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。

高性能结构吸波陶瓷基复合材料设计与性能表征研究进展

摘要:高性能结构吸波陶瓷基复合材料是实现航空高温部件宽频吸波和高承载一体化的理想候选材料。本文以宏观– 细观– 微观多尺度协同设计为核心研究思路,系统地概述了高性能结构吸波复合材料的基本设计原则。从材料设计的角度出发,综合考虑阻抗匹配和电磁损耗之间的良好平衡,以实现对电磁波的宽频高效吸收。深入梳理微观组分材料(如碳化硅、氮化硅等陶瓷基体,以及碳纳米管、金属氧化物等)对复合材料吸波性能的影响机制,剖析典型宏/细观构型(如层状结构、多孔结构、纤维增强结构等)在调控材料电磁波吸收方面的关键作用。通过建立多尺度结构与性能的关联模型,总结出一系列针对高性能结构吸波陶瓷基复合材料的优化设计方法,涵盖材料成分选择和结构参数优化等多个方面。本文为新一代航空飞行器高温宽频吸波一体化的设计与性能评价提供了重要的理论依据和实践指导,对推动航空航天领域隐身技术与结构材料的协同发展具有重要意义。

激光增材制造网状结构金属基复合材料的研究进展

摘要:相较于传统增强相呈均匀分布的金属基复合材料,网状结构金属基复合材料因其独特的“机械互锁”“位错钉扎”等组织结构特征,具有更优异的室温强度、高温强度、弹性模量和断裂韧性,在航天、航空等领域上具有广泛的应用前景。激光增材制造技术可实现对网状结构的精细化调控,为网状结构金属基复合材料的进一步发展提供了新的途径。本文综述了高能量激光束诱导马兰戈尼对流作用下网状结构金属基复合材料的形成机理、影响网状结构形成的因素、不同类型网状结构的显微组织结构特征,分析了网状结构金属基复合材料的多段弯曲断裂、微孔聚集断裂等断裂机制,阐述了在霍尔−佩奇、奥罗万、泰勒、载荷传递等强化机制共同作用下的强化机理,以及独特的增强相贫、富区协同作用下的韧化机理,并对其未来的研究方向进行了展望。

复合材料在体育器材行业的应用研究综述

摘要: 复合材料凭借轻质高强、耐腐蚀等特性,被广泛应用于体育器材领域。本文综述了体育器材行业纤维增强塑料的研究进展: 碳纤维优化结构显著提升器材稳定性与竞技性能; 纤维增强材料减轻重量并延长寿命; 复合材料通过抗疲劳与环保性推动行业高效发展。现有研究存在材料性能分析片面、应用缺乏系统性及创新受限( 如成本高、工艺复杂) 等问题。未来需深化材料综合性能研究,构建全生命周期应用体系,并拓展其在大众体育领域的低成本应用,为技术进展提供参考。

合成温度对石墨烯/Ca(OH)2纳米复合材料制备及性能的影响

摘要:纳米Ca(OH)2对风化后的大理岩石质文物有良好的加固效果,在较低温度下得到性能优异的纳米颗粒对其成本降低和推广应用有重要意义。本研究通过调节反应温度,引入石墨烯量子点,制备得到了一系列石墨烯/Ca(OH)2 纳米复合材料,并采用TEM、激光粒度仪、Raman、FTIR、UV-Vis、XRD、SEM、分光测色仪、压汞仪、硬度计、超声波测速仪等对材料形貌组成、相对动力学稳定性、碳酸化反应和模拟样品加固性能进行分析研究。结果表明反应温度的适当升高有利于石墨烯与Ca(OH)2 的复合,以及纳米颗粒粒径的减小,在80℃ 下得到的产物相对动力学稳定性、碳酸化速率和加固性能较好;随着温度继续升高,90℃ 及以上所制备的材料转变为球状结晶,而且碳酸化后部分会保持为亚稳态球霰石物相,并未表现出更好的加固性能。

超高强度铝基复合材料研究进展

摘要:铝基复合材料具有轻质、高强、高模量的优点,在航空航天、船舶、交通、3C 电子等领域得到了较为广泛的应用,但随着科技的不断发展,现有的铝基复合材料已无法满足日益苛刻的使用要求,开发超高强度(屈服强度≥500 MPa)的铝基复合材料迫在眉睫。本文系统总结了国内外先进超高强度铝基复合材料研究进展,介绍了超高强铝基复合材料基体材料选择,分析了增强体的种类、尺度、构型设计对超高强铝基复合材料性能的影响,重点讨论了颗粒增强体材料、晶须增强体材料和高性能纳米碳材料增强体材料的增强性能。通过变形加工和热处理工艺来提高超高强铝基复合材料的性能,总结了传统塑性变形和剧烈塑性变形的优势和不足,探讨了固溶时效热处理工艺对铝基复合材料性能的影响,并展望了超高强铝基复合材料的发展方向及面临的挑战。