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机器人技术在复合材料修复中的应用
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作者 宣善勇 张来彬 +2 位作者 单奕萌 周健 姚学锋 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第9期113-124,共12页
复合材料修复目前主要依赖于人工,存在效率低、准确度低、经验无法移植等问题,而机器人具有高自由度、高灵活性和操作标准化等特点。修复工艺与机器人技术相结合可以实现复合材料修复工艺的自动化,并大幅提高修复效率和标准化。目前,已... 复合材料修复目前主要依赖于人工,存在效率低、准确度低、经验无法移植等问题,而机器人具有高自由度、高灵活性和操作标准化等特点。修复工艺与机器人技术相结合可以实现复合材料修复工艺的自动化,并大幅提高修复效率和标准化。目前,已有学者结合复合材料修复工艺的实际需求,开发了适用于钻孔、打磨、自动铺带和监测的末端执行器和机器人自动化修复系统,一定程度上解决了人工修复存在的精度低、修复质量不稳定等问题,为实现复合材料结构的高质量修复奠定技术基础。根据目前复合材料机器人修复技术的研究现状,深入介绍了复合材料修复中的机器人钻孔、机器人打磨、机器人自动铺带和机器人检测工艺的国内外研究现状及关键技术问题,分析了机器人技术在复合材料修复领域的应用,最后对复合材料机器人修复技术未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 复合材料修复 机器人钻孔 机器人打磨 机器人自动铺带 机器人检测
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盐雾环境对复合材料修复铝合金板疲劳性能的影响 被引量:4
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作者 王跃然 肖加余 +3 位作者 肖希海 曾竟成 江大志 邢素丽 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期67-72,共6页
采用单向碳/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复含中心裂纹铝合金板,进行0-1700h盐雾梯度腐蚀试验,测试并对比分析了各腐蚀时间结点上试件修复前后的疲劳性能,从疲劳寿命、疲劳临界裂纹长度和Paris公式材料常数(C和m)的变化三个方面... 采用单向碳/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复含中心裂纹铝合金板,进行0-1700h盐雾梯度腐蚀试验,测试并对比分析了各腐蚀时间结点上试件修复前后的疲劳性能,从疲劳寿命、疲劳临界裂纹长度和Paris公式材料常数(C和m)的变化三个方面考察不同盐雾腐蚀深度对铝合金裂纹板修复前后的疲劳性能差异。结果表明:碳/环氧补片胶接修复铝合金板能大幅度提高疲劳寿命,且未经修复的裂纹板在腐蚀1700小时后疲劳寿命下降53.8%,而修复板仅为38.6%。修复板疲劳裂纹临界长度acr大于未修复裂纹板,且随盐雾腐蚀时间延长,裂纹板和修复板acr变化不大,可作准判据使用。由试验数据得到的不同腐蚀时间上试样的材料常数C和m随腐蚀时间延长而减小。利用Paris公式可较好拟合铝合金板疲劳寿命及Paris区内的疲劳裂纹扩展行为,但疲劳寿命预测值与实际值的差异由未经腐蚀时的5%左右增大到腐蚀1500h时的10%左右。 展开更多
关键词 复合材料修复 铝合金 疲劳性能 盐雾
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复合材料修复铝合金薄板的湿热特性 被引量:2
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作者 王跃然 肖加余 +2 位作者 曾竟成 邢素丽 文思维 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期45-48,共4页
采用真空袋压技术将T300/CYD128复合材料补片胶接修复于含中心裂纹的铝合金1.76 mm薄板。研究了实验室模拟湿热环境对复合材料修复铝合金薄板的力学性能影响,修复用复合材料的吸湿特性,以及修复用复合材料拉伸试样及其基体树脂浇铸体的... 采用真空袋压技术将T300/CYD128复合材料补片胶接修复于含中心裂纹的铝合金1.76 mm薄板。研究了实验室模拟湿热环境对复合材料修复铝合金薄板的力学性能影响,修复用复合材料的吸湿特性,以及修复用复合材料拉伸试样及其基体树脂浇铸体的湿热性能。结果显示,浇铸体饱和吸水率为0.9%,复合材料吸湿动力学曲线则出现台阶;随湿热老化时间延长,浇铸体与复合材料拉伸性能先升后降,其性能峰值出现时间分别为500 h(73.9 MPa)和300 h(1 531 MPa);随湿热老化时间延长,铝合金裂纹板拉伸性能基本呈线性下降,断裂载荷下降速率ΔN=0.12 kN/100 h,修复板性能出现波动。 展开更多
关键词 复合材料修复 环氧树脂 铝合金 湿热
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冲击损伤下航空复合材料修复技术研究进展 被引量:4
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作者 王长越 邢素丽 《玻璃钢/复合材料》 CSCD 北大核心 2017年第12期91-98,共8页
先进复合材料在航空领域的广泛应用,尤其是在主承力结构方面的应用,对复合材料维护和修理工作提出了新的、更加迫切的要求。复合材料结构具有各向异性和非均质性的特点,对分层损伤和层间断裂十分敏感,此类损伤会造成复合材料结构强度和... 先进复合材料在航空领域的广泛应用,尤其是在主承力结构方面的应用,对复合材料维护和修理工作提出了新的、更加迫切的要求。复合材料结构具有各向异性和非均质性的特点,对分层损伤和层间断裂十分敏感,此类损伤会造成复合材料结构强度和性能的大幅降低,进而对航空飞行器的结构安全造成灾难性的后果。冲击载荷正是导致此类损伤的最大威胁,因此,对复合材料结构的冲击损伤规律及其修复技术的研究成为近年来的热点和难点。从冲击损伤评估、无损检测和修复技术三方面综述了当前国内外的主要研究进展,展望了冲击损伤下航空复合材料修复技术的发展前景。 展开更多
关键词 航空复合材料 冲击损伤 复合材料修复技术
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碳纤维复合材料修复带缺陷储气井的应力分析及试验研究 被引量:6
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作者 王晓桥 张永红 +2 位作者 徐拥军 王鑫 张烟生 《压力容器》 北大核心 2020年第3期65-71,共7页
针对天然气储气井井管外壁腐蚀现状,采用有限元计算方法,分析不同外壁腐蚀类型、不同腐蚀缺陷尺寸下储气井井管的应力分布、承载极限及疲劳性能;加工带缺陷储气井井管试件,选择碳纤维复合材料湿缠绕法补强修复;对修复后的井管试件进行... 针对天然气储气井井管外壁腐蚀现状,采用有限元计算方法,分析不同外壁腐蚀类型、不同腐蚀缺陷尺寸下储气井井管的应力分布、承载极限及疲劳性能;加工带缺陷储气井井管试件,选择碳纤维复合材料湿缠绕法补强修复;对修复后的井管试件进行有限元应力分析,并进行爆破试验和疲劳试验,以充分验证补强方法的有效性;储气井井管的理论分析和性能试验证明,碳纤维复合材料湿缠绕法补强可以有效地修复带外壁缺陷的储气井井管,有效、快捷地解决在役天然气储气井井管外壁腐蚀问题。 展开更多
关键词 储气井 复合材料修复 应力分析 爆破试验 疲劳试验
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微胶囊自修复复合材料的研究进展 被引量:6
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作者 李婷婷 王瑞 刘星 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第17期57-61,共5页
预埋微胶囊法是实现复合材料自修复方法的一种,也是目前复合材料修复领域的研究热点之一。迄今为止,有多种基于微胶囊技术的自修复系统的复合材料的报道。尽管微胶囊的加入使得复合材料可以实现自修复并有增韧功能,但也使材料的拉伸断... 预埋微胶囊法是实现复合材料自修复方法的一种,也是目前复合材料修复领域的研究热点之一。迄今为止,有多种基于微胶囊技术的自修复系统的复合材料的报道。尽管微胶囊的加入使得复合材料可以实现自修复并有增韧功能,但也使材料的拉伸断裂强度、弹性模量等下降,限制了其应用。讨论了实现自修复微胶囊技术存在的问题,即胶囊耐热性差、胶囊分散性差、界面粘接强度低等,综述了文献中用到的解决方法,总结了不同力学测试手段的自修复效率的表征方法,对微胶囊自修复复合材料的应用有一定的借鉴和指导意义。 展开更多
关键词 微胶囊 修复复合材料 力学性能
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复合环境下金属损伤复合材料胶接修复结构疲劳寿命试验研究 被引量:2
7
作者 穆志韬 牛勇 +1 位作者 李旭东 周立建 《玻璃钢/复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期18-22,共5页
复合材料胶接修复技术在飞机金属损伤结构上得到了广泛应用,但修复结构在飞机服役期内仍受多种环境条件的作用。为研究多种环境因素对修复结构的影响,利用碳/环氧复合材料补片,对含穿透性裂纹的LY12-CZ铝合金板进行了双面胶接修复,采用... 复合材料胶接修复技术在飞机金属损伤结构上得到了广泛应用,但修复结构在飞机服役期内仍受多种环境条件的作用。为研究多种环境因素对修复结构的影响,利用碳/环氧复合材料补片,对含穿透性裂纹的LY12-CZ铝合金板进行了双面胶接修复,采用试验的方法研究了这种修复方法的合理性,并通过t检验法,考核了复合环境条件对修复结构疲劳寿命的影响。 展开更多
关键词 复合材料胶接修复 铝合金 环境试验 疲劳试验 t检验法
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自修复复合材料研究进展 被引量:30
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作者 缪钱江 方征平 蔡国平 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期301-303,共3页
具有自诊断、自修复功能的智能复合材料已成为新材料领域研究的重点之一。本文从陶瓷混凝土基复合材料、聚合物基复合材料和金属基复合材料三方面简要介绍了具有自修复能力的智能材料的概念、制备原理和模型。对近年来该领域的最新研究... 具有自诊断、自修复功能的智能复合材料已成为新材料领域研究的重点之一。本文从陶瓷混凝土基复合材料、聚合物基复合材料和金属基复合材料三方面简要介绍了具有自修复能力的智能材料的概念、制备原理和模型。对近年来该领域的最新研究进展进行了评述 。 展开更多
关键词 修复复合材料 陶瓷混凝土基复合材料 聚合物基复合材料 金属基复合材料 智能材料
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复合材料胶粘修复界面的载荷传递仿真优化 被引量:1
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作者 徐欢 殷晨波 +1 位作者 李向东 王子朋 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期25-30,共6页
胶接修复工艺是飞机结构修理的重要工艺之一,为了研究胶黏工艺对修复效果的影响规律,探索最佳的工艺参数,本文建立胶粘修复的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对胶粘修复界面载荷传递进行分析,讨论补片材料、补片厚度、胶层剪切... 胶接修复工艺是飞机结构修理的重要工艺之一,为了研究胶黏工艺对修复效果的影响规律,探索最佳的工艺参数,本文建立胶粘修复的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对胶粘修复界面载荷传递进行分析,讨论补片材料、补片厚度、胶层剪切模量和胶层厚度对胶接修复的影响。仿真结果证明补片材料为硼/环氧树脂时,胶粘失效风险最小;补片较厚时,胶接修复效果好,但补片过厚会削弱胶接修复的效果;胶黏剂剪切模量越大越有助于损伤区域的修复,工程应用中建议选用剪切模量较高的胶黏剂;胶层较厚时会增大胶层发生缺陷的概率从而减弱修复效果,建议合理选取厚度较小的胶层。最后提出修复界面的表面处理、复合材料端部的溢胶以及倒角处理均有益于修复结构的载荷传递,缓和胶粘界面应力水平,降低胶层失效的风险。 展开更多
关键词 复合材料胶粘修复 有限元 胶层界面 载荷传递 等效应力
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修复金属板裂纹的复合材料补片正交优化 被引量:2
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作者 穆志韬 牛勇 赵霞 《宇航材料工艺》 CSCD 北大核心 2017年第3期14-18,共5页
基于Abaqus软件建立了金属板裂纹复合材料补片修复结构的有限元模型。以应力强度因子(SIF)为判据,利用L9(34)型正交实验考察了各补片参数对修复效果的影响。结果表明:在99%置信度水平下,补片厚度的贡献率为68.77%,铺层顺序的贡献率为29.... 基于Abaqus软件建立了金属板裂纹复合材料补片修复结构的有限元模型。以应力强度因子(SIF)为判据,利用L9(34)型正交实验考察了各补片参数对修复效果的影响。结果表明:在99%置信度水平下,补片厚度的贡献率为68.77%,铺层顺序的贡献率为29.59%,而补片长度对修复效果的影响不明显。结合工程应用实际与正交分析结果,利用设计好的补片对含中心贯穿裂纹的铝合金板进行了修复,并对修复结构进行了静强度测试。结果表明:修补后静强度为未修复裂纹板的1.32倍,恢复至完好板的97.2%,延伸率为未修复裂纹板的2.24倍,恢复至完好板的50.7%。结论:选用长度为40 mm,厚度为1.2 mm,铺层顺序为[0°/90°]s的正方形补片时修补效果最好。 展开更多
关键词 复合材料胶接修复 有限元分析 正交分析 贡献率 静拉伸试验
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玄武岩纤维-水泥自修复复合材料断裂能的研究 被引量:1
11
作者 倪卓 邢锋 +1 位作者 黄战 石开勇 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS 北大核心 2014年第4期379-387,共9页
以玄武岩纤维、微胶囊和水泥为原料,制备具有自修复功能的微胶囊玄武岩纤维-水泥复合材料.采用三点弯曲法对复合材料试样进行断裂能测试,研究纤维掺量、纤维长度、微胶囊质量分数和水灰质量比对断裂能的影响,研究复合材料的抗折强度、... 以玄武岩纤维、微胶囊和水泥为原料,制备具有自修复功能的微胶囊玄武岩纤维-水泥复合材料.采用三点弯曲法对复合材料试样进行断裂能测试,研究纤维掺量、纤维长度、微胶囊质量分数和水灰质量比对断裂能的影响,研究复合材料的抗折强度、抗压强度与断裂能的关系.结果显示,复合材料的断裂能随着纤维掺量的增加而增加,当纤维掺量为10 kg/m3时,断裂能达到107.89 N/m;断裂能随纤维长度的增加呈较小幅降低;断裂能随微胶囊质量分数的增加呈先增后降趋势,当微胶囊质量分数为2%时,断裂能达到最大值;断裂能随水灰质量比的增加而降低;断裂能与抗折强度有一定的线性关系,与抗压强度关系不明显;材料经损伤后修复,断裂能修复率为80.15%,恢复率为95.52%. 展开更多
关键词 高分子化学 修复复合材料 断裂能 水泥基复合材料 玄武岩纤维 三点弯曲法 微胶囊
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外援型聚合物基自修复复合材料研究进展 被引量:7
12
作者 申艳娇 杨涛 +1 位作者 牛雪娟 杜宇 《玻璃钢/复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期92-96,63,共6页
聚合物基自修复复合材料是一种重要的的智能复合材料。本文就近年来聚合物基自修复复合材料的研究进展进行了系统综述,并以外援型热固性聚合物基自修复复合材料为重点,详细介绍了几种典型的外援型修复方法,主要包括微胶囊型自修复、中... 聚合物基自修复复合材料是一种重要的的智能复合材料。本文就近年来聚合物基自修复复合材料的研究进展进行了系统综述,并以外援型热固性聚合物基自修复复合材料为重点,详细介绍了几种典型的外援型修复方法,主要包括微胶囊型自修复、中空纤维型自修复、微脉管型自修复、热塑性自修复,系统地阐述了这几种自修复方法的修复机理及特点并分析比较其优劣,展望了聚合物基自修复复合材料的应用前景及发展方向。 展开更多
关键词 聚合物 修复复合材料 热固性 外援型
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复合材料缠绕修复腐蚀管道的有限元模型研究 被引量:6
13
作者 施奇林 段梦兰 +2 位作者 钟朝伟 张玉 欧阳赛赛 《石油机械》 2017年第9期110-116,共7页
复合材料修复管道技术具有修复时间短、修复工艺简单以及修复成本低等优势。为了研究复合材料缠绕修复腐蚀管道的失效机理,采用ABAQUS软件中的Cohesive单元建立了新型复合材料修复计算模型,通过其子程序USDFLD编写了复合材料失效Hashin... 复合材料修复管道技术具有修复时间短、修复工艺简单以及修复成本低等优势。为了研究复合材料缠绕修复腐蚀管道的失效机理,采用ABAQUS软件中的Cohesive单元建立了新型复合材料修复计算模型,通过其子程序USDFLD编写了复合材料失效Hashin准则,进而可对复合材料修复后的界面破坏失效模式进行判断。同时进行了玻璃纤维缠绕修复腐蚀管道的拉伸试验,用试验结果对有限元的模型的分析结果进行验证。分析结果表明:在研究复合材料缠绕修复腐蚀管道时,有限元模型界面应采用Cohesive单元,连接方式应采用tie约束连接;复合材料使用Hashin准则判断失效时,可以更加清楚地了解管道的失效模式;当管道承受拉伸时,粘接层会先发生脱粘现象。管道在内压载荷作用时,复合材料最内层基体首先开裂,然后逐渐向外扩散,并且管道爆破时,复合材料层未发生完全失效。所得结论可对复合材料缠绕修复管道的后续研究提供数值支撑。 展开更多
关键词 复合材料缠绕修复 腐蚀管道 失效模式 Hashin准则 Cohesive单元 脱粘
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“先进聚合物基复合材料”专题序言
14
作者 胡君 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期F0002-F0002,共1页
先进聚合物基复合材料是以聚合物为基体,以其他材料作为增强体制成的材料。这类复合材料不仅具备优异的力学性能,如高强度、高模量、良好的抗疲劳性和耐腐蚀性,还具有轻质、易加工和设计自由度高等特点。这些优势使其在航空航天、汽车... 先进聚合物基复合材料是以聚合物为基体,以其他材料作为增强体制成的材料。这类复合材料不仅具备优异的力学性能,如高强度、高模量、良好的抗疲劳性和耐腐蚀性,还具有轻质、易加工和设计自由度高等特点。这些优势使其在航空航天、汽车工业以及兵器船舶等领域的材料轻量化方面发挥了重要作用,极大地满足了先进装备对高效率和低能耗的要求。因此,先进聚合物基复合材料在国防工业和国民经济各部门中占据了重要的战略地位,是现代科技重点发展的高新技术材料之一。为进一步推动先进聚合物基复合材料的应用,一方面,可以通过优化生产工艺和改进材料配方,以降低生产成本并提升材料的整体性能;另一方面,亟须探索新型聚合物基复合材料,如自修复复合材料和生物基复合材料,以推动先进聚合物基复合材料向更高的性能水平发展。 展开更多
关键词 聚合物基复合材料 生物基复合材料 修复复合材料 抗疲劳性 材料配方 耐腐蚀性 航空航天 设计自由度
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含裂纹金属板复合材料胶接修补结构残余热应力分析 被引量:6
15
作者 牛勇 穆志韬 +1 位作者 李旭东 郝建滨 《玻璃钢/复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期23-29,共7页
残余热应力会增大裂纹尖端的应力强度因子SIF,加快疲劳裂纹扩展速率,缩短修补结构的疲劳寿命。利用三维有限元方法,对含裂纹金属板复合材料胶接修补结构中的残余热应力进行了分析,利用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算了修复结构裂纹尖端的SI... 残余热应力会增大裂纹尖端的应力强度因子SIF,加快疲劳裂纹扩展速率,缩短修补结构的疲劳寿命。利用三维有限元方法,对含裂纹金属板复合材料胶接修补结构中的残余热应力进行了分析,利用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算了修复结构裂纹尖端的SIF。并以SIF为判据,讨论了补片铺层方向、固化温度、胶层的材料参数对修复结构残余热应力的影响。结果表明,[0°/45°/-45°/90°]s的铺层方式可有效降低残余热应力引起的SIF;残余热应力引起的SIF随着固化温度的升高而线性增加;胶层的材料参数及胶层厚度对残余热应力引起的SIF影响不显著。 展开更多
关键词 复合材料胶接修复 残余热应力 固化温度 胶层 有限元分析
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纳米SiO2对环氧树脂微胶囊填充型自修复材料的性能影响 被引量:5
16
作者 张伦亮 万里鹰 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期118-123,共6页
为改善环氧树脂微胶囊填充型自修复复合材料力学性能,通过加入无机纳米粒子对其进行增韧改性。采用高剪切分散、超声分散和偶联剂偶合的方法,使Nano-SiO2与环氧树脂发生化学键合;用红外分析仪、电子万能试验机和扫描电子显微镜等手段对N... 为改善环氧树脂微胶囊填充型自修复复合材料力学性能,通过加入无机纳米粒子对其进行增韧改性。采用高剪切分散、超声分散和偶联剂偶合的方法,使Nano-SiO2与环氧树脂发生化学键合;用红外分析仪、电子万能试验机和扫描电子显微镜等手段对Nano-SiO2改性环氧树脂的结构以及添加Nano-SiO2对自修复复合材料的力学性能、修复率和表面形貌等进行了分析。结果表明:Nano-SiO2与环氧树脂通过化学键结合在一起,形成Si—O—C键和Si—O—Si键的无机–有机骨架;Nano-SiO2含量为8%,填充微胶囊含量为10%时,环氧树脂微胶囊填充型自修复复合材料的力学性能表现为最佳,修复率达到94.6%。 展开更多
关键词 微胶囊 修复复合材料 纳米二氧化硅 修复 增韧改性
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pH-responsive corrosion protection of chitosan-coated hollow mesoporous silica microspheres loaded with 2-mercaptobenzothiazole coating on copper substrates
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作者 CHU Gui-wen WANG Zhi-hao +10 位作者 ZHANG Hao-ran WU Peng ZHANG Jian-kai SHI Hao SONG Li-ying MA Fu-bin SUN Qiang GAO Zhan WANG Yi-xiang SUN Lei CAO Zi-chen 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第10期3532-3546,共15页
An active protection coating for pH-responsive was prepared.The hollow mesoporous silica microspheres(HMSNs)were loaded with 2-mercaptobenzothiazole(MBT),and then they were coated with chitosan(CS).The composite micro... An active protection coating for pH-responsive was prepared.The hollow mesoporous silica microspheres(HMSNs)were loaded with 2-mercaptobenzothiazole(MBT),and then they were coated with chitosan(CS).The composite microspheres were in the range of 650−750 nm in diameter.CS-HMSN-MBT coating had a faster repair rate under acidic conditions by synergistic effect between CS and MBT.The repair rate under alkaline conditions was slowed down.The active protection performance reached the strongest after 3 d immersion.The corrosion inhibitor release mechanism was optimized to extend the service life of the coating and to achieve long-term service of the copper substrate. 展开更多
关键词 copper matrix nanocomposites PH-RESPONSIVE active protection synergistic effect
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