关键词： 碳量子点   复合材料   分散稳定性   协同作用   摩擦学性能  

摘要： 为提高石墨烯润滑油的分散性及润滑性能，研究石墨烯基碳量子点复合材料的制备并研究其摩擦磨损性能。以柠檬酸为前驱体，通过热解法制备出碳量子点(CQDs)，利用水热合成法将其与石墨烯复合，制备出CQDs/石墨烯复合材料，用静置沉淀法研究添加剂的分散稳定性，利用Rtec摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验，探究CQDs和石墨烯协同作用的摩擦学性能，对复合材料和磨痕进行表征分析。结果表明：CQDs/石墨烯相比于CQDs、石墨烯表现出更好分散性；CQDs/石墨烯润滑油减摩抗磨效果最为显著，当CQDs/石墨烯质量比为4：1时，润滑效果最好；在40N工况下平均摩擦系数相较于石墨烯润滑油降低了49.8%。CQDs/石墨烯润滑油在摩擦过程中会生成一系列碳氧化合物和其他摩擦化学产物，这些产物会形成一层保护膜。可见CQDs的引入可以提高石墨烯润滑油摩擦学性能。

关键词： 新型复合材料   建筑立面   应用  

摘要： 近年来,建筑行业快速发展,在建筑外立面设计中应用了大量的新型复合材料,推动了建筑的全新发展。新型复合材料是利用化学或者物理方式将两种之上不同材料进行结合,能够充分发挥各自的性能优势,使其转变成为全新性能的材料。将其应用到建筑工程中能够大幅提升建筑工程的质量、美观度以及性能强度等等。本文对于新型复合材料进行相应概述,同时对于其在城市建筑立面改造方面的应用进行分析。

关键词： 铝基复合材料   尺寸稳定性   仪器仪表结构件   有限元   代表性体积单元  

摘要： 目的研究高精度仪器结构件在冷热变化过程中的尺寸变化原理和关键影响因素。方法采用粉末冶金法制备25%(体积分数)SiC/2009Al复合材料锻件,并加工出典型零件。研究了退火工艺对材料组织和性能的影响规律以及−45~65℃的冷热循环过程对零件尺寸精度的影响,并采用代表性体积单元模型和有限元方法分析了复合材料微区应力演化行为及其对材料尺寸稳定性的影响。结果SiC颗粒与铝基体线膨胀系数的差异会导致复合材料在制备过程中产生大量热错配位错。退火过程会显著减少铝基体中的位错数量,有助于提升材料的尺寸稳定性,但对材料的力学性能没有明显的影响。在−45~65℃下冷热循环720次,零件典型平面的平面度没有明显变化。结论冷热循环过程会在一定程度上影响颗粒与基体之间的应力分配,多次循环后复合材料微区应力-应变没有明显改变,因此零件的平面度没有明显变化。

关键词： 高分子材料   力学性能   体育器械  

摘要： 体育器材的力学性能设计需要了解拟用材料的机械性能。高分子复合材料的力学性能通常不像传统材料那样容易获得,在这种情况下,可以将微观力学建模与CAD软件结合使用。基于高分子复合材料部件之间部分界面粘附的假设,使用微观力学模型来预测复合材料的弯曲模量。研究发现,部分粘附模型既实用又准确。部分粘附模型通过考虑界面处的“有效剪切值”来解释部件之间的粘附。该模型与玻璃、木材和碳纤维增强聚乙烯的实验数据进行了比较。结果表明,碳纤维的粘附系数在0.1之间,玻璃纤维为0.5,木纤维复合材料为0.8。结果表明,与模拟高分子材料的综合结构相比,使用微观力学模型预测高分子复合材料的力学性能可以减少计算机处理时间和文件大小,且不会降低模拟精度。

关键词： CFRP铝合金粘接板   复合材料   低速冲击   微观失效   多尺度模拟  

摘要： 碳纤维增强聚合物(CFRP)铝合金粘接板作为一种轻质高强的材料,被广泛用在飞机、汽车、高速列车等轻量化结构上。研究首先基于纤维/基体微观尺度建立代表性体积单元(RVE)单胞模型,预测单向CFRP的基本弹性力学参数,并通过RVE模型施加宏观单位载荷计算宏-微观应力放大系数。其次考虑纤维基体微观失效准则与演化规律,开发复合材料宏-微观渐进损伤演化程序,再结合金属与复合材料粘接面的损伤模型,建立多尺度损伤机制的CFRP铝合金粘接板冲击仿真模型,并通过实验验证了数值模型的准确性与可靠性。最后通过数值模拟对CFRP铝合金粘接板在不同纤维铺层角度与不同纤维体积分数下的抗冲击行为进行参数化研究,结果表明纤维铺层方向对粘接板的抗冲击力学性能影响不大,而纤维体积分数对结构的冲击行为影响较大。

关键词： 碳填料:天然橡胶   微波加热   热导率   层间接触热阻   温度分布  

摘要： 制备炭黑/天然橡胶(NR)、石墨烯/NR和碳纳米管/NR复合材料,采用试验与数值模拟相结合的方法研究复合材料热导率和层间接触热阻对微波加热的影响。结果表明:炭黑、石墨烯和碳纳米管自身热导率越大,复合材料的热导率越大,层间接触热阻越小;通过增大填料用量来增大复合材料的热导率和减小层间接触热阻具有一定的局限性,需考虑复合材料的配方设计适用性和经济性;复合材料的热导率对微波加热过程中高、低温区域分布规律和微波加热效率基本无影响,但影响复合材料的温度分布均匀性。为保证微波加热硫化均匀性,多层复合材料的层间接触热阻不可忽略。

关键词： 液态金属   镓基合金   磁性材料   复合材料   软材料   柔性电子   智能材料  

摘要： 镓基液态金属具有高导电性、高导热性、高流动性和优良的生物相容性,是一种具有很大发展和应用前景的功能材料。镓基液态金属与其他不同物理化学性质的材料组合而成的镓基液态金属复合材料为基础研究与应用研究提供了一个新的方向,为解决柔性电子、热调控和生物医学等各个领域的挑战性问题提供了新的思路并表现出重大潜力。磁性粒子的引入可以使镓基液态金属具有良好的磁性能。作为一种新兴的磁性功能材料或磁性智能材料,磁性镓基液态金属复合材料在柔性电子、微电机、靶向给药、热调控、屏蔽与吸波等领域已展现出初步的研究和应用价值。本文系统地总结和评述了磁性镓基液态金属复合材料的研究进展。从基础研究、磁力控制、磁热控温、屏蔽与吸波四个方面综述了磁性镓基液态金属复合材料的性能和应用,说明了这种复合策略的有效性。这可为磁性镓基液态金属复合材料的进一步研究与开发提供思路。

关键词： 组合式护栏   碰撞仿真   防车撞能力   复合材料  

摘要： 为提高低等级混凝土护栏防护重型车辆的能力,设计了3种不同构造形式的复合材料护板,分别设置在混凝土护栏表面形成组合式护栏。建立车-护栏精细化有限元模型,通过与实车碰撞试验结果对比,验证了有限元模型的可靠性。考虑撞击力、碰撞角度、车辆轨迹、货厢尾部抬高、车辆动态外倾值、车辆外倾角6个评价指标,对比分析了3种方案护栏的防车撞性能。结果表明,在整体式货车撞击下,3种方案护栏均能顺利引导车辆转向,不带阻坎的方案一的各主要指标均优于其他方案,防护能力最优;在拖挂式货车撞击下,方案一的护栏导向与阻挡性能依然良好,驶出角仅为0.75°;改造后的组合式护栏防护能量达到650 kJ,防护能力是改造前的4倍。

关键词： 壳聚糖   甘蔗渣活性炭   糖汁   吸光度   脱色率  

摘要： 以甘蔗渣生物质为原料制备了甘蔗渣活性炭,并将其与壳聚糖交联复合,得到了壳聚糖-甘蔗渣活性炭,然后应用于糖汁脱色,考察了材料用量、吸附温度、脱色时间和pH对脱色效果的影响。结果表明,KOH的浓度为20%、活化温度为700℃时,甘蔗渣活性炭的吸附性能最好,当甘蔗渣活性炭的用量为0.10 g、吸附温度为50℃、脱色时间为60 min、pH为5.0时,糖汁脱色率最高,达到84.35%;当壳聚糖-甘蔗渣活性炭的用量为0.15 g、吸附温度为70℃、脱色时间为60 min、pH为6.0时,糖汁脱色率最高,达到97.12%。

关键词： 聚甲醛   环糊精   三嵌段共聚物   改性剂   复合材料   力学性能  

摘要： 以环糊精和聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物(PEG-PPG-PEG)为原料,通过滴加反应制备环糊精包覆PEG-PPG-PEG(DA)改性剂,再通过熔融共混挤出法制备DA改性聚甲醛(POM)复合材料,利用差示扫描量热仪、偏光显微镜、扫描电子显微镜、万能材料试验机、冲击试验机等仪器对改性复合材料进行结构表征和力学性能分析。结果表明:当DA质量分数为3.0%时,改性复合材料中DA以微小颗粒形式分散在POM基体中,类似海岛结构;与未改性POM树脂相比,在相同结晶温度下,改性复合材料的晶核出现时间缩短,晶核和球晶数量均增多,球晶尺寸变小;改性复合材料的结晶度有所提高,但添加不同质量分数的DA后,改性复合材料之间的结晶度差别不大;当DA添加质量分数依次为0.5%,1.0%,3.0%时,改性复合材料的拉伸强度、弯曲模量、简支梁缺口冲击强度均相应增大。