶段(结晶成核(NG)、相边界反应(I)和扩散(D))。但各阶段的水化速率随凝灰岩粉掺量的增加而降低;随凝灰岩粉比表面积的增加而增大。同时,提高凝灰岩粉掺量、增大凝灰岩粉比表面积可使复合胶凝材料水化有从NG→I→D向NG→D转变的趋势。

高延性水泥基复合材料在水工结构中的应用构想

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)最早由美国密歇根大学Li教授于20世纪90年代设计提出,近年来在工业与民用建筑建领域中得到了较为广泛的应用。长江科学院提出了适用于水工建筑的水泥基复合材料(HECC)概念。根据不同水工结构功能要求,HECC应具有按需设计的拌和物性能和成型方法、中等强度、低弹性模量、按需设计的延伸率、较强的热稳定性、高耐久性、可控的裂缝宽度以及较为宽泛的原材料选择。在此基础上,提出了HECC在堆石坝新型坝基廊道、面板堆石坝新型防渗面板、堆石坝新型心墙结构、拱坝基础约束区抗震防裂结构等水工结构中的应用构想。同时,展望了HECC未来拟研究的方向。研究成果对于提高水工结构的安全性、经济性和耐久性有参考价值。

新型复合材料点阵结构的研究进展

复合材料点阵结构是一种具有轻质、高比强、高比刚以及多功能潜力的新型结构材料,近几年受到国外学者的极大关注,是新一代结构材料一体化的理想结构材料.本文概述了点阵复合材料及结构的发展历程,包括复合材料点阵结构的拓扑构型设计、制备工艺研究、力学性能表征、失效模式分析、预报模型评价等方面的工作,并给出了复合材料点阵结构的力学性能、失效模式和理论数值模型汇总表以及修正后的材料强度与密度关系图.同时,本文对复合材料点阵结构可能应用的领域进行预测,并对其未来发展进行了展望.

形状记忆合金增强智能复合材料结构的自诊断、自修复功能的研究

研究了利用形状记忆合金和液芯光纤对复合材料结构中的损伤进行自诊断、自修复的方法。对总体方案进行了分析，并做了初步的试验。

织物结构对复合材料力学性能影响的试验研究

为探讨不同结构形式织物对复合材料力学性能的影响及其损伤破坏机制之间的差异,通过宏观拉压试验,研究了经编及平纹碳纤维织物增强树脂基复合材料的拉伸及压缩力学性能,并利用声发射对试验过程进行实时监测,对破坏后的断口进行显微镜观察分析,分别给出了两种材料的拉伸和压缩破坏机制.研究结果表明:织物结构形式对复合材料的力学性能有较大影响,与经编织物复合材料相比,平纹织物复合材料的拉伸、压缩强度均较低,且其拉伸、压缩破坏试样的断口相对齐平,分层现象不明显;根据声发射监测结果可以判定两种复合材料损伤过程中的损伤类型,与经编织物相比,平纹织物复合材料拉/压过程中的声发射电压信号相对稳定且整体强度较低.

电子束物理气相沉积工艺制备超薄高温结构材料的研究

介绍了包括热障涂层、高温合金薄板、金属/陶瓷及金属/金属间化合物微叠层薄板等金属热防护系统结构材料的特点,并简要介绍了电子束物理气相沉积设备的工作原理、结构及其工艺特点。着重评述了利用该工艺制备多种体系高温结构材料的研究现状,最后对未来的发展趋势作出了客观的评价与展望。

简谐激励下共固化复合材料粘弹阻尼结构的损耗因子研究

基于模态叠加法和模态应变能法,推导出在任意简谐激励下粘弹阻尼结构的损耗因子的计算方法,并采用这种方法分析了共固化复合材料粘弹阻尼结构在简谐激励下的损耗因子。分析结果与动态机械分析仪(DMA)实测结果基本吻合,从而验证了本文建立方法的有效性,对粘弹阻尼结构的损耗因子的分析以及共固化复合材料粘弹阻尼结构的设计和应用具有一定的参考价值。

飞机用复合材料结构分层损伤研究进展

复合材料是现代飞机工业不可缺少的重要结构材料,而复合材料层合板结构的分层损伤问题一直是飞机研制过程中经常要面对的结构问题。文章综述了飞机用复合材料分层损伤问题的研究进展,介绍了为保证复合材料结构的正常工作而采用的常用无损检测方法,并报道了国内外学者在含分层损伤复合材料层合板实验及数值模拟方面所做的研究。

γ-TiAl基高温结构材料研究评述

-γTiAl基合金被认为是非常有前途的新型轻量化高温结构材料,在航空、航天、汽车等各领域具有广阔的应用前景。综述了-γTiAl基合金的研究进展,并提出了-γTiAl基合金的未来发展趋势。

可重复使用热防护系统防热结构及材料的研究现状

在对国外有关各类航天器的防热结构和材料进行广泛调研的基础上 ,对陶瓷瓦、柔性毡、盖板等防热结构及材料进行了介绍 ,并总结了防热结构和防热材料的发展现状及趋势。

先进复合材料格栅结构(AGS)应用与研究进展

具有空间点阵的先进复合材料格栅结构(AGS)是一种新型高效的结构形式,在航空、航天结构中具有良好的应用前景。介绍了AGS优良的各项性能以及在美、俄等国航空、航天工程中的应用现状,着重描述了混合工艺法、模具膨胀工艺和拉挤-互锁格栅结构几种现行工艺方法,并对当前国内外针对格栅结构的力学性能和结构健康监测的研究进行了概述。最后提出了AGS进一步研究的工作展望。

智能材料结构的研究进展

智能材料结构是当前国内外研究的热门课题，进展很快。它的兴起将冲击材料研究部门，并引起了结构设计部门的变革。本文主要介绍埋入传感元件、驱动元件并采用人工神经网络、图形特征识别及新型声发射系统的三种强度自诊断智能结构，埋入形状记忆合金丝的大面积强度自适应结构，以及预报材料疲劳寿命、减振降噪、无舵面机翼和光电红外隐身等智能结构的研究进展。

新型轻质复合材料夹芯结构振动阻尼性能研究进展

作为新一代先进轻质超强韧结构材料,复合材料格栅和点阵夹芯结构受到了国内外学者的广泛关注.目前关于该类结构材料的设计制备以及相关力学性能研究已取得了大量的研究成果.然而对该类结构振动阻尼性能的研究则处于起步阶段.该文综述了纤维增强树脂基复合材料简单层合结构以及各类夹芯结构振动阻尼性能的研究现状.首先阐述其阻尼机理,然后分别概述了复合材料简单层合板的微观和宏观阻尼模型、复合材料粘弹性阻尼夹层结构和新型夹层结构的阻尼预报工作,最后总结归纳现有关于该类结构阻尼特性研究工作中已取得的成果和不足之处,并对其未来发展进行了展望.

基于形状记忆聚合物复合材料航天航空可变形结构技术研究进展

形状记忆聚合物及其复合材料是一种在相应的外界刺激下可以在临时形状和初始形状之间进行切换的智能材料,具有低密度、低成本、可回复变形大,刺激方式可控等优点,在航天航空领域,如:空间可展开结构、锁紧释放机构、变体等,展现出来了巨大的应用潜力。这些应用大多处于开发阶段,一部分完成了地面功能验证,少部分进行了航天实验。本文首先总结了形状记忆聚合物(SMP)和形状记忆聚合物复合材料(SMPC)的分类,以及恶劣的空间环境因素下SMP的性能变化。随后总结了SMPC的空间可展开结构,包括:铰链、桁架、太阳能电池阵;SMPC的解锁释放结构;SMPC的变体结构以及基于4D打印的SMPC可展开结构的潜在应用。最后,对形状记忆材料和结构的发展前景进行了展望。