关键词： 纤维增强复合材料   基体材料   树脂基体   FRP复合材料   纤维材料   高性能材料   建筑性能   住宅建设  

摘要： 纤维增强复合材料FRP在住宅项目中的应用正逐渐受到关注。当前,其应用尚处于发展阶段,但具有重要研究意义。它能够为住宅项目带来创新的材料解决方案,提升建筑性能,在应对资源与环境挑战方面也有着潜在价值,有望推动住宅建设走向更高效、可持续的发展道路。一、FRP复合材料概述***复合材料的定义与组成FRP复合材料是一种由纤维材料与基体材料按一定比例混合制成的高性能材料。纤维材料如玻璃纤维、碳纤维等,它们具有高强度、高模量等优异性能。基体材料常见的有树脂基体,能够将纤维粘结在一起,同时传递应力。

关键词： 离子液体   纳米材料   团聚   催化   合成   聚合物   复合材料  

摘要： 离子液体(Ionic liquids, IL)作为一种创新的环保绿色溶剂,具有可调控的物理化学性质、广泛的溶解能力、较好的生物相容性以及卓越的离子导电性,使得其作为结构导向剂、反应溶剂、还原剂和溶剂等在纳米材料制备领域得到了广泛的应用。本文针对不同种类的离子液体在纳米材料制备与改性领域的突出性能,详细阐述了离子液体在纳米材料制备领域的应用,分析了离子液体在金属、金属氧化物、碳纳米管和纳米纤维素等纳米材料制备中的应用进展,同时对离子液体在调控纳米材料的稳定性、形貌以及性能等方面的功能特点进行了总结,为未来离子液体在纳米材料制备方面的应用提出了新的建议,指出离子液体精确调控制备特定功能的纳米材料是未来的重要研究方向。

关键词： 硅锰渣   沙漠砂   水泥基复合材料   水化产物   微观结构   力学性能  

摘要： 【目的】以硅锰渣、沙漠砂为掺料制备水泥基复合材料,研究水泥基复合材料的微观结构和力学性能,实现节能减排、有效利用资源。【方法】以硅酸盐水泥和标准砂水泥作为对照组,制备硅锰渣、沙漠砂水泥基复合材料试样;利用扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪分析4组水泥基材料的微观结构和水化产物;分别对4组试样进行抗折和抗压强度试验,研究水泥基复合材料的力学性能。【结果】4组试样的水化产物均为氢氧化钙、钙矾石和水化硅酸钙,但水化产物含量不同。4组试样的抗折、抗压强度均随养护龄期的增大而增大;养护龄期为28d时,抗折、抗压强度由大到小的4组试样依次为硅酸盐水泥、硅锰渣水泥、标准砂水泥、沙漠砂水泥,试样的抗折强度分别为2.8、2.6、2.4、1.6MPa,抗压强度依次为58.8、57.6、41.7、24.1MPa,硅酸盐和硅锰渣水泥试样的抗压、抗折强度较为接近,且均高于标准砂和沙漠砂水泥的。在硅锰渣质量分数为15%、养护龄期为28d时,硅锰渣水泥基试样的微观结构致密,与硅酸盐水泥试样的力学性能接近。【结论】硅锰渣水泥基试样的微观结构致密,标准砂水泥试样的微观结构中含有较多孔隙,沙漠砂水泥试样中因存在明显的结团堆积现象导致结构稳定性降低;与沙漠砂相比,硅锰渣更适合替代部分水泥制备水泥基复合材料。

关键词： 碳纤维复合材料   桩筏基础   裂缝修复  

摘要： 随着建筑结构工程中桩筏基础的广泛应用,发现其在长期使用过程中由于荷载、环境因素、施工质量等原因,可能出现不同程度的裂缝。基于此,文章探究了碳纤维复合材料加固技术的原理,并将试验得到的碳纤维复合材料强度和韧性的结论应用于桩筏基础,然后通过将二者进行对比分析发现,桩的分布决定桩筏基础裂缝宽度的大小,即交叉分布裂缝小、排列分布裂缝大,同时加入碳纤维复合材料裂缝宽度减小的幅度较大,且都能达到规范要求。

关键词： 钾离子电池   过渡金属碳/氮化物   阳极   碳化钛  

摘要： 过渡金属碳/氮化物(MXenes)因其可调的层间距和高导电性,被视为钾离子电池的理想电极候选材料.但合成时间长和相邻层的自聚集限制了其实际应用.采用微波刻蚀将刻蚀时间从几十小时缩短至30 min,同时制备出了高质量的超薄柔性MXenes.以柔性MXenes导电层为基底,将碳球均匀支撑于层间,并通过进一步的硫掺杂诱导了不同钛价态.结果表明:精心设计的S-C@Ti_(3)C_(2)T_(x)阳极在500 mA·g^(-1)的电流密度下,循环400次后显示出327 mA·h·g^(-1)的优异可逆比容量.这是首次将微波蚀刻分层的MXenes材料应用于钾离子充电电池研究中.

关键词： 超级电容器   金属有机框架   聚吡咯   石墨烯   三维骨架  

摘要： 具有丰富多孔结构金属有机框架(MOF)在超级电容器领域拥有巨大潜力,但其固有的低导电性严重制约了其在电极材料方面的应用。通过将MOF晶粒嵌入至石墨烯(GE)的三维立体网络内部,并通过共轭聚合物聚吡咯(PPy)的长链结构,共同构筑起集3D分级多孔特性和高度稳定、高效导电性于一体的MOF/PPy/GE三元复合骨架。研究结果证实小比例掺杂PPy的钴(Co)基MOF能在三维网格中更加均匀地分散镶嵌,协同石墨烯纳米片层与导电性优异的PPy链段形成稳定的多级孔隙三维网络结构,有效缓解了石墨烯层间的堆砌效应。电化学性能测试数据显示,制备的复合电极材料显示了出色的电化学储能能力,比电容高达403.56 F/g,并在经过10 000圈循环测试后仍能保持高达98.25%的电容稳定性,体现了优良的超电容性能。

关键词： 聚对苯二甲酸–己二酸丁二醇酯   聚碳酸异丙酯   复合材料   力学性能   热性能  

摘要： 通过添加增容剂异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)对聚对苯二甲酸–己二酸丁二醇酯(PBAT)/聚碳酸亚丙酯(PPC)复合材料进行改性,探究了PBAT切片、PPC切片和TGIC的不同配比对PBAT/PPC力学性能、热学性能与相容性特征的影响。结果表明:随PBAT含量的增加,PBAT/PPC复合材料的拉伸强度增加,加入少量的TGIC可提升复合材料的拉伸强度。加入TGIC后,C=O峰强度明显增加,且峰值位置发生了偏移,形成支化或交联结构,TGIC在2种聚合物之间起到桥梁作用,两者之间的界面相容性得以改善。TGIC加入后,复合材料的熔点和结晶温度降低,结晶率提高。复合材料热稳定性随PBAT含量的增加而增加,而加入TGIC可进一步提升复合材料的热稳定性。

关键词： Carbon/phenolic composites   Machine learning   Linear ablation rate   Surface roughness  

摘要： In thermal protection structures, controlling and optimizing the surface roughness of carbon/phenolic (C/Ph) composites can effectively improve thermal protection performance and ensure the safe operation of carriers in high-temperature environments. This paper introduces a machine learning (ML) framework to forecast the surface roughness of carbon-phenolic composites under various thermal conditions by employing an ML algorithm derived from historical experimental datasets. Firstly, ablation experiments and collection of surface roughness height data of C/Ph composites under different thermal environments were conducted in an electric arc wind tunnel. Then, an ML model based on Ridge regression is developed for surface roughness prediction. The model involves incorporating feature engineering to choose the most concise and pertinent features, as well as developing an ML model. The ML model considers thermal environment parameters and feature screened by feature engineering as inputs, and predicts the surface height as the output. The results demonstrate that the suggested ML framework effectively anticipates the surface shape and associated surface roughness parameters in various heat flow conditions. Compared with the conventional 3D confocal microscope scanning, the method can obtain the surface topography information of the same area in a much shorter time, thus significantly saving time and cost.

关键词： Topology optimization   Fiber-reinforced composite structure   Generative and adversarial networks   Additive manufacturing  

摘要： This paper presents a deep learning-based topology optimization method for the joint design of material layout and fiber orientation in continuous fiber-reinforced composite structure (CFRCS). The proposed method mainly includes three steps: (1) a ResUNet-involved generative and adversarial network (ResUNet-GAN) is developed to establish the end-to-end mapping from structural design parameters to fiber-reinforced composite optimized structure, and a fiber orientation chromatogram is presented to represent continuous fiber angles;(2) to avoid the local optimum problem, the independent continuous mapping method (ICM method) considering the improved principal stress orientation interpolated continuous fiber angle optimization (PSO-CFAO) strategy is utilized to construct CFRCS topology optimization dataset;(3) the well-trained ResUNet-GAN is deployed to design the optimal structural material distribution together with the corresponding continuous fiber orientations. Numerical simulations for benchmark structure verify that the proposed method greatly improves the design efficiency of CFRCS along with high design accuracy. Furthermore, the CFRCS topology configuration designed by ResUNet-GAN is fabricated by additive manufacturing. Compression experiments of the specimens show that both the stiffness structure and peak load of the CFRCS topology configuration designed by the proposed method have significantly enhanced. The proposed deep learning-based topology optimization method will provide great flexibility in CFRCS for engineering applications.

关键词： 钨纤维增强金属玻璃复合材料   斜侵彻   穿甲   自锐   弹道特征   有限元模拟  

摘要： 基于钨纤维和金属玻璃基体的实际分布特性,建立复合材料弹体的细观有限元几何模型,采用修正的热力耦合本构模型来描述金属玻璃基体的高强度和高剪切敏感性,结合相关的斜侵彻/穿甲试验,开展复合材料长杆弹斜侵彻/穿甲钢靶的三维有限元模拟,与钨合金弹进行对比分析,讨论弹靶变形和破坏特征,分析了撞击倾角、撞击速度等因素对复合材料弹体侵彻/穿甲"自锐"行为以及弹道特征的影响.结果表明,在斜侵彻/穿甲条件下,由于弹体头部受力的非对称特征,弹头逐渐锐化为非对称的尖头构型,同时弹道偏转,复合材料弹体的"自锐"性能以及侵彻/穿甲能力下降.撞击速度对斜侵彻/穿甲条件下弹体的"自锐"特征及弹道行为有显著影响,低速撞击条件下,撞击倾角越大,弹体侵彻性能越弱;当倾角增大到50°时,撞击速度小于900m/s的弹体均难以有效侵彻靶板;倾角进一步增大时,弹体容易跳飞.