多巴胺改性碳纤维增强聚合物基复合材料研究进展

摘要:碳纤维增强聚合物基复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)的界面特性对CFRP 的理化性能有着重要影响,是复合材料技术领域的研究热点。受贻贝启发基于多巴胺化学的表面修饰方法是近年来新兴的一类表面界面调控手段,其在CFRP 界面增强研究领域也得到应用,该方法具有简单、高效、环境友好、成本低等诸多优势,尤其是多巴胺辅助共沉积改性法具有巨大的应用潜力。本文重点介绍了多巴胺在CFRP 改性方面的研究进展,其中包括对多巴胺改性碳纤维处理方式的分类讨论。最后指出多巴胺改性碳纤维聚合沉积机制仍需系统深入研究、聚合沉积速率及涂层形态结构控制因素需进一步明确是未来研究重点。

C/C复合材料超高温陶瓷涂层制备工艺研究进展

摘要:C/C复合材料因其优异的抗氧化性与抗热震性能,被认为是固体火箭发动机喷管最理想的抗烧蚀结构材料之一。然而,在超高温、富氧环境下,C/C复合材料表现出的氧化敏感性严重制约了其应用领域的进一步拓展。采用特殊工艺制备致密的陶瓷抗氧化涂层,有效隔绝基体与富氧环境的接触,是解决C/C复合材料高温氧化问题的重要途径。本文系统综述了近年来主流陶瓷涂层材料及其制备工艺,分析了各类工艺的作用机理与研究进展,并对超高温陶瓷涂层技术的发展方向进行了展望。

碳纤维复合材料固化过程的非均匀温度场重构技术研究

摘要:在高端制造领域,碳纤维复合材料的应用十分广泛,而其固化过程中存在的非均匀温度场对构件成型质量有极大影响。基于此,本工作聚焦于复合材料的固化过程,引入三次样条插值方法,针对其非均匀温度场开展重构技术的研究。首先,对比验证了提出的数值模拟方法的有效性和准确性;然后,利用该方法对碳纤维复合材料固化过程的温度场进行数值模拟,同时对模拟结果进行分析,总结了厚度变化对温度场的影响规律以及温度峰值时刻厚度方向的温度场分布规律;最后,通过算法在稀疏监测样本的情况下,对复合材料固化过程中温度峰值时刻沿厚度方向的平面温度场进行重构,同时针对监测点位的数量和布局开展重构精度影响规律分析。研究结果表明:本工作所用的重构方法可以在较少监测点位信息的情况下,很好地对复合材料固化过程中的非均匀温度场进行重构,且重构精度较高,平均误差约为1.46%,最大误差约为10.55%。

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。