关键词： 纳米二氧化硅   黄土   无侧限抗压强度   CBR  

摘要： 以纳米SiO_(2)(nano-SiO_(2))石灰综合固化的黄土为研究对象,通过标准击实试验、无侧限抗压强度试验、回弹模量试验、CBR承载力试验,研究了纳米SiO_(2)掺量和养护龄期对固化黄土最大干密度、最优含水率、静回弹模量及CBR等物理力学性能的影响,通过扫描电镜测试了固化黄土的微细观结构。结果表明:纳米SiO_(2)石灰综合固化黄土随着纳米SiO_(2)掺量的增加最优含水率逐渐增大,最大干密度减小,固化黄土的无侧限抗压强度、回弹模量和CBR随纳米SiO_(2)掺量的增加而增大,随养护龄期的延长不断增长,养护前期(7~28 d)固化黄土的强度增长速度快,后期强度增长速度变慢;扫描电镜结果显示,纳米SiO_(2)的掺入改善了土颗粒的团聚方式,填塞了土颗粒间的孔隙,达到了提高黄土强度和改善稳定性的效果。

关键词： 碳化硅   铝基复合材料   近净形制备   无压浸渗   力学性能  

摘要： 目的研究高体分铝基复合材料无压浸渗近净形制备的可行性,分析近净形复合材料的微观组织和力学性能。方法分别采用74μm的碳化硅颗粒和5%(质量分数)的聚乙烯醇溶液作为增强相和黏结剂,通过模具冷压获得立方体陶瓷生坯,经干燥后加工成异形预制体,再经高温烧结脱胶处理,采用无压浸渗法制备高体分铝基复合材料近净形样品,并采用颗粒自然堆积方案制备复合材料对比样品。采用扫描电子显微镜、三点弯曲测试等手段对比分析复合材料的微观组织、力学性能和断口形貌。结果基于无压浸渗法成功制备出具有特定外形结构的铝基复合材料,复合材料密度为2.93 g/cm^(3),弯曲强度为327 MPa,弹性模量为205 GPa,可达到自然堆积型复合材料弯曲强度的86.7%。碳化硅颗粒均为脆性解理断裂,说明颗粒和基体合金结合良好。结论采用模压和烧结通用方法制备的异形陶瓷预制体可以实现特定外形结构铝基复合材料的无压浸渗近净形制备,近净形复合材料的弯曲强度可满足电子元器件的性能要求。

关键词： 金属有机框架材料   铜基材料   析氧反应   掺杂   协同作用   电催化  

摘要： 铜基纳米材料在电催化方面受到广泛关注,但其存在催化活性低和稳定性差的问题,探索简单高效的策略解决上述问题具有重要的实际意义。本文在室温条件下,采用Co-MOF材料在CuCl_(2)溶液中水解刻蚀策略成功在泡沫镍基底上构筑了钴掺杂的碱式氯化铜/氯化亚铜复合材料。通过改变Co-MOF在CuCl_(2)溶液中的水解刻蚀时间,从而调控物种和复合物的形貌结构。最优催化剂仅需238 mV的过电位便能够驱动100 mA·cm^(−2)的电流密度。经过50 h的稳定性测试,电流密度几乎没有下降,表明其具有良好的稳定性。优异的电催化析氧反应(OER)性能可归属于Co原子的掺杂优化了Cu原子周围电子环境,激活碱式氯化铜和氯化亚铜的催化活性及CuCl_(2)对泡沫镍的刻蚀增加了活性位点。本文为铜基电催化材料的制备和电催化OER活性增强提供了新的思路和策略。

关键词： 聚丙烯   聚乙醇酸   碳纳米管   复合材料   反应增容   结构与性能  

摘要： 为解决聚丙烯/聚乙醇酸(PP/PGA)共混物由于相容性较差导致力学性能存在局限性的问题,采用过硫酸铵-胺氧化还原引发体系,通过表面引发接枝聚合法(SIP)制备了碳纳米管接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯杂化粒子(CNTs@PGMA),以CNTs@PGMA杂化粒子和聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为协同增容体系,通过熔融共混法制备了PP/PGA/CNTs复合材料,采用傅里叶变换红外光谱仪和透射电子显微镜对CNTs@PGMA进行了表征,结果表明PGMA通过SIP成功接枝在CNTs表面。采用拉伸测试、差示扫描量热仪、热重分析、旋转流变和降解试验等方法研究了CNTs@PGMA用量对复合材料力学性能、热性能、降解性能和流变行为的影响。结果表明,在PP/PGA/PP-g-MAH体系中加入CNTs@PGMA后其相容性得到提升,随杂化粒子用量增加,复合材料拉伸强度先增大后减小,热稳定性得到提升,PGA结晶逐渐受限甚至无熔融峰出现。杂化粒子的加入形成了三维网络结构,提高了复合材料熔体弹性,熔体表现出更强的非牛顿性和剪切变稀行为,同时PGA的降解过程受到抑制。当CNTs@PGMA用量为5份时,复合材料的拉伸强度最大为41.25 MPa,断裂伸长率为66.03%,PGA在42 d时的降解率下降至10%以内,拉伸强度维持率达到91%。

关键词： 复合材料   螺旋桨叶片   复合材料螺旋桨   成型工艺  

摘要： 螺旋桨推进方式在航空领域占有重要地位。复合材料具有高比强度、高比模量、高阻尼、可设计性等特性,复合材料螺旋桨叶片能够提升螺旋桨减重效率、推进效率、耐蚀性、降噪等方面性能,已成为大势所趋。本文对国内外航空复合材料螺旋桨叶片的研究成果进行回顾和总结,基于传统飞机螺旋桨叶片和旋翼桨叶,对航空螺旋桨叶片材料体系、结构设计和制造工艺进行分类阐述,重点总结复合材料螺旋桨制造工艺中的关键技术问题,概述桨叶制造工艺方面的仿真模拟研究,最后从健全材料体系、优化结构设计、深入工艺研究和加强数值模拟技术的工程化应用几个方面提出了国产化复合材料航空螺旋桨的未来发展方向。

关键词： 颤振   复合材料壁板   非概率   鲁棒性   优化设计  

摘要： 不确定因素普遍存在于气动弹性系统的优化设计中,但传统气动弹性优化设计技术并未考虑材料属性、大气环境、几何尺寸等不确定因素,存在最优化目标对设计参数变化敏感,也可能会发生预期之外的颤振失效。基于此,本文通过对传统优化模型中目标函数的鲁棒性处理和对约束条件的可靠性处理,发展了计及可靠性与鲁棒性的区间优化模型,并将该优化模型应用于气动弹性系统的优化设计中。针对超声速气流下的复合材料层合板和蜂窝夹层板结构进行了考虑不确定性的颤振优化设计,在满足颤振约束指标的条件下,实现了结构减重的设计目标。

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。

关键词： 圆形蜂窝   面内压缩   连续纤维   路径规划   3D打印   复合材料  

摘要： 为提高圆形蜂窝(CH)的抗压缩性能和吸能性能,以CH结构为基础,在横向和竖向上增设树叶形支撑,提出了单向增强圆形蜂窝(SEH)和双向增强圆形蜂窝(DEH)两种改进型蜂窝。以碳纤维(CF)作为增强体,聚乳酸(PLA)为基体,使用连续纤维3D打印技术制造了试验件,并规划结构内部CF的成型路径,同时设置PLA对照组。通过准静态压缩试验研究各蜂窝的面内压缩性能、吸能特性和结构的变形失效模式。结果表明:CF增强后的DEH-CF相较CH-CF在比吸能上提升167.63%。CH、SEH和DEH在采用CF增强后,比吸能相比PLA对照组分别提高43.37%、63.17%和161.58%,平均压缩力分别提高51.72%、61.81%和96.09%。研究发现,CF增强结构内部的纤维路径规划会影响结构的刚度和变形行为,采用“支撑一体化成型”路径的DEH-CF在压缩时,其结构动态泊松比保持在PLA对照组33.36%以下。

关键词： PBO纤维   水性聚氨酯   上浆剂   界面性能   剪切强度  

摘要： 为了提高聚对苯撑苯并二噁唑(poly-p-phenylenebenzobisoxazole,PBO)纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性水性聚氨酯得到上浆剂,然后对酸化后的PBO纤维进行表面涂覆处理。采用XPS和EDS分析PBO纤维表面的化学组成,利用SEM研究PBO纤维表面及其复合材料撕裂面的形貌,并对PBO纤维的单丝及复合材料的力学性能进行分析。结果表明:经过上浆剂包覆的PBO纤维表面活性基团明显增多,表面O/C(原子比)由0.16提升至0.25,上浆剂能有效修复纤维表面的缺陷;通过调控纤维表面上浆剂含量和结构,可使PBO纤维/环氧树脂单向复合材料的层间剪切强度提高到41.3 MPa,拉伸强度增加到1.70 GPa,相较于未处理的复合材料分别提高了44.9%和15.6%。

关键词： 竹纤维   加捻结构   复合材料   润湿性能   失效机制  

摘要： 采用加捻竹纤维(TBF)为增强相、环氧树脂-酸酐体系为基体相,制备加捻竹纤维/环氧树脂(TBF/EP)复合材料,通过改变NaOH溶液浓度(1wt%~5wt%),研究碱处理对TBF/EP复合材料润湿性和拉伸失效的影响。采用SEM、表面张力测试、原位加载等纳米和微观试验手段,对纤维-树脂结合状态、润湿性能和拉伸力学特性进行了分析。结果表明:碱处理降低了纤维表面能和极性,使TBF与基体润湿力从0.45 mN降至0.1 mN;3wt%NaOH溶液改性的TBF/EP复合材料含胶量降低至62%,拉伸强度(TS)达到273.70 MPa,比未处理复合材料提高178.64%;原位分析显示,TBF失效过程包括纤维断裂和纤维间滑移,而TBF/EP复合材料失效过程包括基体剪切屈服和纤维断裂,且随着浸润性提高,BF抑制屈服的效果增加。因此,TBF/EP复合材料的强度主要来源于纤维和界面的增强,受TBF与基体的浸润性、应力传递效果的影响。