阻燃聚合物复合材料研究进展

摘要:相比传统材料,聚合物复合材料大多具有密度低、比强度高、耐化学腐蚀、热稳定性好和易加工成型等特点,目前在航空航天、电子、建筑、汽车、化工、纺织、消防等领域得到广泛应用,但易燃性严重制约了其在明火或高温环境的安全性和可靠性,因此,降低其易燃性已成为工业应用的强制要求,开发阻燃型聚合物复合材料成为有效途径。近年来,环境友好型高效阻燃剂开发和配方设计,功能型植物纤维、多孔易修饰的金属有机框架化合物以及纳米矿物增强的聚合物复合材料研究均取得长足进步,对提升新型轻质、高强、多功能阻燃复合材料附加值和拓宽其应用领域具有重要影响。本文综述近年来卤系、磷系和镁系等传统阻燃剂,以及硅系、碳系、生物质基、金属有机骨架基和离子液体基等新型阻燃剂开发和功能化现状,归纳聚合物复合材料阻燃改性技术,总结复合材料阻燃机理,展望阻燃聚合物复合材料发展趋势,以期为新颖环保型高性能阻燃材料开发与利用提供参考。

导电纳米材料用于树脂基复合材料成型过程和结构健康监测的研究进展

摘要:导电纳米材料( 如碳纳米管、石墨烯等) 凭借其优异压阻特性,在复合材料的层间增强增刚、电磁屏蔽和结构健康监测中应用广泛。这类材料通过粉体、薄膜或纤维等形式集成于复合材料内部或表面,通过电阻响应实现从制造工艺优化到服役状态监测的全生命周期智能感知。当前研究聚焦于解决导电填料的分散机制、导电网络电信号的演变规律、响应灵敏度的提升等核心问题。本文系统阐述了导电纳米材料在树脂基复合材料成型固化过程、流动前锋/渗透率测量、复合材料损伤以及应力应变监测等领域的最近研究进展,突破了传统离线检测的局限。导电纳米材料的工业应用可拓展至航空航天、风电新能源、轨道交通等高端装备和民用可穿戴设备等领域,为大型复合构件的全流程质量管控提供了创新解决方案。

模板限域原位制备镁基纳米复合材料进展

摘要:MgH2作为一种具有高储氢容量[(7.6%(质量分数),110 kg·m-3]和低成本优势的固态储氢材料,其高热力学稳定性(脱氢焓值-74.7 kJ·mol-1)及缓慢的吸放氢动力学性能,严重制约了实际应用。研究表明,原位合成法通过自下而上的组装策略,成功实现了Mg/MgH2体系纳米化,有效调控其粒径从而改善储氢性能。本文综述了化学还原、热氢化、气相沉积等原位合成镁基储氢材料的原理,重点阐述了模板限制材料对Mg/MgH2体系粒径调节、吸放氢热/动力学性能与催化机理的影响,同时针对当前原位合成技术中存在的制备成本高、容量衰减大及空气稳定性差等挑战进行了探讨,展望了在纳米限域材料作用下原位制备高性能高储量镁基储氢材料的可行方向。

二氧化硅复合气凝胶

摘要:二氧化硅复合气凝胶具有低密度,高比表面积,高孔隙率等优异性能,广泛应用于高温窑炉、石油天然气、航空航天等领域。本文先对无机复合、有机复合、纤维增强的二氧化硅气凝胶进行综述,并对复合气凝胶的导热系数、耐压强度,孔隙率、密度等物理性质进行对比。然后,总结了二氧化硅复合气凝胶的增材制造策略。最后,提出了二氧化硅复合气凝胶在制备和性能方面的问题,并展望了二氧化硅气凝胶复合材料在未来的发展方向。

环保复合型融雪剂的研究进展

摘要:针对传统氯盐型融雪剂(NaCl、CaCl2、MgCl2等)长期使用导致路面等基础设施腐蚀失效,同时对环境也造成了不可逆的损伤等因素,开发环保复合型融雪剂已成为该领域的重点研究方向之一。本文首先对目前国内外现有融雪剂的标准进行了总结;并对近期常用的氯盐型和非氯型融雪剂的制备及在使用中存在的问题进行了评述;同时,对环保型复合型融雪剂研究进展及发展方向进行了总结与展望。以期为高效环保复合型融雪剂的研制提供一定的指导。

激光增材制造Inconel 718基复合材料及力学性能

摘要:Inconel 718(IN718)合金具有优异的高温强度、高延展性和良好的耐蚀性,在航空航天及能源等领域有广阔应用前景。然而,IN718合金较低的硬度和耐磨性严重限制了其应用领域拓展。针对此问题,可行的解决策略之一是对IN718合金进行表面或基体的组成/结构改性。激光增材制造方法可有效地调控复合材料的组成和显微结构,从而优化其综合力学性能。本文首先介绍了N718基复合材料的性质特点和改性思路,随后明确了IN718基复合材料激光增材制造方法的优越性和局限性,并且概括了激光增材制造IN718基复合材料的显微结构及力学性能的演变规律,最后总结了IN718基复合材料的组成设计、制备方法改进、显微结构调控和力学性能优化等方面的关键科学问题,进而对本领域研究的未来发展方向作出了展望。

碳纤维+粉末复合材料模压成形智能化生产线及其应用

摘要:本文介绍碳纤维+其他粉末材料的复合材料模压成形智能化生产线,根据产品不同部位的不同功能特性采用不同的金属或非金属粉末为原料的模压成形工艺。该生产线由一台2000t 复材模压液压机及配套模具、称重上料机构、上下料机械手、润滑剂喷涂机构、模具清扫除尘机构等6 部分组成,能够实现对多种粉末复合材料制品零件的自动化一体成形。

机器学习在复合材料力学领域的应用研究进展

摘要:复合材料因其优异的综合性能在众多领域有广泛的应用。然而,随着复合材料的组成、结构和性能要求变得愈加复杂,以实验研究和计算模拟等复合材料领域传统研究方法,面临成本高、周期长、数据需求大、模型复杂和可解释性不足等问题。机器学习(Machine learning,ML) 方法作为一种人工智能技术,具有自动学习能力、高维数据处理能力、分析预测和分类决策能力,能有效解决上述传统复合材料研究方法存在的问题,被认为是复合材料结构设计、分析与预测中的一种新兴技术,已成为复合材料研究领域的发展趋势。本文综述并评价了ML 方法应用于复合材料力学领域的最新研究成果,重点关注复合材料力学性能预测、结构优化设计和损伤检测3 个方面的研究进展,并对其未来发展方向进行了讨论和展望。

聚合物导热复合材料三维网络构筑及性能研究进展

摘要:随着电子器件朝着小型化、高集成化及高功率化方向发展,散热问题愈发突出,开发高效热管理材料已成当务之急。聚合物复合材料相较传统导热材料,在轻质、耐腐蚀等方面优势显著。实现高效三维导热网络的设计与构筑,对聚合物复合材料获得优异导热性能至关重要。近年来,结合不同尺寸、形状等填料混杂填充策略的聚合物复合材料三维导热网络结构设计备受关注。本文首先阐述了聚合物复合材料的导热理论模型与数值模拟方法;其次,重点介绍了在聚合物基体中构筑三维导热网络的常用方法,包括预制三维填料骨架、隔离结构、双逾渗结构等;然后,详细总结了基于二维填料混杂填充聚合物复合材料在结构设计与性能调控方面的研究进展,包括填料桥接与协同效应、双填料网络构筑与性能协同、填料取向调控与剥离成型一体化等方面;最后,对该领域现存问题及未来研究方向予以总结和展望。

碳纤维基复合吸波材料的研究进展

摘要:随着高新技术的快速发展,电磁波在民用和军工等领域的应用日益广泛,由此产生的电磁波干扰和泄露问题亟待解决。作为重要的解决方案,电磁波吸收材料受到广泛关注。其中,碳纤维(Carbon fibres,CFs) 因具有质量轻、成本低、电性能优异及化学稳定性好等特点而备受青睐。然而,单一碳纤维难以满足综合吸波要求,需通过引入不同吸波材料并设计出合理的微观结构,以调节电磁参数,优化阻抗匹配,增强电磁波衰减能力。本文重点综述了国内外利用金属、金属化合物、碳材料、导电聚合物及其他多组分材料等改性碳纤维的研究进展,分析了结构和组分变化对吸波性能的影响规律。同时,总结了当前碳纤维基复合吸波材料面临的主要挑战,并对其发展前景进行了展望。