关键词： 碳纤维   复合材料   介电性能   自感知   极化   介电常数  

摘要： 碳纤维增强碳基复合材料(C/C)具有优异的力学和导电性能,但其介电性能的报道较为罕见。文中采用LCR测量仪测量C/C的相对介电常数,采用电流源和纳伏表通过四电极法测量C/C的电阻率,研究了C/C的相对介电常数和电阻率随压应变的变化规律。研究表明,单位应变下相对介电常数的变化率(528±8)是电阻率变化率(111±5)的4.7倍,说明C/C复合材料的介电性能对其微观结构的改变更敏感。此外,压应变下C/C介电性能的增强归因于应变诱导的微缺陷提供了部分电子和空穴参与空间电荷极化的场所,以及压应变改善了极化连续性。单位压应变下增加的参与极化的电子或空穴的数量为(1.37±0.02)×10^(10)。C/C的相对介电常数低于碳纤维和石墨,可归因于碳基体中较高的孔隙率及较多的界面。

关键词： SiC_(f)/SiC复合材料   激光辅助铣削   材料去除机理   加工质量  

摘要： 现代航空部件对材料的耐高温性、高强度和轻量化提出了更高要求。SiC_(f)/SiC复合材料具有优异的综合性能,但其高脆性和各向异性使其高性能制造面临挑战。通过激光烧蚀预实验,掌握了Si C_(f)/Si C复合材料激光烧蚀产物的物相组成和烧蚀机理,探究了激光参数对烧蚀性质的影响规律。通过常规铣削和激光烧蚀辅助铣削的对比实验,分析了常规铣削、部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削三种不同加工策略的材料去除机理,探究了烧蚀层占比对加工表面质量的影响规律。研究表明:激光烧蚀产物主要由3C-SiC和非晶态SiO_(2)组成。常规铣削加工中,纤维发生宏观脆性断裂,已加工表面存在多处裂纹、凹坑等加工缺陷。部分烧蚀-铣削中,纤维断裂以微观脆性断裂为主,少部分位置发生了纤维拔出和宏观脆性断裂。完全烧蚀-铣削加工中,纤维发生了微观脆性断裂,基体发生鳞状破碎。激光烧蚀辅助铣削加工质量优于常规铣削,部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削的表面粗糙度基本相同。低烧蚀层占比和高烧蚀层占比下进行铣削加工切削力差距较小。低烧蚀层占比的铣削加工中,纤维以微观-宏观脆性断裂为主;高烧蚀层占比的铣削加工中,大部分纤维发生了微观脆性断裂。综上所述,部分烧蚀-铣削和低烧蚀层占比是较优的加工方案。

关键词： 高密度聚乙烯   玄武岩纤维   玄武岩颗粒   复合材料   力学性能  

摘要： 玄武岩纤维(BF)和玄武岩颗粒(BP)增强高密度聚乙烯(PE-HD)力学性能优良,特别是硬度较高,用于防白蚁高压电缆护套的制造。首先利用硅烷偶联剂KH550对BF和BP进行表面改性,然后利用转矩流变仪熔融共混BP、BF和PE-HD,最后通过微型注塑机制备不同填料含量的PE-HD/BF/BP复合材料。通过扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、同步热分析仪、万能试验机、动态力学性能分析仪、邵氏硬度计、流变仪等研究复合材料的形态、力学性能、结晶性能、热稳定性能及流变性能等。结果表明,与PE-HD相比,BF和BP填料的引入显著增强了PE-HD/BF/BP复合材料的力学性能和热稳定性能,当BF含量为20份,BP含量为10份时(BF20BP10),复合材料的力学性能最优,拉伸强度和拉伸弹性模量分别为47.51 MPa和3331.39 MPa,分别增加了41.7%和211%,硬度达到70.2HD,明显超出防白蚁电缆对硬度的要求,即大于65HD,因此具有更优异的防白蚁啃食性能。与其它配方相比,BF20BP10复合材料具有较高的结晶度、储能模量,较小的损耗因子。因此,PE-HD/BF/BP复合材料的最优配方为BF含量20份,BP含量10份,制备获得的样品具有优异的硬度、良好的热稳定性和流变性能,有望在电缆护套材料领域得到广泛的应用。

关键词： 碳纤维   环氧树脂   微波   MgO   增强增韧   力学性能  

摘要： 对碳纤维表面进行改性处理是提高碳纤维/环氧树脂复合材料(CFs/EP)界面结合力的主要方法,而特殊的表面形貌结构能有效预防应力集中并提升复合材料的综合力学性能。本文采用微波辅助的方法在碳纤维表面快速高效地制备了一种花朵状MgO,考察了其对CFs/EP复合材料力学性能的影响。研究发现:花朵状MgO增加了碳纤维表面的粗糙程度,促进了碳纤维与EP基体不规则界面的形成,增强了其与EP基体的机械啮合作用。这种多尺度边界形态可以增加裂纹扩展途径,从而消耗更多的能量并有效缓解CFs/EP复合材料因应力集中而产生的破坏。花朵状MgO改性碳纤维极大地改善了复合材料的力学性能,与未改性碳纤维增强环氧树脂相比,花朵状MgO改性碳纤维/环氧树脂复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了15.2%、21.8%和14.3%。因此,花朵状MgO改性碳纤维同时显著提高了CFs/EP复合材料的强度和韧性。这为碳纤维在聚合物基复合材料中的广泛应用提供了技术支持,为制备更多特殊形貌纤维增强树脂基复合材料提供了更广阔的思路。

关键词： 手感风格   PhabrOmeter法宝仪   经编针织物   复合材料   汽车顶棚  

摘要： 设计了4种不同结构的经编针织物,并与不同厚度的海绵软泡层和水刺非织造材料复合形成“三明治”结构的顶棚面料,基于PhabrOmeter^(■)法宝仪分别探讨了织物的结构参数和顶棚面料复合结构对顶棚面料手感风格的影响。发现,3把梳栉编织的织物硬挺度一般优于由2把梳栉编织的织物,但编织纱在部分横列缺垫时,织物硬挺度会大幅下降,柔软度增加,悬垂性变差。相较于经编针织物,复合2.0 mm海绵软泡的顶棚面料硬挺度、光滑度、悬垂系数和褶皱回复率降低,柔软度整体呈增加趋势。相较于复合2.0 mm的海绵软泡,当海绵软泡厚度增加到2.5 mm时,顶棚面料硬挺度、光滑度和悬垂性增加,柔软度和褶皱回复率降低。

关键词： 麻纤维   增强改性环氧树脂   复合材料   声学性能  

摘要： 为验证麻纤维增强改性环氧树脂复合材料的声学性能,探讨植物纤维改性材料制备某类乐器的可行性,以亚麻、黄麻、苎麻等麻纤维材料为例,制备了几种不同麻纤维增强改性环氧树脂材料,以增强改性环氧树脂材料代替木材制作打击乐器,采用自由振动方法对打击乐器的声学性能进行测试。结果表明:黄麻、苎麻增强改性后的环氧树脂基复合材料声学性能各占优势,与一般的枫木相比力学性能更好,但综合声学性能尚无法达到天然枫木的水平。

关键词： 漆酶   固定化技术   竹塑复合材料   可持续回收利用  

摘要： 采用固定化漆酶与多巴胺协同改性竹纤维,固定化漆酶催化氧化竹纤维表面形成活性位点,在竹纤维表面构筑了微纳米多尺度疏水结构,改善了竹纤维与聚β—羟基丁酸酯(PHB)的界面相容性,其制备的竹塑复合材料的冲击性能、拉伸性能和弯曲性能分别提升了23.10%、25.00%、29.14%。同时固定化技术能够克服漆酶回收困难的问题,经过两次改性竹纤维后的固定化漆酶酶活回收率达15.79%,实现竹塑复合界面生物酶促增容工作高效化、可循环化。

关键词： Cf/SiC复合材料   铣削   磨削   加工效率  

摘要： 连续碳纤维增强碳化硅基(Cf/SiC)复合材料具有耐高温、高比强度、高比模量等优良性能,被广泛应用于航空航天、轨道交通、国防等各大尖端领域。然而其作为典型难加工材料的代表,加工过程存在加工效率低、加工表面质量差等加工难点。本文以Cf/SiC复合材料为研究对象,基于铣削和磨削的正交试验优选工艺参数,并基于优选后的铣削加工和磨削加工参数提出高效高质量加工方案,通过开展对比试验来验证高效高质量加工方案的优越性,最终加工效率提高超100%,表面粗糙度降低超30%。

关键词： 氮化硼   水性聚氨酯   导热性能   机械性能   散热  

摘要： 以氮化硼为原料,用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对其进行氨基化改性,利用水解产生的硅羟基和氮化硼烯表面的含氧官能团进行缩合反应后,得到改性导热填料。将其与水性聚氨酯乳液原位聚合,制备改性氮化硼/水性聚氨酯复合乳液,室温干燥成膜后得到胶膜样品。分析了填料含量对复合胶膜结构、机械性能、导热性能和热稳定性等性能的影响,并分析其作为热界面材料的散热效果。结果表明:改性后的胶膜拉伸强度、断裂伸长率、导热性能和热稳定性都能得到明显的提升。当填料质量分数为15%时,复合胶膜较纯胶膜热源温度降低了2.2℃,界面间传热效率得到提高。

关键词： C/SiC复合材料   材料数据库   Web系统   神经网络   性能预测  

摘要： 以MySQL Workbench 8.0为数据库平台,采用三层浏览器/服务器架构,利用PyCharm 2022开发了一套基于Web界面和机器学习技术的C/SiC复合材料数据库系统,该系统包括材料数据库和机器学习模型2部分,具有对材料组分结构、制备工艺、试验性能等材料研发各阶段的信息查询、添加、修改、删除、搜索以及支持信息管理、设计分析视图、案例推理辅助设计、用户与系统管理等功能。基于神经网络回归算法训练机器学习模型,利用材料微观结构参数预测材料力学性能,对不同微观结构参数的影响权重进行评价,并部署在系统平台中;通过Web用户界面调用机器学习模型,对预留的验证集数据进行拉伸模量和弯曲模量预测。结果表明:机器学习模型预测材料力学性能的精度达到95%左右,训练出来的预测模型具有良好的精度与泛化能力。