纤维增强陶瓷基复合材料界面及增韧机制的进展

陶瓷基复合材料以其优异的耐高温、热稳定性好、耐磨损等性能,在高技术领域和航空航天领域有重要应用。界面在纤维和陶瓷基体之间起着决定性的作用,复合材料的界面相是纤维与基体连接的纽带,也是应力及其它信息传递的桥梁。本文分别从不同复合方式复合材料的界面研究、纤维增强基体的增韧机制和界面的力学性能等方面进行了综述。     

纤维增强陶瓷基复合材料界面及增韧机制的进展

陶瓷基复合材料以其优异的耐高温、热稳定性好、耐磨损等性能,在高技术领域和航空航天领域有重要应用。界面在纤维和陶瓷基体之间起着决定性的作用,复合材料的界面相是纤维与基体连接的纽带,也是应力及其它信息传递的桥梁。本文分别从不同复合方式、复合材料的界面研究及纤维增强基体的增韧机制和界面的力学性能等方面进行了综述。     

纤维增强混凝土连接的装配式混凝土结构节点性能综述

装配式混凝土建筑在国内外已有广泛的应用,预制混凝土构件的连接是装配式结构性能的重要影响因素之一.本文在装配式建筑节点连接研究进展的基础上,总结了普通纤维增强混凝土、超高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)和超高性能混凝土(UHPC)连接的装配式混凝土构件承载力、裂缝和破坏形式、刚度退化和耗能等特性.纤维增强混凝土连接预制混凝土构件均能提高装配式结构的承载力,避免梁-柱节点核心区发生剪切破坏,在梁端形成塑性铰,实现"强节点弱构件"的需求;普通纤维增强混凝土连接的预制混凝土构件在新旧混凝土界面处的破坏仍较明显;超高延性纤维增强水泥基复合材料连接的预制混凝土构件整体延性增大,且在循环荷载作用下,承载力和刚度退化速率较小;超高性能混凝土连接较大程度缩短连接处钢筋搭接和现浇段长度.     

聚苯胺/活性炭复合材料的共价键构筑及电容性能

导电聚苯胺(PANI)与活性炭(AC)构筑复合电极材料是当前制备高性能超级电容器电极材料的热点研究方向。其关键点之一是制备出炭与PANI两种材料均匀分散、且具有相当牢固强度连接界面的复合材料。为此,以AC为基材,对其进行功能化处理后,将苯胺在其表面原位聚合,获得具有界面共价键连接的PANI/AC复合材料(PANI–c–AC)复合材料。通过扫描电子显微镜、元素分析、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪及电化学工作站等测试并研究其结构与电容性能。结果表明,具有界面共价键连接的PANI–c–AC复合材料比电容值(393.3 F/g)最高,既优于单一AC(111.8 F/g)与PANI(296.2 F/g),也优于无共价键连接的PANI–AC复合材料(360.5 F/g)。     

高温热结构复合材料的连接技术

综述了高温热结构复合材料之间的连接技术.主要包括C/C复合材料之间采用热压炭素、反应生成SiC的连接;C/SiC复合材料的液相硅渗透连接;SiC基复合材料的钎焊连接;SiC/SiC复合材料与钨板的扩散连接等.并简介了高温热结构复合材料连接在航天及核工业上的应用.     

“抗拔不抗剪”钢混组合梁受力特性浅析

"抗拔不抗剪连接"新技术通过释放连接件的抗剪作用,能够有效解决钢混组合梁负弯矩区混凝土开裂问题。该文通过MIDAS建立"双单元"模型,研究"抗拔不抗剪"组合梁与常规组合梁的受力区别,结果表明:"抗拔不抗剪"组合梁在"抗拔不抗剪"区域内,混凝土板的轴力是相等的,且其值等于该区域对应常规组合梁轴力的平均值。     

秸秆纤维增强热塑性树脂基复合材料界面改性研究新进展

秸秆纤维增强热塑性树脂基复合材料是一种用途广泛的新型环保性材料。复合材料的界面相容性会直接影响复合材料的性能,界面改性技术的研究成为近年来研究的热点。本文综述了国内外对秸秆纤维增强热塑性树脂基复合材料界面改性技术的研究现状和新进展,叙述了对于秸秆纤维的几种典型表面处理方法的研究进展;重点分析了等离子体处理和生物酶处理这两种新型处理方法在秸秆表面预处理中的应用情况,并着重阐述了以马来酸酐接枝聚烯烃为主的界面相容剂和以硅烷、钛酸酯为主的低分子量偶联剂对复合材料界面改性效果的影响。此外,论文简要分析了秸秆/树脂复合材料界面改性技术的发展趋势,指出深入研究针对秸秆纤维的复合处理方法以及开发高效、环保和高性价比的界面改性剂是未来进一步改善秸秆/树脂复合材料应用性能的关键。     

含损伤复合材料加筋板强度分析及修补研究

对含损伤复合材料加筋板进行了强度分析及修补研究。建立了复合材料层合加筋壁板的有限元分析模型,该模型采用界面单元以有效模拟筋条和壁板之间的连接界面及层板分层界面,连接界面和复合材料层板分别采用Quads和Hashin失效准则作为失效判据,引入材料刚度退化模型,采用非线性有限元方法,研究了复合材料加筋壁板在压缩载荷下的破坏过程。建立了筋条脱粘面积、层板分层面积与结构承载能力之间的关系,对不同损伤加筋板进行了修补研究,研究结果可为合理制定复合材料构件缺陷验收标准和结构修理容限提供分析依据。     

碳化硅纤维热处理对单向碳化硅纤维增强磷酸铝基复合材料性能的影响

用不同条件热处理的碳化硅纤维制备了单向连续碳化硅纤维增强磷酸铝基复合材料.研究了碳化硅纤维热处理的温度、时间及热处理方法对制成的复合材料性能的影响.测试了复合材料的断裂强度,相对介电常数和介电损耗.通过扫描电镜分析复合材料的微观形貌,并使用电子探针对碳化硅纤维/磷酸铝基体界面进行了微区元素分析.结果表明:碳化硅纤维热处理降低了复合材料的介电常数和介电损耗;纤维/基体界面之间未发生任何化学反应.由于热处理使纤维/基体形成了强结合界面,大大降低了复合材料的力学性能.快速热处理方式直接降低纤维的自身强度.     

固体火箭发动机复合材料及其连接裙成型技术进展

介绍了固体火箭发动机壳体连接裙的功能,讨论了复合材料在国内外发动机连接裙上的应用,综述了复合材料裙的预制成型及一体化整体成型技术、RTM成型技术,并介绍了复合材料裙连接方式以及网格结构复合材料裙的进展。     

HDTMS对ABS-混凝土复合材料力学性能的影响

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物和混凝土混合,制备ABS-混凝土复合材料,探究十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)用量对ABS-混凝土复合材料的力学性能、抗氯离子渗透性的影响。结果表明：当HDTMS用量为1.0份以内,随着HDTMS用量的增加,干燥3 d、28 d的ABS-混凝土复合材料的力学性能逐渐增强。当HDTMS用量为1.0份,干燥3 d、28 d的ABS-混凝土的力学性能较好。随着HDTMS用量的增加,ABS-混凝土复合材料的氯离子迁移系数先降低后升高。当HDTMS用量为1.0份,ABS-混凝土的氯离子迁移系数为7.6×10^-12m²/s。当HDTMS用量为1.0份,ABS材料分布均匀,与混凝土的界面结合较好。     

玻璃钢／混凝土复合结构设计

论述了玻璃钢/混凝土复合结构的结构设计和材料设计,强调玻璃钢与混凝土间的界面层粘结强度和玻璃钢层内的微裂纹控制是保证复合材料性能的技术关键。并提供了有关设计计算方法。     

扩散驱动的聚乙烯/聚丙烯共混物界面互锁研究

采用双螺杆挤出机和单螺杆纺丝机制备了聚丙烯(PP)/芳酰胺类β成核剂(TMB-5)样品,用于研究在不同温度下,TMB-5在热驱动下扩散,对PP/高密度聚乙烯(HDPE)共混复合材料相界面的影响。结果表明,在较低温度下,TMB-5在PP熔体中的扩散能力较弱;当温度升高,TMB-5出现明显的界面富集自组装现象,并有效地形成两相互锁界面;随温度的进一步升高,TMB-5可在界面处形成仿生树根状结构,使两相界面连接更加紧密。通过调节TMB-5在PP纤维中的含量,协调TMB-5在PP熔体中的溶解度及最终扩散量,可使PP/HDPE相界面连接更加紧密,最终实现低浓度强互锁界面PP/HDPE复合材料的制备。     

麻纤维/热塑性树脂复合材料的应用与发展

介绍了麻纤维/热塑性树脂复合材料的性能和应用,并从增强体/树脂改性、成型制备工艺和界面相容性等方面综述了麻纤维/热塑性树脂复合材料研究的最新进展。     

柔性成膜剂和附加剪切场对GF/PP结构与性能的影响

利用自制的可控剪切应力场装置,连接在熔融挤出机料筒末端,使复合材料熔体在成型过程中,受到可控的附加剪切应力场作用,试验成膜剂和附加剪切场对玻纤增强PP复合材料界面结构与性能的作用。结果表明:在成型加工过程中,附加剪切场会改变GF/PP复合材料界面结构,其变化程度与玻纤处理工艺有关,柔性成膜剂有稳定复合材料界面结构和提高GF/PP复合材料力学强度的作用;在所用3种成膜剂中,POE效果最佳,PUR其次,K树脂较差。     

挤出-注塑制备黄麻增强PLA复合材料及其性能

通过挤出共混、造粒、注射成型的方式制备了黄麻纤维填充聚乳酸(PLA)复合材料,研究了复合材料的力学性能以及黄麻与PLA之间的微观界面形貌。结果表明:黄麻的加入,并没有很好地改善黄麻/PLA复合材料的拉伸强度和弯曲强度;碱处理后的黄麻与PLA之间的界面性能有所改善;碱处理黄麻的加入,改善了黄麻/PLA复合材料的断裂伸长率与冲击韧性。     

硅粉/废轮胎橡胶/混凝土复合材料的力学性能和耐久性

制备了不同水与水泥质量比、废轮胎橡胶和硅粉含量的硅粉/废轮胎橡胶/混凝土复合材料,并考察了复合材料的抗压强度、密度、透水性、静力弹性模量、动力弹性模量和氯化物扩散性能。结果表明,随着废轮胎橡胶用量的增加,复合材料的抗压强度、静力弹性模量和动力弹性模量下降,透水性增强。用硅粉代替部分水泥后,复合材料的透水性下降,氯离子扩散系数减小。橡胶颗粒与水泥基体之间存在间隙,二者界面黏结作用较弱,导致复合材料强度下降。     

木质素/聚烯烃复合材料界面增容的研究进展

木质素作为植物界第二大可再生生物质资源,其有效利用技术一直是人们关注的热点。利用共混技术制备木质素/聚烯烃复合材料不仅可以提高木质素的有效利用率,还可以减少化石能源的消耗,提高聚烯烃的环境适应性,是近年来研究的热门课题。然而聚烯烃和木质素之间的界面黏附能力差,直接影响复合材料的性能,因此改善两者的界面相容性对于提升木质素/聚烯烃复合材料的性能至关重要。本文介绍了木质素的结构与性能,分析了木质素与聚烯烃相容性差的原因,同时从增容方法和共混工艺两方面回顾了国内外在木质素/聚烯烃复合材料界面增容方面的研究现状和最新进展,着重阐述了增容剂种类、木质素改性方法、共混工艺参数的改变对复合材料界面相容性的影响。此外,在木质素/聚烯烃复合材料生产生活应用的基础上展望了木质素/聚烯烃复合材料界面增容的发展趋势,指出进一步寻找成本低廉、性能优异的增容剂,探索更有效的复合增容工艺以及引入能量牺牲键将是未来研究的主要方向。     

多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料的界面作用

采用超高速剪切法制备了未改性多壁碳纳米管(MWCNTs)/硅橡胶复合材料、羟基化MWCNTs/硅橡胶复合材料和羧基化MWCNTs/硅橡胶复合材料,通过傅里叶变换红外光谱仪、多功能表面分析电子能谱仪和动态力学分析研究了复合材料的界面作用。结果表明,羧基化MWCNTs/硅橡胶复合材料的界面作用最强,羟基化MWCNTs/硅橡胶复合材料其次,未改性MWCNTs/硅橡胶复合材料最弱。     

金属材料与环氧树脂基复合材料粘接界面预处理分析

具有优异性能的环氧树脂基复合材料一直备受关注,但其在应用过程中不可避免出现与金属材料等连接问题,以环氧树脂基复合材料在实际生产方面为出发点,从机械互锁连接理论、化学键连接理论、表面润湿与吸附理论、双电层连接理论角度讲述金属材料与环氧树脂复合材料粘接体系相关理论,从化学预处理与物理预处理等方面描写了金属材料与环氧树脂复合材料粘接界面预处理方法,包括喷砂、磨蚀、溶剂清洗等物理预处理方法与化学溶剂蚀刻、阳极氧化、等离子体处理及激光处理等方法。