纺织梯度复合材料的开发与应用

介绍了梯度材料的概念,对层合板状结构的材料受弯曲负荷时抗冲击损伤能力低,容易分层破坏的缺陷,以梯度结构的形式对材料进行非均匀化设计;同时利用三维纺织技术有效地提高材料的综合性能,特别是层间剪切性能     

碳纤维复合材料单向板耐候性及湿热老化性能

通过模拟环境因素对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)板的耐候性及湿热老化性能进行了检验,研究了CFRP板的抗拉强度、弹性模量及断裂伸长率随严苛环境下的暴露时间的变化规律。研究表明强紫外线、湿冷环境和酸碱侵蚀对CFRP板性能影响较大,90天周期内拉伸强度下降了10%左右,拉伸模量下降15%左右;纯水、盐溶液及加速湿热老化的影响则并不十分显著。扫描电镜观察发现,绝大多数侵蚀性破坏首先发生在树脂层,提高基体树脂的性能将有助于增强CFRP的耐久性。     

陶瓷-金属复合材料在防弹领域的应用研究

陶瓷-金属复合材料具备高硬度、高强度、高韧性以及低密度的优点,已被广泛应用于防弹领域.介绍了几种陶瓷-金属复合装甲形式及其相应特点,重点论述了陶瓷-金属功能梯度装甲的研究进展,并对其前景和当前的工作重点进行了讨论.     

湿热环境对7781/CYCOM 7701玻璃纤维/环氧复合材料典型力学性能的影响

采用7781/CYCOM 7701玻璃纤维/环氧织物预浸料和中温固化工艺制造了复合材料单向层压板试验件。将试验件分为3组,分别对应低温干态（CTD）、室温干态（RTD）和高温湿态（ETW）3种试验环境条件。在这3种试验环境条件下,分别测试了复合材料单向层压板的拉伸、压缩、剪切、孔挤压和拉脱等力学性能。并在试验中适当考虑了复合材料经向和纬向力学性能差异、是否含缺口和是否含冲击损伤等情况。根据试验结果,研究了湿热环境对7781/CYCOM 7701玻璃纤维/环氧复合材料单向层压板典型力学性能的影响。研究表明：以RTD条件为基准,各项强度性能在CTD条件下均上升,而在ETW条件下均下降。其中,在ETW条件下,拉伸强度下降18%~25%,压缩强度下降10%~40%,剪切强度下降30%~50%,孔挤压强度下降约20%,拉脱强度下降接近30%;拉伸和压缩弹性模量受温度和吸湿条件影响较小,均在10%左右或以内;而泊松比和剪切弹性模量则受温度和吸湿条件影响很大,两者在ETW条件下的性能比在RTD条件下的性能分别下降约30%和50%。     

碳纤维织物布层压复合材料湿热环境疲劳后剩余压缩强度

为了研究湿热环境对碳纤维织物布层压复合材料疲劳性能的影响,开展了碳纤维织物布含中心孔层压板疲劳试验和剩余压缩强度试验,并为湿热环境拉-压疲劳试验自行设计了湿热环境试验箱。参照ASTM标准设计加工了疲劳试验夹具和压缩试验夹具,分别在标准环境条件(温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)%RH),湿热环境条件(温度(70±2)℃、相对湿度(85±5)% RH)下对试件进行拉-压疲劳试验,之后分别进行了剩余压缩强度试验。以标准环境疲劳试验件的剩余压缩强度为基准值,对比湿热环境疲劳试验件的破坏载荷对应的极限压缩强度,计算其与基准值的差值。通过试验结果对比,得到湿热环境下试验件疲劳后剩余压缩强度下降了14%,该湿热环境对载荷谱下的碳纤维织物布层压复合材料试验件疲劳后剩余压缩强度影响较小。      

湿热环境对树脂基复合材料性能影响的分析

从试验和理论两方面对复合材料湿热性能的研究工作进行了分析和总结。湿热环境对复合材料的影响主要有两方面:一是组分材料的性能随着温度和湿度变化而改变;二是湿热环境会造成材料内部应力状态的变化。根据试验得到不同湿热环境下复合材料力学性能的变化规律,发现湿热对树脂基体的影响尤为严重,工程应用设计中应根据使用环境合理选择树脂种类。在理论研究方面,大多都基于上述两方面的影响建立湿热分析模型,模型中的假设条件和简化较多,因而具有各种各样的局限性,还需进一步研究并建立多尺度的湿/热/力多物理场数值模型。     

乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的湿热老化行为

结合乙烯基酯树脂(VE)浇注体在65℃和95℃蒸馏水中的湿热老化行为,对其炭纤维复合材料(CF/VE)的吸湿性、静态和动态力学性能进行了对比分析。结果表明,根据VE浇注体的吸湿特性,可将其复合材料的吸湿过程划分为基体吸湿为主和界面吸湿为主的两阶段;VE浇注体与其复合材料的弯曲强度的下降趋势一致,均与吸湿率的增加趋势相对应,但VE浇注体的弯曲模量下降较复合材料明显;VE浇注体及其复合材料玻璃化转变温度(Tg)的变化均随时间的延长而降低,并随吸湿达饱和而保持在一定值,但两者内耗峰的变化趋势刚好相反。     

湿热环境对蜂窝夹层复合材料性能的影响

对不同类型的Nomex蜂窝夹层复合材料进行湿热处理,分别测定不同材料的吸湿曲线与材料处理前后的力学性能与介电性能.实验结果表明:不同材料具有不同的吸湿特性.湿热环境会对夹层复合材料试样的面板强度、芯材剪切与压缩强度造成不同程度的负面影响,通过比较,在力学性能方面,两种面板材料的耐湿热性能相似,而环氧/NH-1-72材料的芯材具有更好的耐湿热性能.同时,湿热环境会对不同材料的介电性能产生不同的影响,其中,环氧/NH-1-48材料因其具有的最低的芯材密度,而具有最好的介电性能耐湿热性.     

壳聚糖涂布淀粉基复合材料的耐湿热性能

采用热压共混、涂布的方法制备了壳聚糖涂布淀粉基复合材料.红外光谱和扫描电镜研究表明该复合材料有着良好的相容性,壳聚糖溶液与基材间通过氢键作用而形成致密涂层;用两种湿热处理方法研究了该复合材料的耐湿热性能,结果显示,壳聚糖涂布能显著提高材料的耐湿热性能.经水蒸汽熏蒸30 min后,壳聚糖涂布使材料的吸水率从72.5%降低...     

聚合物/无机复合材料在介电材料领域的应用

综述了传统聚合物／无机杂化材料在介电材料领域应用的最新进展，以及聚合物／无机纳米复合材料作为介电材料应用的进展，特别是复合材料作为高储能、高介电强度、低损耗介电材料的研究进展和前景。     

Biomimetic Design and Test of Composite Materials

A series of superior properties will make composites the most important structural materials in thenext century.But they are difficult to design owing to the complexity of structure and processing.Biomaterials had been naturally selected and evolved for millions of years,a great variety of their ra-tional composite structures could be taken as our reference in the biomimetic design of compositematerials.There are many difficult problems in the current study on composite materials such as:brittleness of continuous fibers and difficulties in interface design;easy pull-out of short fibers frommatrix causing failure in reinforcing;being less easy in selecting the aspect ratio of whiskers and dif-ficulties in finding the way of toughening composites of ceramic matrices as well as the way of heal-ing inner damages.After describing the distinct composite features,the functional adaptability andself-healing ability of biomaterials,several examples o.f biomimetic design of composite materialshave been listed in this paper:the optimum design of composites simulating bamboo structure;thefine structure of bamboo fibers;the dumb-bell model simulating animal bone;the model on thepull-out of fiber with fractal-tree structure and some tentative works on the healing of inner damagein composite materials The methodology of biomimetic design and its future have been given at theast part of this paper.     

多相复合陶瓷刀具材料的设计与制备

陶瓷材料的多相复合与计算机辅助设计是２１世纪先进陶瓷材料的重要发展趋势,章采用理论与实验相结合的方法,建立了多相复合陶瓷刀具材料力学性能与材料组分之间关系的数学模型,采用计算机辅助优化设计技术求得材料的最优组分,在此基础上,利用热压技术制得一种Ａl2O3-SiC-(W,Ti),Ｃ多相复合陶瓷刀具材料,该材料具有良好的综合力学性能。     

Optimum Design of Erosion-Stable Heatshield Composite Materials

The present paper describes the development of multilayered heatshield composite materials. These methods permit us to design an optimum composition of heatshield composite materials for aerospace equipment under different heat and mechanical influences. In accordance with the theory developed, an erosion-stable heatshield three-layered composite material was synthesized, consisting of the upper erosion-stable layer based on the fabric reinforcing filler, the middle high-temperature heatshield layer and the lower low-temperature heatshield layer. Thicknesses of the layers and compositions of the fillers are selected by the methods of optimum design. Specimens were manufactured and gas-dynamical testing was conducted on an erosion-stable composite revealing its very suitable properties and verifing the adequacy of the model developed for the optimum design of heatshield composites.     

纤维素/壳聚糖复合材料的制备与应用研究进展

纤维素/壳聚糖复合材料利用纤维素提高了共混材料的力学性能,同时保持了壳聚糖优良的生物相容性和抗菌性,无毒无污染。但是二者分子内和分子间含有大量的氢键,使得在水和常规有机溶剂中很难溶解,限制了复合材料的加工和应用,离子液体的出现为二者的溶解和复合提供了新的思路。综述了纤维素/壳聚糖复合材料的制备方法、制备体系及在工业吸附、生物医疗、食品包装和纺织工业领域的应用,重点介绍了离子液体在此复合材料制备过程中的应用,以为纤维素/壳聚糖复合材料的制备工艺和应用发展提供参考。     

多面齐聚倍半硅氧烷的合成及其改性复合材料的应用

由于独特的纳米尺寸、空间立体结构和易于化学改性的特性,多面齐聚倍半硅氧烷(POSS)得到了极大关注。同时,具有有机和无机材料的特性使POSS复合材料得到了快速的发展,特别是在生物医学、催化剂、光学材料和介电材料等领域。主要总结了POSS单体的合成手段和在改性复合物材料中的应用,并指出POSS及其改性复合材料的发展趋势。     

基于复合防护材料的模块组合式柔性封套设计

目的解决储运装备易因包装防护缺陷导致性能下降的问题。方法分析环境影响因素,研制一种由表层、高阻隔层、热封层组成,具备耐戳穿、抗撕裂、高阻隔、防静电等功能的复合材料,参照相关国家标准要求进行性能检测。应用该材料,对结构组成、连接状态、密封方式、内环境控制模式等进行科学设计。结果研发了一种可随内部装备数量体积进行大小调整的模块组合式柔性封套。提出了一种采用干燥剂、除氧剂组合成封存剂进行封套以控制内部环境湿度及保持真空的方法,给出了封存剂投放量的计算方法。结论应用该封套可为内部储存装备提供有效的环境因素防护效果,展开、撤收简便,体积大小可调,在野外环境中可靠防护能力的持续周期不少于3年,为装备储存防护提供了新的方法手段。     

Ni/C复合材料的制备及其电化学性能研究

以微晶纤维素为碳源,单质Ni为镍源,采用水热法制备了Ni/C复合材料,通X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对其形貌及结构进行表征,然后通过循环伏安测试(CV)和电化学交流阻抗(EIS)测试对材料的电化学性能进行表征。结果表明:制得的Ni/C复合材料表面存在羟基、羧基等多种含氧基团,形貌呈类球状,粒径分布在1μm左右。当Ni的添加量为0.121g时,复合材料的比容量最大;当Ni的添加量为0.060g时复合材料的循环稳定性最好。     

碳纤维增强复合材料中改性木质素的应用

目的 解决碳纤维增强环氧树脂复合材料中由双酚A合成的环氧树脂成本高、危害环境与健康、耐化学性差的问题,使木质素代替双酚A合成环氧树脂来制备碳纤维复合材料。方法 通过综述木质素在环氧树脂合成中的改性方法与合成方案的研究进展,分析碳纤维复合材料成型工艺的优缺点。结论 采用不同方法对木质素进行化学改性,可在降低成本的同时提高热稳定性与耐化学性等各项性能。用改性或降解木质素来合成碳纤维复合材料的环氧树脂基体为碳纤维增强材料的研究提供了新的研究方向,对碳纤维增强材料降低成本、提高性能和促进行业发展都具有积极作用。