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纺织复合材料多尺度网格划分方法

纺织复合材料多尺度网格划分方法

摘要：针对现有纺织复合材料网格划分时，由不规则纱线截面形状和材料边界引起的失真、干涉和锐化等问题，提出了一种基于织物微观几何结构的复合材料网格划分方法和单元拆分机制。该方法借助专业纺织建模软件DFMA 建立织物单胞几何结构点云。首先，基于结构点云，计算纱线路径并采用Delaunay 三角网改进的Alpha-shape 算法计算纱线截面轮廓，依此获得纱线表面初始网格。然后，将该网格置于体素网格中，通过网格映射方法引入周期性边界，并与体素网格节点相匹配，进而消除纱线间的渗透和窄间隙。最后，拆分体素单元，以保证材料的连续性。采用该方法建立了平纹、三维整体正交和层间正交复合材料网格模型，并基于应变连续损伤准则与指数衰减模型建立了纺织复合材料的损伤起始与演化准则，模拟了平纹编织复合材料在剪切载荷作用下的力学性能。结果表明，与四面体和六面体网格划分方法相比，所提网格划分方法能够较为准确地还原复合材料内部几何结构，处理二维和三维机织物结构中的尖锐边界和复杂曲面，获得光滑的纱线表面和清晰的轮廓；网格数量适中，计算耗时仅为TexGen 模型的15%。剪切模量和强度的仿真结果与实验结果对比分别相差8. 93% 和3. 73%，验证了模型的有效性与可靠性。
复合 2024年10月10日
导热复合材料降低填料之间界面热阻研究进展

导热复合材料降低填料之间界面热阻研究进展

摘要：复合材料热导率增强的低效率源于其内部存在界面热阻——填料与树脂基体之间的界面热阻及填料之间的界面热阻。目前大多数研究都集中于降低填料与树脂基体之间的界面热阻，而高填充量下填料之间的界面热阻才是影响复合材料热导率的关键因素。文中从增加填料之间的接触面积和提高填料之间的键接强度两方面综述了近年来降低填料之间界面热阻的研究进展，为高导热复合材料的设计和制备提供参考。
复合 2025年02月28日
界面工程策略赋能纤维增强树脂基复合材料研究进展

界面工程策略赋能纤维增强树脂基复合材料研究进展

摘要：纤维增强树脂基复合材料因其轻质高强、耐腐蚀性强、热稳定性与绝缘性高、可设计性与加工灵活等优势，已成为航空航天、国防军工、汽车和轨道交通、能源、基础设施等领域的关键材料. 本综述首先从纤维的结构特点、性能优势和应用领域出发，系统总结了代表性高性能无机纤维和有机纤维的优势，通过分析其差异，凝练出共性问题，即高表面化学惰性所导致的与树脂界面相容性差. 针对上述难题，本文探讨了界面调控机制及相应解决策略，综述了先进的界面处理技术及其国内外研究进展，并从新型树脂材料的开发、发展低成本和智能化制造技术、结构-功能一体化设计与应用、发展循环回收再利用新技术、人工智能与复合材料的深度耦合等几个方面展望了纤维增强树脂基复合材料未来的发展趋势，以期为推动该材料体系的进一步发展提供新思路.
复合 2026年07月21日
轻量化复合材料与3D打印技术在服务机器人上的应用与展望

轻量化复合材料与3D打印技术在服务机器人上的应用与展望

摘要：作为人类劳动力的替代品，服务机器人的应用方兴未艾。本文介绍了服务机器人的应用特点和应用场景，加强机器人的运动性和自主性方面仍是重要的研究方向，而发展机器人的轻量化可以增加机器人的灵活性和工作效率，并提高操作的速度和精度。通过轻量化材料的选择和结构优化设计可以实现机器人的轻量化。本文详细介绍了轻量化复合材料的概念和3D打印技术的概念，将这两种应用结合起来，特别是碳纤维复合材料的3D打印应用于服务机器人上，可以实现服务机器人的轻量化，降低机电系统的能耗，缩短开发周期。
复合 2025年02月07日
金属-聚多巴胺基复合材料设计及其生物医学应用

金属-聚多巴胺基复合材料设计及其生物医学应用

摘要：聚多巴胺是一种典型的黑色素衍生人工分子，其具有高黏附、生物相容性好、易修饰、光热活性高等诸多优良性质，在能源催化、表面化学以及生物医药领域具有广泛的应用. 金属-聚多巴胺复合纳米材料源于聚多巴胺对多种金属离子的强亲和力，其充分利用聚多巴胺的优良生物学效应，得益于不同金属独特的理化特征，具有抗肿瘤、抗菌消炎、抗氧化、免疫激活及促细胞再生等多种生物学功能，在肿瘤诊疗一体化、伤口愈疗、组织修复再生等领域展现出良好的应用前景. 本文聚焦5大类型金属-聚多巴胺复合材料，基于不同金属独到的生物学优势，综述了金属-聚多巴胺复合材料的设计合成、理化性质及其近年来在生物医学领域的典型应用，并展望了该类材料在未来临床转化及工业化生产方面面临的挑战和机遇. 通过本文详细的总结，有望启发设计更多新型金属-聚多巴胺类复合材料，挖掘更多聚多巴胺基新型生物医用材料的应用潜力，促进多酚化学与生物医学的进一步融合.
复合 2026年07月08日
石墨烯-聚苯乙烯复合材料的制备及阻燃性能研究

石墨烯-聚苯乙烯复合材料的制备及阻燃性能研究

摘要: 采用溶液共混法制备了石墨烯-聚苯乙烯复合材料,通过XRD、SEM、FT-IR、力学性能测试、热失重分析、导热系数及THR分析等手段,研究了复合材料中氧化石墨烯(GO)的质量分数对复合材料物相结构、微观形貌、力学性能、热性能和阻燃性能的影响。结果表明,聚苯乙烯吸附在GO 表面,GO 与聚苯乙烯复合后增大了表面粗糙度,复合后没有改变聚合物的链结构。适量GO 的掺杂改善了石墨烯-聚苯乙烯复合材料的力学性能,PG-6%的复合材料的拉伸强度、断裂延伸率、弹性模量均达到最大值,分别为38.8MPa、10.37%和1505MPa,相比纯PS分别提高了26.38%、8.06%和31.90%。复合材料的导热系数和热扩散系数均随GO 占比的增大而先增大后降低,PG-6%复合材料的导热系数和热扩散系数达到最大值,分别为0.170 W/(m·K)和0.171mm2/s。适量GO的添加改善了复合材料的阻燃性能,使点燃难度增加,放热率降低,PG-6%的复合材料的阻燃性能最优,FPI最高为0.386。
复合 2024年12月23日
石墨烯储氢纳米复合材料的研究进展

石墨烯储氢纳米复合材料的研究进展

摘要：近几年，电解水制氢和氢燃料电池得到了广泛的应用，但作为氢能源利用关键环节的“储氢”技术，一直是氢能领域亟待突破的壁垒难题。石墨烯，凭借其高比表面积、丰富的多孔结构、轻质高密度以及优异的化学和热稳定性等优点，在固态储氢领域展现出了广阔的应用前景。然而，纯石墨烯结构缺乏官能团，与氢的结合能较低，难以满足商业化储氢的性能要求。为了提高石墨烯的储氢性能，对石墨烯进行金属化改性、掺杂和复合成为了有效策略。本文总结了石墨烯的基本特性，深入探讨金属化改性石墨烯材料的方法，重点分析了碱金属、碱土金属、过渡金属以及高容量氢化物修饰石墨烯的储氢性能研究进展。这些研究进展不仅为石墨烯基金属化材料在储氢领域的应用提供了理论基础，还为未来石墨烯基储氢材料的有效开发和商业化应用提供了新的方向和思路。
复合 2026年06月29日
模板限域原位制备镁基纳米复合材料进展

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。
复合 2026年04月27日
采用不同金属材料铆接修补碳纤维复合材料板的性能对比

采用不同金属材料铆接修补碳纤维复合材料板的性能对比

摘要：随着复合材料在主承力结构上的应用，复合材料修理技术已经成为复合材料服役周期内的重要一环，其中利用金属的铆接修补方法在快速修补技术中具有重要应用。采用中心挖跑道形孔法模拟碳纤维复合材料损伤，分别使用不锈钢板与钛合金板对复合材料损伤件进行铆钉修补，对损伤件和两种修补件进行轴向拉伸试验，并采用应变计监测复合材料孔边及金属板中心应变。试验结果表明：采用不锈钢和钛合金与复合材料损伤件以铆接方式得到的修补件可承受的最大载荷相同，与未修补的相比提升了65.2%，说明对复合材料损伤板使用金属材料铆接修补具有一定补强效果，并且与使用不锈钢和钛合金材料进行修补的效果相当；在修补件拉伸过程中，碳纤维复合材料先于修补用金属材料失效；2种金属铆接修补件的破坏应变比无修补的损伤件的破坏应变略有增加但影响不大。
复合 2024年05月14日
连续纤维增强复合材料的3D打印工艺及应用进展

连续纤维增强复合材料的3D打印工艺及应用进展

摘要：连续纤维增强复合材料因其优异的力学性能、灵活的设计性以及耐腐蚀、抗疲劳等一系列优点而广泛应用于航空航天、汽车制造、智能材料等各个领域. 传统的连续纤维增强复合材料制造工艺因生产成本较高和工艺的复杂性而限制了其在复杂结构中的应用, 3D打印技术的日益成熟为制造轻质复杂一体化的连续纤维增强结构提供了可能. 本文首先介绍了连续纤维增强复合材料的打印原料和打印方法, 并总结了不同工艺对打印过程和结果的影响, 其次分析了其在不同领域的应用前景, 最后讨论了当下存在的研究问题并对未来连续纤维增强复合材料3D打印的发展做出了展望.
复合 2024年08月28日