高力学强度水凝胶的研究进展

传统的水凝胶由于力学强度差而大大限制了其应用。近年来,从分子水平上改进水凝胶内部微结构提高水凝胶力学强度的方法越来越受到关注。文中综述了提高水凝胶力学强度的各种有效方法,期望研究者们能够在这些方法的基础上进一步深入探讨并扩展其应用领域。     

高强度水凝胶纳米复合材料的研究进展

水凝胶是化学或物理交联而成的具有三维网络结构的高分子材料,其高分子网络中含有大量的水并能保持一定的形状,是一种特殊的半固体材料。水凝胶由于具有许多优异的性质,在工业、农业、生物医学领域得到广泛重视,然而传统水凝胶的力学性能差,限制了其应用。因此提高水凝胶力学强度的研究吸引了国内外众多研究者的关注。总结了近年来几种主要类别的高强度水凝胶纳米复合材料的实验及理论研究工作,重点分析了纳米复合凝胶在力学性能方面的研究结果,并对其未来的发展进行了展望。     

高强度疏水缔合水凝胶的重塑性能机理

将丙烯酰胺和少量的疏水单体辛基酚聚氧乙烯(4)醚丙烯酸酯溶解于十二烷基硫酸钠水溶液中,采用胶束共聚的方法成功制备了疏水缔合水凝胶(HA-gels)。HA-gels除具有良好的力学性能以外,还具有重塑性能。为了研究HA-gels的重塑性能,对其应力松弛行为进行了表征。研究结果表明,HA-gels应力松弛过程可以分为四个阶段:第一阶段是交联点间亲水长链的应力松弛过程;第二阶段是交联点间亲水长链已经高度取向;第三阶段是交联网络的结构重排过程;第四阶段是HA-gels的应力完全消除。因此,HA-gels内的交联点在外力的作用下可以解缔合和重新缔合来实现交联网络的结构重组,从而赋予了HA-gels的重塑性能。     

超高分子量聚丙烯腈在碳纤维原丝上的应用及拉伸行为研究进展

超高分子量聚丙烯腈(UHMWPAN)由于结晶度高、分子链结构规整、端基少,成纤后的缺陷也少,因此在制备高强度聚丙烯腈原丝以及高强度碳纤维方面有着重要的应用。文中介绍了用高相对分子质量(340万占3%,34万占97%的)的聚丙烯腈树脂进行溶液纺丝并制备碳纤维原丝以及碳纤维的工艺,并重点介绍了超高分子量聚丙烯腈凝胶膜的拉伸性能、超高分子量聚丙烯腈溶液的流变性能等。流变学研究表明,随着PAN相对分子质量的增大,纺丝液的黏度也会剧增,造成溶液的纺丝过程变得愈加困难。提高UHMWPAN纺丝液的温度,能有效减低溶液纺丝时的阻力。因此,开发UHMWPAN高温纺丝技术可能是未来高强度碳纤维原丝的发展方向。     

高强度聚酰亚胺的合成与性能表征

以联苯四甲酸二酐(BPDA)和对苯二胺(PDA)为单体,通过低温聚合反应合成了超高分子量的聚酰胺酸,其特性黏度为7.6 dL/g.力学性能测试表明由这种高分子量聚酰胺酸亚胺化形成的聚酰亚胺薄膜的拉伸强度高达960 MPa,比工业化产品几乎高出一倍.     

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的研究进展

评述了国内外超高强铝合金的研究及应用概况,介绍了Zn、Mg、Cu等主要元素与Zr、Sc、Li、Ag、Be及稀土等微量元素对Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金组织与性能的影响,介绍了Al-Zn-Mg-Cu系合金制备技术、热处理工艺及其最新进展,讨论了超高强铝合金主要强化机制以及微观组织与性能之间的关系.针对超高强铝合金现存的问题,提出了今后研究开发的方向.     

超高强铝合金热处理工艺研究

研究了超高强铝合金的固溶处理和不同时效工艺,结果表明,ＤＳＡ处理可明显改善超高强铝合金的强度和抗腐蚀综合性能,同时讨论了ＤＳＡ处理改善合金强度和抗蚀性能的机理。     

超高强铝合金研究进展

超高强铝合金具有很高的强度和韧性,是航空航天领域极具应用前景的结构材料.评述了超高强铝合金的国内外发展情况,论述了铝合金的强化技术和方法,并就今后的研究开发提出了建议.     

超高强铝合金中杂质元素的研究现状

综述了超高强铝合金中Fe、Si等杂质元素的存在形式以及对合金组织、拉伸力学性能、断裂韧性和抗腐蚀性能的影响,总结了Fe、Si等杂质元素的控制标准,概述了通过熔体净化、添加稀土元素、采用粉末冶金等新型制备工艺减小杂质元素影响的研究进展.     

电子束辐照对UNMWPE树脂结构和力学性能的影响

研究了电子束辐照超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂的交联现象,探讨了不同电子束辐照吸收剂量对UHMW-PE的微观结构、力学性能和溶胀度的影响。结果表明,辐照UHMWPE的最大拉伸强度、结晶度和交联度都随着吸收剂量的增大先增大后减小,分别在10kGy、50kGy和100kGy时达到最大值47.3MPa、54.4%和1.66×10-4mol/cm3;溶胀度(SR)和交联网链平均分子量(Mc)随吸收剂量增大先减小后变大;断裂伸长率随吸收剂量的增加而变小。     

Multifunctional Nanoengineered Hydrogels Consisting of Black Phosphorus Nanosheets Upregulate Bone Formation

Tissue‐engineered hydrogels have received extensive attention as their mechanical properties, chemical compositions, and biological signals can be dynamically modified for mimicking extracellular matrices (ECM). Herein, the synthesis of novel double network (DN) hydrogels with tunable mechanical properties using combinatorial screening methods is reported. Furthermore, nanoengineered (NE) hydrogels are constructed by addition of ultrathin 2D black phosphorus (BP) nanosheets to the DN hydrogels with multiple functions for mimicking the ECM microenvironment to induce tissue regeneration. Notably, it is found that the BP nanosheets exhibit intrinsic properties for induced CaP crystal particle formation and therefore improve the mineralization ability of NE hydrogels. Finally, in vitro and in vivo data demonstrate that the BP nanosheets, mineralized CaP crystal nanoparticles, and excellent mechanical properties provide a favorable ECM microenvironment to mediate greater osteogenic cell differentiation and bone regeneration. Consequently, the combination of bioactive chemical materials and excellent mechanical stimuli of NE hydrogels inspire novel engineering strategies for bone‐tissue regeneration.     

泵头体高强钢材料的力学性能

为了进一步研究泵头体高强钢25Cr2Ni4MoV和30CrNi2MoV的力学性能,采用拉伸、冲击和裂纹尖端张开位移(CTOD)试验对其进行测试。结果表明:材料在常温下具有较好的综合力学性能;在静载荷条件下,具有优良的断裂韧度。     

Control of Molecular Orientation in Organic Semiconductor Films using Weak Hydrogen Bonds

Use of the intrinsic optoelectronic functions of organic semiconductor films has not yet reached its full potential, mainly because of the primitive methodology used to control the molecular aggregation state in amorphous films during vapor deposition. Here, a universal molecular engineering methodology is presented to control molecular orientation; this methodology strategically uses noncovalent, intermolecular weak hydrogen bonds in a series of oligopyridine derivatives. A key is to use two bipyridin‐3‐ylphenyl moieties, which form self‐complementary intermolecular weak hydrogen bonds, and which do not induce unfavorable crystallization. Another key is to incorporate a planar anisotropic molecular shape by reducing the steric hindrance of the core structure for inducing π–π interactions. These synergetic effects enhance horizontal orientation in amorphous organic semiconductor films and significantly increasing electron mobility. Through this evaluation process, an oligopyridine derivative is selected as an electron‐transporter, and successfully develops highly efficient and stable deep‐red organic light‐emitting devices as a proof‐of‐concept.     

DP980高强钢动态拉伸力学行为

对比分析DP980高强钢在应变速率10~(-3)~10~3s~(-1)范围内的动态拉伸实验结果,研究其力学行为以及断裂模式特点。结果表明:应变速率从准静态(10~(-3)s~(-1))增加至10~0s~(-1)过程中,强度基本保持不变,塑性下降了7.5%;应变速率从100s~(-1)增加至103s~(-1)过程中,强度不断增大,而塑性在10~0~10~2s~(-1)范围内上升14%,随后在10~2~103s~(-1)范围内下降了24.7%;应变速率敏感系数m始终随应变速率的增加而升高。变形过程中,位错增殖强化和加速阻力是强度上升的主要原因。塑性变形集中在铁素体中,微孔裂纹主要沿马氏体/铁素体交界扩展。试样沿厚度方向上的宏观断口,在应变速率小于101s~(-1)时呈"V"形杯锥状,在应变速率高于10~1s~(-1)时则是与拉伸方向成约45°的纯剪切型。     

具有隔离结构的超高分子量聚乙烯/镍高导电复合材料

采用化学镀手段制备金属镍包覆的超高分子量聚乙烯复合粒子,通过热压成型方法制得具有隔离结构的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/镍(Ni)高导电复合材料。通过调节金属(镍)镀层厚度及加工温度考察不同Ni含量及加工温度对复合材料导电性能的影响。结果表明,复合材料具有明显的导电逾渗行为;通过化学镀工艺可有效提高金属填料与基体的结合力,同时实现金属镍在聚合物基体中的选择性稳定分布,构建具有隔离结构的导电网络,使得复合材料的逾渗值降低至1.02%(体积分数)。基于金属填料优异的导电性能,在Ni体积分数仅为2.53%时,复合材料的电导率达到2648S/m。此外,降低复合材料的加工成型温度有助于减少加工过程对导电网络的破坏作用,从而有效降低复合材料的导电逾渗值,对提高复合材料导电性能具有重要意义。     

日本两公司开发的大热输入焊接用高强度钢

为了提高船舶及建筑结构等的焊接效率,必须采用大热输入焊接等措施。介绍了日本各钢铁公司研究开发的多种新技术,包括利用TiN对热影响区晶粒长大进行有效控制,依靠铁素体形核核心手段实现晶粒细化,并利用控制热影响区微观组织以及采用TMCP控制轧制技术等。在综合利用这些技术的基础上,开发成功了各种适合于大热输入焊接的高强度钢,以确保大热输入条件下热影响区具有高的韧性,用于造船、建筑结构、桥梁等的建造。     

微量 Sc 对高强铝合金铸态组织性能的影响

目的研究Sc对某7系铝合金铸态组织性能以及对合金主要元素分布情况的影响。方法在某7系铝合金中添加微量Sc,采用金相显微镜、硬度测试等实验方法,研究了合金铸态组织与性能;通过SEM和EDS分析了合金主要元素分布情况。结果添加0.2%的Sc的合金,晶粒尺寸从106μm细化到41μm;Sc的添加使硬度得到了一定程度的改善,增大了Cu元素的枝晶偏析,而对合金基体中Zn和Mg等合金元素枝晶偏析影响不大。结论添加微量Sc,可以得到细小、圆整、均匀的铸态组织,合金主要元素的分布也得到改善。