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植物纤维增强PHBV和PBAT可降解复合材料研究进展 被引量：2
1
作者 魏风军 杨雪 《包装工程》 北大核心 2025年第1期28-39,共12页
目的植物纤维在增强可降解复合材料中的应用日益广泛,探讨植物纤维作为增强材料,在提升聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚酯(PHBV)和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)2种可降解复合材料综合性能中的优势与潜力。方法综述不同种类植物纤维增... 目的植物纤维在增强可降解复合材料中的应用日益广泛,探讨植物纤维作为增强材料,在提升聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸共聚酯(PHBV)和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)2种可降解复合材料综合性能中的优势与潜力。方法综述不同种类植物纤维增强PHBV和PBAT可降解高分子材料的研究进展,对各种复合材料的综合性能进行分析比较,并对其应用性能和前景进行总结与展望。结果植物纤维作为增强材料在PHBV和PBAT可降解高分子材料中的应用具有显著的优势和潜力,通过合理的纤维选择和表面改性技术,可制备出综合性能优异的可降解复合材料,满足不同应用领域的需求。结论未来,植物纤维增强PHBV和PBAT可降解复合材料的研究应针对抗菌抗氧化、水气阻隔、阻燃抑燃等领域展开系列研究,制备集高强度、耐水性和功能性于一体的可降解复合材料,以推动植物纤维增强可降解复合材料在更多领域的广泛应用。 展开更多
关键词 植物纤维 增强改性 可降解材料 复合材料 力学性能
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尖晶石/凹凸棒石复合材料的制备及其光热催化降解甲苯研究
2
作者 朱伟 刘天杨 +3 位作者 左士祥 姚超 刘经伟 李霞章 《化工新型材料》 北大核心 2025年第7期178-183,共6页
挥发性有机化合物(VOCs)的持续排放不仅导致严重的环境问题,也对人们的健康构成巨大威胁。光热催化氧化VOCs被认为是一种绿色可持续的技术。因此,需要优异的催化剂来实现高效利用光能并驱动催化反应。以凹凸棒石(ATP)为载体,通过溶胶-... 挥发性有机化合物(VOCs)的持续排放不仅导致严重的环境问题,也对人们的健康构成巨大威胁。光热催化氧化VOCs被认为是一种绿色可持续的技术。因此,需要优异的催化剂来实现高效利用光能并驱动催化反应。以凹凸棒石(ATP)为载体,通过溶胶-凝胶法合成了尖晶石NiCo_(2)O_(4)/ATP复合材料。Ni离子的存在改变了电荷转移机制,通过捕获激发电子等方式与Co离子之间相互作用,从而产生了优异的光吸收能力。在光照下,1∶5 NiCo_(2)O_(4)/ATP催化剂吸收可见与红外光,诱发晶格振动,最终将光子的能量转化为热量,使其在无需额外加热下即可实现优异的光生热能力(195.6℃)。ATP的引入促进了高效的NiCo_(2)O_(4)/ATP界面的形成以及生成丰富的氧空位,其作为吸附活化中心,将吸收的O2分子转化为活性氧物种,从而促进甲苯的降解。1∶5 NiCo_(2)O_(4)/ATP催化剂在初始浓度500×10^(-6)下实现了82%的甲苯降解。这项工作为低成本高效率的VOCs光热催化降解提供了一种新策略。 展开更多
关键词 凹凸棒石 尖晶石 光热催化 甲苯 氧空位
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不同成膜剂组分涂层改性对玄武岩纤维复合材料的耐湿热性能影响研究
3
作者 刘贺晨 吴鹏 +3 位作者 刘云鹏 薛伟 龚运 林浩凡 《绝缘材料》 北大核心 2025年第8期119-129,共11页
玄武岩纤维具有良好的绝缘性能、力学性能以及高温、化学环境下的性能稳定性,由其制成的玄武岩纤维复合材料芯棒(BFRP)在电工绝缘装备领域逐步得到了推广和应用。然而,湿热环境仍是威胁BFRP芯棒使用可靠性的关键因素。本文分别以有机硅... 玄武岩纤维具有良好的绝缘性能、力学性能以及高温、化学环境下的性能稳定性,由其制成的玄武岩纤维复合材料芯棒(BFRP)在电工绝缘装备领域逐步得到了推广和应用。然而,湿热环境仍是威胁BFRP芯棒使用可靠性的关键因素。本文分别以有机硅改性环氧树脂乳液(SER)和氢化双酚A环氧树脂乳液(HBPA)为主要原料制备两种浸润剂,利用浸润剂改性玄武岩纤维并制备两种复合材料,最后通过湿热老化试验和分子动力学模拟分析两种玄武岩纤维复合材料的耐湿热老化机理。结果表明:BFRP-SER拥有良好的耐湿热老化性能,其弯曲强度和电气强度较老化前下降幅度最小,分别下降30.1%和35.2%;泄漏电流和介质损耗因数较老化前上升幅度最小,分别提升了31.3%和141.0%。SER浸润剂涂层与纤维层和树脂层有较好的结合效果,且具有较高的耐水解性,这使BFRP-SER能够在湿热环境下较长时间内保持各项性能稳定。 展开更多
关键词 玄武岩纤维 涂层改性 耐湿热 复合材料 分子动力学
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聚硅氮烷催化氰酸酯树脂聚合反应
4
作者 王帆 李洪丽 +3 位作者 郝旭峰 霍肖蒙 朱亚平 齐会民 《功能高分子学报》 北大核心 2025年第1期78-86,共9页
通过氨解法合成了两种聚硅氮烷聚合物-聚二甲基硅氮烷(PMS)和聚甲基氢硅氮烷(PHS)。采用PMS和PHS催化聚合双酚A型氰酸酯单体(BADCy),分别得到预聚物PMSBADCy和PHS-BADCy。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(NMR)等对聚硅氮烷和... 通过氨解法合成了两种聚硅氮烷聚合物-聚二甲基硅氮烷(PMS)和聚甲基氢硅氮烷(PHS)。采用PMS和PHS催化聚合双酚A型氰酸酯单体(BADCy),分别得到预聚物PMSBADCy和PHS-BADCy。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(NMR)等对聚硅氮烷和预聚物的结构进行了表征,研究了催化聚合反应机理,确定了预聚物的固化加工工艺,并验证了树脂固化物的性能。结果表明:聚硅氮烷可有效催化氰酸酯树脂在80℃发生聚合反应生成三嗪环结构,形成具有致密均相结构的固化物,其热机械性能较好、热稳定性能优异、耐湿性能良好,且聚硅氮烷催化聚合氰酸酯较纯氰酸酯树脂固化后呈现出更加优异的力学性能。预聚反应机理研究表明,聚硅氮烷催化氰酸酯树脂的聚合反应过程中形成了含有―O―Si―NH―CN结构的高活性中间体,此活性中间体可继续与―C≡N反应,生成含有―C=NH结构的二聚体或多聚体,然后经环三聚反应形成对称或不对称的三嗪环结构。 展开更多
关键词 氰酸酯 聚硅氮烷 催化聚合 高性能树脂 低温成型
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碳-玻璃纤维夹层泡沫缝合复合材料的弯曲性能
5
作者 毛丽贺 朱佳琦 +3 位作者 陈利 焦亚男 鲁吉文 孙荣庆 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第2期8-14,22,共8页
针对夹层泡沫复合材料在弯曲载荷下易分层失效的问题,通过缝合技术来增强其弯曲性能。通过实验方法研究缝合密度和面板厚度对复合材料弯曲性能的影响,并结合有限元模拟分析弯曲过程渐进损伤。结果表明:碳-玻璃纤维夹层泡沫缝合复合材料... 针对夹层泡沫复合材料在弯曲载荷下易分层失效的问题,通过缝合技术来增强其弯曲性能。通过实验方法研究缝合密度和面板厚度对复合材料弯曲性能的影响,并结合有限元模拟分析弯曲过程渐进损伤。结果表明:碳-玻璃纤维夹层泡沫缝合复合材料的弯曲性能与缝合密度和面板厚度呈正比关系。当缝合密度为10 mm×10 mm、面板厚度为5层时,试样弯曲性能最优,弯曲强度达到73 MPa,弯曲模量为4.19 GPa,弯曲刚度为4.01×10^(6)N·mm^(2);碳-玻璃纤维夹层泡沫缝合复合材料弯曲破坏形貌主要表现为上面板凹陷、下面板断裂、泡沫发生压缩变形和剪切破坏现象,缝线树脂柱出现抽拔断裂。 展开更多
关键词 夹层泡沫复合材料 缝合 弯曲性能 破坏形貌 有限元模拟
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碳化硅/二硼化锆超高温陶瓷抗氧化特性建模
6
作者 周述光 李睿智 +1 位作者 刘骁 国义军 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第7期73-82,I0002,共11页
高速飞行器尖锐部件在极端热环境下常采用碳化硅/二硼化锆(SiC-ZrB_(2))超高温陶瓷实现维形需求,其核心在于高温氧化形成的致密固-液混合氧化膜(孔隙填充玻璃态硼硅酸盐)可有效阻氧扩散,实现整体上的零/微烧蚀。基于多孔氧化物中氧气扩... 高速飞行器尖锐部件在极端热环境下常采用碳化硅/二硼化锆(SiC-ZrB_(2))超高温陶瓷实现维形需求,其核心在于高温氧化形成的致密固-液混合氧化膜(孔隙填充玻璃态硼硅酸盐)可有效阻氧扩散,实现整体上的零/微烧蚀。基于多孔氧化物中氧气扩散机制与热化学平衡原理,提出了SiC耗尽层存在判据,建立了含/无耗尽层的双模型体系:对于含耗尽层工况,通过耦合CO/CO_(2)对流扩散传输、ZrO_(2)固态层生长、B_(2)O_(3)-SiO_(2)玻璃层蒸发/生长竞争机制,量化原始材料后退量与增重;对于无耗尽层工况,推导基材等界面后退方程及临界组分条件。通过计算明确SiC体积分数20%~30%时氧化产物致密度最高,抗氧化性能最优。在1473、1573、1773 K静态空气环境中开展模型验证,计算得到的氧化增重曲线与试验数据吻合良好,证明模型可较为精准模拟SiC含量变化对氧化行为的影响规律。该模型能有效模拟SiC-ZrB_(2)陶瓷的氧化行为,为材料优化设计提供重要的抗氧化性能评估依据。 展开更多
关键词 高速飞行器 热防护 超高温陶瓷 抗烧蚀 氧化膜
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GFRP-十字形钢骨混凝土柱轴压试验及力学性能研究
7
作者 张云峰 马锦辉 +3 位作者 张佳睿 滕振超 王桐 梁晨光 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第5期117-124,141,共9页
本文旨在研究纤维增强复合材料(GFRP)钢骨混凝土短柱在轴压作用下的力学性能。对6根采用不同组合形式的GFRP管钢骨混凝土短柱进行了轴压试验,并利用ABAQUS建立GFRP管约束十字形钢骨混凝土柱的力学模型进行参数分析,研究不同截面形式、... 本文旨在研究纤维增强复合材料(GFRP)钢骨混凝土短柱在轴压作用下的力学性能。对6根采用不同组合形式的GFRP管钢骨混凝土短柱进行了轴压试验,并利用ABAQUS建立GFRP管约束十字形钢骨混凝土柱的力学模型进行参数分析,研究不同截面形式、钢骨腹板间距、长细比、纤维缠绕角度对构件的轴压力学性能的影响规律。试验结果表明:与传统十字形钢骨混凝土柱相比,有加劲肋的新型钢骨混凝土柱的极限承载力提升约6%;随着钢骨腹板间距的增加,组合柱的极限承载力得到显著提高;增加长细比组合柱的极限承载力和刚度也相应减小;与纤维缠绕角度为45°的构件相比,单层纤维缠绕角度为0°的构件的极限承载力增长39%,但构件的初始刚度几乎没受影响;同时,交替排布的纤维缠绕角度的极限承载力及刚度没有明显的变化规律。 展开更多
关键词 GFRP管 组合结构 轴压性能 有限元分析
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适用于蜂窝增强低密度材料的抗氧化涂层研究
8
作者 邓火英 方洲 +2 位作者 潘艳 左小彪 代晓伟 《宇航材料工艺》 北大核心 2025年第1期76-80,共5页
研制开发出了一种适用于蜂窝增强低密度防热材料的抗氧化涂层,研究了抗氧化涂层的工艺性、表面结构、热稳定性,并采用马弗炉烧蚀实验、等离子烧蚀试验以及辐射加热试验对其烧蚀性能进行了考核。结果表明:抗氧化涂层的溶剂含量范围应为25... 研制开发出了一种适用于蜂窝增强低密度防热材料的抗氧化涂层,研究了抗氧化涂层的工艺性、表面结构、热稳定性,并采用马弗炉烧蚀实验、等离子烧蚀试验以及辐射加热试验对其烧蚀性能进行了考核。结果表明:抗氧化涂层的溶剂含量范围应为25%~75%,适用期大于165 min,涂层厚度≤300μm。酚醛树脂STN-1的涂层热稳定性优于甲基苯基硅橡胶218-1。涂层经历800℃/10 min后出现了比较明显的陶瓷化现象。在1 MW/30 s和1.5 MW/30 s这两个条件下均形成了坚硬、致密的碳层。在2 000℃/300 s的辐射加热环境下,有涂层的蜂窝增强低密度防热材料背面温度降低了10℃,且碳层强度更高。 展开更多
关键词 蜂窝增强 防热材料 抗氧化涂层 烧蚀
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Ru/蒙脱土催化乙酰丙酸制备γ-戊内酯研究
9
作者 王伟涛 张媛 +3 位作者 陈立政 王欢 何珍红 马养民 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第2期119-126,139,共9页
γ-戊内酯是乙酰丙酸加氢的高附加值产品之一,在化工和燃料领域有着广泛的应用.本文以天然矿物蒙脱土为载体,制备了负载Ru的Ru/MMT催化剂,并以其为催化剂在以水为溶剂80℃下反应6 h条件下,乙酰丙酸加氢制备γ-戊内酯的产率达到98.0%,选... γ-戊内酯是乙酰丙酸加氢的高附加值产品之一,在化工和燃料领域有着广泛的应用.本文以天然矿物蒙脱土为载体,制备了负载Ru的Ru/MMT催化剂,并以其为催化剂在以水为溶剂80℃下反应6 h条件下,乙酰丙酸加氢制备γ-戊内酯的产率达到98.0%,选择性达到98.0%;通过对比实验等探究了该催化反应的反应路径,并对该催化剂的催化稳定性进行了研究,发现该催化剂具有良好的稳定性. 展开更多
关键词 蒙脱土 乙酰丙酸 催化加氢 γ-戊内酯
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低周反复荷载作用下芯钢管连接的PVC-CFRP管混凝土柱-RC梁边节点应变分析
10
作者 于峰 施坤 +2 位作者 管玉聪 方圆 许波 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期57-67,共11页
为分析芯钢管连接的PVC-CFRP管混凝土柱-RC梁边节点的应变发展规律,通过10个芯钢管边节点试件和1个普通边节点试件的低周反复试验,探析芯钢管含钢率、CFRP条带间距、节点环箍配箍率、轴压比和梁纵筋配筋率的影响。试验结果表明:试件在... 为分析芯钢管连接的PVC-CFRP管混凝土柱-RC梁边节点的应变发展规律,通过10个芯钢管边节点试件和1个普通边节点试件的低周反复试验,探析芯钢管含钢率、CFRP条带间距、节点环箍配箍率、轴压比和梁纵筋配筋率的影响。试验结果表明:试件在节点处发生剪切破坏。早期节点剪力主要由混凝土斜压杆承担,当试件达到峰值承载力时,节点斜向压力仍由混凝土承担,而斜向拉力由柱纵筋和节点环形箍筋共同承担,芯钢管直接参与抗剪。考虑芯钢管含钢率、节点环箍配箍率和轴压比的影响,引入边节点抗剪综合影响系数,建立边节点抗剪承载力的计算模型,公式计算结果与试验值吻合较好。 展开更多
关键词 PVC-FRP管混凝土 节点 钢管混凝土 破坏形态 应变分析 受剪机理 复合材料
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爆炸冲击波与破片联合作用下纤维织布失效行为研究
11
作者 解江 蒋逸伦 +2 位作者 李漩 潘汉源 冯振宇 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第6期48-56,共9页
简易爆炸装置(IEDs)是民航恐怖袭击事件中常见的袭击破坏手段之一。在机舱内部需要对小当量爆炸装置进行防护的场景下,高性能纤维织布可作为防爆结构进行使用。针对含破片爆炸威力场下纤维织布的失效行为,开展了芳纶(Ar-amid)和超高分... 简易爆炸装置(IEDs)是民航恐怖袭击事件中常见的袭击破坏手段之一。在机舱内部需要对小当量爆炸装置进行防护的场景下,高性能纤维织布可作为防爆结构进行使用。针对含破片爆炸威力场下纤维织布的失效行为,开展了芳纶(Ar-amid)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)平纹织布的预置破片自由场爆炸试验,并使用超压传感器、高速摄像机记录了试验过程。通过爆炸冲击波及破片传播的理论分析及试验结果,对纤维织布的失效行为进行了研究并评估了织布的防护效果。结果表明:预置破片后对爆炸威力场的改变会使织布的失效模式发生明显转变;近爆距下,含破片爆炸威力场中的冲击波早于破片作用于织布,织布经历冲击波作用后产生的预应力或失效会导致其抗破片能力变弱;在药量相同的近爆距工况下,预置破片时相比无破片时需要更大的织布厚度才能实现对冲击波与破片的完全防护,加强纤维织布抗破片性能是后续工作中防护性能提升的重点。 展开更多
关键词 纤维织布 爆炸力学 爆炸冲击波 高速破片 失效行为 复合材料
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变泊松比蜂窝夹芯结构的吸波性能优化设计
12
作者 孙士平 常梦源 胡政 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期67-75,共9页
采用泊松比分类六边形蜂窝构型,基于均匀化理论建立蜂窝单胞参数化有限元模型,开展了变泊松比蜂窝夹芯结构的吸波性能分析与给定反射率目标的蜂窝构型优化。计算结果表明:2~18 GHz电磁波垂直入射工况下,减小蜂窝边长和增大蜂窝高度均能... 采用泊松比分类六边形蜂窝构型,基于均匀化理论建立蜂窝单胞参数化有限元模型,开展了变泊松比蜂窝夹芯结构的吸波性能分析与给定反射率目标的蜂窝构型优化。计算结果表明:2~18 GHz电磁波垂直入射工况下,减小蜂窝边长和增大蜂窝高度均能有效提高结构吸波性能,使泊松比趋于零的蜂窝角度变化可提高吸波性能,存在与蜂窝几何参数匹配的最佳涂层厚度,能够获得最优吸波性能;与正泊松比常规六边形蜂窝、零泊松比半内凹六边形蜂窝和负泊松比内凹六边形蜂窝的初始方案相比,反射率为-10 dB时,三种优化蜂窝吸收带宽分别增大了56.8%、35.2%、52.5%,而反射率为-20 dB时,三种优化蜂窝吸收带宽分别从零增大为4 GHz、2.3 GHz、0.5 GHz;三种泊松比蜂窝中,正泊松比蜂窝的优化适应潜力最好。研究结果为多功能蜂窝吸波结构的蜂窝构型设计提供了参考。 展开更多
关键词 吸波性能 泊松比 蜂窝构型 优化设计 蜂窝夹芯结构 复合材料
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浇注温度对DD419单晶高温合金组织及持久性能的影响
13
作者 张辉 丁强 刘纪德 《航空材料学报》 北大核心 2025年第1期70-79,共10页
研究不同浇注温度的DD419单晶高温合金在850℃/650 MPa、1050℃/190 MPa、1100℃/130 MPa下的持久性能,并采用SEM、EDS和TEM分析不同浇注温度下的组织形态和成分偏析,研究其对持久性能的影响。结果表明:浇注温度降低,合金一次枝晶间距增... 研究不同浇注温度的DD419单晶高温合金在850℃/650 MPa、1050℃/190 MPa、1100℃/130 MPa下的持久性能,并采用SEM、EDS和TEM分析不同浇注温度下的组织形态和成分偏析,研究其对持久性能的影响。结果表明:浇注温度降低,合金一次枝晶间距增大,共晶含量和显微孔洞增多,同时γ′相尺寸减小。在高温低应力(1100℃/130 MPa)下持久性能受γ′相尺寸的影响大于显微孔洞和残余共晶含量,细小弥散的γ′相有利于合金的持久性能,因此1500℃浇注的合金持久性能最佳。中温高应力下γ′相被大量位错切割,弥散的γ′相更利于位错塞积。同时不同浇注温度下的合金均保持了良好的伸长率,但随着浇注温度的降低,3种测试条件下的断面收缩率下降。浇注温度对合金的断口形貌影响不大,850℃/650 MPa持久断口附近的γ′相依旧保持立方形态,断裂机制为混合断裂,其他条件下γ′相均发生了筏化,断裂机制均为微孔聚集型断裂。 展开更多
关键词 DD419 浇注温度 持久性能 显微孔洞 断裂机制
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智能高强度石墨烯双网络凝胶珠对染料的高效去除及重复使用性能
14
作者 刘翠云 董雨珂 +3 位作者 李珊 刘辉 张雨涵 杨明远 《化工新型材料》 北大核心 2025年第6期178-184,191,共8页
通过离子交联与原位还原组装制备了一种海藻酸钠改性石墨烯双网络水凝胶珠(CG),对样品的结构与形貌进行了红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜表征,研究了其对结晶紫染料的吸附性能。结果表明:氧化石墨烯与海藻酸钙之间存在较强的氢键相互作用... 通过离子交联与原位还原组装制备了一种海藻酸钠改性石墨烯双网络水凝胶珠(CG),对样品的结构与形貌进行了红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜表征,研究了其对结晶紫染料的吸附性能。结果表明:氧化石墨烯与海藻酸钙之间存在较强的氢键相互作用,形成了石墨烯片层3D网络与海藻酸钙双网络结构水凝胶珠,凝胶球具有良好的力学性能,在pH=1.2及pH=7.4溶液中表现出不同的溶胀行为,呈现pH智能响应性。石墨烯凝胶珠内部呈现多孔结构,对结晶紫染料表现出较高的吸附能力与较快的吸附速率,最大吸附量为363.6mg/g。利用在不同pH溶液的吸附性能不同,实现水凝胶珠的再生和重复使用,重复使用5次后,去除率仍保持在90%左右。吸附等温模型符合Langmuir模型,Freundlich模型表明该吸附过程为有利吸附,吸附动力学符合伪二级动力学模型。 展开更多
关键词 石墨烯 海藻酸钠 水凝胶珠 结晶紫 双网路
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考虑细观随机分布的SMC/UD混杂复合材料建模与分析
15
作者 杨睿 陈冠华 +1 位作者 孙士勇 王俊龙 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期16-22,共7页
本文针对片状模塑料(SMC)/单向纤维(UD)构成的混杂复合材料力学性能进行研究,在细观层面采用蒙特卡洛方法随机生成纤维片,提出的抑制干涉效应的建模方法能够有效改善纤维片间的重叠率,通过敏感度分析确定了细观代表体元尺寸,对细观代表... 本文针对片状模塑料(SMC)/单向纤维(UD)构成的混杂复合材料力学性能进行研究,在细观层面采用蒙特卡洛方法随机生成纤维片,提出的抑制干涉效应的建模方法能够有效改善纤维片间的重叠率,通过敏感度分析确定了细观代表体元尺寸,对细观代表体元施加周期性边界条件以获得混杂复合材料弹性参数,模型的弹性模量预测结果和试验结果吻合良好;并进一步探讨了纤维片尺寸、体积分数以及铺层方式对混杂复合材料弹性模量的影响。结果表明:纤维片长宽比不同会导致代表体元尺寸发生变化,长宽比增加,混杂复合材料弹性模量增加;纤维片体积分数增加将导致混杂复合材料弹性模量增加;对混杂复合材料进行铺层设计,可以使其既具有SMC复合材料的可成型性,又具有与准各向同性材料相当的弹性模量。 展开更多
关键词 有限元分析 周期性边界条件 混杂复合材料 代表体元 SMC
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SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料制备技术研究进展
16
作者 王衍飞 刘荣军 +2 位作者 张金 杜金平 李端 《材料工程》 北大核心 2025年第4期52-74,共23页
连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能,是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_(f)/SiC复合材料的四大... 连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料具有轻质、高强韧、耐高温、抗氧化等优异的综合性能,是在航空涡轮发动机热端部件和新型空天飞行器防热结构等领域具有广泛应用前景的先进材料。本文从SiC_(f)/SiC复合材料的四大组成单元出发,综述了SiC纤维、界面相、SiC基体和环境障涂层(EBC)制备技术研究进展,并提出了SiC_(f)/SiC复合材料未来发展需要突破的瓶颈问题。目前第三代SiC纤维具有近化学计量的C/Si比,并且具有优异的高温力学性能和耐温性能。界面相的结构和抗氧化性能对SiC_(f)/SiC复合材料在高温有氧环境下的力学性能起着决定性作用,探索与SiC相匹配且具有优异抗氧化性能的新型界面相,并且实现连续均匀制备,是界面相发展的研究重点。SiC_(f)/SiC复合材料常用的制备方法主要有PIP法、CVI法和RMI法,但是单一方法已经无法满足复合材料的性能需求,由此研究者主要开展了CVI-PIP联用工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料的工艺参数、微观结构和力学性能等研究。环境障涂层作为防止SiC_(f)/SiC复合材料受到外界环境侵蚀的屏障,在第三代Si/Yb2Si2O7环境障涂层体系基础上,通过补充Si源、自愈合等策略可制备得到高可靠、长寿命的环境障涂层,从而提高SiC_(f)/SiC复合材料构件的服役寿命。为了实现SiC_(f)/SiC复合材料的广泛应用,未来还需要在复合材料结构设计、低成本制造、新型抗氧化界面相开发、抗开裂、抗剥落的新型环境障涂层研制、失效分析与寿命预测等方面开展进一步的研究工作。 展开更多
关键词 SiC_(f)/SiC复合材料 SIC纤维 界面相 EBC涂层 制备工艺
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基于EDEM-Fluent耦合的泵内含不同形状颗粒的固液两相流磨损
17
作者 程文洁 邵春雷 《南京工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期186-193,共8页
离心泵是输送固液两相混合物的关键设备,固体颗粒的存在容易导致泵磨损。为了研究固相性质对泵内部流动特性的影响,特别是揭示固体颗粒在壁面上的磨损机制,采用EDEM-Fluent耦合方法研究泵内的固液两相流,并采用欧拉拉格朗日模型进行数... 离心泵是输送固液两相混合物的关键设备,固体颗粒的存在容易导致泵磨损。为了研究固相性质对泵内部流动特性的影响,特别是揭示固体颗粒在壁面上的磨损机制,采用EDEM-Fluent耦合方法研究泵内的固液两相流,并采用欧拉拉格朗日模型进行数值模拟。计算结果清晰地显示了粒子的动态分布及其碰撞情况。结果表明:颗粒尺寸对磨损影响较大,无论在何种流量工况下,大尺寸颗粒对蜗壳的磨损更为严重;在相同工况下,非球体颗粒对泵部件的磨损相对严重一些;在不同流量工况下,泵入口及出口段的颗粒分布差别较大,低流量工况下的叶轮入口位置颗粒分布非常不均匀,前盖板的磨损较严重;对大尺寸球体颗粒和非球体颗粒进行对比,在小流量工况下,无论是球体颗粒还是非球体颗粒,泵的磨损情况都非常严重,磨损曲线斜率很高,且呈现阶段性的陡增。研究结果可以获得准确的磨损位置,为改进离心泵的水力设计提供参考。 展开更多
关键词 固液两相流 EDEM-Fluent耦合 球体颗粒 非球体颗粒 磨损
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针刺陶瓷基复合材料孔隙缺陷参数化表征及其弹性参数预测
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作者 孙士勇 李海林 王俊龙 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期20-27,67,共9页
针刺陶瓷基复合材料在航空航天等热端结构上具有广泛应用前景,但在预制、沉积等过程中产生的制造缺陷导致其性能分散性大,难以准确预测其力学行为。本文基于X射线显微镜和三维图像重构技术,结合概率拟合方法,对材料孔隙缺陷的尺寸和结... 针刺陶瓷基复合材料在航空航天等热端结构上具有广泛应用前景,但在预制、沉积等过程中产生的制造缺陷导致其性能分散性大,难以准确预测其力学行为。本文基于X射线显微镜和三维图像重构技术,结合概率拟合方法,对材料孔隙缺陷的尺寸和结构特征进行参数化表征,发现与单向层相比,网胎层孔隙率高,且孔隙等效直径大,但长宽比小。采用椭球拟合和多尺度建模方法,对材料的弹性性能进行了预测和分析,预测结果与实验结果相差约3.1%,具有较好的准确性。通过对孔隙参数的讨论发现:单向层孔隙在分布方向上具有较好的统一性,对纤维束长度方向弹性性能的削减程度低于对其他方向弹性性能的削减程度;相较而言,网胎层具有较高的孔隙率,通过改善工艺参数降低网胎层孔隙率,有利于进一步提高材料整体的弹性性能。 展开更多
关键词 针刺陶瓷基复合材料 X射线显微镜 孔隙缺陷表征 多尺度建模 弹性性能
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仿生叶片状二氧化钛/凹凸棒石/木质素复合材料的构建及其抗紫外线性能研究
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作者 张亮 韦乐研 李霞章 《日用化学工业(中英文)》 北大核心 2025年第8期1017-1023,共7页
全球紫外线辐射量随着臭氧层的破坏而增加,对人类健康造成了潜在危害。无机防晒剂多存在纳米毒性、活性自由基氧化及对生态系统的负面影响。由于天然木质素中存在大量苯环、酮基和酚羟基等官能团,具备能够清除活性自由基、吸收紫外线等... 全球紫外线辐射量随着臭氧层的破坏而增加,对人类健康造成了潜在危害。无机防晒剂多存在纳米毒性、活性自由基氧化及对生态系统的负面影响。由于天然木质素中存在大量苯环、酮基和酚羟基等官能团,具备能够清除活性自由基、吸收紫外线等优势,因此开发木质素基抗紫外材料具有巨大价值。受植物叶片结构的光保护机制启发,文章采用沉淀法制备了二氧化钛/凹凸棒石(TiO_(2)/ATP)二元复合材料,然后通过微波水热法得到了二氧化钛/凹凸棒石/脱碱木质素(TiO_(2)/ATP/DL)纳米复合材料,并将该材料进行抗紫外应用评价。结果表明,TiO_(2)以针状形态均匀分布在ATP表面,TiO_(2)的分散性得到提高,DL分子中丰富的酚羟基和芳香环以及羰基形成p-π偶联,使它们能够吸收大量的紫外光,同时与TiO_(2)/ATP产生相互作用,进一步提高紫外线吸收范围。TiO_(2)/ATP/DL加入到防晒乳液中,由于ATP的一维结构使乳液结构更加稳定,形成的防晒霜受破坏后恢复速度快,显示了优异的防晒应用效果。 展开更多
关键词 木质素 抗紫外 仿生 凹凸棒石 TiO_(2)
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增材制造连续纤维增强树脂基复合材料研究进展
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作者 刘小龙 王文宇 +2 位作者 赵阳 王晓明 牛宗伟 《中国表面工程》 北大核心 2025年第3期1-18,共18页
连续纤维增强树脂基复合材料是近年发展起来的一种新型高性能复合材料,采用增材制造技术制备复合材料具有制造过程灵活、成型效率高的优点,因此成为研究的热点。总结树脂基体材料和纤维材料的特点,重点论述连续纤维增强树脂基复合材料... 连续纤维增强树脂基复合材料是近年发展起来的一种新型高性能复合材料,采用增材制造技术制备复合材料具有制造过程灵活、成型效率高的优点,因此成为研究的热点。总结树脂基体材料和纤维材料的特点,重点论述连续纤维增强树脂基复合材料增材制造的挤出和浸渍工艺及其温度、打印速度、打印间距等工艺参数对材料的影响,综述连续纤维增强树脂基复合材料的纤维与基体之间、层与层之间断面微观组织结构和材料的拉伸强度与弯曲强度等力学性能。针对目前连续纤维增强树脂基复合材料的增材制造材料需求增加和性能缺陷等存在的问题做出总结并对发展方向提出建议,如提高复合材料的可回收性并进一步改善增材制造工艺过程等。通过对当前连续纤维增强树脂基复合材料的研究进展进行总结,全面了解该领域的研究现状,对未来的研究趋势及应用领域进行分析和展望。 展开更多
关键词 连续纤维 树脂材料 增材制造 复合材料 界面结合 力学性能
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