多孔材料模型分析

多孔泡沫材料的制备、应用和性能研究均不断取得新的进展.在关于多孔材料结构和性能方面的理论中,著名的经典性模型--Gibson-Ashby模型一直受到国际同行的普遍认同,迄今仍然是众多研究者在研究工作中广泛应用的理论基础.对该模型尚存在的若干不足和问题进行了一些补充思考和分析,发现其中有些缺陷甚至可以打破该模型原来表现出来的"完满性".在总结陈述这些问题的基础上,引荐了可以克服或弥补上述模型不足的另一个模型.     

一种新型多孔泡沫钨的制备

介绍了一种类网状结构的多孔态泡沫钨及其制备方法。该泡沫钨材料的孔隙分两类:(1)是构成类网状结构且孔径为0.2～1.0mm的主孔;(2)是存在于主孔孔壁和孔棱之上且孔径在几个微米量级的微孔。主孔呈通孔和半通孔结构,并且两类孔隙相互连通,总孔率高于50%。该泡沫钨的制备方法是以有机泡沫材料为基体,采用浸浆干燥烧结法制备而成。其中料浆由钨粉和无毒性有机黏结剂组成,黏度用去离子水调节。     

有机多孔泡沫材料应用的研究进展

综述了芳香族热固性共聚酯多孔材料的特点与性能,并针对其在航空航天材料、车体结构材料、吸波材料等领域的应用与有机泡沫多孔材料进行了相似的分析与比较。通过对比得出芳香族热固性树脂多孔泡沫是一类高性能树脂泡沫材料,具有优异的耐热性,很高的刚性与强度,且制备成本低廉,因此具有更广阔的应用前景。     

多孔材料在三向载荷作用下的力学模型

为更全面掌握三维网状多孔材料在工程应用中的安全承载问题,分析了各向同性的该类材料在三向载荷(多向载荷)作用下的力学性能.在其结构简化的基础上,提出了该类材料在三向载荷作用下相应的承载力学模型,其中三向载荷中的任何一个载荷都可以任意为拉伸和压缩.运用这一模型,可以判断当该类材料在承受上述载荷条件时是否会发生破坏,其用来判断的材料固有指标即是多孔体的孔率,该指标是多孔材料最基本的参量.     

酚醛树脂为前驱体制备多孔碳泡沫材料

以液态酚醛树脂为前驱体,正戊烷为发泡剂,吐温80为匀泡剂,在高压釜中通过卸压发泡的方法制备了酚醛树脂泡沫,然后将其经1000℃碳化后得到碳泡沫.研究结果表明,所得的典型碳泡沫样品是一种以无定形碳结构为主的轻质多孔碳材料,密度约为0.15g/cm3.碳泡沫的微结构可以通过调节卸压速率而得到有效控制,当卸压速率为0.05MPa/min时,可以得到孔洞相互贯穿、平均孔径约为300μm且分布较为均匀、接点完好,韧带光滑的多孔碳泡沫.     

多孔石墨泡沫材料内流动阻力的扩展Ergun方程

近年来,金属泡沫、石墨泡沫等多孔功能材料因具有低密度、高导热、耐高温和耐腐蚀等特点而被广泛关注和研究。为了简化石墨泡沫内流动阻力的预测计算,根据石墨泡沫材料微孔的空间几何结构,对比颗粒填充床流动模型的Ergun型方程,建立面心立方(Face centered cubic,FCC)泡沫模型,以流速、孔隙率和比表面积分别相等则流动阻力相等为假设,推导了多孔泡沫孔径与颗粒床粒径间的对应关系,提出了适用于多孔泡沫介质内流动阻力预测的扩展Ergun方程。用所得方程进行了验证计算,并与数值模拟结果作了比较分析。     

多孔泡沫材料强化传热特性及场协同分析

实际生产生活中使用到的多孔泡沫材料通常都是非均质的,文章建立了多孔泡沫材料均质与非均质模型,结合场协同理论,从速度与温度梯度矢量的协同关系出发,分析了多孔泡沫材料内部单相流体对流强化换热的物理机制,研究了孔隙率、孔密度以及空气流速对流体顺流方向协同性能的影响。研究表明:场协同原理适用于分析多孔泡沫材料的强化传热机制;多孔泡沫材料孔隙中心与骨架后缘处的协同程度最好,骨架侧缘协同程度最差(协同角接近90°);非均质多孔泡沫材料孔壁附近协同程度较差,相同条件下全场平均场协同角比均质泡沫大;多孔泡沫材料越均匀全场协同情况越好,在相同流速、孔隙率和孔密度下,均质泡沫材料全场平均协同角余弦值可达非均质泡沫的1.2倍。计算结果表明,空气流速为3m/s时,孔隙率为0.8、0.85和0.9的多孔泡沫材料强化传热强度分别是普通平直翅片的3.3倍、1.9倍和1.2倍。该研究对新型散热器设计具有指导意义。     

多孔材料性能模型研究3:数理推演

基于三维网状多孔材料的八面体结构模型,本文介绍了多孔材料基本物理、力学性能数理关系的推演过程。此过程覆盖了多孔材料的单向拉伸、多向拉压、传导性和疲劳性能等方面。重点描述了多孔材料内部构成的等效电路、多孔材料单向拉伸的准刚体结构受力模型和变形体结构受力模型,在此基础上讨论了压缩强度问题,并对双向拉伸和三向拉压的有关数理关系展开推演和分析。根据本八面体模型,多孔材料在弯曲等非直接拉压受力形式下的力学性能数理关系,同样可由单向拉压的推演而获得。     

多孔弹性软质聚氨酯泡沫(PEFPUF)塑料的声学性能研究

通过驻波管法对多孔弹性软质聚氨酯泡沫(PEFPUF)塑料的声学性能进行了测试,分析了材料结构、材料厚度、腔深以及湿度对吸声性能的影响.结果表明,PEFPUF塑料为纤细的软"筋络"构成的类似蜂窝多孔的三维网状结构;材料厚度对其声学性能的影响较大;加大腔深,相当于增加厚度,可以较大的提高低频吸声系数;湿度对于声学性能具有一定的影响.     

发展中的新型多孔泡沫金属

在研究工作的基础上,评述了具有较大孔径、高孔隙率的新型多孔泡沫金属的结构、物理功能特点、应用前景及其发展趋势。     

蔗渣纤维发泡缓冲包装材料研究

以蔗渣和淀粉为主要原料,通过微波发泡研制了一种可降解的缓冲包装材料。研究结果表明：丙三醇、碳酸氢铵、水、发泡时间、发泡温度、聚乙烯醇、淀粉含量均是影响产品性能的主要因素。选用发泡温度为100℃,发泡时间为90S,当蔗渣、水、PVA、淀粉、丙三醇、碳酸氢铵的质量比为1：7．5：0．375：1：0．75：0．5时,得到的产品性能最佳,产品的应力-应变曲线接近直线,可认为是线弹性材料。     

木材纤维热压发泡缓冲包装材料研究

以聚合物发泡技术与人造板工艺技术相结合,研制了一种木材纤维发泡缓冲包装材料。研究结果表明:在施胶量为20%,发泡剂用量3%,热压时间6 min,热压温度160℃条件下压制的制品,其静态压缩载荷急剧增加时的最大应力值可达25.3 MPa,应力-应变曲线呈线性增加的趋势。     

缓冲包装用明胶-淀粉泡沫的性能研究

目的以明胶和预胶化淀粉为原料制备具有缓冲效果的生物质可降解泡沫材料,为缓冲包装用生物质泡沫提供一种新的选择。方法通过对不同明胶-淀粉质量比、固含量、十二烷基硫酸钠(SDS)用量进行实验研究,并进行结构表征及静态压缩性能测定对泡沫材料进行综合评价。结果得到了明胶-淀粉缓冲泡沫材料的最优条件,固含量(用质量分数表示)为20%,表面活性剂质量分数为0.75%,明胶-淀粉质量比为70∶30。在此最优条件下的明胶-淀粉缓冲泡沫材料发泡倍率为5.14倍,表观密度为0.064 g/cm³,弹性模量为36.64 kPa,50%抗压强度为2.49 kPa。结论以明胶和预胶化淀粉为原料制备的复合泡沫材料具有表观密度低、缓冲性能较好的特点。单因素实验结果表明,预胶化淀粉对泡沫的力学性能有增强作用。     

冷链物流用木基纤维保温包装材料的制备及性能的研究

目的 制备木基纤维保温包装材料,并提高它的保温性能。方法 以轻质天然木材为原料,通过化学脱木素制备木材纳米纤维多孔材料,再对木材纳米纤维多孔材料表面闭孔处理,制备出木基纤维保温材料。结果 基于瞬态平面热源法,当纤维同向平行放置时,木基纤维保温材料的导热系数为0.019 W/(m·K);当纤维异向交叉放置时,木基纤维保温材料的导热系数为0.023 W/(m·K),表明开发的这种材料有较好的保温性能。此外根据该种保温材料的缓冲系数–最大应力曲线可知,当最大静应力σ_m=0.63 MPa时,沿纤维同向平行叠放时,木基纤维保温材料的最小缓冲系数C=3.5;沿纤维异向交叉叠放时,木基纤维保温材料的最小缓冲系数C=4.2,可见保温材料的缓冲性能均与发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚乙烯(EPE)的缓冲性能相近。结论 制备的轻质木基纤维保温材料兼具较好的保温和缓冲性能,有望用于冷链物流代替塑料保温包装材料。     

分析食品包装材料迁移模型中的扩散系数

在食品包装材料化合物的迁移模型中,扩散系数是决定模型预测性的重要参数之一.介绍了Piringer聚合物通用模型和Vrentas-Duda自由体积理论模型两种预测扩散系数的模型公式,并分析讨论了两模型中的相关参数和扩散系数的影响因子(如温度、分子结构、多组分等).同时,总结了实验用以测量扩散系数的4种方法,如核磁共振法等.与实验方法相比,模型预测更为节约、方便.     

竹纤维发泡缓冲包装材料的静态力学性能建模

介绍了竹纤维发泡缓冲包装材料的实验室制备过程,并进行了静态平压性能试验.在分析该新型绿色包装材料的应力-应变曲线特征的基础上,建立了静态非线性本构模型.     

泡沫金属多向承载行为的研究意义

泡沫金属具有优良的物理性能和综合力学性能,在很多场合都可用作轻质结构材料.在简要介绍该类材料用途的基础上,指出了多向载荷研究对于泡沫金属应用的实际意义,分析了以往工作在该类材料力学性能研究方面的不足,以期推进相关领域的研究者在该方面的突破.在此基础上,提出了一条研究该类材料在多向载荷作用下有关数理关系的思路.     

绿色包装 食品包装安全与塑料包装材料

本文通过对绿色包装概念的全面诠释,以及对我国加大食品安全管理和整治力度的相关政策及措施的汇总分析,分别提出了不同背景下塑料包装材料的发展方向和具体要求,希望藉此对塑料包装材料健康发展起到积极的推动作用。