关键词： 断裂力学   微结构复合材料   非均质材料   强韧化  

摘要： 亿万年的“物竞天择”促进自然界生物进化出精妙绝伦的微观结构,生物材料的力学性能因此得以突破传统结构材料著名的“强度-韧性”倒置关系,这为未来先进工程结构材料的研发提供了新的思路.但复杂的微结构也使生物材料的宏观断裂行为呈现出多尺度、多过程、多介质耦合的复杂特征,为建立基于均匀性假设的经典断裂力学理论方法带来新的挑战.对含有微结构的生物复合材料的断裂力学行为进行深入研究,对拓宽断裂力学的研究范畴,推动断裂力学理论的发展,启发新一代先进结构材料的优化设计具有重要的科学意义和潜在应用前景.本文试从理论分析、数值模拟、实验手段三个方面回顾近年来关于含有精细微结构的生物及仿生复合材料断裂力学的研究进展,重点介绍新方法与新思想,为非均质材料断裂力学的发展和先进材料的强韧化设计提供借鉴.

关键词： 可变体飞行器   超材料   智能结构材料   微结构设计   可制造性  

摘要： 可变体技术可以提高航空载运工具的气动效率并扩展航程,是航空领域的颠覆性技术之一。以往机体的变形只能通过机构完成,增加了系统的复杂性和总体重量。自身具有可变形能力的超材料既能够精准调控结构的可变形能力,又具有较高的轻量化水平和智能化潜力,有望推动可变体技术的运用。本文总结了几种可变形超材料及其在自适应变体结构技术领域的应用探索,阐述了超材料由于其较强的可设计性而在变体结构/驱动/结构承载一体化设计中显示出巨大的应用潜力,并对未来发展趋势进行了展望。

关键词： 电磁波吸收   复合吸收剂   微结构设计   吸收机理  

摘要： 当前电磁环境愈发复杂，电磁防护愈发重要，传统吸收剂的吸收机制单一，无法满足吸波材料“薄、轻、宽、强、广”的现实需求。需将多种类吸收剂进行结合，丰富电磁波损耗机制，并对吸收剂进行微结构设计，增强其阻抗匹配与损耗衰减性能，可促进入射电磁波的多重反射与散射。本文综述了国内外对吸收剂微结构设计及其性能调控的研究进展，分析了微结构设计对吸收剂的损耗机制、最佳反射损耗系数和有效吸收带宽的影响，最后对吸收剂的损耗机制探究、体系筛选与微结构设计的研究方法、以及多功能性吸波材料的未来发展等方面进行了总结与展望。

关键词： 光栅设计   光学设计   严格耦合波分析   超表面   微结构设计  

摘要： 通过对傅里叶模态法（Fourier Modal Method），也称严格的耦合波分析算法（Rigorous Coupled Wave Analysis）的攻关与研究，文章介绍了一款国产的光栅设计与分析软件——光栅设计者，该软件独立开发，并达到了完全自主可控，旨在填补国内光栅光学设计分析软件的空白。软件从算法开发与攻关开始，目前已取得了重大进展并即将发布。软件全部核心代码自主率达到100%，与Virtual Lab和Gsolver等国际主流光栅设计软件的计算精度相当，且提供了更多的光栅类型设计与分析支持，涵盖了一维、二维光栅与微结构和超表面等复杂光学结构。光栅设计者以简明的界面，表格化的参数输入，灵活多变的光栅结构建模，强大的参数扫描能力和高效的并行效率为特点，降低了用户的学习成本，能够适应从极紫外到太赫兹波段的电磁场计算与分析。

关键词： SiC晶须   预氧化   原位自生   SiC耐磨材料   力学性能   显微结构  

摘要： 以Si粉、活性炭、预氧化的SiC颗粒为原料,于埋炭条件下经1500℃保温3h烧制后,制备出了原位自生SiC晶须复合SiC耐磨材料,并研究了SiC晶须对原料预氧化SiC耐磨材料性能的影响,并分析了这些性能和显微结构间的关系。结果表明,原位自生SiC晶须可提高SiC耐磨材料的致密度和力学性能,并在Si粉和活性炭共同添加量为12 wt.%时改善效果较佳,对应试样的抗冲击强度和硬度分别为29.91 kJ·m^(-2)和98(HRB),磨耗比为4.49。这是因为原位自生的SiC晶须充填在SiC颗粒间的孔隙中,形成了均匀的网络结构,且其伴生的SiO_(2)和SiC原料预氧化的产物SiO_(2),均可与α-Al_(2)O_(3)添加剂反应生成莫来石,增强了晶须与基体间的结合力。当SiC耐磨材料受到外力作用时,这些与基体结合较好的SiC晶须,可通过拔出、裂纹的偏转和桥联等途径改善SiC耐磨材料的力学性能。

关键词： 数控铣削技术   微结构设计   照明产品  

摘要： 数控铣削技术的精度和灵活性都较高,在照明产品微结构设计中的应用增加了加工的精度和设计的复杂度,实现了照明产品的个性化设计,优化了光学性能,并提升了生产效率,加强了成本控制。因此,本文将探讨数控铣削技术在照明产品微结构设计中的应用,以期为相关领域提供参考。

关键词： 聚晶立方氮化硼   Ti_(3)AlC_(2)   结合剂   高温高压   力学性能  

摘要： 以不同质量分数的Ti_(3)AlC_(2)为结合剂,在5.5 GPa、1450℃的条件下,制备整体式PcBN复合刀具材料,分析不同质量分数的Ti_(3)AlC_(2)对PcBN刀具材料的物相、显微结构及力学性能的影响。结果表明:Ti_(3)AlC_(2)在高温高压下会完全分解成TiC、Al-Ti合金,并与cBN反应生成AlN、TiB_(2)和TiC_(0.7)N_(0.3)等物相;TiC、AlN、TiB_(2)和TiC_(0.7)N_(0.3)均匀分布在cBN周围并与cBN紧密黏结在一起,从而提升PcBN的力学性能。当Ti_(3)AlC_(2)质量分数为25%时,PcBN的相对密度、抗弯强度、断裂韧性和磨耗比均达到最大值,分别为98.9%、592 MPa、6.87 MPa·m^(1/2)和7350;当Ti_(3)AlC_(2)质量分数为20%时,PcBN的显微硬度达到最大值4786.7 HV。

关键词： 薄膜   微结构   掺钨二氧化钒   双相界面自组装   光学透过率   衍射图样  

摘要： VO_(2)的相变温度68℃限制了其在室温环境中的应用和安全性,采用W^(6+)离子掺杂的方法可有效降低VO_(2)相变温度。利用涂有真空硅脂的聚苯乙烯模具和添加表面活性剂的W_(x)V_(1-x)O_(2)纳米溶液,在玻璃基底上通过双相界面自组装方法将水热法合成的W_(x)V_(1-x)O_(2)纳米粉末制备成薄膜,在此基础上加装直径1μm的聚乙烯线制备W_(x)V_(1-x)O_(2)/glass微结构。直接观察到液/固双相界面上毛细管流的运动过程,以及微结构两侧对称出现半月形的现象。液-固-气系统复杂的动态变化的过程,遵循流体动力学和热力学的规律。X射线衍射表征结果表明,自组装W_(x)V_(1-x)O_(2)薄膜为多晶结构,主要成分为M相VO_(2)和少量钒的其他价态氧化物及少量钨钒的氧化物(WVO_4);近红外透过率测试显示W_(x)V_(1-x)O_(2)/glass薄膜随温度变化规律与理论模拟计算的趋势吻合;其温度-透过率曲线“突变”特性优于旋涂法制备的薄膜;可见光的微结构衍射图样类似光栅衍射图样,表明此种薄膜和微结构制备方法可行。研究结果可应用于防护涂层制备和微结构光学调控领域。

关键词： 搪瓷釉   莫来石晶须   纳米氧化铝   维氏硬度   光泽度  

摘要： 以基础钛釉、悬浮剂和K_(2)CO_(3)助剂为主要原料制备了搪瓷釉,并研究了莫来石晶须和纳米氧化铝对搪瓷釉性能及显微结构的影响。在测试其维氏硬度和光泽度等性能的同时,也通过XRD、XRF、SEM-EDS等检测手段对搪瓷釉面显微结构进行了表征。结果表明:在820℃下保温30 min,莫来石晶须和纳米氧化铝的含量各为16 wt.%时,试样的维氏硬度分别为6.12 GPa和5.64 GPa,且随着其含量的增加,试样的光泽度均呈现逐渐降低的趋势。