表面活性剂对炭素泡沫结构与性能的影响

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Span-40表面活性剂为添加剂,AR沥青为原料,制备炭素泡沫材料,测定了材料的体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶结构参数,研究了添加表面活性剂后AR沥青的流变性能和炭素泡沫材料孔胞结构的变化.结果表明,表面活性剂使炭素泡沫的平均孔径变小,孔径分布趋于均匀,韧带的层片织构排列更为规整、致密.添加SDBS的炭素泡沫,孔壁较薄,开孔率较高,具有较低的体积密度(0.36 g/cm3)、较高的显气孔率(83.35%)、较小的层片间距d002(0.3366 nm)、较高的常温热导率(55.96 W/m·K)和比热导率(155.44(W/m·K)/(g/cm3)).添加span-40对炭素泡沫的体积密度、显气孔率和热导率的影响较小,但是使石墨化度提高,使其具有较高的压缩强度(2.39 MPa).     

泡沫材料微结构设计与弹性性能分析

采用球填充算法对两组真实泡沫材料微结构进行模型拟合,分别获得基于Laguerre模型的各向异性开孔泡沫材料与各向同性闭孔泡沫材料的微结构;同时结合Laguerre算法编程与有限元软件ABAQUS,开发了泡沫材料微结构的仿真软件VirtualTPS。最后讨论了低密度范围内,不同胞体体积变异系数与基体相对密度对泡沫结构相对弹性模量的影响,其数值分析结果表明,泡沫材料的相对弹性模量随体积变异系数变化较小,与相对密度呈幂指数关系。     

相对密度对泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响

对不同相对密度的两种胞孔结构--开孔和闭孔泡沫铝进行了单轴压缩试验,研究了相对密度对泡沫铝力学性能和能量吸收性能的影响.结果表明:随着相对密度的增大,泡沫铝的屈服强度与流动应力也相应增加,通过对本实验结果进行拟合,得出泡沫铝的屈服强度与相对密度的关系式.泡沫铝材料吸收的能量随着应变量的增大而增加,在相同应变量下,高密度开孔泡沫铝的吸收能比低密度闭孔材料多.吸能效率反映材料本身的一种属性,高的理想吸能效率表明泡沫铝是一种优良的吸能材料.     

开孔与闭孔泡沫铝的压缩力学行为

研究了开孔与闭孔两种胞孔结构不同、制备工艺不同的泡沫铝在准静态压缩载荷下的压缩响应曲线.结果表明:开孔与闭孔泡沫铝压缩应力-应变曲线均具有多孔泡沫材料明显的三阶段特征,即线弹性段、塑性屈服平台段及致密段;相对密度对泡沫材料的力学性能(如杨氏模量、屈服强度)有很大影响;在准静态下,开孔泡沫铝表现出明显的应变率效应,而闭孔泡沫不如开孔敏感;泡沫铝材料表现为弱的各向异性;胞孔结构影响两种泡沫材料的压缩响应曲线.     

高气孔率莫来石制备、性能及其非线性导热模型

以高铝矾土、硅灰为原料, 玉米淀粉为造孔剂制备高气孔率莫来石, 通过XRD、SEM等对产物物相、形貌进行表征, 研究淀粉含量对显气孔率、体积密度和抗折强度的影响, 及不同显气孔率的莫来石随温度变化的导热系数, 建立体积密度、抗折强度与气孔率关系模型及非线性导热模型。结果表明: 体积密度、抗折强度随气孔率增加而减小, 并符合指数函数关系。导热系数随温度的升高而增大, 实测值与非线性导热模型计算值吻合较好, 非线性导热模型能够准确地反映高气孔率莫来石导热系数与温度、气孔率、平均孔径和热辐射等之间的关系。     

泡孔结构形貌对环氧树脂发泡材料抗压性能的影响EI北大核心CSCD

采用超临界CO_2发泡制备了不同泡孔结构和形貌的环氧树脂发泡材料,通过万能材料实验机研究了其抗压性能。采用差示扫描量热分析考察了环氧树脂的固化程度;利用扫描电镜结合排水法密度测试,表征了泡孔形貌、泡孔尺寸、发泡密度及泡孔分布;研究了上述因素对发泡材料抗压性能的影响。结果表明,环氧树脂发泡样品的抗压性能随固化度的增大而增强;当样品完全固化时,闭孔环氧树脂发泡材料的抗压性能较开孔结构和破裂结构强,这与作为支撑结构的泡孔壁的形貌相关。对于闭孔结构的发泡材料,其抗压性能受泡孔尺寸的影响显著,泡孔尺寸越小,材料密度越大,其抗压性能越好。具有双峰泡孔分布的发泡材料,其抗压性能得以改善,较小的泡孔为发泡材料提供了更为致密的支撑骨架结构,比具有同样密度的大尺寸泡孔发泡材料的压缩性能更高。     

泡孔结构形貌对环氧树脂发泡材料抗压性能的影响

采用超临界CO_2发泡制备了不同泡孔结构和形貌的环氧树脂发泡材料,通过万能材料实验机研究了其抗压性能。采用差示扫描量热分析考察了环氧树脂的固化程度;利用扫描电镜结合排水法密度测试,表征了泡孔形貌、泡孔尺寸、发泡密度及泡孔分布;研究了上述因素对发泡材料抗压性能的影响。结果表明,环氧树脂发泡样品的抗压性能随固化度的增大而增强;当样品完全固化时,闭孔环氧树脂发泡材料的抗压性能较开孔结构和破裂结构强,这与作为支撑结构的泡孔壁的形貌相关。对于闭孔结构的发泡材料,其抗压性能受泡孔尺寸的影响显著,泡孔尺寸越小,材料密度越大,其抗压性能越好。具有双峰泡孔分布的发泡材料,其抗压性能得以改善,较小的泡孔为发泡材料提供了更为致密的支撑骨架结构,比具有同样密度的大尺寸泡孔发泡材料的压缩性能更高。     

基于酚醛树脂的碳/碳复合材料在高温分解过程的微结构演变

采用热压成型方法制备碳/ 酚醛树脂预制体, 再经高温碳化得到开气孔率为27 %、密度约1. 27 g/ cm3并具有预期孔隙结构的碳/ 碳复合材料。研究了200～900 ℃预制体转化为碳/ 碳复合材料过程中, 材料的密度、开气孔率、失重率、以及内部微观结构随温度的变化。分析了材料在高温分解过程中微观结构演变规律。结果表明,酚醛树脂主要在400～700 ℃大量分解, 其分解速率约为其余温度范围的4 倍, 该温度范围失重率增加了14 %、开气孔率增加了18 %。在高于400 ℃时形成大量裂纹与孔隙, 随着温度升高裂纹增多并进一步扩展, 900 ℃碳化后形成一种连通的特征性微观裂缝网格模式。高温分解后碳/ 碳复合材料中总孔容约0. 17 cm3 / g , 其中81 %的孔隙半径在122. 190～2. 440μm 范围内。      

纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能

为研究纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能,采用Voronoi随机泡沫模型对闭孔泡沫材料的细观几何结构进行模拟,并将纳米纤维随机分布在泡沫材料的胞壁中,利用改进的自动搜索耦合（ASC）技术将纤维单元与基体单元进行耦合,建立了能够反映纳米纤维增强闭孔泡沫材料细观结构的数值模型。在此基础上,进一步研究了泡沫模型随机度、相对密度以及纳米纤维长径比和质量分数对纳米纤维增强闭孔泡沫材料弹性模量与屈服强度的影响规律。结果表明:由所建立的数值模型得到的纳米纤维增强闭孔泡沫材料的弹性模量和屈服强度与实验值吻合较好;提高泡沫模型的随机度会使复合泡沫材料的弹性模量和屈服强度增加,而当随机度达到0.450以后,材料的弹性模量和屈服强度几乎不再发生变化;当相对密度在0.05~0.30范围内变化时,复合泡沫材料的弹性模量与屈服强度几乎随相对密度的增加呈线性增长;提高纳米纤维长径比和质量分数也会使材料的弹性模量和屈服强度得到提高,但当纤维长径比达到500以后,纤维长径比的增强作用逐渐减弱。所得结论对纳米纤维增强闭孔泡沫材料的制备具有重要意义。      

聚丙烯/纳米二氧化钛复合材料的超临界流体微孔发泡

以聚丙烯(PP)/nano-TiO2复合材料为研究对象,采用快速降压超临界微孔发泡技术,制备了泡孔密度、泡孔直径分别为2.8×107cell/cm3~3.15×109cell/cm3,46.36μm~6.08μm的PP/nano-TiO2微孔复合材料。研究了复合材料中nano-TiO2的质量分数、饱和压力及发泡温度对PP/nano-TiO2复合材料发泡行为的影响,通过扫描电镜(SEM)对微孔形貌进行表征。结果表明,加入nano-TiO2可以改善PP的发泡性能,并得到泡孔分布均匀的闭孔发泡材料;随复合材料中nano-TiO2质量分数由1%提高到5%,泡孔密度增加,泡孔直径减小。对于nano-TiO2质量分数为3%的PP/nano-TiO2复合材料,随着饱和压力的增加,泡孔直径和泡孔密度都增加;随着发泡温度的升高,泡孔密度减小,泡孔直径变大。     

吸声泡沫玻璃制品及应用

泡沫玻璃是一种多孔玻璃,其孔隙率可达85%以上.它是以玻璃为原料,掺加发泡剂,及其他外掺剂经高温焙烧而成的轻质块状制品.泡沫玻璃内的泡孔按其形态可分为开孔和闭孔两种.所谓闭孔,就是泡孔各自独立,泡孔间互不贯通,而开孔则相反,泡孔不是封闭的,孔与孔之间相互连通.我们按开孔率的大小将泡沫玻璃分为闭孔制品和开孔制品.闭孔制品主要用于保温,而开孔制品则用于吸声.     

莫来石纤维增强多孔玻璃基复合材料的结构与性能

采用固相烧结法制备了莫来石纤维增强多孔玻璃基复合材料,研究了莫来石纤维含量与多孔玻璃微观结构、密度、抗折强度及应力储能模量之间的关系。采用XRD、SEM等检测手段对复合材料的物相组成及断面的微观形貌进行测试,阿基米德法测其密度与开气孔率,使用万能材料试验机测试其抗折强度,使用动态热机械分析仪(DMA)对其应力储能模量进行测试。结果表明,随着莫来石纤维含量的增加,多孔玻璃的孔径大小趋于均匀,闭孔结构增多,但过多莫来石纤维的加入,会产生许多微孔,抗折强度和密度都随莫来石纤维含量的增加而增大,加入10%(质量分数)的莫来石纤维时,比强度达到最大值为0.012m2/s2。在加入莫来石纤维后,应力储能模量明显降低,韧性得到改善。     

BDZ型电阻率测试仪在炭素生产中的应用

ＢＤＺ型电阻率测试仪在炭素生产中的应用周福臣（石家庄石墨电极厂石家庄０５００６１）０前言炭素制品是发展冶金、化工、电子、机械、宇航、原子能等工业不可缺少的导电材料和结构材料。电阻率是炭素制品及其原材料的重要物理性能指标，电阻率的测定对指导炭素生产及其...     

菱形十二面体闭孔多孔材料表征量特性研究

依据孔穴形成原理建立了描述多孔材料的闭孔粗棱菱形十二面体几何模型。给出了相对密度对微结构的依赖性及归一化关系;对相对弹性模量、泊松比进行了模拟计算,分析了微结构、相对密度对其的影响规律。结果显示,单胞壁厚是多孔材料相对密度增量的次要影响因素,壁面连接曲率半径是主要影响因素;壁面和壁面相交处增加固体对弹性模量的影响效果相同。研究结果可为多孔材料的参数设计提供理论依据。     

迷宫形开孔硬质聚氨酯泡沫制备和性能研究

以多亚甲基多苯基异氰酸酯(PM-200)、聚醚多元醇(5110)为主要原料,以硅油(L580)为稳泡剂,水(H2O)为发泡剂,采用一步发泡法制备一系列不同密度硬质聚氨酯泡沫材料,通过水压穿孔工艺实现硬质聚氨酯泡沫开孔,制备具有形如迷宫样的相互贯通的开孔硬质聚氨酯泡沫。研究了泡沫密度和开孔压力对泡沫开孔率和压缩强度的影响,以及开孔率对吸声系数的影响。结果表明:开孔压力越大,相应的开孔率越大;在开孔压力相同的情况下,泡沫的密度越小,开孔率越大;开孔率越大,材料吸声系数越大;开孔压力的变化对泡沫压缩强度影响不大。     

2D-C/SiC复合材料开孔件拉伸强度有限元计算

对2D-C/SiC复合材料开孔试件最小净截面图像进行观测,获得试件材料内部宏观孔洞的分布形态及密度分布梯度。通过对2D-C/SiC复合材料拉伸应力-应变行为进行非线性拟合,并利用理论模型计算与实验验证相结合的方法得到了材料密度与其拉伸模量和强度的关系,描述了不同密度2D-C/SiC复合材料的拉伸应力-应变行为。在此基础上,将制备工艺造成的试件材料密度分布的非均匀性和材料拉伸应力-应变行为的非线性引入到有限元模型中,进行开孔试件拉伸剩余强度模拟计算,预测结果与实验结果吻合较好。     

开孔泡沫金属压缩实化特性研究

对开孔泡沫金属微结构实化过程进行分析,理论分析表明开孔泡沫金属的实化应变不但与其相对密度成幂律关系,而且还与泡沫金属的单元结构特征密切相关.由此提出了一种用于描述相对密度较低的开孔泡沫金属压缩实化特性的数学模型,在该模型中泡沫结构和筋条材料对泡沫金属实化特性的影响以材料常数的形式体现,理论分析结果与试验结果完全一致.     

泡沫材料冰蓄冷板融化过程的研究

建立了填充泡沫材料冰蓄冷板内冰融化过程的数学物理模型,该模型考虑了融化液态水自然对流的影响。分别数值模拟了填充开孔聚氨酯泡沫、泡沫铜的冰蓄冷板的融化过程,研究了泡沫材料冰蓄冷板融化过程的速率、温度分布、相界面移动等规律。进行了实验对比,验证分析了泡沫材料的孔隙参数对融化速率的影响。结果表明,填充低导热系数泡沫材料可有效延长冰蓄冷板的释冷时间,该时间随泡沫孔密度的减小而增加、随孔隙率的增大而略减。填充高导热系数泡沫材料可有效改善冰蓄冷板温度分布,可加快冰融化速率,该速率随着泡沫孔隙率的减少而增加、随孔密度的减少而略增。     

热压烧结对Co－Mn－Ni－O热敏材料均匀性的影响

热压烧结能够提高热敏材料的致密度，减少气孔率，且抑制了晶粒的生长。从考察热敏电阻的一致性出发，给出了热压块体材料的电阻率及Ｂ值分布，并讨论了热压材料分散性增大的原因     

添加剂对电热元件性能的影响

以a-SiC为原料添加Al2O3、Fe2O3、H3BO3进行了SiC电热元件的烧结,研究了不同助剂的含量对SiC电热元件的密度、气孔率、电阻率的影响,还研究了混合添加剂对SiC电热元件的影响.并研究了SiC电热元件的导电机理及添加剂对其导电性的影响.结果表明,单种添加剂中Al2O3含量为0.3%时,密度最大,Fe2O3含量为0.2%时电阻率最小.多种添加剂中Al2O3 Fe2O3各含0.5%时密度最大,电阻率较小.通过SEM和能谱分析,表明有2Al4C3·SiC相存在.