航空航天用纳米碳复合材料研究进展

对航空航天用纳米碳复合材料及其多功能特性的研究进展情况进行了综述,阐述了国内外研究者们在纳米碳复合材料及其多功能特性方面取得的重要成果,并系统地综述了纳米碳复合材料在多尺度增强、电磁屏蔽、智能驱动、隔热、传感方面的研究工作。最后展望了纳米碳复合材料在航空航天领域中的潜在应用。

高韧性三元层状陶瓷:从MAX相到MAB相

三元层状化合物MAX相和新近引起人们注意的MAB相以其兼具陶瓷和金属的共同特性成为结构陶瓷领域20余年的研究热点,而高损伤容限和高断裂韧度是其区别于传统陶瓷的本质特征。本文简要回顾了MAX相的整体发展脉络和MAB相的最新研究进展,重点分析了纳米层状结构对宏观力学行为的影响及其内在机制。基于第一性原理计算结果建立的键刚度模型在实现对化学键强度的定量表征基础上,更重要的是阐明了"足够"弱的层间结合是三元层状陶瓷表现出非凡力学性能的根本原因。而Fe_(2)AlB_(2)在室温附近所出现的磁热效应(MCE)则显示了MAB相化合物在功能领域的良好应用前景。经过20余年的持续研究,MAX相化合物的结构和性能逐渐变得清晰,目前针对具体场景的应用研究在世界各地蓬勃开展起来。然而,目前对MAB相化合物的认识还很有限。因此,合成和表征现有已知MAB相化合物的结构、力学性能、物理性能以及基于应用背景的使役行为是现阶段的重要任务。其中,基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理数值模拟可扮演重要角色,正如其在理解MAX相化合物的非凡性能和发现新型化合物时所起的重要作用一样。

超疏水材料在防/除冰技术中的应用研究进展

结冰结霜给人们的生活带来诸多不便,大量结冰积冰会影响飞机的飞行安全、推迟火箭发射任务、引起电力网络故障、造成交通运输障碍,甚至引发重大的经济问题和人身安全问题。传统的防/除冰技术耗能大、效率低、易对环境造成污染。超疏水技术利用材料的本征属性,延缓结冰,显著降低冰与基底表面的黏附力,是极具发展前景的防/除冰技术。本文首先对固体表面润湿现象及结冰机制进行了介绍,指出超疏水防/除冰材料面临着低温高湿环境下憎水性丧失,耐久性较差,面向工程的大面积制备方法制约等问题。随后,对低温高湿环境用超疏水防/除冰材料、耐久性、制备方法、多功能复合超疏水防/除冰材料等方面的研究进展进行了综述和分析。最后,对超疏水防/除冰材料在实际工程中的应用进行归纳和总结。在此基础上,展望了超疏水防/除冰材料的研究前景和发展趋势。

复合材料B基准值计算方法研究进展

在复合材料的结构设计中,复合材料的许用值是关键参数之一。通常采用B基准值这一统计量作为复合材料的许用值,B基准值是具有95%置信度的90%置信下限。准确计算复合材料的B基准值是复合材料安全、可靠应用的保障。本文归纳总结了复合材料B基准值计算方法的研究进展,详细分析了单点法、多环境样本合并法的计算原理、计算过程、适用条件等。结合工程实例数据,分析了不同方法对B基准值计算结果的影响。最后,对复合材料B基准值计算方法的发展趋势及预期研究方向进行了展望。

SiOC气凝胶/柔性陶瓷纤维复合材料的制备和性能

选用正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,用溶胶-凝胶法制备不同C/Si(原子比,下同)比的SiOC气凝胶,再用大气喷涂法将其喷涂在柔性陶瓷纤维隔热毡中制备出SiOC气凝胶/柔性陶瓷纤维复合材料。C/Si比,是影响SiOC气凝胶/柔性陶瓷纤维复合材料性能的主要因素。随着C/Si比的提高SiOC溶液的凝胶时间延长且更易浸入隔热毡,材料的密度和热导率先降低后提高。C/Si比为0.67的材料热导率最低,其室温热导率为0.026 W/m·K,1000℃时的热导率为0.174 W/m·K。与未改性的隔热毡相比,其热导率显著降低,尤其是在高温下热导率降低47%;同时,这种材料还具有优异的耐高温和抗氧化性能,在1200℃空气中静烧1 h后试样的质量损失只约为1%,静烧3 h后约为5%,随着C/Si比的提高其质量损失随之提高;同时,SiOC气凝胶复合材料还具有良好的疏水性能、柔性和回弹性。

SiB_(4)高温热氧化机理及动力学

本工作以高超声速飞行器表面高发射率涂层关键填料Si B_(4)为研究对象,采用非等温热重分析法在空气条件下对粒径40μmSiB_(4)粉体高温热氧化过程以及氧化动力学进行研究。结果表明,SiB_(4)热氧化起始温度为650℃,热氧化过程质量呈现恒重→增重→恒重变化趋势,其中高温区试样恒重分别是由玻璃相包覆保护作用、氧化增重与气相挥发损失竞争作用2种机制控制。升温速率对Si B_(4)热氧化过程影响显著,升温速率越快,放热效应越明显。SiB的平均活化能为239.14 kJ/mol,动力学指前因子A=9.8696×10^(9)s^(-1),热氧化动力学函数为G(α)=ln[–ln(1–α)]^(1.7574)。