4D打印磁响应形状记忆环氧树脂基复合材料制备与性能

摘要:以环氧树脂(EP51) 为基体,乙炔炭黑(ACB) 和镍粉(Ni) 为填料,聚醚多元醇(PPG) 为增韧剂共混制成打印墨水,利用直写3D 打印机制备ACB-Ni/EP51 复合材料。通过流变仪、直写3D 打印机对墨水的流变性能和可打印性进行表征;通过拉力实验机(UTM)、扫描电镜(SEM)、动态热机械分析仪(DMA)、差示扫描量热仪(DSC) 对材料力学性能、微观形貌、动态力学性能、差热性能和形状记忆效应进行表征,探究了填料含量对墨水和材料性能的影响。结果表明:ACB 含量达到12wt% 时,墨水具有良好的可打印性;当Ni 粉含量达到16wt% 时,打印针头堵塞造成打印不连续、不均匀。固化后生成的“海岛”增韧结构使材料拉伸强度明显提高(60 MPa 以上)。随着Ni 粉含量增加,对拉伸强度的影响由促进变为削弱。当Ni 粉含量从6wt%增加至14wt%,形状固定率(Rf) 从99.4% 降至94.2%。在300 kHz 交变磁场作用下,形状发生回复,Ni 粉含量增加使形状回复率(Rr) 和回复速率升高,Rr 从94.8% 提升至99.1%,回复时间从39 s 缩短至17 s。Ni-ACB/EP51 复合材料具有较好的形状记忆性能,在空间可展开结构、驱动器及4D 打印等方面有一定的应用前景。

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。

碳纤维复合材料在体育领域的应用和发展

摘要: 碳纤维增强树脂基复合材料具有比强度和比模量高、耐疲劳和耐腐蚀性能好、可设计性强等优点,目前广泛应用于体育运动器材和休闲设施中,可有效的提升体育器械的力学性能,增加设施的使用寿命。本文从碳纤维复合材料在体育领域的需求出发,介绍了其在运动器材和休闲设施方面的应用,最后对该材料在未来体育领域发展前景进行了展望。

固态法制备颗粒增强铝基复合材料的研究进展

摘要:颗粒增强铝基复合材料具备优异的综合性能,可用作结构−功能一体化构件,在新能源汽车、航空航天、核电和兵器装备等领域的应用潜力巨大。不同铝基体、颗粒增强体和制备方法对铝基复合材料的力学性能与物理性能的影响至关重要。近年来,科研工作者在颗粒增强铝基复合材料及其高性能制备方法上开展了大量工作,并取得一定进展。本文通过综述 1xxx 系、6xxx 系等铝基体,氧化物、碳化物等颗粒增强体,粉末冶金法、大塑性变形法等固态法制备方法,力学性能、耐腐蚀性能等服役性能的最新研究进展,系统分析了不同制备方法的优势与目前存在的不足,以期为高性能颗粒增强铝基复合材料的选择、制备与应用提供参考。

高导热石墨烯复合材料研究进展

摘要: 电子器件、智能穿戴设备,以及处于高速发展期的新能源汽车都在朝着轻量化、高功率的方向发展,而散热问题已成为制约微电子和新能源行业发展的瓶颈性难题。石墨烯复合材料在热管理材料领域得到了广泛的关注与研究。综述了当前石墨烯导热复合材料的导热模型、三维石墨烯导热网络的构筑方法、石墨烯表面改性和石墨烯导热复合材料的制备方法。

碳纤维增强聚合物复合材料水导激光切割损伤机理研究

摘要:碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料在水导激光加工后,切缝表面和横截面存在热损伤,这些损伤是影响材料力学性能、降低材料服役性能的重要因素。针对该问题,采用试验方法分析了加工参数对沟槽几何形貌和表面形貌的影响规律,研究了沟槽表面和横截面的热损伤形成机理。研究结果表明:高激光功率、低脉冲频率和低切割速度可有效增大沟槽深度;激光与材料的相互作用和水射流的冲刷作用是形成沟槽表面热损伤的主要原因。在2mm厚CFRP切割试验中发现:横截面热影响区宽度与纤维排布方向有关,0°碳纤维热影响区宽度最大,45°和135°碳纤维热影响区宽度次之且宽度相近,90°碳纤维热影响宽度最小;另外,提高水射流速度有利于抑制热影响区的扩展,水射流速度由80m/s提高至120m/s,最大热影响宽度缩小35.7%。

基于相分离法的微米级微球复合材料制备综述

摘要:微球复合材料是一类由多组分物质组成、可综合多种材料性质的微米级球状复合材料。此类材料兼具体积小、多结构形态的结构特点与选择性包覆、定向运输的物质特点,已在多个领域得到广泛应用。微球复合材料的组成与结构特性与其制备方法紧密相关,用于制备微球合材料的相分离法具有相分离前驱体溶液的溶质溶剂易复合、相分离后微球易自发成形的特点。基于此方法可制备出多孔状、核壳状、洋葱状、Janus 状、多凸起状、凹坑状、纤维状、双连续状、相反转状等形貌复合微球。相分离为微球带来的复合结构赋予其更广阔的应用场景。本文综述了基于传质、传热、光固化、溶胶凝胶反应等物理、化学方法诱导相分离发生的原理,总结了基于相分离方法制备的微球复合材料的成形结构与成形机制,并分析了各相分离方法的优势与不足。

高温耐热钨基复合粉体制备与特性的研究进展

摘要:【目的】研究高温耐热钨(W)基复合粉体制备与特性,探讨制备钨基材料整个工艺流程最前端工序的特点,钨基块体材料的质量对最终其工程应用的影响,以及后续烧结及后续加工变形处理后钨基块体性能对钨基粉体的特性决定作用。 【研究现状】综述不同种类钨基复合粉体的制备工艺,包括聚变装置用第二相掺杂钨基复合粉体、高端装备用W-铼(Re)合金粉体、电子封装领域用W-铜(Cu)复合粉体;第二相掺杂钨基复合粉体主要包括W包覆第二相的核壳结构的设计与优化,W-Re合金粉体主要包括W与Re元素的均匀固溶分布,W-Cu复合粉体主要包括W包覆Cu复合粉体的结构设计与改进等的研究;掺杂第二相主要为氧化物氧化钇(Y2O3)、氧化镧(La2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铪(HfO2)等,以及碳化物碳化钛(TiC)、 碳化锆(ZrC)、碳化铪(HfC)等,主要采用机械球磨和化学法制备相应粉体;W-Re合金粉体的制备方法分为机械法、混粉法和化学法;采用机械球磨、湿化学法、溶胶-凝胶法等方法,可获得具有优异烧结活性的纳米级W-Cu复合粉体,进而制备致密度高的W-Cu复合材料。【结论与展望】 提出制备钨基粉体常用的方法,机械法的主要问题是长时间球磨可能产生杂质影响及粉体冷焊,化学法主要问题是制备过程中的副产物包含氨气及随着分解产生的氮氧化物,须要考虑环境保护问题;认为高质量钨基复合粉体是获得高性能钨材料的关键,因此钨基复合粉体结构及制备技术仍须进一步优化。

聚合物基电磁屏蔽复合材料的异质结构构建策略研究进展

摘要:随着5G 网络的兴起,电磁辐射和干扰问题日益凸显,因此开发有效的电磁屏蔽材料尤为迫切。相较于传统金属基电磁屏蔽材料的高成本、高密度、难加工、易腐蚀等诸多限制,聚合物基电磁屏蔽复合材料具有低密度、耐腐蚀、易加工等优异的特性而备受关注。构建隔离结构、多孔结构、分层结构等异质结构,能够诱导导电填料的取向分布,使聚合物基电磁屏蔽复合材料在低填料含量下,获得高效的导电网络和优异的导电性能,从而提高其屏蔽性能。据此,本文综述了目前具有异质结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料的研究进展,重点介绍了异质结构构建策略、制备技术及其对电磁屏蔽性能的影响,最后对具有异质结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料的未来发展提出了展望。本研究对提升聚合物基电磁屏蔽复合材料性能及其在通信、智能穿戴、航空航天等领域应用的开拓都具备指导意义。