关键词： 水凝胶纺织品   复合材料   表面改性  

摘要： 水凝胶材料因优异的亲水、生物相容性及可调节的仿生特性等备受关注,但其固有的非均匀微观结构和低密度分子链使得其力学性能较差,限制了其实际应用,制备出机械强度高又有韧性的水凝胶材料一直是本领域研究的难点。由于复合材料不断向功能化和智能化的方向发展,将高分子水凝胶引入纺织领域制备凝胶基纺织复合材料不仅能改善凝胶材料的缺陷,还可提升纺织材料的性能,扩宽其潜在的应用前景。本文综述了水凝胶纺织复合材料的研究进展,重点介绍了水凝胶基纺织复合材料的设计策略及其力学性能、抗菌性能等方面的增强,讨论了复合材料在油水分离、医用敷料、可穿戴电子设备和阻燃防护等方面的应用进展,并对未来研究方向进行了展望。

关键词： 壁板   结构-电气功能一体化   屈曲   失效   复合材料  

摘要： 基于航空壁板结构承载-电气功能的一体化需求,对适用于智能蒙皮的异种复合材料壁板开展了优化设计与试验验证。通过在高模量碳纤维蒙皮的外侧增加玻璃纤维层,进行了以碳纤维-玻璃纤维-金属结构单元阵列-玻璃纤维复合顺序的壁板承载-电气功能一体化设计。针对异种复合材料结构的铺层优化需要考虑共胶接的分区域及铺层连续性的工艺要求,发展了基于丢层序列的优化方法,并对于加筋壁板的几何外形、筋条数量、筋条几何参数以及筋条与蒙皮的铺层角度进行了优化设计。通过压缩稳定性试验验证了该结构在承载能力和稳定性方面的收益,明晰了其压缩载荷下的屈曲模态及后屈曲失效机理。

关键词： 复合材料   铁路   基础设施   研究和应用现状   展望  

摘要： 随着材料科学和工业技术的进步,复合材料的发展十分迅速,在多个领域得到了较为广泛的应用。目前我国铁路发展态势迅猛,铁路里程逐年增长,铁路网也更加密集。在铁路工程施工中或投入使用后,会出现一些技术难题,复合材料的使用提供了新的解决思路和方法。通过对材料和结构的合理优化,复合材料已经解决了一些难题,逐渐在铁路基础设施中得到应用。但由于铁路基础设施的特殊要求,复合材料的应用仍受到一定制约,潜力没有完全得到发挥。为促进复合材料在铁路基础设施中应用的进一步发展,总结了复合材料在铁路基础设施中的研究和应用现状,分析了其发展前景及阻碍其发展的原因,最后提出了有待发展的方向。

关键词： 环氧树脂   三元复配阻燃体系   协同阻燃效应   玻璃纤维增强复合材料  

摘要： 首次以聚磷酸铵(APP)为酸源和主阻燃剂,以高氮含量的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为气源,以大分子型三嗪成炭剂(CFA)为炭源,组成APP-MCA-CFA三元复配阻燃剂体系。将其用于环氧树脂体系的阻燃改性,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级、锥形量热、扫描电镜(SEM)、热失重分析(TG)和动态力学分析(DMA)等实验分析了它们之间的协同效应。结果表明:与单独使用APP阻燃剂相比,三元复配阻燃剂体系(20%APP-5%MCA-5%CFA,均为质量分数)表现出显著的协同阻燃效应,LOI值提升至62.0%,热释放速率峰值(PHRR)降低至401kW/m^(2),总热释放量(THR)下降至37.3MW/m^(2)。成炭分析结果表明,APP-MCA-CFA三元复配阻燃剂体系的引入使环氧树脂在高温下形成孔洞直径约5μm的形貌均一且规整的微米级膨胀炭层。DMA实验表明MCA和CFA可以通过粒子表面的胺基参与环氧固化反应,提高环氧固化交联密度,在一定程度抵消APP阻燃剂粉体加入导致的环氧机械性能下降。APP-MCA-CFA三元复配阻燃体系可用于环氧树脂基玻璃纤维复合材料的阻燃改性,垂直燃烧等级提升至UL-94 V0级,LOI值提升至66.3%。该研究为开发综合性能优异的阻燃环氧树脂基复合体系提供了一种简单易行的途径。

关键词： 复合材料   加筋壁板   断裂能   界面   损伤扩展  

摘要： 复合材料加筋壁板筋条-蒙皮界面损伤研究中Ⅲ型断裂能的作用往往被忽略,本文结合物理试验和数值方法对复合材料开剖面工形加筋壁板和闭剖面Ω形加筋壁板开展了后屈曲筋条-蒙皮界面损伤扩展研究。利用考虑法向压缩抑制界面剪切失效机制的新形界面损伤起始准则和考虑Ⅲ型断裂的Reeder界面损伤扩展准则对两种构形加筋壁板后屈曲历程进行数值模拟分析,对比两种构形壁板的屈曲模式、破坏形式以及筋条-蒙皮界面损伤扩展时的各形能量释放率的分布情况。得出闭剖面Ω形加筋壁板筋条-蒙皮界面主要在面外剥离力的作用下损伤扩展,I型断裂能在界面的损伤起始和扩展中起主要作用;开剖面工形加筋壁板界面主要在剪力的作用下损伤扩展,Ⅲ型断裂能在损伤横向扩展中起主导作用。上述研究阐述了各形断裂能在复合材料加筋壁板界面损伤扩展过程中的作用机理,为复合材料加筋壁板后屈曲数值模拟分析方法研究奠定基础。

关键词： 原位生长   铜基复合材料   CNTs   摩擦磨损   粉末冶金  

摘要： 通过化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法成功制备了CNTs/Cu-Al_(2)O_(3)复合材料。采用内氧化法制备Cu-Al_(2)O_(3)粉末,利用CVD技术改善碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)在铜基体中的分散性和界面结合,提高复合材料的性能。在制备的铜基复合材料中,Al_(2)O_(3)和CNTs双增强相的加入能够提高复合材料的力学性能,且CNTs独特的纤维结构有助于阻止熔融铜脱离基体表面,保持液态熔池稳定,避免复合材料导电率降低。双增强相的添加提高了复合材料的耐磨性、抑制了腐蚀坑的形成。Al的质量分数为0.35%的CNTs/Cu-Al_(2)O_(3)复合材料能够保证导电率较高的情况下得到较高的维氏硬度与致密度。为制备高性能铜基电接触材料提供了新思路。

关键词： 酚酞基聚芳醚腈酮   氮化硼   复合材料   导热性能  

摘要： 以酚酞基聚芳醚腈酮(PEK-CN)为基体树脂,氮化硼(BN)为导热填料,采用粉末共混法和高温模压法制备了PEK-CN/BN导热复合材料,探究了BN粒径大小及粒径复配对PEK-CN/BN复合材料导热性能和热力学性能的影响。BN的添加能有效提升PEK-CN/BN复合材料的导热性能,当BN质量分数为30%时,复合材料的导热系数随BN粒径的增大呈现先减小后增大的趋势。当BN粒径为20μm时,导热系数达到最大值0.708 W/(m·K),较纯PEK-CN提高约83.3%。将粒径为10和2.6μm的BN按照质量配比3∶2制备的复合材料,其导热系数的最大值为0.961 W/(m·K),是纯PEK-CN导热系数的3.83倍,复合材料的导热性能得到显著增强。

关键词： 复合材料层合梁   杠杆型非线性能量阱   谐波平衡法   振动抑制  

摘要： 本文将杠杆型非线性能量阱(Lever-Type Nonlinear Energy Sink, LNES)耦合到复合材料层合梁的中点位置,研究了LNES对梁的横向振动抑制性能。结合牛顿第二运动定律和广义哈密顿原理,推导了耦合系统的动力学方程。采用伽辽金截断法离散耦合系统的偏微分控制方程,并通过龙格–库塔法获得近似数值解,验证了谐波平衡法得到的近似解析解。对比在相同幅值激励下耦合NES系统的响应曲线,发现LNES对系统的振动抑制效果更为优越。此外,讨论了LNES单一参数变化对系统幅频响应曲线的影响。根据结果确定,LNES对复合材料层合梁的横向振动有着显著的振动抑制效果。

关键词： 二氧化钛   聚多巴胺   核壳结构   硅胶   复合材料  

摘要： 将多巴胺单体在纳米TiO_(2)粒子表面聚合,形成TiO_(2)-聚多巴胺(PDA)核壳结构,与硅胶(SR)共混制备了TiO_(2)-PDA/SR复合材料,并研究了其结构与性能。结果表明:使用多巴胺单体增加了TiO_(2)的分散性与相容性;PDA包覆的TiO_(2)粒子分散性明显提升,形成了较为清晰的核壳结构;PDA稳定且牢固地自聚在纳米TiO_(2)粒子外层,不易脱落;TiO_(2)-PDA/SR复合材料的起始分解温度从450.44℃提升到468.01℃,复合材料微观形貌呈海-岛结构。