碳纤维增强尼龙1010的力学性能及其对摩擦磨损的影响

用碳纤维填充尼龙1010制备了碳纤维增强尼龙复合材料,并对碳纤维增强尼龙复合材料的力学性能和摩擦学性能进行了实验研究。力学实验结果表明:碳纤维增强使尼龙复合材料的拉伸强度、表面硬度增大,碳纤维增强尼龙材料的拉伸强度在20%碳纤维含量时达到最大值;碳纤维表面处理对尼龙复合材料的拉伸强度有很大影响,碳纤维表面氧化处理提高了碳纤维增强尼龙复合材料的拉伸强度。摩擦磨损实验表明:碳纤维增强尼龙复合材料的摩擦系数和磨损率与其拉伸强度和硬度有密切关系。随着拉伸强度和硬度的提高,尼龙复合材料摩擦系数和磨损率降低;摩擦系数和磨损率与拉伸强度具有反比关系,与材料硬度具有二次方程关系,与碳纤维填充量之间存在负指数变化规律。      

原子力显微镜探针针尖修饰的研究进展

介绍了当前几种AFM探针针尖修饰技术,以及它们在高分子材料、生物材料、微观摩擦学、粘附力、纳米级电化学、碳纳米管及纳米加工方面的研究进展。AFM探针针尖修饰的目的主要是:提高扫描图像分辨率,其分辨率可达纳米或亚纳米级别;用力曲线探究特定基团间的相互作用,定量分析端基与端基之间、分子链与分子链之间及端基与分子链之间的相互作用力,避免针尖对生物样品表面的损坏;对分子材料结构进行修饰,特别是在生物细胞、DNA分子链上及分子识别;避免Si或Si3N4针尖与表面硬度较大的样品直接接触,延长探针针尖的使用寿命。在研究天然橡胶硫化的作用机理时,可以用针尖修饰技术来模拟这个过程,探究天然橡胶分子链与单个硫原子的相互作用方式与作用力。通过电化学接枝聚合把高分子接枝在AFM针尖上,为研究单链的弹性力、引起构象转变的力、相互作用的双分子的分离力及特定的官能团的相互作用提供了许多可能性。分析了影响AFM探针针尖修饰的因素,结合材料领域方面的发展,对针尖修饰技术的发展及应用前景做了分析和预测。     

热处理对单壁碳纳米管场发射的影响

将单壁碳纳米管组装于W针尖，对它进行热处理，得到单壁碳纳米管在不同温度去气时的残气质谱图和热处理后的场发射特性曲线。通过对不同温度去气后的I－U特性曲线的Fowler-Nordheim直线斜率的变化，结合残气质谱图的分析，研究热处理对单壁碳纳米管场发射特性的影响，并对其机理进行了初步讨论。     

用计算法确定齿形误差曲线的倾斜中线

为了对齿形误差曲线进行分析和处理,须在曲线上作一倾斜中线如B—B,使在测量长度范围内这根中线左右两侧的齿形曲线所包容的总面积相等。由这根倾斜中线所代表的曲线的倾斜,是由齿轮的实际基圆半径与理论基圆半径不一致而引起的。根据曲线的倾斜程度,即倾斜中线的斜率,可按一定公式计算出齿轮的基圆偏差。根据基圆半径偏差,又可计算出分度圆压力角偏差。同时,自齿形误差曲线的     

碳纤维布约束混凝土柱的非线性分析

用分级加曲率、逐步数值积分的方法计算缠绕碳纤维布(CFS)的混凝土柱的截面弯矩—曲率(M-f)关系曲线及其在轴压力和水平力共同作用下的水平力-柱顶位移(P-δ)曲线;编制了CFS约束混凝土柱在轴压力和水平力共同作用下的非线性全过程分析程序。电算得到的8根CFS约束混凝土柱和1根普通混凝土柱的P-δ曲线与试验结果吻合较好。通过非线性分析,研究了CFS约束程度、轴压比对CFS约束混凝土柱屈服后变形能力的影响,分析结果与试验结果在概念上一致。     

热处理对单壁碳纳米管场发射的影响

将单壁碳纳米管组装于W针尖 ,对它进行热处理 ,得到单壁碳纳米管在不同温度去气时的残气质谱图和热处理后的场发射特性曲线。通过对不同温度去气后的I U特性曲线的Fowler Nordheim直线斜率的变化 ,结合残气质谱图的分析 ,研究热处理对单壁碳纳米管场发射特性的影响 ,并对其机理进行了初步讨论     

碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面特性的原子力显微镜研究

为深入研究复合材料界面特性,分析复合材料界面改性机理,采用原子力显微镜以力调制模式研究了单向碳纤维/聚芳基乙炔 (CF/PAA) 复合材料横截面的表面形貌和硬度,得到了材料中各相的形态、分布和相对硬度等信息。通过对硬度图像进行统计学分析得到材料表面硬度分布直方图,对不同方法改性后的复合材料界面相特性进行了分析和比较。研究表明,CF未经表面改性处理时,复合材料中无明显的界面相出现,氧化处理后界面上出现硬度变化区域,界面相结构变得复杂,氧化结合高碳酚醛涂层处理后可以获得更为完善的界面相,在纤维与基体间形成一个模量适中的过渡区域,使材料的界面力学性能显著提高。      

一种小动静比橡胶隔振器仿真与试验

通过隔振器内部结构设计,在保证承载能力的同时降低橡胶隔振器的动态刚度。开展橡胶隔振器的静态变形、在给定静变形下的动态仿真分析,表明该隔振器在静态力-位移曲线上具有负斜率特性,对应隔振器内部结构的失稳变形;进行隔振器的静压试验、动态试验和隔振系统中的振动传递试验,结果表明,静态力-位移曲线试验结果呈现负斜率特性,在静态曲线上不同工作点处的固有频率呈现负斜率处最小的特性。     

碳纤维对多孔玻璃基生物骨水泥性能的影响

以碳纤维为增强材料对具有较高孔隙率的骨水泥进行补强,利用FTIR和SEM对碳纤维表面晶体组分和骨水泥的显微结构进行了观察和分析,并对骨水泥的力学强度进行了测试。试验结果表明,硝酸氧化处理改善了骨水泥和碳纤维之间的界面结合,碳纤维的长度和添加量都会对骨水泥的力学强度造成影响。同时,碳纤维"井"字形添加工艺也能起到增强骨水泥的作用。     

反复荷载作用下碳纤维复合材料力电性能试验研究

碳纤维及其复合材料已广泛应用于土木工程领域,本文针对手工浸渍的环氧树脂基碳纤维布复合材料在反复荷载作用下的力电性能进行了系统的试验研究和分析.研究表明,在反复荷载作用下该类型复合材料的电阻变化率与应变关系曲线表现出与单调荷载作用下不同的新的特征.本文通过对试验结果的分析,进一步验证和深化了对碳纤维复合材料导电机理的认识,为进一步研究土木工程中环氧树脂基碳纤维复合材料的力电性能以及发展可实际应用的地震损伤自监测智能结构奠定了基础.     

较浅压入下针尖曲率半径对纳米压入硬度影响的比较研究

基于3种不同曲率半径压头针尖对熔融石英进行纳米压入,用原子力显微镜（AFM）直接法测得压头针尖的面积函数及针尖曲率半径。研究表明,在极浅压入条件下,压头曲率半径的变化会导致硬度值的测量误差,曲率半径越小的压头针尖随接触深度的变化会更快得到真实值;相同的压入深度,曲率半径小的压头针尖测得的压入硬度值比曲率半径大的测得的压入硬度值更接近其真实值。     

较浅压入下针尖曲率半径对纳米压入硬度影响研究

基于3种不同曲率半径压头针尖对熔融石英进行纳米压入,用原子力显微镜(AFM)直接法测得压头针尖的面积函数及针尖曲率半径。研究表明,在极浅压入条件下,压头曲率半径的变化会导致硬度值的测量误差,曲率半径越小的压头针尖随接触深度的变化会更快得到真实值;相同的压入深度,曲率半径小的压头针尖测得的压入硬度值比曲率半径大的测得的压入硬度值更接近其真实值。     

轮廓仪触针引起的测量误差分析

针描法原理的重要特点就是用一个很尖细的触针来感触被测表面轮廓。为了使触针的运动能正确地反映被测表面的实际轮廓曲线,在理论上触针尖端圆角半径应该等于零,而且应施加一定的测量力来保证触针和被测表面有效接触。实际使用的触针尖端圆角具有一定大小半径,所施加的测量力会造成被测表面的弹性变形和塑性变形。文章分析了触针尖端圆角半径和测量力造成的被测表面粗糙度测量误差,并给出了不同触针尖端圆角半径引起的测量误差值。     

CF表面低聚倍半硅氧烷涂层对复合材料界面性能影响

采用不同倍半硅氧烷(SSO) ( YGO-SSO 和Methacryl isobutyl-POSS) 涂层对碳纤维(CF) 改性, 有效地提高了碳纤维/ 聚芳基乙炔(CF/ PAA) 的层间剪切强度( ILSS) 。采用原子力显微镜(AFM) 以力调制模式对CF/ PAA复合材料横截面进行表面形貌和硬度分布研究, 通过对硬度图像进行统计学分析得到纤维、界面相、基体相硬度分布直方图和线分布图, 对不同涂层、同种涂层不同浓度改性后的复合材料界面相特性进行了比较和研究。结果表明, 不同结构、不同浓度SSO 涂层处理对界面的改性效果不同, 含大有机官能团的笼型倍半硅氧烷(MethacrylisobutylPOSS) 的改性效果好。AFM 分析直观地表明, 经不同结构SSO 涂层处理后CF/ PAA 复合材料中出现不同形貌结构、不同硬度的界面过渡层,该界面层提高纤维/ 树脂的粘接。      

碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料热冲压叠层模型

针对碳纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)在热冲压成型过程中涉及到大变形、各向异性和多场耦合的现象,为了表征CFRTP在成型中的力学特征,基于有限元方法与连续介质力学理论提出了一种热塑性树脂基体与碳纤维机织物的叠层模型。与单独采用碳纤维机织物超弹性本构模型预测CFRTP成型性能的方法相比,提出的叠层模型能够表征成型温度、压边力和纤维取向对CFRTP成型缺陷的影响,并能优化热冲压成型工艺参数。这一叠层模型具有简单实用和材料参数容易确定的优点,为碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料成型的数值模拟和成型工艺优化奠定了理论基础。     

针尖力学——原子力显微镜(AFM)中的纳米力学

原子力显微镜已在材料、医学、生化、精密加工与组装、原子及分子操纵等学科领域内取得了广泛应用。该文以原子力显微镜成像机理与应用研究为背景,提出了针尖力学的概念。介绍了原子力显微镜的应用前沿,阐述了针尖力学的研究方法与研究现状,点明了多学科跨尺度方法在针尖力学研究中的应用前景。     

复相导电混凝土应用于损伤诊断的试验研究

为了研究含有纳米炭黑或碳纤维的导电混凝土梁受荷过程中电阻变化规律与混凝土损伤之间的关系, 通过比拟与试验数据回归分析方法, 先建立混凝土梁电阻变化率与梁几何中性轴处应变的曲线关系, 再结合损伤力学理论, 建立损伤度与电阻变化率的函数关系, 为导电混凝土材料或构件自身电阻诊断其内部损伤提供了新途径。研究表明: 开裂前, 混凝土梁的电阻变化率与梁几何中性轴处应变的关系用一次衰减指数函数方程拟合较好, 通过拟合曲线的斜率可以直接反映出导电混凝土用于检测损伤的灵敏度, 从而间接反映出混凝土损伤的程度。      

碳纤维水泥基材料电阻的非线性研究

研究了碳纤维水泥基材料(CFRC) 非线性电阻的伏安特性,并着重讨论了不同的碳纤维掺量和温度对CFRC材料电压-电阻关系的影响.结果表明:在较小外加电压下(＜2V)CFRC材料的电压-电阻曲线会出现明显的平台区,随着电压的进一步增大,其电阻逐渐降低呈现非线性特性.相同纤维掺量的水泥基材料随温度的升高其电压-电阻曲线下降斜率基本保持不变,但初始电阻值下降;而在温度保持不变时,随碳纤维掺量的增加,电阻随电压下降的趋势逐渐减缓.     

三种不同碳纤维的纳米压痕行为

采用Raman光谱对三种不同碳纤维(K223HE、HTA40和T700SC)的微晶尺寸进行了表征,利用纳米压痕技术对三种碳纤维的横向弹性模量和硬度进行了测试,结合Weibull分布函数对碳纤维的横向弹性模量和硬度进行统计分析。结果表明,中间相沥青基碳纤维K223HE的微晶长度最大,为39.43nm±2.63nm,PAN基碳纤维HTA40和T700SC的微晶尺寸基本相同,分别为4.63nm±0.09nm和4.89nm±0.06nm。在纳米压痕载荷-深度曲线上,碳纤维K223HE的残余变形大(75.34nm±17.07nm),压入功恢复率低(65.89%)。碳纤维HTA40、K223HE和T700SC的特征横向弹性模量为19.52GPa、11.99GPa和17.92GPa。三种碳纤维的横向弹性模量的Weibull分布模数分别为25.26、6.85和8.07,说明HTA40碳纤维的性能均匀性最好。碳纤维的纳米压痕行为的差异主要是由碳纤维中微晶的完整性、择优取向性的差异引起的。     

行业动态

<正>全国力值硬度重力计量技术委员会2016年年会暨规程审定会召开日前,全国力值硬度重力计量技术委员会2016年年会暨规程审定会在重庆市召开,来自全国40个单位共计140余名代表参加了会议。会上宣布,经国家质检总局批准,"全国力值硬度计量技术委员会"更名为"全国力值硬度重力计量技术委员会",新一届技术委员会由38名委员、3名顾问、2名特聘委员组成,并设立了由7人组成的协调工作组。会议审议并通过了12个规程规范,是该技术