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。

三维异型纺织复合材料的预制体织造技术及材料力学性能研究进展

摘要:近年来,三维纺织复合材料因其整体性能优异、结构丰富和净成形等特点,被广泛地应用于国防重大工程领域。其中,三维异型纺织复合材料理论研究仍远落后于应用。从三维异型纺织复合材料构件的应用出发,根据各种构件的典型特征分类归纳了三维异型纺织结构件的应用现状,总结了三维异型纺织复合材料预制体的主要织造工艺和织造装备的发展现状,并从不同的层级分析国内外对三维异型纺织复合材料的力学性能、细观结构建模、数值模拟等方面的研究进展,提出了三维异型纺织复合材料研究面临的关键问题,以期为三维异型纺织复合材料在未来的应用提供支撑。

木质素基复合材料的直写式3D打印及其功能应用

摘要:作为自然界最丰富的可再生芳香族生物质资源,木质素近年来在能源、环境、医学等领域受到广泛关注。其中,采用3D打印技术构建具有特定结构和功能的木质素基复合材料是提升木质素附加值的重要途径之一,同时可有效避免木质素化学结构复杂多变、多分散性高、刚性大等在传统材料制备过程中带来的负面影响。本文围绕木质素基复合材料的直写式3D打印,重点综述了近年来木质素基复合材料在直写式3D打印方面的研究成果与进展。首先介绍了木质素的结构特性及直写式3D打印技术;然后系统总结了木质素流变学特性与其打印性能之间的构-效关系;最后讨论了3D打印的木质素基复合材料在能源、环境等领域的应用现状及其面临的挑战,并展望了木质素基复合材料在直写式3D打印方面的发展方向。

原位聚合热塑性复合材料及其成型工艺研究

摘要:热塑性树脂分子量大,熔体黏度高,采用热熔方法制备复合材料存在树脂流动性差、微观尺度上易形成复合缺陷的问题。采用原位聚合方法制备热塑性复合材料,不仅可以避免上述问题,还能够沿用热固性复合材料的成型方法,进而实现热塑性复合材料的高效率、低成本制造,因此原位聚合热塑性复合材料在复合材料应用领域具有广阔的应用前景。围绕几种原位聚合热塑性树脂,本文阐述了其复合材料性能及成型工艺的研究现状,并针对目前存在的问题,提出了4 个研究方向:改性工艺与成型工艺的耦合、聚合环境洁净度和聚合反应对杂质的敏感性的控制、聚合反应放热温度的控制、液体成型树脂适用期的调控。

超短脉冲激光加工碳纤维复合材料研究进展

摘要:超短脉冲激光加工作为一种非接触式的特种加工方法,利用高功率密度的聚焦激光束烧蚀碳纤维增强复合材料(CFRP)表面,实现高精密加工,有望解决传统机械加工工艺造成的刀具损坏、残余应力和表面质量差等问题。因此,本文综述了近些年超短脉冲激光加工CFRP的研究进展。首先梳理了超短脉冲激光加工CFRP的加工机理,其中包括了材料去除机理、相互作用过程机理和对激光的吸收与反射机理。其次,着重阐述了热影响区和锥度这两类缺陷,分析了缺陷的形成原因,并提出了相应抑制方法。本文对超短脉冲激光加工CFRP的理论研究具备一定借鉴意义。

毫纳结构复合材料的制备、协同效应及其深度水处理应用

摘要:纳米材料具有较高的比表面积和较强的表面效应,在水处理领域展现出优异的净污性能,具有广阔的应用前景。将纳米颗粒负载于毫米级载体中制备毫纳结构复合材料,可有机结合纳米颗粒的高反应活性与载体的良好操作性,是突破纳米材料易聚团失活、难分离、稳定性差、潜在环境风险等工程应用瓶颈并实现规模化应用的重要技术手段。本文综述了毫纳结构复合材料的制备方法、结构特性及其在吸附和催化氧化除污性能及机制方面的研究进展,并从纳米颗粒的限域生长、限域吸附特性和限域催化氧化特性等方面阐述限域效应及载体-纳米颗粒的协同净污效应。最后,针对目前毫纳结构复合材料方向亟待解决的科学问题和实际应用挑战提出了展望,以期为推动纳米材料的实际应用提供一定的理论指导和技术参考。

高导热苯乙烯丙烯酸树脂复合材料制备及导热性能

摘要:苯乙烯丙烯酸树脂为墨粉主要组分,其导热性能提升可显著提高墨粉导热性能,进而延长打印、复印机使用寿命。通过在苯乙烯丙烯酸树脂中添加碳纳米管、石墨烯高导热单一或复合填料,在苯乙烯丙烯酸树脂构建连通导热网络以提高其导热性能。当苯乙烯丙烯酸树脂中添加0.75wt%多壁碳纳米管时,其导热系数可提高至0.1644 W/(m∙K),增幅为31.31%;添加1.0wt%羧基改性多壁碳纳米管时,苯乙烯丙烯酸树脂导热系数可提高至0.1751 W/(m∙K),增幅为39.86%;在苯乙烯丙烯酸树脂添加多壁羧基改性碳纳米管和石墨烯混合填料时,苯乙烯丙烯酸树脂导热系数可提升至0.2093 W/(m∙K),增幅达到67.17%。表明碳纳米管和石墨烯混合填料可在苯乙烯丙烯酸树脂中形成有效的导热网络,从而显著提高苯乙烯丙烯酸树脂导热性能。