β-TCP/PLLA复合材料的制备与降解性能

采用溶液共混法制备不同β-磷酸三钙(β-tricalcium phasphate,β-TCP)质量分数的复合材料,并将纯聚左旋乳酸(PLLA)和复合材料置于模拟体液中降解3个月,用万能材料试验机测试纯PLLA和复合材料的弯曲强度、拉伸强度和弯曲模量,用扫描电子显微镜(SEM)观察其断面形貌.结果表明:少量β-TCP的加入可以使复合材料弯曲强度和拉伸强度增大,随着β-TCP的进一步加入,复合材料的弯曲强度和拉伸强度均减小,而复合材料的弯曲模量随着β-TCP的加入逐渐增大;降解后不同β-TCP含量的复合材料的弯曲强度均有所降低,但降幅不同,所有复合材料在前6周弯曲强度衰减较快,第6~12周强度衰减趋缓;纯PLLA体外降解时,弯曲强度衰减明显快于β-TCP/PLLA复合材料;第12周时复合材料的弯曲强度仍有17.8~32.4 MPa,高于松质骨的(11.5±2.1)MPa,满足松质骨骨折内固定器的要求.     

膨胀剂修饰的阴阳黏土在橡胶中的协效作用

分别采用对硝基苯甲酸和三聚氰胺磷酸盐作为膨胀阻燃剂组分有机修饰阴阳离子黏土:层状双氢氧化物和蒙脱土.将有机修饰的层状双氢氧化物(OLDH)和有机修饰的蒙脱土(OMMT)与超微氢氧化镁(HFMH)一起作为无卤阻燃剂,通过熔融插层法,加入到丁腈橡胶(NBR)中,制备无卤阻燃NBR,/OLDH/OMMT/HFMH纳米复合材料.采用傅里叶红外光谱、X射线衍射、透射电镜、热重分析、氧指数、垂直燃烧和力学测试研究NBR/OLDH/OMMT/HFMH纳米复合材料的形态结构、协效作用、热和力学性质.结果表明能够得到剥离或插层的纳米复合材料,且OLDH和OMMT均匀分散在NBR基体中.归于膨胀阻燃剂组分有机修饰的OLDH和OMMT的协效作用,含有5份OLDH和5份OMMT的NBR-3在700℃有最高的残碳量.NBR-3样品主链的热稳定性比NBR-5样品(含有10份OMMT)和NBR-1样品(含有10份OLDH)的高15～18℃.在所有的样品中,NBR-3样品的氧指数最高,为38%.样品NBR-2、NBR-3、NBR-4均能通过V-0级.力学性能表明有机修饰的纳米片层能够明显地提高样品的拉伸强度和100%伸长时应力.     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料.研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理.结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5 MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%.     

碳纤维在聚乙烯复合材料中的作用

作者将沥青基碳纤维作为增强纤维以不同比例(0~25%)加入到聚乙烯树脂中制成复合材料,并研究了这些复合材料的力学性能、电学性能及耐热性的变化规律。结果表明:碳纤维有显著的增强作用。随碳纤维比例的增大,该复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量及热变形温度均呈上升态势;而缺口冲击强度及击穿电压呈下降态势。碳纤维增强的结果将使该复合材料比聚乙烯有更宽的使用范围。     

纳米TiO2/POE/PP复合材料性能研究

采用熔融共混挤出制得纳米TiO2／POE／PP复合材料,考察了纳米TiO2和POE对其流变性能和力学性能的影响,并对其机理进行了分析。结果表明,纳米TiO2对复合材料的冲击强度有一定的提高,当添加量为4％时其冲击强度增加最大;当超过这个添加量时,由于纳米粒子团聚,冲击强度出现了下降的趋势。弹性体POE的加入改善了复合体系的韧性,而且对其拉伸强度的影响不是很大。     

薄铺层复合材料薄壁管轴压屈曲行为研究

在薄壁结构的应用中,屈曲稳定性是影响其承载性能的关键因素,为研究减薄铺层厚度对复合材料薄壁结构局部屈曲行为的影响,本文采用不同厚度(0.125、0.055和0.020 mm)的预浸料制备复合材料薄壁管,实验测试了其在轴压下的局部屈曲行为.实验结果表明,随着铺层厚度减薄,实验采用的正交和均衡两种铺层方式的复合材料薄壁管局部屈曲载荷均随之提高,而屈曲失效模式没有发生改变.力学分析表明,铺层厚度减薄后,管壁弯曲刚度的改变和层间剪切应力分布对薄壁管局部屈曲载荷提高有重要影响.采用薄铺层制备复合材料薄壁结构件能够有效提高其局部屈曲能力.     

钐掺杂二氧化钛纳米电流变液的制备及其动态电流变性能

采用溶胶-凝胶结合水热法制备了钐掺杂二氧化钛(Sm-TiO2)纳米固体颗粒,并通过XRD,TEM等对Sm-TiO2进行了表征。结果表明,Sm3+的掺入保留了TiO2原有的锐钛矿晶型且没有其他新的晶型结构出现,其颗粒大小约为8~13 nm。将Sm-TiO2均匀分散在甲基硅油中形成纳米电流变液(n-ERF),并通过旋转流变仪测试了该n-ERF的动态电流变响应。结果发现,通过氯仿作为媒介而形成的n-ERF的具有优异的抗沉降稳定性;n-ERF具有显著的动态电流变响应,随着电场强度的增大,n-ERF的动态模量随之增加,且其线性平台区也随之变长,表现出典型的类固态响应行为,极化效应解释了产生这种现象的原因所在;当Sm3+掺杂浓度为0.05时,n-ERF表现出最优异的动态电流变性能。     

基于弯曲试验模式的环氧沥青混合料动态模量

为研究环氧沥青混合料的动态特性,采用弯曲试验模式,测试并分析-15,5,25,45,60℃以及0.1,0.5,1.0,5.0,10.0,20.0 Hz条件下环氧沥青混合料的动态弯曲模量及其应力依赖性,依据时-温等效原理和WLF模型建立了动态弯曲模量主曲线,并与改性沥青SMA进行对比.研究结果表明:环氧沥青混合料动态弯曲模量主要受温度影响,随温度升高而显著减少,-15℃与60℃时相差2个数量级,动态弯曲模量还随频率的增大而增加;动态弯曲模量具有一定的应力依赖性,随应力水平的增大而减小;非线性S形主曲线连续而光滑,可以很好地预测任意温度和频率组合的动态弯曲模量;环氧沥青混合料动态弯曲模量在宽频范围内均大于改性沥青SMA.     

短Cf增强SiC基复合材料及制备压力和Cf含量对其性能的影响

采用先驱体浸渍裂解(PIP)法、联合液相硅漫渍(LSI)工艺和纤维干磨分散技术制备了纤维随机分布的、其体积分数ψ(Cf)分别为5%、10%和15%的短纤维增强SiC基复合材料,并研究了模压压力及纤维体积分数对该复合材料力学性能的影响.结果表明纤维增强SiC基复合材料的力学性能随其模压压力变化有所改变,最佳模压压力为20 MPa;随短纤维体积分数ψ(Cf)在一定范围内增加,复合材料的性能有所上升,当ψ(Cf)为15%时,该复合材料的断裂韧性、弯曲强度、弹性模量和显微硬度(HV25)分别为4.42 MPa·m1/2、170.1 MPa、149.6GPa和5191.     

再增密对机械加工后的C/C复合材料力学性能与生物相容性的影响

采用化学气相渗透工艺对机械加工后的C/C复合材料进行再增密,对比研究再增密前后材料的力学性能、表面形貌和生物相容性。结果表明:经过再增密,材料的抗弯强度和抗压强度分别提高8%和51%,分别达到269.8 MPa和317.5 MPa,弯曲模量和压缩模量均接近人骨模量;材料表面粗糙度(Ra)由3.30μm下降到2.51μm,表面形貌由粗糙疏松状转变成光滑密实结构;细胞培养结果表明经再增密处理的C/C复合材料具有良好的细胞相容性。     

苎麻纤维增强聚乳酸复合材料性能研究

通过密炼?注塑成型工艺制备了不同苎麻纤维含量的聚乳酸基复合材料,研究了纤维含量对复合材料性能的影响规律,并揭示了纤维增强机理。研究表明,苎麻纤维的添加提高了复合材料的耐热性能,尤其是当纤维质量分数为40%时,复合材料的热变形温度提高了10.5%。此外,苎麻纤维均匀地分散在基体中,由于纤维与聚乳酸的界面强度较弱,断面上有大量的纤维拔出和纤维孔洞;差示扫描量热仪测试表明高含量的纤维限制了聚乳酸分子链的运动,促进复合材料形成更加致密完善的晶核;同时,流变行为也表明苎麻纤维含量的增加有助于提高复合材料的黏弹响应和复合黏度;最后,苎麻纤维的加入提高了复合材料的拉伸和弯曲强度,且随纤维含量的增加而增大。与聚乳酸相比,当纤维质量分数为40%时复合材料的拉伸和弯曲强度分别提高了30%和21.9%。      

SrNb_2O_6-NaNbO_3-SiO_2玻璃陶瓷纳米介电复合材料的介电性能研究

应用辊压快冷及可控结晶技术制备了玻璃陶瓷(SrNb2O6-NaNbO3-SiO2)纳米介电复合材料。研究了该复合材料的制备工艺参数与显微组织特性以及介电性能的关系,重点关注该材料的抗电击穿性能。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的分析结果显示,高温熔体经辊压快冷后得到典型的玻璃块体,在随后的可控结晶过程中,当温度高于750℃时,在玻璃基体中逐步析出具有高介电常数的纳米SrNb2O6和NaNbO3颗粒。当晶化温度为900℃时,析出相的平均尺寸约为28 nm。分析测试了该类材料介电常数的温谱特性和频谱特性。结果表明,该介电复合材料具有适宜的温谱和频谱特性。在100 Hz~1 MHz测试频率和-55~125℃测试范围内,该类材料均表现出极佳的稳定性(5%)。与此同时,基于其特有的低孔隙率和纳米晶粒度的特点,该类复合材料的抗电击穿能力亦很突出。在700℃结晶化处理的样品的电击穿强度高达120 kV.mm-1。     

弥散铜复合材料的性能分析与动态再结晶研究

采用真空热压烧结的方法制备了复合材料Cu-Al_2O_3,并在GLeeble-1500D热模拟机上对其进行高温压缩试验,研究了在变形温度为650~950℃,变形速率为0.01~5s~(-1),最大真应变为0.7条件下的流变应力行为.结果表明:纳米级的弥散粒子和间距能在变形时作为位错源增加基体的位错密度,对位错和晶界运动起到阻碍作用,从而提高其综合力学性能.在试验变形条件下,复合材料Cu-Al_2O_3均表现出典型的动态再结晶特征,即随着峰值应力逐渐减小,在晶界交叉处出现再结晶晶粒,并逐渐增多,复合材料高温变形的主要软化机制为动态再结晶.     

氧化钇含量对W-ZrC复合材料显微组织和抗热冲击性能的影响

钨是聚变堆面向等离子体材料的主要候选材料,抗瞬态热冲击能力是其重要的服役性能。为了提高钨的抗热冲击性能,以W-0.5%ZrC复合材料为基体,采用放电等离子烧结制备了具有不同氧化钇含量的W-ZrC-Y复合材料,采用扫描电镜和透射电镜对氧化钇含量与晶粒组织之间的关系进行研究,通过显微硬度和抗弯强度测试对不同氧化钇含量样品的力学性能进行比较,采用高能电子束对其瞬态热冲击行为进行测试。结果表明,钇添加含量为0.5%时,所制备的复合材料具有最为均匀的细晶组织,其弯曲强度最高,同时具有最高的抗瞬态热冲击开裂阈值。     

(GNPs+B)/TC4复合材料组织和硬度研究

采用放电等离子烧结技术(SPS),制备石墨烯纳米片(GNPs)、硼粉(B)增强TC4钛基复合材料(TiMCs).利用扫描电镜、拉曼光谱对混合粉末以及烧结后材料的组织进行了研究.利用维氏硬度仪对复合材料进行硬度测试.结果表明:GNPs和B与基体原位反应生成TiC颗粒(TiCp)和TiB晶须(TiBw)构成的非连续网状结构...     

不同纳米相增强铜基复合材料的性能

采用粉末冶金法,制备纳米SiO2颗粒(n-SiO2)、纳米SiC晶须(n-SiCw)和碳纳米管(CNTs)3种不同形态纳米相增强铜基复合材料,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和球/盘式摩擦磨损试验机等测试手段研究纳米添加相对铜基复合材料显微组织、物理性能和摩擦学性能的影响。结果表明,纳米相可以显著提高铜基复合材料的硬度,其中n-SiCw的增强效果优于n-SiO2和CNTs;CNTs/Cu的减摩耐磨效果优于SiO2/Cu和SiCw/Cu;0.75%-CNTs/Cu(质量分数)复合材料具有高的硬度、优良的减摩耐磨性能,是综合性能最佳的复合材料。     

纳米Al2O3-硬质合金复合材料试验研究

基于在WC-Co基体中加入纳米Al2O3强化硬质合金性能的设想,对几种配方的纳米Al2O3-硬质合金复合材料进行了力学性能测试、耐磨耐冲击试验和微观组织结构的分析研究.结果表明,加入适量的纳米Al2O3不但可细化合金晶粒,使材料组织结构更加均匀,耐磨性能提高,而且增强了WC晶界的强度,使得材料的断裂形式由沿晶断裂转向穿晶断裂,起到增强补韧的作用.同时,加入稀土也提高了材料的综合性能.将纳米复合材料制成钻齿并装配成钻头进行了现场试验,与硬质合金齿钻头相比,其破岩效率提高20%,使用寿命提高80%.     

烧结工艺对Ti/Al2O3复合材料性能的影响

本文利用放电等离子烧结技术探讨了烧结温度和保温时间对40%Ti(体积分数)/Al2O3(体积分数)复合材料性能的影响.实验结果表明复合材料的性能受烧结温度的影响最为显著,过度的延长保温时间会使晶粒发生异常长大,使得复合材料性能降低.烧结温度1 300℃,保温8 min,制备的复合材料力学性能最佳,其弯曲强度、断裂韧性、显微硬度和相对密度分别为1002.22 MPa、19.73 MPa*m1/2、18.14 GPa和99.74%.     

Ag纳米粒子沉积MoS_2多孔复合块材的组装及其吸附性能

由于MoS_2纳米片具有许多优异的特性,逐渐受到研究者的重视。以Ag纳米粒子分散液和MoS_2纳米片悬浊液为前驱物,在室温下将其充分混合、搅拌和放置,制得了由Ag连接的MoS_2多孔复合材料(Ag-MoS_2)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱及比表面积测试等各种测试技术,对该材料进行了系统表征。结果表明,MoS_2纳米片较容易与Ag纳米粒子相互复合,形成三维多孔无机纳米复合材料。与由MoS_2纳米片所形成的多孔材料相比,该复合材料具有相对更大的比表面积和孔体积,其值分别为18.7 m~2·g~(-1)和0.129 m~3·g~(-1);由于在MoS_2纳米片中加入Ag纳米粒子,其比表面积和孔体积分别增大了34倍和62倍。这种材料由于在孔道内含有大量S原子,因而较易吸附极性有机分子和过渡金属离子。在对罗丹明B和Cu~(2+)离子的吸附测试结果证实,Ag-MoS_2块材的比容量分别为0.755和0.699 g·g~(-1),具有较好的吸附能力。     

催化裂化催化剂机械强度与磨损行为

通过纳米压痕和显微硬度等测试方法,基于纳米和微米两种尺度,分析研究了两种流化催化裂化(FCC)催化剂的机械强度,并在实验室采用喷杯式流化磨损方法,考察了两种抗磨损性能差异较大的FCC催化剂的磨损规律.从压痕力学测试、微观形貌分析、磨损率评价和颗粒粒度分布等方面研究了两种FCC催化剂在气态流化床中的磨损机制,了解颗粒自身性质对其磨损行为的影响作用.结果表明,催化剂磨损的发展过程符合Gwyn磨损动力学方程,两种催化剂颗粒磨损规律的差别可由Gwyn方程的各参数来描述.