3D打印连续芳纶纤维/聚乳酸波纹夹层结构复合材料的压缩性能研究

以连续芳纶纤维(Kevlar)为增强体,热塑性聚乳酸(PLA)为基体,采用熔融沉积成型(FDM)工艺,设计并制备了一体成型的Kevlar/PLA波纹夹层结构复合材料。研究了Kevlar/PLA波纹夹层结构复合材料在压缩载荷下的断裂模式,分析了结构参数、工艺参数对试样的压缩性能和结构密度的影响。结果表明,随着芯层波纹数量的增加,试样的压缩性能与结构密度均呈增大趋势;随着芯层波纹高度的增大,试样的压缩强度先增大后减小,结构密度不断减小;随着打印层高的增大,试样中的纤维体积含量不断减少,试样的压缩强度略有下降。     

玄武岩纤维增强复合材料及其应用最新研究进展

玄武岩纤维增强复合材料是一种以玄武岩纤维为增强体,以树脂基或水泥基等为基体的新型复合材料,其具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能。综述了玄武岩纤维及其复合材料的最新研究现状及其在隔热、耐温、防火领域、石油化工领域、汽车领域及建筑工程领域的应用。并对玄武岩纤维增强复合材料及其应用进行了展望。     

滴胶/炭黑心电电极的制备及性能表征

以高透明水晶胶A胶,B胶和纳米级炭黑为反应原料,采用共混-模压成型法制备了滴胶/炭黑纳米复合导电材料。利用FT-IR、TGA和SEM对该复合材料组分、结构和形貌进行表征,并尝试将该导电复合材料与纯棉无纺布结合制备滴胶型心电电极,同时考察了该类心电电极的导电性能。结果表明,通过共混-模压成型法成功制备了纳米炭黑分散均匀的导电滴胶/炭黑纳米复合材料,其弹性模量为2.45 MPa,电导率为0.399μS/cm,制备的滴胶/炭黑心电电极电导率为7.051μS/cm,具有优异的导电性能,能够采集到稳定的人体心电信号,心电波谱单元清晰、稳定,信噪比高,可满足市场化应用要求。     

织物电极监测心电信号与穿戴压力作用机制分析

为探索穿戴压力对纺织结构心电电极采集心电图(ECG)信号质量的影响,开发了基于镀银锦纶丝束和涤纶的平纹和缎纹交织结构的4种导电织物电极。从皮肤-电极接触阻抗、舒适性以及织物方阻与穿戴压力的关系等方面评价了织物电极的性能,并测试了不同穿戴压力(2、5、10 kPa)下4种不同织物电极采集ECG信号的性能。结果表明:在不同穿戴压力下,不同结构的织物电极表现出不同的ECG信号采集能力和舒适性能;随着穿戴压力增加,所测试的导电织物方阻先呈下降趋势,然后趋于稳定,ECG信号质量不断增高;纯导电缎纹结构织物具有更好的透气透湿性,并且舒适性优于平纹结构织物;然而在舒适的穿戴压力(2、5 kPa)下,平纹结构织物电极表现出更好的ECG信号质量。     

多轴向织物在风力发电机叶片的应用

在风力发电机叶片的发展趋势和叶片制作方式特殊化的要求下，提出将多轴向经编织物应用于风力发电机的叶片当中。在介绍多轴向经编织物结构与性能的基础上，结合叶片的结构和设计要求，提出2种当前叶片制造中所应用的高强高模轻质型先进材料，即玻璃纤维和碳纤维，并分析多轴向织物在叶片蒙皮中的铺设以及各个参数的利用。     

刺绣工艺影响金属混纺纱线织物电极的结构与性能

随着穿戴技术的发展，可穿戴监测设备逐渐成为人类健康的守护者。然而，传统的监测设备使用的银/氯化银电极，采用凝胶导电成分，贴肤舒适性差，并不符合穿戴设备长时间监测人体体征或健康的应用需求。设计和开发多种刺绣结构的织物电极，并测试了基于不锈钢导电纱线用电脑刺绣柔性电极的性能。实验结果表明：作为电脑刺绣最常用的针型，“他他米”针型以其均匀的纱线接触点和空隙，大大降低了织物电极的电阻(0.65 MΩ～4.9 MΩ)和电极与人体皮肤之间的阻抗(2.455 MΩ),穿戴舒适性好，可满足长时间心电监测的需求。     

聚乙烯醇/壳聚糖共混纤维毡的制备与表征

将不同质量比的聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖(CS)溶于甲酸中配制成共混溶液进行静电纺丝,得到PVA/CS共混纤维毡。对纤维毡进行原子力显微镜(AFM)表征、红外光谱分析和吸水性能测试。结果表明:共混溶液中PVA质量分数为8%,CS质量分数为4%时,静电纺丝效果较好,纤维光滑平直,平均直径为307 nm,;红外光谱分析表明,PVA和CS共混时,大分子之间产生了较强的氢键作用,CS原有的结晶结构在一定程度上被破坏;PVA/CS共混纤维毡的吸水量和吸水速率都小于PVA纤维毡。     

玄武岩纤维及其增强水泥基复合材料研究进展

玄武岩纤维是一种新型无机绿色环保高性能纤维材料.综述了玄武岩纤维及其玄武岩纤维增强水泥基复合材料(basalt fiber reinforced cement-based composite)国内外最新研究进展,简要介绍了玄武岩纤维国内外研究进展,玄武岩纤维表面处理技术对界面性能的影响以及对提高复合材料整体性能的必要性,并重点介绍了玄武岩纤维增强水泥基复合材料力学性能研究和纤维增强机理以及玄武岩纤维水工混凝土及BFRP加固应用.最后对玄武岩纤维增强水泥基复合材料的发展研究方向进行了展望.     

基于可膨胀微球/聚二甲基硅氧烷复合介电层的柔性电容式压力传感器

为解决含有微结构的柔性电容式压力传感器工作范围较窄的问题,设计了一种基于可膨胀微球/聚二甲基硅氧烷(PDMS)介电层的柔性“三明治”结构电容式压力传感器,并对介电层的结构和形貌进行表征。通过自行搭建的压力设备和电容采集设备研究了基于可膨胀微球/PDMS介电层传感器的力学性能和电学性能。结果表明:通过向PDMS介电层中加入可膨胀微球显著降低了介电层的杨氏模量,同时提高了压力下介电层的介电常数,可膨胀微球/PDMS介电层传感器的工作范围可达400 kPa,最大灵敏度达到0.06 kPa?1,在100 kPa的负载循环下具有较好的重复性和稳定性,且具有较低的迟滞性(4.7%),可以准确迅速地检测到指尖压力,在生命健康等领域具有潜在的应用前景。      

基于SEBS/纳米炭黑复合膜的电阻式应变传感材料制备及其性能研究

以热塑性弹性体苯乙烯/乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和炭黑纳米颗粒为原料,采用熔融共混-模压成型法制备了SEBS/纳米炭黑复合电阻式应变传感膜.实验中,研究了该薄膜的力学性能及其电阻应变的传感性能.力学测试表明,该复合应变传感膜具有优异的弹性力学特性,断裂伸长率达410.8%,断裂强度达2.5 MPa,经1000次循环拉伸后,其形变率仅为3.0%.应变传感测试显示,随着复合膜拉伸倍率增大其电阻变化呈线性提高,并且动态拉伸电阻变化速率高于静态条件下的电阻变化速率.该复合应变传感膜应用于人体胳膊弯曲试验显示,可较为精准的记录胳膊弯曲量和弯曲次数,进而得知人体的运动活动量,在健身和康复等领域有重要的潜在应用价值.