FLUENT模拟分析巴基纸基复合材料的温度场分布

为了研究加热过程中加热功率及聚合物基体导热系数等因素对巴基纸基复合材料达到稳态所需时间及温度场分布的影响规律,采用有限元软件FLUENT分别模拟了不同工况条件下矩形弯曲、正弦形及平板形巴基纸增强聚合物基复合材料的热传导性能。计算结果表明:三种形状巴基纸基复合材料加热达到稳态后整体温度水平均随加热功率的增大呈线性增长,且巴基纸基复合材料达到稳态时所需时间也随加热功率的增大而延长。随着聚合物基体材料导热系数的增大,巴基纸基复合材料温度分布更加均匀,且巴基纸基复合材料达到稳态所需要的时间越短。分析认为,加热功率对巴基纸基复合材料温度分布规律的影响主要通过巴基纸加热片的单位体积热源起作用;聚合物基体导热系数增大利于巴基纸加热片热量的散出,因此缩短了巴基纸基复合材料达到稳态的所需时间。     

巴基纸基复合材料导热性能模拟

为了优化设计巴基纸/SMP复合材料的加热工况及巴基纸形状,本文采用有限元软件FLUENT分析了不同工况条件下正弦形及直线形巴基纸/SMP复合材料的热传导性能。研究结果表明:加热功率相同时,正弦形巴基纸/SMP复合材料的温度相对较低,温度分布均匀性较好。相同体积内热源作用下,正弦形巴基纸/SMP复合材料达到稳态时温度相对略高;但是正弦形及直线形巴基纸基复合材料达到稳态时,最高温度和最低温度的温差基本相同,远小于相同加热功率作用下正弦形及直线形巴基纸基复合材料达到稳态时最高温度和最低温度的温差。说明巴基纸基复合材料加热的均匀性主要取决于巴基纸加热片的单位体积内热源,而不是加热功率。分析认为,巴基纸加热片的单位体积内热源越小,巴基纸基复合材料达到稳态时温度越低,温度分布越均匀。     

电致驱动巴基纸/形状记忆聚合物复合材料性能

为了研究不同质量比例石墨烯(few-layer graphene,FLG)和碳纳米纤维(carbon nanofiber,CNF)对混杂FLG/CNF巴基纸导电性能的影响,测量了FLG/CNF的质量比例由0提高至50%时巴基纸的体积电阻率,并检测了混杂FLG/CNF巴基纸的微观形态,通过实验还研究了FLG/CNF巴基纸增强形状记忆聚合物复合材料的电致驱动效应及温度场分布情况。试验结果表明:FLG/CNF巴基纸中碳纳米纤维填充了石墨烯片层间的空隙,碳纳米纤维和石墨烯片相互搭接形成连续网络;此外,巴基纸中碳纳米纤维和石墨烯比例的变化可导致巴基纸的电阻值发生改变。巴基纸增强形状记忆聚合物复合材料在90 s时完成了形状恢复,和试样初始形状相比,试样形状约恢复了95%。     

高绝缘性良好导热性低密度聚乙烯电缆绝缘材料的制备与性能

采用密炼机熔融混炼法制备了纳米二氧化硅/低密度聚乙烯(SiO_2/LDPE)复合材料和纳米氧化铝/低密度聚乙烯(Al_2O_3/LDPE)复合材料,并采用平板硫化机模压成型。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察断面分析其微观形貌。测试了纳米复合材料的耐直流高压击穿性能,电晕现象以及不同温度下的导热系数。结果表明:采用密炼机熔融混炼得到的LDPE基纳米复合材料体相分布均匀,两相兼容性良好;纳米粉体含量不同的复合材料相对纯LDPE耐直流高压击穿性能均明显提高,导热性能不但未降低反而提高较大,其中,质量分数2%的SiO_2可以把击穿场强提高25%以上,同时可提高复合材料导热系数。纳米SiO_2在提高复合材料绝缘性与导热系数方面效率更高。     

不同温度下复合材料弯曲性能的研究进展

复合材料应用于不同领域时,对其在不同温度下的弯曲性能要求也有所不同.对近年来聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料、碳基复合材料和金属基复合材料在不同温度下弯曲性能的研究状况进行了总结和评述,对不同基体复合材料在不同温度下的弯曲性能差异进行了探讨,并指出应进一步完善高温下复合材料弯曲性能的测试方法,根据其破坏模式建立理论模型以便进行有效的模拟和数值分析.     

CRTM成型工艺参数对玻璃纤维增强复合材料空隙率及弯曲性能的影响

牵伸速率和注胶压力是影响CRTM成型工艺空隙率和弯曲性能的重要因素.采用CRTM成型工艺在不同牵伸速率和注胶压力下制作复合材料平板,并对其进行空隙率测定和三点弯曲实验.结果表明:注胶压力为0.5MPa时,牵伸速率由10cm/min增加到70cm/min,空隙率由1.836%增加到4.534%;牵伸速率为35cm/min时CRTM复合材料平板的弯曲强度最大,为806.5MPa;牵伸速率为35cm/min时,注胶压力由0.1MPa增加到0.7MPa,平板的空隙率从8.895%降低到1.654%,平板的弯曲强度先增加后趋于平缓.     

半固态金属坯料感应二次加热的模拟计算研究

在半固态金属坯料感应二次加热过程中和过程结束时,坯料中的温度水平及分布均匀性是触变成形成败的关键.本文分析了感应加热条件下影响坯料温度的因素,建立了坯料感应加热温度变化数学模型,根据推导出的感应加热温度分布解析解,利用MATLAB软件进行编程计算,模拟研究了加热功率和加热频率对坯料温度分布和所需加热时间的影响,确定了合理的加热工艺.     

聚合物基纳米复合材料制备方法的研究进展

概述了聚合物基纳米复合材料的制备方法及最新的研究进展,分析了各种方法的特点和存在的问题．着重介绍了各种制备方法得到的纳米复合材料中纳米分散相的分布表征．针对现有制备方法的缺憾,提出在不添加其他化学试剂的基础上,直接将纳米粉物料添加到聚合物的基体中,制备成纳米复合材料;同时制定一个定量分析纳米复合材料的分散标准。为聚合物基纳米复合材料的制备提供理论指导．     

氢氧化铜/石墨烯复合材料的制备与表征

为了减弱石墨烯纳米片的聚集并得到高性能的石墨烯基复合材料,先利用微波将氧化石墨烯还原为石墨烯,再与氢氧化铜进行复合得到氢氧化铜/石墨烯复合材料.用X射线衍射和扫描电子显微镜表征了复合材料的结构与微观形貌.结果表明氢氧化铜纳米颗粒均匀地分布在石墨烯表面,有效减弱了石墨烯纳米片的堆积聚集.并对氢氧化铜/石墨烯复合材料进行了染料吸附测试,复合材料对于甲基橙的去除率达到了91.77%.与单独的氢氧化铜相比,复合材料中石墨烯与氢氧化铜之间的相互作用使得复合材料具有高的吸附能力;与单独的石墨烯相比,复合材料中高密度的氢氧化铜使得复合材料容易从废水体系中分离回收,再次利用.这些特征使得氢氧化铜/石墨烯复合材料能被有效用于废水处理领域.     

MC尼龙6／纳米ZnO复合材料等温结晶动力学的研究

采用原位聚合反应制备了MC尼龙6／纳米ZnO复合材料,并用差示扫描量热法（DSC）研究了MC尼龙6／纳米ZnO复合材料的等温结晶动力学。结果表明,在188～196℃时MC尼龙6及MC尼龙6／纳米ZnO复合材料结晶速率主要由成核过程控制。MC尼龙6／纳米ZnO复合材料的结晶速率G比MC尼龙6提高了0．1～0．3min^-1.研究发现,纳米ZnO的加入起到了异相成核的作用,提高了MC尼龙6的结晶速率。MC尼龙6和MC尼龙6／纳米ZnO复合材料的结晶速率G和结晶速率常数k均随结晶温度的升高而降低,半结晶时间t1/2和达到最大结晶速率的时间tmax随结晶温度的升高而缩短。但是MC尼龙6／纳米ZnO复合材料比MC尼龙6降低的幅度更大。     

微波能场均匀性调控及其对复合材料温度场分布的影响研究（英文）

微波加热技术凭借选择性加热、节能、高效等一系列优点成为目前复合材料成型领域的研究热点之一。然而,谐振腔内电场的不均匀分布将会引起复合材料构件的加热不同步,导致固化后构件的严重变形和质量缺陷,是制约该工艺广泛工程化应用的主要瓶颈。本文联合非线性电磁本构和功率流密度函数,查明了复合材料构件微波加热过程中电场均匀性与温度场分布之间的关联关系;结合有限元仿真技术,揭示了多种调控方式,例如微波激励源的设置、模式搅拌器的引入、载物平台的相对移动等对电场分布均匀性的作用机制;基于自主研发的微波加热均匀性调控设备,开展系列性实验探究了不同调控模式下复合材料构件温度场分布的演变规律,为仿真分析提供了数据支撑;最后,深入分析了固化过程中温度场分布均匀性对复合材料性能的影响。     

纳米颗粒增强聚合物基复合材料的性能研究

以聚苯乙烯为基体,纳米二氧化硅颗粒为填料构建界面双层结构模型与聚苯乙烯基纳米复合材料结构模型。对二氧化硅表面使用硅烷偶联剂与碳链进行改性修饰,探究界面影响材料性能的机理与不同改性程度纳米颗粒增强聚苯乙烯的作用机理,观察计算聚合物基纳米复合材料之间的相互作用与相容性。通过改变纳米二氧化硅颗粒的粒径和质量分数,来计算不同复合材料的相容性、介电性能和力学性能。试验中以聚苯乙烯为基体树脂,纳米颗粒为填料,构建了聚合物复合片材。通过控制填料含量与颗粒表面改性,观察并分析了复合材料片的介电常数。加入纳米颗粒,复合材料片的介电常数增加;增大颗粒尺寸或改性无机颗粒表面,会削减介电常数的增加。     

平面布置振荡热管壁面温度分布特性实验研究

实验测量了由振荡热管冷凝段构成的平板表面中管束壁面上横向和纵向温度,对升负荷和降负荷过程中壁面温度分布特性进行了分析．实验表明平板表面外侧管壁面温度波动幅度较大,中间点温度比较均匀;受管束内汽液流动及剧烈振荡的影响,在热管蒸发段壁面温度达到90℃时,平板表面温度均匀程度最好;当蒸发段壁面温度为120℃时．横向各点温度相差比较大．管束壁面纵向温度分布实验表明：蒸发段壁面温度为40℃时,热管未启动;而在120℃时热管完全启动,各测点温度相差不大;在60℃～80℃时,纵向温度相差较大,温度分布不均匀,靠近蒸发段的测点温度升高较快;蒸发段壁面温度在80℃以上时,平板表面纵向温度趋于均匀．     

石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的制备及电化学性能研究

以过硫酸铵为氧化剂,三氯化铁作为掺杂剂,采用原位聚合法制备石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料.通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外(IR)光谱对样品的形貌及结构进行表征.结果表明:聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒在石墨烯片层上呈均匀分散状态.循环伏安测试法(CV)等电化学测试表明:随着石墨烯质量分数的增加,纳米复合材料电极的电化学性能随之改善,当石墨烯的质量分数为50%时,石墨烯/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的比电容达到168.8 F/g,显示出较好的电化学活性.     

HIPS插层复合材料的结构与阻燃性的关系

根据蒙脱土(MMT)特殊的片层结构,采用熔融插层法制备了HIPS/MMT及HIPS/OMMT复合材料,并用锥形量热仪对材料的燃烧性能进行测试。结果表明,材料中蒙脱土片层的取向影响材料的阻燃性;与竖直取向的HIPS/OMMT复合材料相比,水平取向的HIPS/OMMT复合材料有更低的热释放速率和质量损失速率,具有较高的阻燃性。用扫描电镜表征了不同取向材料燃烧后炭层的形貌,表明形成的炭层也具有横、竖取向。此现象解释了插层复合材料的取向影响材料的阻燃性,为聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料阻燃机理的研究提供了依据。     

PET/纳米SiO2复合物的流变性及纺丝性能

聚合物纳米复合材料是现代材料学的重点研究内容之一,对于开发高性能、多功能性材料具有重要意义.本研究采用在合成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)时直接添加纳米SiO2,制备了可用于纺丝的PET/纳米SiO2复合物.对复合物的流变性、可纺性及纤维力学性能的研究表明:PET/纳米SiO2复合物的熔体流变性属切力变稀流体,随剪切速率的增加,SiO2的增稠作用缓解,熔体粘度下降较大;升高温度也可使熔体粘度有较大下降.因此,可通过提高剪切速率或提高温度改善熔体的流动性能;在SiO2添加量小于2%时,可制得分子量较低、熔体粘度适宜于纺丝的聚酯复合物,该复合物可纺性良好,可用于制备抗起球聚酯纤维.     

矩形微波腔体双馈口位置与加热效率仿真及验证

针对热风微波耦合装置设计了一种双馈口矩形微波加热腔体,利用电磁仿真软件HFSS对矩形微波加热腔体建模,分别建立了体积相当、位置一致的圆柱形和长方体样品模型.仿真了不同的馈口位置、样品形状及物料装载量对微波加热效率的影响.通过分析S参数曲线得到两个馈口应相互垂直分布以及馈口的最佳安装位置;通过仿真结果可得知,内置圆柱形样品的腔体场强分布更加均匀,其微波加热效率相比长方体形样品提升了11.08%;微波加热效率随物料装载量增加呈现上升趋势.通过试验得到该加热腔的有效功率为71%~75%,验证了馈口分布、位置以及微波加热腔尺寸设计的合理性,该研究结果在热风微波耦合装置研发过程中有较实际的指导意义.     

养护温度对高延性水泥基材料力学性能的影响

研究养护温度对高延性水泥基复合材料性能的影响,分析养护温度在20、40、60和80℃时水泥基复合材料的抗弯性能、抗压强度、抗折强度及裂缝分布特点.结果表明,养护温度越高,高延性水泥基复合材料的早期跨中挠度越小;养护温度高于40℃时,试件的跨中挠度和韧性指数随龄期延长无明显变化;高养护温度能显著提高高延性水泥基复合材料的早期抗压强度和抗折强度,龄期对高温养护条件下高延性水泥基复合材料的抗压、抗折强度影响不大;粉煤灰掺量相同时,常温养护下高延性水泥基复合材料的裂缝更加细密均匀;养护温度为60℃时,粉煤灰掺量提高至80%,高延性水泥基复合材料的韧性显著提高,28d抗压强度可达70MPa.     

微波加热下食品球形物料温升状态的研究

微波加热温升状态研究是传热传质学研究的基本内容之一，也是食品微波加热、于煤、杀菌必定涉及的内容．微波加热过程是一种复杂的非稳态过程，它与物料的物性、形状尺寸，微波功率、频率及场分布等有关．本文对均匀场内球形物料加热过程进行了实验和理论研究，测定了多种物料的温度分布，提出了过程的传热传质的数学模型，在若于简化条件下，求出了温度分布的数值解，与实验结果接近。并利用数学模型对过程进行了分析     

层层自组装纳米石墨烯整理棉织物电热性能研究

研究纳米石墨烯整理棉织物的电热性能。采用聚(4-苯乙烯磺酸钠)作为聚阴离子和壳聚糖为聚阳离子。将石墨烯纳米片均匀掺杂在壳聚糖溶液中,通过静电吸附层层自组装技术对棉织物进行涂层整理并研究其性能。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征分析石墨烯纳米片和用于改性棉织物的表观形态;并应用相关仪器对其电热性能进行测量。结果表明:随整理棉织物涂覆石墨烯质量分数的增加,导电性逐渐增强,施加一定电压,稳态最大温度逐渐增大。当石墨烯质量分数为7.2%时,外施电压7V,通电8min,整理棉织物(PCSG10)稳态最大温度可达~134°C。认为:整理后的织物可制作加热保温服装。