中温共固化阻尼复合材料制备及层间结合性能

基于树脂基体的固化工艺与阻尼材料的硫化特性,利用正交试验法研制了一种能够与酚醛树脂在165℃发生共固化的黏弹性阻尼材料。然后将阻尼材料制成阻尼胶浆,探索使用刷涂工艺将中间层制成带有阻尼薄膜的预浸料,最终按照设计的铺层顺序根据共固化工艺制成玻璃纤维增强酚醛树脂基复合材料阻尼结构。通过层间剪切实验研究该复合材料结构的层间剪切性能,获得了层间剪切强度随阻尼层厚度的变化曲线。当阻尼层仅为0.1 mm时,其最大剪切力为4647 N,层间剪切强度达到7.435 MPa。随着阻尼层厚度的增大,共固化阻尼复合材料结构的层间剪切强度逐渐降低,实验研究表明,阻尼层与约束层间具有优异的层间结合性能。模态实验结果表明,共固化复合材料具有良好的阻尼层能。利用扫描电镜对其剪切失效面进行微观分析,结果表明树脂基体与阻尼材料具有良好的相容性。这为共固化阻尼复合材料的进一步应用提供了理论参考。     

新型吸波复合材料的SMC成型工艺及吸波性能研究

以E-51环氧树脂为基体,Fe78Si13B9粉体为吸波剂成功制备了性能优良的吸波复合材料板,并对其成型工艺以及性能指标进行了系统的研究。研究结果表明,所制备的梯度吸波复合材料板呈现出规整的铺层结构,各层间吸波剂含量分布均匀;复合材料具有优良的力学性能,测得其拉伸强度值为128.03MPa,弯曲强度值为253.04MPa;与此同时,测得吸波剂与环氧树脂不同质量比条件下所制得复合材料板的吸波性能,随着吸波剂含量的增加,反射衰减峰逐渐向低频偏移;当吸波剂与环氧树脂质量比为6∶1时,在2.7～18GHz很宽的频率范围内反射衰减均小于-4dB,表现出优良的吸波性能,从而为下一步的吸波复合材料设计提供有价值的参考。     

结构吸波复合材料的吸波性能

本文制备了以石墨粉为添加剂的结构吸波复合材料,研究了吸波剂含量和材料厚度对材料吸波性能的影响并分析了其相关机理。结果表明:随着石墨粉含量、材料厚度的增加,复合材料的最大吸收峰均向低频方向移动,实验试样中最大反射率可达-16.8dB,有效带宽约3GHz,具有一定的工程实用价值。复合材料的吸波性能与石墨粉含量、材料厚度密切相关,含量、厚度引起材料的电磁参数发生改变,进而导致吸波性能发生变化,电磁参数与吸波性能的规律有待进一步深入探讨。     

嵌入式低温共固化高阻尼纤维/树脂基复合材料

通过正交试验新研制出一种可以与玻璃纤维/BA9913环氧树脂预浸料低温共固化的高阻尼黏弹性材料,提出使用四氢呋喃（THF）作为溶剂,将该高阻尼材料制成黏弹性材料溶液。采用双面刷涂工艺,将玻璃纤维/BA9913环氧树脂复合材料制成带阻尼薄膜的预浸料,按照设计的铺层根据热压罐固化工艺制成嵌入式低温共固化高阻尼复合材料试件。模态试验和层间剪切试验验证了本文所提出制作工艺和黏弹性材料组分的有效性,试件一阶模态损耗因子可达7.2%。为嵌入式低温共固化高阻尼复合材料的广泛使用奠定了基础。      

单层雷达吸波材料研究

通过数值分析确定了单层电损耗吸波材料理想电磁参数,探讨了单层吸波材料的吸波机理.分析表明:单层吸波材料要实现宽频吸收,其电磁参数必须具有频散效应,即随电磁波频率的升高电磁参数有规律的降低,其中ε′·μ′与f2成反比.以羰基铁粉/聚氯乙烯吸波贴片为实例验证了理论分析结果,讨论了常规单层吸波材料性能的影响因素.     

嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能

使用正交实验法, 研制出满足嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构制作工艺要求的黏弹性材料组分, 提出使用刷涂工艺代替压片工艺制备黏弹性材料薄膜, 并对两种工艺制备的碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)复合材料试件进行层间剪切测试, 获得了薄膜厚度与层间最大剪切应力的变化关系, 实验数据表明: 刷涂工艺能提高嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能10%以上, 而且阻尼层越薄, 提高幅度越大; 失效表面证明: 刷涂工艺所制得试件能在阻尼薄膜与复合材料界面间形成互穿网络结构。     

嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能

使用正交实验法,研制出满足嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构制作工艺要求的黏弹性材料组分,提出使用刷涂工艺代替压片工艺制备黏弹性材料薄膜,并对两种工艺制备的碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)复合材料试件进行层间剪切测试,获得了薄膜厚度与层间最大剪切应力的变化关系,实验数据表明:刷涂工艺能提高嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能10％以上,而且阻尼层越薄,提高幅度越大;失效表面证明:刷涂工艺所制得试件能在阻尼薄膜与复合材料界面间形成互穿网络结构.     

多层阻尼薄膜嵌入的共固化复合材料结构动力学性能

为大幅度地提高复合材料结构动力学性能,首先提出了新型多层阻尼薄膜嵌入的共固化复合材料结构,并按照玻璃纤维/环氧(5231/EW180B)预浸料固化工艺曲线将其制成嵌入式中温共固化多层阻尼薄膜复合材料试件;然后,探索使用模态应变能有限元数值模拟法对该结构的动力学性能进行了研究;最后,将结果与模态分析实验数据进行对比,并获得了多层阻尼薄膜嵌入的共固化复合材料结构模态参数随阻尼层的厚度、数量、位置和分布的变化关系。结果表明:多层阻尼薄膜嵌入的复合材料结构能显著提高整体结构的一阶模态损耗因子。研究结果为轻质大阻尼复合材料结构设计理论和制作工艺的进一步研究奠定了基础。     

二氧化锰复合材料吸波特性研究

对二氧化锰的电磁性能和石英/二氧化锰复合材料的吸波性能进行了实验研究.发现二氧化锰具有较好的吸波性能,随着二氧化锰含量的增加,复合材料的吸波性能逐渐增加,并且吸收峰值向低频端漂移.在石英/碳黑复合材料中加入二氧化锰可以大大提高材料的吸波性能.对二氧化锰进行电磁参数测试和TEM电镜分析的结果表明,二氧化锰属于介电损耗介质,其具有的块状和条状结构有利于对电磁波的多次散射和吸收.     

大阻尼高比刚度复合材料仪表板结构设计及动态特性分析

提出了一种新型五层夹芯复合材料仪表板的设计结构,其中上、下蒙皮和中心层设计成嵌入式共固化多层阻尼复合材料结构,并在上蒙皮和中心层以及在下蒙皮和中心层之间设计成一定厚度的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,通过有限元数值模拟对其动力学性能进行研究,并与制作出试件的模态分析实验结果进行对比,表明此种设计结构具有非常高的阻尼和比刚度特性,为轻质精密复合材料仪表板设计理论和制作工艺的进一步研究奠定了坚实的基础。     

Co含量对轻质微波吸收剂C/Co纳米纤维吸波性能的影响

采用静电纺丝法结合热处理制备了一种可应用于2~18 GHz频段的高性能轻质微波吸收剂C/Co纳米纤维, 详细研究了金属Co含量对纳米纤维的电磁特性及微波吸收性能的影响。相对于纯碳纳米纤维, C/Co纳米纤维的微波吸收性能得到显著加强, 其主要吸波机制仍是介电损耗。随着Co含量的增加, C/Co纳米纤维的电磁衰减能力逐渐下降, 而微波吸收却先增强后减弱, 含37.8wt% Co的C/Co-5纳米纤维因金属Co粒子和纳米碳纤维的良好结合与协同效应, 以及纤维中特殊的Co粒子@石墨核壳结构所带来的良好阻抗匹配与足够高的电磁衰减能力而表现出最好的吸波性能。模拟计算结果表明, 涂层厚度在1.1~5.0 mm间变化时, 填充5wt% C/Co-5纳米纤维的硅胶吸波涂层的反射损耗(RL)值超过-20 dB的频率范围在3.2~18 GHz, 最小RL值达到-78.8 dB, 其中当涂层厚度仅为1.5 mm时, RL值低于-20 dB的吸收带宽可达6.0 GHz (12~18 GHz)。C/Co纳米纤维优异的微波吸收性能表明, 这些磁性碳杂化纳米纤维有望成为一种极具应用前景的新型吸波材料。     

阻尼层厚度对结构阻尼性能的影响

通过分析比较，选用基于模态应变能理论的有限元分析方法。首先验证了方法的精确性，对于算例，前五阶结构固有频率平均误差为0.020，模态损耗因子平均误差为0.112。进而以阻尼层厚度为变量，对被动振动控制结构的两种典型形式——自由阻尼结构和约束阻尼结构，进行动态力学性能研究，研究结果表明：阻尼层厚度从0.2 mm增加到1.5 mm，两种阻尼结构的固有频率降低，损耗因子提高；相比之下，自由阻尼结构的减振性能更为依赖阻尼层厚度，即对于较小的阻尼层厚，约束阻尼结构的减振性能更为优异。     

无反射层泡沫夹层结构设计及吸波性能研究EI北大核心CSCD

针对无反射层的电磁隐身需求,本工作对透波层/吸波泡沫/透波层的夹层结构的吸波性能进行仿真计算,据此制备不同电磁参数的吸波泡沫,对其进行电磁特性表征,并研究吸波泡沫夹层结构的雷达散射截面(RCS)性能。结果表明:在吸波泡沫介电常数为2.3~2.7,介电损耗为0.24~0.26时,无反射层的夹层结构在宽频范围内具有最优的吸波性能。加入炭黑吸收剂泡沫的介电常数和介电损耗具有明显的变化规律,吸波PMI泡沫的电磁特性与仿真计算最优吸波泡沫较接近。炭黑质量分数为8%时吸波PMI泡沫夹层结构在2~18 GHz频率范围内具有最优的隐身性能,与仿真计算结果相对应,其通过低频透波、高频吸波实现电磁波隐身。     

嵌入式共固化复合材料阻尼结构吸湿处理后的层间结合性能

采用压片工艺和刷涂工艺制备了碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)嵌入式共固化复合材料阻尼结构(ECCDS)试件。对T300/QY8911复合材料阻尼结构试件的吸湿特性进行了研究,获得了吸湿率与阻尼层厚度的关系;对两种工艺制备的复合材料吸湿处理后的层间结合性能进行了研究,分析了阻尼层厚度与层间最大剪切应力的关系。结果表明:含穿孔黏弹性阻尼层的ECCDS能明显提高吸湿处理后的层间结合性能,为ECCDS的理论设计和应用研究奠定了基础。     

轻质核壳结构吸波材料的研究进展

随着现代科技的发展,电磁波辐射对人类的影响越来越大,在电子电路中释放的电磁波会破坏其他设备的性能并且损害人体健康,因此吸波材料的研究显得尤为重要。此外,具有优良电磁性能的复合吸波材料还可以用于制备飞行器隐身材料。这是因为高强度的微波吸收材料具有良好的介电损耗和磁性损耗,同时具有优越的阻抗匹配,而核壳结构的吸波材料是复合吸波材料中较为理想的材料。本文详细介绍了核壳结构吸波材料的合成方法,并根据核壳结构材料的分类及具体应用,阐述了近年来国内外核壳结构吸波材料的最新研究进展。     

碳纤复合约束阻尼结构共固化成型及其性能研究

使用共固化成型工艺制备了含碳纤复合材料约束层的轻质约束阻尼结构,采用180°剥离强度测试、振动性能测试对结构界面结合强度、减振性能进行测试,并通过扫描电镜观测试样内部界面微观形貌。结果表明,所制备碳纤复合约束阻尼结构中约束层与阻尼层界面结合紧密,剥离强度接近5 k N/m,减振量超过19d B,结构减重50%以上,具备较高的应用价值。     

多壁碳纳米管复合材料在8 mm波段的吸波性能

将相同厚度不同碳纳米管含量, 以及不同厚度相同碳纳米管含量的多壁碳纳米管加入玻璃纤维增强复合材料中, 并研究了其在26. 5～40. 0 GHz 频段的吸波性能。结果发现, 多壁碳纳米管具有吸波性能, 而且吸波性能随着多壁碳纳米管含量的增加而提高。多壁碳纳米管/ 玻璃纤维/ 环氧树脂复合材料层板在26. 5～40. 0 GHz频段表现出较好的吸收效果, 其吸波性在于碳纳米管本身具有吸波性能, 此外还与吸波材料的谐振吸波原理有关。通过对该复合材料的电磁参数的测定并计算, 证明实验结果与吸波原理相符合。      

橡胶芯夹层板隔声特性研究

基于夹层板的Hoff理论和声学反射、透射和辐射机理，建立了声振理论模型，结合模态函数的正交性及流-固耦合边界条件求解了声振耦合系统方程。再根据声场的特性，建立了混合声场下夹层板的隔声量表达式。最后，用数值方法研究了芯层的损耗因子、厚度、弹性模量，以及平面尺寸对夹层板隔声量的影响，对工程应用有一定的参考价值。