关键词： 聚合物基复合材料   氮化硼   纳米银   复合材料   光催化性能  

摘要： 为了发挥纳米贵金属与聚合物基体的协同光催化作用,采用RGO对六方氮化硼纳米片(h-BNNS)进行C元素、O元素掺杂,得到多孔掺杂氮化硼材料(BCNO),通过水热法将银纳米粒子(Ag NPs)负载在BCNO基体上制备BCNO/Ag复合材料,并对复合材料的组成、微观结构和光催化性能进行表征,以CO_(2)光催化还原为反应模型测试BCNO/Ag复合材料的光催化性能。结果表明:经过非金属掺杂改性后的氮化硼仍然具有稳定的多晶结构;负载Ag NPs后,Ag NPs的等离子共振效应不仅显著增强了BCNO基体对紫外-可见光的吸收能力,而且提高了光生载流子的分离效率;复合材料制备过程中,当银的加入量为3.0%、复合样品焙烧温度为130℃时,得到的复合材料具有最佳的光催化性能,CO_(2)还原成CO的转化率为4.68μmol/(g·h)。因此,通过掺杂改性后的h-BNNS能够更好地稳定负载纳米贵金属,充分发挥纳米银与BCNO两者的协同光催化性能,为有机-无机纳米光催化剂的有效复合及性能研究提供理论基础。

关键词： 保险杠   碳纤维复合材料   有限元碰撞分析   正交试验  

摘要： 保险杠是汽车碰撞安全性能中的关键结构部件之一,由于碳纤维复合材料(CFRP)的优异性能,在汽车保险杠上得到广泛应用。以碳纤维复合材料(CFRP)对保险杠的碰撞性能的影响规律作为研究目标,利用ANSYS、LS-DYNA等软件建立有限元碰撞模型,通过单因素试验对铺层厚度、铺层角度和铺层层数进行性能影响分析,结果表明碰撞性能与铺层厚度不严格线性相关,在增大厚度的同时也需要综合考虑其他方面的影响;铺层角度选用45°或-45°时的碰撞性能要优于其他试验组。碳纤维铺层层数适量减少并在其中加入钢材层能够兼顾碰撞性能和其他材料的力学特性。然后在单因素试验结果的基础上设计正交试验对碰撞模型进行仿真模拟研究。以比吸能为正交试验评价指标分析表明铺层厚度和铺层层数均为一般显著影响,铺层角度的影响相对较小,最后选定铺层厚度0.15 mm、铺层层数14层、铺层角度[-45°/45°]为较合理的组合,符合保险杠碰撞性能和轻量化的要求。

关键词： 固定床   气相沉积法   锂离子电池   硅碳负极   复合材料   电化学  

摘要： 以导电炭黑为碳基底,以SiH_(4)为硅源前体,采用固定床CVD反应器制备锂离子电池硅碳复合负极材料。分别考察了SiH_(4)单独沉积及其与C_(2)H_(4)共沉积两种方案,并研究了以C_(2)H_(4)为碳源碳包覆对样品储锂性能的影响。实验结果表明,SiH_(4)单独沉积会形成尺寸较小的Si纳米颗粒,且随沉积温度提高,Si的负载量降低。SiH_(4)和C_(2)H_(4)共沉积过程会形成C@SiC复合结构,且随C_(2)H_(4)比例增加,单质硅的结晶度和晶粒尺寸降低。在硅碳共沉积和碳包覆条件下,则会形成Si、SiC和C三种晶体共存复合结构,有助于提高样品材料的循环性能,但比容量明显下降。

关键词： 碳纤维增强复合材料   黏弹性橡胶   传动轴   减振  

摘要： 碳纤维增强复合材料(CFRP)具有优异的综合性能,近年来已被广泛应用于各种主承力件和次承力件的制作。本文引入黏弹性高阻尼橡胶与CFRP结合设计了高阻尼复合材料传动轴,基于模态应变能法,利用数值分析研究了所设计的高阻尼复合材料传动轴、CFRP轴与金属轴的阻尼损耗因子,并通过自由振动试验验证了数值分析的结果。在船用传动轴系中易出现各类振动,本文搭建了船用传动轴系横向振动测试试验平台,比较了各组传动轴在不同工况下对横向振动的减振效果,并通过静态纵向振动试验研究了各组传动轴对纵向激励的响应差异。本研究对高阻尼复合材料传动轴的设计研发提供了参考。

关键词： 复合受扭柱   抗震性能   CFRP加固   剥离破坏   黏结滑移   内聚力模型  

摘要： 碳纤维增强复合材料(CFRP)-混凝土界面力学性能是影响CFRP加固结构抗震性能的重要因素。建立了基于非线性软化力学行为可模拟CFRP加固结构黏结界面的双线性内聚力单元,考虑混凝土与钢筋的材料非线性,对CFRP加固混凝土复合受扭柱抗震性能进行了有限元分析。分析了CFRP及黏结界面的应力变化、界面破坏机制以及结构的承载力,与试验以及不考虑界面黏结滑移的有限元分析结果进行了比较,以验证方法的合理性,并改进了CFRP的布置方式。有限元分析结果表明:CFRP的拉应力、黏结界面应力与损伤变量等呈现截面中部、转角处大,CFRP交界处小的分布特点,剥离破坏随加载过程由应力大的CFRP边缘向中部扩展;有限元分析所得结构破坏过程与试验的基本一致,揭示了黏结界面退化对CFRP加固混凝土柱结构抗震性能的影响,所得各阶段最大荷载与试验结果的相对误差小于10%;不考虑黏结界面性能的退化与CFRP的剥离,则高估了强化阶段CFRP对承载力的贡献。黏结界面内聚力模型可为CFRP加固混凝土复合受扭柱抗震性能分析提供参考。

关键词： 短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料   预浸线材   3D打印   浸渍程度   抗拉性能  

摘要： 碳纤维增强热塑性复合材料3D打印技术,是实现先进复合材料复杂结构件一体化制造的有效途径。由于短纤维不连续、连续纤维间基体的载荷传递能力弱,3D打印短或连续碳纤维等单一形态纤维增强热塑性复合材料的力学性能提升进入瓶颈期。发展短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料(Short-continuous carbon fiber synchronous reinforced thermoplastic composites,S/C-CFRTP)3D打印技术,是突破复合材料复杂结构件高质量制造技术瓶颈的重要途径。然而,由于含短纤维的基体熔融黏度大、3D打印温压时变性强,现有原位浸渍工艺难以保证基体对连续纤维的充分浸渍,导致3D打印S/C-CFRTP力学性能较差,无法满足工程应用需求。提高纤维-基体浸渍程度是实现S/C-CFRTP高质量3D打印的关键。基于离线浸渍方法,提出同步增强预浸线材制备及3D打印工艺。研究了同步增强预浸线材制备工艺路线、参数对其浸渍程度、纤维含量及抗拉强度的影响,提出了“混合-浸渍-定形”工艺路线、“小制丝速度-大出口直径”工艺参数的预浸线材高质量制造策略,其抗拉强度达448.70 MPa。同时,通过对比不同打印工艺成形样件的空隙、纤维含量和抗拉性能,发现预浸线材挤出工艺将S/C-CFRTP的空隙率降低近一半,纤维含量提高约7%,抗拉强度和模量提升约18.6%和11.6%,达约430.45 MPa和38.51 GPa。

关键词： MXene   金属有机骨架化合物   复合材料   超级电容器  

摘要： 为制备电化学性能优异的超级电容器电极材料,采用在MXenes (Ti2CTx)表面原位自组装导电金属有机骨架化合物(c-MOFs)的方法制备Ti2CTx/c-MOF复合材料。考察了Ti2CTx含量对复合材料形貌结构及电化学性能的影响。通过调节Ti2CTx分散液的浓度,来控制Ti2CTx基底的量,从而控制c-MOF在Ti2CTx表面上的生长高度,最终探究出Ti2CTx/c-MOF复合材料的最佳形貌结构。研究表明0.25-Ti2CTx/c-MOF复合材料电极,在0.5 A·g−1电流密度下具有171 F·g−1的质量比电容,约为相同条件下Ti2CTx的2.5倍,c-MOF的1.3倍,展现出优良的储能性能。同时,由该复合材料构建的对称超级电容器,在3 A·g−1的大电流密度下循环充/放电5000次后,比电容保持率为62%,具有良好的稳定性。以上研究为制备新型Ti2CTx/MOF复合材料提供了科学指导和理论依据。

关键词： 竹质复合材料   竹胶合板   竹材蜂窝板   竹材纤维混凝土  

摘要： 为探讨建筑用竹质复合材料的性能及应用,文章采用理论结合实际案例的方法,立足竹质复合材料概述,分析了该材料性能的优势及影响因素,并提出竹质复合材料在建筑中的具体应用.结果表明,相比于传统钢筋、混凝土、砖石等建筑材料,竹质复合材料不但拥有良好的物理性能,而且具有可再生的特点,符合建筑行业绿色、环保及可持续发展的要求,可在建筑领域中得到大范围推广应用.

关键词： 金刚石   纳米氧化铝   高温高压合成   复合材料   物相结构分析  

摘要： 以正硅酸乙酯(TEOS)为反应前驱体,采用溶胶-凝胶法在金刚石微粉(粒度0.1~4μm)表面包覆一层非晶纳米氧化硅膜层,同时在覆膜层中加入纳米Si粉和纳米Al_(2)O_(3)粉,制备出金刚石/纳米SiO_(2)/纳米Al_(2)O_(3)复合包覆体。采用高温高压(HTHP)技术,将复合包覆材料置于六面顶压机中,以压力5 GPa、温度1100℃~1700℃、保温20 min的条件制备了金刚石-氧化铝陶瓷烧结体。在高温高压合成过程中,纳米SiO_(2)从非晶态转变为晶态,原料纳米Al_(2)O_(3)中的γ-相、θ-相转变为稳定的α-相,同时,SiO_(2)和Al_(2)O_(3)之间形成了Al_(2)SiO_(5)(莫来石)相,由此,通过高温高压下反应原料的结构转变与复合,可以获得致密度良好的金刚石-氧化铝复合材料。

关键词： covalent triazine framework   graphene   hybrid   photocatalytic water splitting   photocatalytic degradation of pollutants  

摘要： In recent years,photocatalysis with efficient,low-cost and stable metal-free catalysts is one of the most promising technologies for non-polluting energy production and resource-economic environment *** from the molecularly precise backbones,regular and homogeneous porosity,lightelement composition,nitrogen-rich system with unique electronic band structure of two-dimensional(2D)covalent triazine framework(CTF),as well as the huge specific surface area,superior thermal conductivity,excellent carrier mobility and mechanical properties of 2D graphene,CTF/graphene hybrid-based photocatalysts show great application potential in the field of *** this review,the recent development in synthesis of CTF/graphene hybrid-based photocatalysts,and their applications in photocatalytic water splitting for hydrogen production and photocatalytic degradation of pollutants are ***,we briefly describe the molecular structures,physicochemical properties,and synthetic strategies for CTF/graphene hybrid-based photocatalysts including solution mixing method,in-situ polymerization method and sol-gel *** further assess the impact of different preparation methods on the structure,morphology,and interacting model between CTF and graphene in CTF/graphene *** the various preparation process for CTF/graphene hybrid-based photocatalysts,these methods are analyzed and compared regarding their merits and ***,the functions of CTF/graphene hybrid-based photocatalysts obtained from different synthesis approaches that enhance the catalytic activity for photocataLytic hydrogen evolution and photocatalytic degradation of pollutants are discussed from the three aspects of light harvesting,charge separation and transfer,and surface *** focus has been placed on the catalytic mechanisms of CTF/graphene hybridbased photocatalysts for enhanced photocatalytic hydrogen evolution and improved photocatalytic degradation