耐极端烧蚀环境C/C复合材料研究进展

摘要:C/C 复合材料是空天飞行器热端部件关键的热结构材料,但高温易氧化烧蚀特性限制了其在极端环境下的应用。因此,如何提高C/C 复合材料的抗烧蚀性能尤为重要。系统综述了近年来国内外抗烧蚀C/C 复合材料的研究进展,围绕基体改性、涂层防护和基体改性-涂层一体化3 个方面展开阐述。在基体改性方面,基于组元特性差异将材料分为单相陶瓷、复相陶瓷、多组元及高熵陶瓷改性C/C 复合材料,揭示了陶瓷氧化产物的阻氧抗烧蚀机制。涂层技术重点剖析了单层涂层、多层梯度复合涂层、微/纳结构增韧涂层及嵌入结构界面涂层的设计原理与烧蚀行为,阐明了界面匹配优化对于缓解涂层热失配和抗烧蚀性能的作用机理。最后,面向极端烧蚀环境应用需求展望了C/C 复合材料在氧化烧蚀机理分析、复合材料的结构和组分优化、构件的功能设计及高效低成本制备工艺等方面的发展方向。

石墨烯-有机物复合光催化材料及其应用

摘要:光催化技术以其绿色安全的特点在能源和环境领域显示出巨大的应用潜力。近年来,有机物光催化剂以其可见光响应及成本较低等优势逐渐进入人们的视野,但也存在一些不足,而石墨烯材料的大比表面积、高载流子迁移率等性质,在催化剂构建领域具有天然优势。本文针对石墨烯-有机物半导体光催化材料,在总结石墨烯在材料中的基本作用的基础上,介绍了石墨烯/共轭聚合物、石墨烯/金属有机骨架、石墨烯/染料3种典型的石墨烯-有机物光催化材料及多种合成方法。进一步阐述了此类材料在能源和环境领域,包括光解水析氢、CO2还原、有机物降解、重金属离子还原及细菌灭活等领域的应用。最后对石墨烯-有机物复合光催化材料的未来发展提出了建议。

基于电场驱动微3D打印复合增材制造银/铜/镍基金属网格透明天线

摘要:金属网格透明天线在5G/6G 通信、智能驾驶、可穿戴电子等领域应用广泛。然而随着通信技术的快速发展,透明天线的迭代升级速度加快,当前高性能金属网格透明天线的低成本、快速、灵活制造是制约其产品设计、性能验证以及商业化应用最大的技术瓶颈。针对这一挑战性难题,提出一种银/铜/镍基复合金属网格透明天线,具有高导电性、低导体损耗的优势;提出了一种基于电场驱动微3D 打印的复合增材制造方法实现多材料复合金属网格微结构的灵活快速制造。该技术通过电场驱动喷射沉积微3D 打印实现任意形状导电图案的灵活制造,并结合电镀的体成型特点实现高性能复合金属天线的快速制造。通过实验揭示了打印、电镀工艺参数对金属网格精度和质量的影响及规律。基于提出的方法及优化的工艺参数,设计并制造了中心频率2.45 GHz 的透明微带天线,线宽20 μm,周期500 μm,方阻0.29 Ω/sq,透光率78%,实现了2.24 dB 的峰值增益和38.26%的辐射效率。结果表明,该方法通过成型银/铜/镍结构,克服了传统工艺制造的金属网格透明天线方阻高、增益和辐射效率低的问题,克服了制造存在的成本高、效率低(如光刻)或分辨率低(如喷墨打印)的问题,在高性能透明天线快速迭代开发上具有显著优势,具有工业化应用前景。

金属基复合材料产业化及标准现状

摘 要:本文总结了国内外金属基复合材料的应用领域及产品应用现状,对现有金属基复合材料标准、规范进行了分析、比 较,提出了我国金属基复合材料标准体系框架设想,指出建立我国金属基复合材料标准体系搭建的必要性,以期尽早形成与 我国科研、生产相匹配的金属基复合材料标准体系。

聚苯胺复合材料在废水处理中的应用进展

摘要:对我国废水处理方法存在的问题进行了探讨,介绍了聚苯胺(PANI)复合材料作为一种新型吸附剂在废水处理方面的发展现状,重点介绍了不同PANI 复合材料的分类、制备方法、吸附原理和吸附效率。结果表明,PANI 复合材料的吸附效率都很高,甚至可达99%以上,展现了PANI复合材料在废水处理方面的广阔应用前景。

聚合物基吸波导热复合材料的研究进展

摘要:针对5G或6G通信设备、超级计算机、无线能量传输装置、AI智能、量子储存、VR技术和微波医疗器等精密电子设备朝着小型化和高度集成化发展所带来的电磁兼容和散热两大问题,研制兼具良好的绝缘性、缓震性、高效吸波性能以及优良导热能力的柔性吸波导热复合材料非常必要。本文从单一的电磁波吸收功能复合材料和散热性能复合材料的设计制备出发,归纳了电磁波吸波机制与导热机制以及影响吸波和导热性能的重要因素。在此基础上介绍了一些国内外聚合物基吸波导热复合材料的综合性能及其设计制备方法,在总结现有吸波导热多功能复合材料的研究现状和存在问题的基础上,考虑当前设计研发中存在的不足,提出了对于未来聚合物基吸波导热材料的发展方向的思考。此文旨在为制备高性能吸波导热复合材料材料提供思路,提升行业技术水平,开发出兼具高导热和优异电磁波吸收能力的新型复合材料。

增强体表面改性在高导热金属基复合材料中的应用

摘要:随着电子技术的高速发展和电子器件的更新换代,电子封装材料的性能需求越来越高。金属基复合材料,尤其是铝基和铜基复合材料具有高导热、低膨胀、高稳定性等特点,是具有广阔应用前景的电子封装材料。然而,金刚石、石墨烯、硅等增强体与基体的润湿性差,或者在高温下与基体发生有害的界面反应,限制了此类高导热金属基复合材料的开发和应用。本文简述了金属基复合材料的界面研究进展,结合影响金属基复合材料界面结合的因素,提出了几种改善界面结合的方法。增强体表面改性是改善金属基复合材料界面的重要途径之一,常用工艺有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、化学镀法等;最后,对增强体表面改性在高热导金属基复合材料中的应用进行分析和展望。

静电纺丝增韧碳纤维复合材料研究进展

摘要:碳纤维复合材料因性能优异而被广泛应用于许多尖端领域, 以碳纤维增强树脂基复合材料为主要代表。然而, 树脂基体自身的脆性, 以及复合材料较差的层间断裂抗性仍然是阻碍碳纤维复合材料发展的瓶颈。静电纺丝是一种高效且灵活的纳米纤维制备方法, 所制备的纳米纤维具有高孔隙率、低密度、高比表面积等优点, 可以通过改善碳纤维表面、增强树脂基体以及两者之间的界面黏结作用, 实现多种机理的层间增韧。本文从树脂基体切入, 分为层间颗粒增韧、层间纤维膜增韧及复合纳米增韧三部分讨论了近三年的研究成果, 并指出了层间增韧领域未来的研究方向。

碳纤维复合材料/钛合金叠层结构振动制孔技术研究进展

摘要:碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)和钛合金(Ti6Al4V)以其卓越的高比强度、高比刚度、优异的耐腐蚀性和抗热冲击能力在航空领域广受青睐。然而在复/钛叠层结构制孔过程中,两种材料的显著力学性能差异常导致加工质量不佳和刀具磨损加剧。本文综述了国内外学者在切削参数、先进刀具设计和切削环境方面现阶段的研究进展;总结近年来振动制孔作为先进加工模式在复/钛叠层结构制孔中取得了卓有成效的工艺效果,详细分析了复/钛叠层结构超声、低频振动制孔中切削力、切削热、制孔质量和刀具磨损等关键技术问题;概述了新型精强一体波动超声制孔技术;最后展望了振动制孔技术对叠层结构制孔技术的进一步推动。

纱线基柔性应变传感器制备方法研究进展

摘要:纱线基柔性应变传感器作为一维传感器具有较好的柔韧性、可编织特性及可拉伸性能,使其在人体运动监测方面有很大的应用优势。纱线基柔性应变传感器的制备方法主要包括纺丝法、纺纱法、后整理及复合方法,以其制备方法为切入点阐述了各类纱线基柔性应变传感器的制备过程及研究进展,并归纳了各类制备方法的特征和优缺点,最后提出了纱线基柔性应变传感器的未来研究方向,为进一步制备和研究该类传感器提供参考。