变刚度复合材料层合板研究进展

摘要: 变刚度复合材料层合板由纤维曲线铺放而成,可以实现刚度分布的变化设计,与传统固定铺层角的复合材料层合板相比,变刚度复合材料层合板在减少重量和成本的同时,也提高了结构性能。随着铺放设备的发展,目前已经能够利用自动铺放技术实现纤维的曲线铺放。同时,为提高复合材料构件的结构性能和满足不同的工程实际需求,铺层设计方法也从单一角度的直线铺层逐渐向变角度曲线铺层发展。本文首先介绍了变刚度复合材料层合板设计制造方法与有限元建模,接着在刚度分布、屈曲特性、失效行为等方面阐述了变刚度复合材料层合板力学性能的研究进展,然后结合南京航空航天大学复合材料工程自动化技术研究中心在变刚度复合材料层合板振动特性方面的研究,对变刚度复合材料层合板振动特性进行了分析和概括,最后对变刚度复合材料层合板未来的研究趋势进行了论述与展望。

氧化石墨烯/聚酰胺纳米复合材料研究进展

摘要:石墨烯具有优异的光学、电学和力学性质,石墨烯/聚合物纳米复合材料受到了学术界和产业界的共同关注。近年来,氧化石墨烯/聚酰胺纳米复合材料在提高材料性能、拓展下游应用方面取得了突破。文中综述了氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和功能化氧化石墨烯与不同聚酰胺复合的研究进展,总结了原位聚合、熔融复合和溶液共混等制备方法,讨论了氧化石墨烯的功能化方法以及纳米复合材料的化学结构、热性能、力学性能、电化学性能及应用,同时对该领域的发展和面临的挑战进行了探讨。

面向海工建设的海水海砂工程水泥基复合材料研究进展

摘要:在加快建设海洋强国的战略背景下,海水海砂工程水泥基复合材料(ECC)的开发与应用对于沿海及海岛地区海洋基础设施的建设具有重要意义。海水海砂ECC不仅继承了传统ECC优异的韧性、延展性和裂缝控制性能,还在实际工程中展现出更强的抵御海洋环境中腐蚀性介质侵蚀及自然灾害频繁冲击的能力,具有广阔的应用前景。本文系统梳理了海水中无机盐离子、海砂颗粒形貌和矿物成分对ECC力学性能的影响,探讨了基于3D打印海水海砂ECC的增材制造技术,并总结了其在工程中的典型应用场景。在此基础上,进一步分析了当前海水海砂ECC研究中存在的关键科学问题和技术难点,展望了其在未来发展所面临的机遇与挑战。

工程视野下的高性能碳纤维材料发展现状分析

摘 要: 高性能碳纤维物化性能优越,是航空航天等重大工程急需的关键材料,属于国家战略性资源。因国际封锁,以及国内生产水平有限,目前尚无法完全满足市场和战略性需求。介绍了高性能碳纤维的发展历程和现状,并基于工程科学理论知识,分析了高性能碳纤维材料的制造流程,梳理了全流程中的“卡脖子”问题,对其发展面临的一系列问题进行了探讨。认为对于类似高性能碳纤维这样的重大工程中的关键材料,应采用工程思维对其制造的全流程进行流程工程学研究,通过提升关键材料制造水平辐射带动相关基础学科发展和机械制造自动化、智能化升级。

高填充高分子复合材料成型加工与结构调控研究进展

摘要:高填充高分子复合材料在电子封装、生物医学等领域具有广阔应用前景. 功能填料的引入能够显著提升高分子材料的导电性、导热性、阻燃性及电磁屏蔽等性能,但高含量填料往往会降低复合材料的力学性能和加工性能. 本文综述了高填充高分子复合材料在热塑性加工与结构调控方面的研究进展,重点讨论了填料堆积密度的调控及其对成型加工的影响、热塑性加工条件下的填料网络设计,以及可逆动态化学键在基体黏度调控中的应用. 同时,阐述了热塑性高分子复合材料成型加工过程中的结构演变及其调控方法,旨在为高填充复合材料的加工工艺优化和性能提升提供理论指导.

纳米二氧化铈复合抗菌材料研究进展

摘要:自21世纪以来,随着人们对卫生健康问题关注度的不断提升,细菌作为影响健康的关键因素之一,其耐药性问题因抗生素的滥用而愈发严峻,对人类生命健康构成了重大威胁。因此,抗菌剂的研究与开发显得尤为重要。纳米二氧化铈(CeO2NPs) 作为一种稀土基无机抗菌纳米材料,凭借其出色的抗菌活性,在抗菌领域赢得了广泛关注。本文旨在系统梳理CeO2NPs的抗菌机制,概述其主要合成方法,归纳其结构、形貌、大小对抗菌性能的影响。在此基础上,本文总结了CeO2NPs与各类无机及有机材料复合所形成的新型抗菌复合材料的最新进展,并对未来CeO2NPs抗菌材料的研究提出了工作建议。

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。

石墨烯改性导热复合材料研究进展

摘要:石墨烯具有极佳的热学与电学性能,是目前十分热门的炭材料之一,在导热领域应用价值显著。石墨烯与聚合物复合后制得的石墨烯改性导热复合材料(GTCCs)具有优异的力学性能、热学性能和化学稳定性。对电子设备日益严重的发热问题而言,GTCCs是一种有效的解决方案,其具有替代商用导热硅脂的潜力,梳理相关研究的核心思路并提炼关键信息有助于把握切合实际的发展导向,推动GTCCs大规模产业化应用。本文简要分析了当代电子设备的散热需求与GTCCs的导热机理;将GTCCs的改性手段分为填料杂化、填料改性和主动构建导热骨架三类,介绍了与各类改性手段相适应的生产工艺和国内外研究进展;列举了GTCCs在传感器、涂层等方面的实际应用,展示了其巨大的工业价值;最后,在展望GTCCs未来的同时,对GTCCs研究中存在的问题进行了探讨,从实际出发总结了一些有前景的发展方向。

碳纳米管杂化结构增强复合材料电学和力学性能研究进展

摘要:碳纳米管作为一维纳米材料,具有优异的电学、热学、力学等性能,被广泛地用作复合材料的增强剂。根据碳纳米管杂化结构类型,综述了碳纳米管/颗粒材料、碳纳米管/纤维材料、碳纳米管/片层材料、碳纳米管/轻质泡沫材料等结构在电学性能和力学性能方面的研究进展,阐述了各种杂化结构的电学性能和力学性能增强机理,分析了各种杂化结构的优势,为碳纳米管杂化材料的构建和设计提供了依据。

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。