酚醛气凝胶/炭纤维复合材料的结构与烧蚀性能

分别以密度为0.15 g/cm~3的铺层炭纤维毡和炭纤维穿刺编织体作增强体,采用酚醛树脂浸渍炭纤维,经溶胶-凝胶过程,制备出不同密度和结构的酚醛气凝胶/炭纤维复合材料(PAC)。研究表明,所制复合材料具有轻质(0.27～0.40 g/cm~3)和低热导率(0.056～0.068 W·(m·K)~(-1))特点;炭纤维穿刺编织体复合材料(P-PAC)的弯曲强度是铺层炭纤维毡复合材料(L-PAC)的2倍,当P-PAC密度为0.40 g/cm~3时,其弯曲强度可达35.9 MPa;P-PAC具有更优的耐烧蚀性能,在2 000℃、60 s的烧蚀条件下,其质量烧蚀率为0.0043 g/s、线烧蚀率为0.0147 mm/s。酚醛粒子因纳米尺寸效应能够完全分解、蒸发、升华,充分带走表面热,而气凝胶多孔结构也有效的阻止表面热量向内部传递,因而酚醛气凝胶/炭纤维复合材料具有优异的微烧蚀/隔热一体化功能。     

遮光剂掺杂Al2O3-SiO2气凝胶/莫来石纤维毡复合材料的高温隔热性能研究

分别以TiCl₄和ZrOCl₂·8H₂O作为钛源和锆源, 经过溶胶-凝胶和超临界CO₂干燥过程, 将遮光剂粒子TiO₂和ZrO₂掺入到Al₂O₃-SiO₂气凝胶, 并进一步以莫来石纤维毡为增强相制备出具有一定力学性能的耐高温气凝胶复合材料, 分别探究了两种遮光剂粒子对复合材料的微观结构、力学性能和热导率的影响。结果显示: 遮光剂粒子的引入可以有效阻止气凝胶在高温下的塌陷和团聚, 保持气凝胶高孔隙率的特性; 复合材料呈现典型的气凝胶填充纤维结构, 并且具有轻质(0.21~0.24 g·cm^-1)和高强度(弯曲强度为0.98~1.26 MPa)的优异性能, 拓展了材料的实用性; 在 1050℃的高温下, 由于 TiO₂ 和 ZrO₂ 粒子对红外电磁波具有吸收和散射作用, 可以将复合材料的热导率由0.098 W·m^-1·K^-1分别降低至0.085 W·m^-1·K^-1和0.076 W·m^-1·K^-1, 从而有效提高材料的高温隔热性能。     

酚醛气凝胶/碳纤维复合材料的结构调控及性能研究

以酚醛树脂为前体、碳纤维针刺预制体为增强体,采用溶胶-凝胶、常压干燥方法制备得到纳米孔酚醛气凝胶/碳纤维复合材料。在不改变材料密度的条件下,通过调节固化剂的用量来调控酚醛气凝胶的纳米颗粒尺寸及孔隙结构,改变气凝胶颗粒在碳纤维针刺预制体中的填充状态,制备出不同微观结构的复合材料。研究表明：随着固化剂用量的减少,气凝胶的颗粒粒径逐渐变小,平均孔径在230 nm~5μm范围内可调;与碳纤维复合后,随着气凝胶颗粒的减小,复合材料的力学性能逐渐提升、热导率逐渐降低、烧蚀性能明显提高。优化后的PAC复合材料具有极低的密度（0.27 g·cm^-3）、高弯曲强度（8.9 MPa）、较低的热导率（0.065 W·m^-1·K^-1）;在2000℃、30 s的中等热流烧蚀条件下,质量烧蚀率为0.0081 g·s^-1、线烧蚀率为0.0204 mm·s^-1。通过调控材料的纳米结构,能够有效地提升材料的力学、隔热以及烧蚀性能,满足高性能热防护应用需求。     

菱形挂篮主桁架有限元优化分析

本文以连霍高速某大跨度连续刚构桥为依托,利用有限元软件建立参数模型,模拟分析菱形挂篮结构受力体系,并通过计算对悬臂施工挂篮进行结构优化分析。以主桁架作为优化目标,以挂篮上部拉杆与水平面的夹角作为控制参数,通过对比不同控制参数下挂篮构件的力学性能找出合理的布置体系,以达到选取优型挂篮主桁架形式的目的,进而为菱形挂篮结构优化设计提供一种新思路和有效的参考。     

耐400℃高温氰酸酯导电胶的制备与性能

为了解决芯片密封封装时管壳高温焊接导致的芯片脱粘、封装内产气等问题,本工作首次以耐高温氰酸酯树脂为基体、高纯片状Ag粉为填料,制备了耐400℃高温的氰酸酯导电胶。微观结构分析结果表明,片状Ag颗粒在氰酸酯基体中随机分布,形成了较好的导热导电网络,且去除Ag粉表面有机物可以有效抑制氰酸酯导电胶粘接固化后气泡和裂纹的产生。热性能分析表明氰酸酯导电胶具有优异的热稳定性,其在300℃下的失重率仅有0.06%,400℃下的失重率小于0.3%,远低于目前公开报道的导电胶在相同温度下的失重率。氰酸酯导电胶的玻璃化温度(T_g)为240℃,低于和高于T_g时的热膨胀系数分别为51.2×10^-6/℃和162.2×10^-6/℃,具有较宽的使用温度范围。环境实验和力学性能测试表明,氰酸酯导电胶具有优异的粘接性能和环境适应性,330℃固化后的导电胶在环境测试后平均芯片剪切强度高达18.4 MPa。本工作制备的氰酸酯导电胶具备优异的综合性能,对电子封装用高温导电胶的研发和应用具有重要的参考价值。     

大跨度连续刚构桥病害分析及加固研究

连续刚构桥是预应力混凝土梁式桥的一种较为新颖的桥梁体系,有其独特的结构特征和受力特点,行车平顺,应用广泛。但在使用过程中也发现了梁体裂缝、露筋等缺陷。以乌溪特大桥为例,对其主要病害做了详细分析,并提出相应对策来减小病害的影响。