智能复合材料的研究进展
摘要：智能复合材料作为一种新型高技术材料，兼具结构与功能双重特性。根据近几年来智能复合材料的研究现状，介绍了几种主要的智能复合材料，形状记忆复合材料、自修复智能复合材料、压电智能复合材料、电／磁流变智能复合材料及纤维素智能复合材料，简述了智能复合材料领域当前研究热点，介绍了该领域中存在的一些问题，展望了智能复合材料的发展前景。
航空复合材料结构健康监测：研究进展及其智能化趋势
摘要：先进复合材料结构在航空器中得到广泛应用，相比于传统的金属材料，该结构的应用既能实现飞行器轻量化设计，又能提高其损伤容限。苛刻的服役环境及复杂的载荷工况使航空复合材料结构面临严峻的考验，复合材料结构健康监测成为保障航空器在役安全的必由之路。本文分析了复合材料结构的损伤机理和典型损伤模式，对航空复合材料结构的健康监测需求进行了介绍；针对航空复合材料结构的宏、细观损伤、健康状态、寿命等的监测需求，总结了传统监测方法的应用现状；介绍了柔性电子皮肤、自供电传感器等新型先进健康监测技术的进展，并探讨了多传感器数据融合技术、数字孪生、机器学习等智能技术的创新应用；简要概述了结构健康监测技术在国内外航空领域的工程实际应用，并讨论了其未来发展方向和智能化的研究重点，为航空复合材料结构健康监测的研究提供参考。
连续纤维增强陶瓷基复合材料3D打印：研究进展与挑战
摘要：连续纤维增强陶瓷基复合材料(continuous fiber reinforced ceramic matrix composites, CFRCMCs)具有低密度、高强度、优异的高温稳定性与化学稳定性等性能，在航空航天、核工业、化工以及交通运输等领域都有着重要应用。近几年，3D打印技术的发展为复杂异形 CFRCMCs构件的预制体成形提供了创新途径。然而CFRCMCs 的3D打印技术仍处于起步阶段，面临着成形设备、成形工艺和成形原理等方面的重大挑战。因此，对 CFRCMCs的3D打印研究进展与挑战进行归纳与分析具有重要意义。本文首先对常见3D打印技术进行简单介绍；其次，总结 CFRCMCs的3D打印研究进展，具体包括基于热塑性原料的熔融沉积3D 打印、基于水系浆料的墨水直写3D打印、机械辅助的墨水直写3D打印、基于光敏浆料的光固化3D打印等；最后，从纤维与陶瓷界面、缺陷表征与控制、陶瓷化与致密化、自动化与智能化制造、结构功能一体化、4D打印、自修复以及标准等方面对CFRCMCs的3D打印挑战进行分析。期望为CFRCMCs 3D打印相关的基础科学与关键技术研究提供一定参考与指导。
基于光纤传感技术的复合材料健康监测研究进展
摘要: 先进复合材料以其优异的物理力学性能、一体化设计制造特性、低运营成本等优点在航空领域的关键结构部件中得以广泛应用, 随着服役时间延长和服役环境的极端性, 复合材料结构内部会出现不同程度的损伤和缺陷, 影响飞机的使用寿命和安全平稳运行, 因此, 需要开发健康监测系统以实时监测和评估复合材料结构的健康状态。本文综述了光纤传感技术在复合材料结构健康监测领域的研究进展, 针对光纤光栅传感技术和分布式光纤传感技术, 分别从工艺参量的原位监测、传感器嵌入及保护方案、传感器布设方案及对结构的影响、冲击及疲劳损伤监测角度展开讨论, 并总结了两种监测方法的优势与局限, 展望了光纤传感技术在复合材料结构健康监测的发展趋势。
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。
碳纳米管/有机硅树脂吸波气凝胶及其复合材料的制备与性能
摘要：基于溶胶-凝胶方法，制备不同比例多壁碳纳米管改性有机硅树脂(CNT/OSR) 气凝胶和针刺石英纤维增强CNT/有机硅树脂气凝胶(QF/SC) 复合材料，探究CNT 含量对有机硅气凝胶及其复合材料的微观结构、防热性能和吸波性能的影响规律。研究结果表明：进行物理修饰后的CNT 与有机硅树脂表现出良好的相容性，构建起了微导电、导热通道；改性后树脂的热稳定性有了明显提升，当CNT 的质量分数为15wt%时，失重10wt% 对应温度Td10 提升111.1℃；QF/SC复合材料热导率在0.054~0.075 W/(m·K) 之间，经600 s表面温度达1 000℃的烧蚀后，最大背温为145.1℃；引入碳纳米管的QF/SC复合材料介电性能显著提高，实测8~18 GHz内反射率峰值和有效带宽分别达到−29 dB和3GHz。该项工作有望在航空航天科学和工业领域实现新的应用。
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。
氮化硼颗粒增强铝基复合材料研究进展
摘要：铝基复合材料作为一种轻质高强度材料具有广泛的应用前景。本文综述了当前氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的研究进展，通过液相法和固相法的分类详细介绍了搅拌铸造、超声辅助铸造、选择性激光熔化(SLM)、热挤压等制备氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的方法，总结了所制备复合材料的力学性能和功能特性。最后指出了不同制备方法存在的问题，并且对氮化硼纳米颗粒增强铝基复合材料的未来进行了展望。
机器学习在复合材料领域中的应用进展
摘要：复合材料因其密度低、比模量高、比强度高等优势成为汽车轻量化的重要材料。但因复合材料所涉及材料参数相对庞杂，成本高、周期长的传统复合材料研究方法已无法适应目前复合材料的发展趋势。近年来，基于数据挖掘的机器学习具有高效、高精等优势，为解决上述复合材料领域现存困境提供了新思路。通过阐述机器学习技术的基本原理、应用流程以及典型算法，总结其在复合材料领域的应用可行性。分析了机器学习在复合材料的微观结构表征、力学性能预测、复合材料优化设计、加工制造模拟速度四个方面的研究进展。分析表明，机器学习可用于复合材料研究领域，且具有较高的预测精度和可靠性。最后分析了机器学习在该领域的问题与挑战，为其未来研究方向和发展提出展望。
多孔石墨烯/SiC基复合材料的直写3D打印制备
摘要：以石墨烯和SiC粉末(SiCpowder,SiCp)为填料，聚碳硅烷(polycarbosilane, PCS)为陶瓷前驱体，制备石墨烯/SiCp/PCS 浆料，通过直写 3D打印和高温热解得到多孔结构的轻质导电石墨烯/SiC基复合材料。研究浆料成分和打印工艺对3D打印成形性的影响，并表征复合材料的结构和性能。结果表明：通过控制固相含量、石墨烯/SiCp复合粉末中的石墨烯含量和分散剂含量，使浆料黏度在32.0 Pa·s左右时，挤出丝成形性良好；打印速度为360 mm/min、打印层高为0.48 mm 时，点阵网格结构的3D打印成形性最佳；打印素坯在1 100 ℃保温2 h后，PCS热解为陶瓷。多孔复合材料的平均抗压强度和电导率分别为11MPa和8 S/m。本研究为多孔石墨烯/SiC基复合材料的制备提供了一条新路径。
