合金电子理论及其在钛合金研究中的应用

合金因具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀等优良的综合性能在航空航天领域得到越来越广泛的应用,相应地钛合金的理论研究也越来越必要。因此,综述合金电子理论发展现状,指出密度泛函理论和固体与分子经验电子理论的理论基础、计算方法及计算结果的区别与联系,列举出两种理论在钛合金研究中的应用情况。通过对比,给出上述两种理论在钛合金应用中各自的优缺点,展望合金电子理论在钛合金未来研究中的应用前景。     

Magnetic levitation using diamagnetism: Mechanism,applications and prospects

As a typical contact-free manipulation technique that removes friction and contamination risk, levitation has gradually become a preferred candidate for various applications. Magnetic levitation using diamagnetism, beyond Earnshaw's theorem, is a kind of passive stable levitation that can be achieved at normal temperatures with no energy input. Appealingly, most seemingly nonmagnetic materials can be levitated in a magnetic field and can stabilize free levitation of magnetic materials. This review focuses on the fundamental principles of magnetic levitation using diamagnetism, with emphasis on its burgeoning applications.The theoretical basis associated with the magnetic levitation using diamagnetism is discussed by elucidating the characteristics of diamagnetic materials, and the key levitation mechanisms are clarified. Afterwards, state-of-the-art applications in various aspects, including sensing and measurement, actuating and micromanipulation, energy harvesting and magnetic gravity compensation, are summarized and compared. Finally, the review concludes with a brief outlook on future perspectives.     

数字水印包装防伪技术及其应用

评述数字水印在包装防伪中的发展状况.介绍数字水印技术的防伪特征和应用现状,并以防伪包装纸盒为例,说明数字水印在包装防伪中的使用方法.指出这一领域中有待进一步研究的问题.     

FRP配筋混凝土结构可靠度设计

从FRP材料性能参数的概率预测到混凝土构件的可靠度分析,回顾了FRP配筋混凝土结构可靠度研究的国内外现状.由回顾可知,目前各个方面的相关研究工作才仍处于起步阶段,许多有关FRP的抗力折减系数和材料强度折减系数大多建立在对混凝土结构设计规范中系数修正的基础上,没有经过严谨的可靠度研究,在工程实践中存在一定的盲目性;有些折减系数过于保守的取值既造成了材料的大量浪费,在某些情况下又不一定能提高构件的可靠度水平;对于脆性材料FRP的引入所带来的潜在危险性的认识还不充分.为了使得研究工作更具有系统性和合理性,研究工作必须在基于概率的设计理论框架中进行,如:建立完整FRP基本力学性能参数统计数据库,分析各种可能失效模式的可靠性,充分考虑多种因素对目标可靠指标取值的影响,发展FRP加固混凝土构件时变可靠度计算方法,研究FRP对加固后体系可靠度的影响以及从可靠度角度控制使用阶段设计,等.     

New advances in fiber-reinforced composite honeycomb materials

In sandwich structures, lightweight cellular materials as the core hold the face sheets far away from the neutral axis to maximize the bending performance of the structure. Honeycomb materials as a major type of lightweight cellular materials have been widely applied in various fields, including aerospace, vehicle, marine, architecture and mechanical engineering, due to reliable mechanical properties and excellent designability. Using fiber-reinforced composites is an efficient method to develop ultralight honeycomb materials with superior mechanical behaviors. In recent years, fiber-reinforced composite honeycomb materials possessing lightweight and excellent mechanical performances have attracted noticeable attention to replacing traditional aluminum honeycombs and Nomex honeycombs. Compared to metal, polymer and Nomex paper, fiber-reinforced composites possess various merits, such as high specific stiffness and specific strength, excellent fatigue property, corrosion resistance and high-temperature resistance. Thus, the applications of fiber-reinforced honeycomb material for sandwich core have unlimited potential in hypersonic vehicles, long-range rockets, cargo vessels and protective systems. Although the fact that attention has been rapidly increasing, there is a lack of comprehensive reviews of new advances in the field of fiber-reinforced composite honeycomb materials. In this review, new advances reported by different scientists in the field of fiber-reinforced honeycomb materials have been reviewed and analyzed to provide an in-depth overview and knowledge for beginners in the field of ultralightweight and high-performance composite sandwich architectures. The challenges and prospects for the development of fiberreinforced honeycomb materials have also been presented.     

电流变阻尼器用于振动控制的理论及实验研究

简要介绍了电流变液及其力学特性，从理论和实验两方面研究了一种电流变阻尼器在振动控制中的应用。理论分析和实验研究得到了相似的结论：这种电流变阻尼器在低频具有显著的控制振动的效果，随着外加电场强度的增大控振效果更加明显，这种电流变阻尼器具有控制方便，瞬时可控，能耗小，结构简单的特点，为将来应用于实际结构和机械的振动控制打下了基础     

组合筒结构的最优化问题研究

采用双剪统一强度理论研究了拉压屈服强度不同的材料组合筒的最优过盈量问题,推导出了此类组合筒最优过盈量的计算公式.研究结果表明:当取b=0时,可得由库伦-莫尔屈服准则求得的结果;当b=0,α=1时,可得由mises屈服准则求得的拉压屈服强度相同的材料组合筒的最优过盈量问题的结果.由于一般金属材料的拉压强度不同,本文所得结论具有一般性.     

玄武岩纤维-木纤维复合碱式硫酸镁水泥性能的改性机理

以碱式硫酸镁水泥（BMSC）为基质,以生物基循环木纤维（RWF）为轻质填料,并掺入玄武岩纤维（BF）为增强改性材料,开发出一种轻质高强、高韧性的碱式硫酸镁复合材料。从RWF填料和不同体积占比、不同长度的BF纤维出发,讨论其对改性后BMSC复合材料的流动性、分散系数（纤维）、密度、抗压强度和抗折强度的影响;通过SEM、EDS、XRD微观表征分析对复合材料微观结构的形成进行研究。结果表明：RWF的加入虽然显著降低了BMSC的材料密度,但RWF与BF结合形成复合纤维体系能明显提升BMSC复合材料的力学性能,尤其是抗折强度,较未添加RWF和BF的原生BMSC材料提升比例最高达80%以上;通过微观表征分析发现,RWF在BMSC中拥有良好的界面黏结性能,RWF与BF的共同存在使BMSC材料形成镁水泥基质-循环木纤维-玄武岩纤维体系,提升了复合材料的强度;采用基于图像识别技术的半定量化方法对碱式硫酸镁水泥5·1·7相晶体的发展程度进行辅助量化分析,为材料制备过程中BMSC产品性能的控制提供可能。     

Review: Natural Polymer Electrolytes for Lithium Ion Batteries

综述：可用于锂电池的天然高分子电解质研究

付雪薇¹,王宇¹, Louis Scudiero²,仲伟虹¹

(1.华盛顿州立大学 机械与材料工程系, 普尔曼 99164, 美国;

2.华盛顿州立大学 化学系,普尔曼 99164, 美国)

中文说明:

1）聚合物电解质是制备安全的高性能全固态锂电池的关键组成部分,天然高分子聚合物具有“绿色”环保、多功能性、易得性等优势,是很有前景的聚合物电解质材料。

2）提高聚合物电解质的导离子率以及维持较好的力学性能是发展聚合物电解质的关键技术,而天然高分子聚合物通常具有独特的化学结构和丰富的官能团,因此具有很大的潜力。

3）天然高分子聚合物在聚合物电解质领域的应用很丰富,例如作为固态/凝胶电解质基体,高性能电解质填料以及支撑材料用以提高传统聚合物电解质的力学性能等。

关键词: 聚合物电解质;天然高分子聚合物电解质;锂离子电池

     

基于双剪统一强度理论的刚性结构物竖直土压力计算

采用双剪统一强度理论,考虑中间主应力的影响,对沟内埋管的竖直土压力进行计算,得到了刚性结构物的竖直土压力的统一解。该统一解具有普遍性,既适用于拉压强度不同的材料,也适用于拉压强度相同的材料。计算结果表明,当拉压比一定时,随着填土厚度的加深,竖直土压力随着中间主应力系数的增大而减小,即沟壁向上的摩阻力对管顶上土压力的卸荷作用更加明显。应用双剪统一强度理论可以得出更符合土体性质的竖直土压力,可以更好地发挥材料的强度潜能,使其在工程应用中取得显著的经济效益。     

Electrochemical energy storage applications of “pristine” graphene produced by non-oxidative routes

Graphene is a promising material as both active components and additives in electrochemical energy storage devices. The properties of graphene strongly depend on the fabrication methods. The applications of reduced graphene oxide as electrode materials have been well studied and reviewed, but the using of "pristine" graphene as electrode material for energy storage is still a new topic. In this paper, we review state-of-the-art progress in the fabrication of "pristine" graphene by different methods and the electrochemical performance of graphene-based electrodes. The achievements in this area will be summarized and compared with the graphene oxide route in terms of cost, scalability, material properties and performances, and the challenges in these methods will be discussed as well.     

磁声发射技术研究

本文对钢铁材料的磁声发射(简称MAE)特性进行了研究。采用新型磁声发射系统,首次测定出常用钢铁材料(45、40Cr、Cr12、硅锰钢及铸铁)其外加磁场对磁声发射能量的影响(即H-MAE曲线)。实验表明,磁声发射能量随外加50赫交流磁场的增加而增加,并有饱和趋势。材料的化学成份,显微组织等强烈影响磁声发射强度。通过磁声机理分析确认:被测材料的H-MAE曲线是检测材质及监控工艺质量的先进方法。鉴于国内此项研究尚不多见,因此本研究对发展MAE技术有重要意义。     

强度理论的破坏面分析

用破坏面的方法对材料的诸强度理论进行研究。不同的强度理论在偏平面内有不同形状的破坏面,结合文献[3]提出的材料极限强度计算公式,对三轴抗拉强度不能控制等问题作了分析探讨。     

统一强度双向渐进结构拓扑优化方法

在传统渐进结构优化方法基础上,采用统一强度理论提出了一种对各种性能工程材料普遍适用的统一强度双向渐进结构拓扑优化方法。该方法既可以对各向同性材料进行拓扑优化,也可以对实际工程中普遍存在的各向异性材料进行拓扑优化。算例表明,该方法不但适用于土建工程等脆性材料结构拓扑优化设计,而且在各向异性材料加工和模具设计领域具有广泛用途。     

Generalized non-linear strength theory and transformed stress space

It is very important to describe the strength behavior of various materials undergeneral stress states. Present strength theories can be classified into two kinds: one islinear strength theory, such as Tresca criterion, Mohr-Coulomb criterion etc. By linearstrength theories, which have been widely used, some concrete solutions can be got inthe application of limit equilibrium theory. However, the Tresca criterion and theMohr-Coulomb criterion etc. cannot reflect the influence of intermediate…     

多孔低介电常数材料研究进展

摘要: 具有低介电常数的多孔材料适合于集成电路方面的应用.从组成与结构、制备方法和介电性能等方面,分别介绍了以无机材料、有机材料、无机/有机复合相为基体的多孔低介电常数材料,其介电常数分别可以降低至1.99、1.50、1.99.以有机材料为基体的多孔低介电常数材料的使用温度达到450 ℃;以无机材料为基体的多孔低介电常数材料的抗弯强度达到136 MPa.在获得低介电常数的同时,改善材料由于引入孔隙导致的材料力学性能下降、介电损耗升高等问题,可以进一步拓展材料的应用空间.     

非均匀电介质边缘效应的研究

论述了非均匀电介质中电极边缘电场强度的理论和计算方法,表明如果材料介电常数随着接近电极边缘而增大,非均匀电介质电场强度增益系数会大大低于均匀电介质电场强度的增益系数.非均匀电介质材料影响空间测量特性和电场对称性,以致在非均匀电介质中采用平面电极设计得到电场强度的分布规律类似于均匀电介质非对称装置中电场强度的分布.     

金属结构的疲劳损伤有限元分析研究

金属材料的疲劳损伤是工程界早已发现的问题，金属结构的疲劳破损问题正日益突出，为了较好地预测金属结构和构件的剩余疲劳强度与疲劳寿命，必须建立疲劳损伤有限元分析模型，来完整描绘其应力场、应变场以及损伤场的变化全过程．针对金属材料的特点，从损伤力学的基本原理出发，通过切实可行的疲劳损伤演化规律实现损伤理论与有限元软件的结合，建立适用于金属结构的疲劳损伤有限元分析模型，最后通过疲劳试验结果与理论计算比较，对模型进行了分析与评价。     

巯基聚乙烯醇纤维的制备及其吸附性能的研究

以缩苯甲醛化及半碳化处理后的高强聚乙烯醇纤维为原料，利用它与巯基乙酸的酯化反应将-SH基团引入合成纤维骨架，制成一种新型的功能纤维——巯基聚乙烯醇螯合纤维。文中研究了这种纤维对Cu^2＋、Zn^2＋、Pb^2＋金属离子的吸附性能，讨论了吸附酸度、吸附时间等因素对3种金属离子吸附性能的影响，得出了该纤维对上述金属离子的吸附量及选择性大小的顺序：Pb^2＋〉Zn^2＋〉Cu^2＋．实验表明本文制得的巯基聚乙烯醇纤维螯合容量较大，反应速率较快，尤其是机械强度高达4.0cN／dtex，具有实用价值、     

粉末温压法再生填充聚四氟乙烯复合材料的研究

温压成形工艺成功用于聚四氟乙烯及填充聚四氟乙烯的再生利用 ,温压成形工艺处理其再生料 ,强度可以接近于原材料指标 ,断面收缩率比原材料下降较多。其成型过程包括“烧结”和“压合”两个部分 ,其性能变化的原因在于“温压熔合”后显微组织发生了变化