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。

增材制造钛基复合材料体系与组织结构设计

摘要:增材制造技术作为一种样件快速成型制备技术,为基于成分调控与结构设计的高性能钛基复合材料的开发带来了机遇。本文介绍了增材制造钛基复合材料研究与应用的最新进展,分析了能量密度、打印路径及冷速控制等对材料显微组织与力学性能的影响。在此基础上,介绍了以陶瓷、金属间化合物及稀土元素为主的增材制造钛基复合材料成分调控策略。其中,以TiB、TiC 为代表的陶瓷增强相及Ti-Cu 体系的金属间化合物为目前钛基复合材料中广泛使用的增强体;以La、Ce 和Nd 为主的稀土元素则可有效解决氧偏聚问题并显著细化晶粒。进而以网状结构和层状结构为例介绍了增材制造钛基复合材料结构设计研究进展。其中,网状结构多通过Ti 与B 和C 元素的原位反应生成增强相,并通过控制凝固过程实现对增强相非均匀分布的调控;层状结构则多通过交替打印多种粉体获得。网状、层状结构设计对钛基复合材料强韧化有着积极的作用。本文最后通过对研究现状和未来研究趋势的简要分析与展望,为增材制造高性能钛基复合材料的设计与制备提供一定参考。

石墨烯-有机物复合光催化材料及其应用

摘要:光催化技术以其绿色安全的特点在能源和环境领域显示出巨大的应用潜力。近年来,有机物光催化剂以其可见光响应及成本较低等优势逐渐进入人们的视野,但也存在一些不足,而石墨烯材料的大比表面积、高载流子迁移率等性质,在催化剂构建领域具有天然优势。本文针对石墨烯-有机物半导体光催化材料,在总结石墨烯在材料中的基本作用的基础上,介绍了石墨烯/共轭聚合物、石墨烯/金属有机骨架、石墨烯/染料3种典型的石墨烯-有机物光催化材料及多种合成方法。进一步阐述了此类材料在能源和环境领域,包括光解水析氢、CO2还原、有机物降解、重金属离子还原及细菌灭活等领域的应用。最后对石墨烯-有机物复合光催化材料的未来发展提出了建议。

可加工氮化硼系复相陶瓷的研究发展现状和发展趋势以及应用现状分析

摘要:先进陶瓷材料具有较高的力学性能.以及较高的抗高温氧化性能等。但是先进陶瓷材料由于硬度较高、可加工性能较差,导致陶瓷材料的机械加工成本较高,所以限制了陶瓷材料的广泛应用。为了改善和提高陶瓷材料的可加工性能,向陶瓷基体中加入六方氮化硼形成可加工氮化硼系复相陶瓷。可加工氮化棚系复相陶资具有较高的力学性能和优良的可加工性能,氮化棚系复相陶瓷可以进行机械加工。目前研究和开发的可加工氣化棚系复相陶瓷主要包括:Al2O3/BN复相陶瓷,ZrO2/BN复相陶瓷,SiC/BN复相陶瓷,Si3N4/BN复相陶瓷,A1N/BN复相陶瓷等。目前可加工氮化硼系复相陶瓷的研究主要集中在氮化硼系复相陶瓷的制备工艺,力学性能,可加工性能,抗热震性能,抗高温氧化性能等。本文主要叙述可加工氮化硼系复相陶瓷的制备工艺,力学性能和可加工性能,抗热震性能,抗高温氧化性能等。并叙述可加工氮化硼系复相陶瓷的研究发展现状和发展趋势,并对可加工氮化硼系复相陶瓷的未来发展趋势进行分析和预测。

金属基复合材料产业化及标准现状

摘 要:本文总结了国内外金属基复合材料的应用领域及产品应用现状,对现有金属基复合材料标准、规范进行了分析、比 较,提出了我国金属基复合材料标准体系框架设想,指出建立我国金属基复合材料标准体系搭建的必要性,以期尽早形成与 我国科研、生产相匹配的金属基复合材料标准体系。

纺织复合材料多尺度网格划分方法

摘要:针对现有纺织复合材料网格划分时,由不规则纱线截面形状和材料边界引起的失真、干涉和锐化等问题,提出了一种基于织物微观几何结构的复合材料网格划分方法和单元拆分机制。该方法借助专业纺织建模软件DFMA 建立织物单胞几何结构点云。首先,基于结构点云,计算纱线路径并采用Delaunay 三角网改进的Alpha-shape 算法计算纱线截面轮廓,依此获得纱线表面初始网格。然后,将该网格置于体素网格中,通过网格映射方法引入周期性边界,并与体素网格节点相匹配,进而消除纱线间的渗透和窄间隙。最后,拆分体素单元,以保证材料的连续性。采用该方法建立了平纹、三维整体正交和层间正交复合材料网格模型,并基于应变连续损伤准则与指数衰减模型建立了纺织复合材料的损伤起始与演化准则,模拟了平纹编织复合材料在剪切载荷作用下的力学性能。结果表明,与四面体和六面体网格划分方法相比,所提网格划分方法能够较为准确地还原复合材料内部几何结构,处理二维和三维机织物结构中的尖锐边界和复杂曲面,获得光滑的纱线表面和清晰的轮廓;网格数量适中,计算耗时仅为TexGen 模型的15%。剪切模量和强度的仿真结果与实验结果对比分别相差8. 93% 和3. 73%,验证了模型的有效性与可靠性。

聚苯胺复合材料在废水处理中的应用进展

摘要:对我国废水处理方法存在的问题进行了探讨,介绍了聚苯胺(PANI)复合材料作为一种新型吸附剂在废水处理方面的发展现状,重点介绍了不同PANI 复合材料的分类、制备方法、吸附原理和吸附效率。结果表明,PANI 复合材料的吸附效率都很高,甚至可达99%以上,展现了PANI复合材料在废水处理方面的广阔应用前景。

导热复合材料降低填料之间界面热阻研究进展

摘要:复合材料热导率增强的低效率源于其内部存在界面热阻——填料与树脂基体之间的界面热阻及填料之间的界面热阻。目前大多数研究都集中于降低填料与树脂基体之间的界面热阻,而高填充量下填料之间的界面热阻才是影响复合材料热导率的关键因素。文中从增加填料之间的接触面积和提高填料之间的键接强度两方面综述了近年来降低填料之间界面热阻的研究进展,为高导热复合材料的设计和制备提供参考。

纳米双相复合磁性材料的研究进展及发展方向

摘要:纳米双相复合磁性材料是一类由软硬磁相在纳米尺度下交换耦合形成的新型永磁材料,这类材料不但因稀土含量少而表现出成本低、温度稳定性高、耐热性和抗氧化性优异等优点,而且兼具高剩磁和高矫顽力特性,理论磁能积高达125.7 MGOe(1 MJ/m3),有望突破单相稀土永磁材料的磁能积瓶颈,成为第4代稀土永磁材料。本文首先回顾了纳米双相复合磁性材料的研究历史,结合理论分析和试验研究成果阐述了增强软硬磁相交换耦合作用对提高纳米双相复合磁性材料磁性能的重要性。然后介绍了纳米双相复合磁性材料的研究进展,从制备工艺、成分设计两个方面提出了纳米双相复合磁性材料的性能优化方法。最后总结了纳米双相复合磁性材料的应用情况,以及发展方向。

轻量化复合材料与3D打印技术在服务机器人上的应用与展望

摘要:作为人类劳动力的替代品,服务机器人的应用方兴未艾。本文介绍了服务机器人的应用特点和应用场景,加强机器人的运动性和自主性方面仍是重要的研究方向,而发展机器人的轻量化可以增加机器人的灵活性和工作效率,并提高操作的速度和精度。通过轻量化材料的选择和结构优化设计可以实现机器人的轻量化。本文详细介绍了轻量化复合材料的概念和3D打印技术的概念,将这两种应用结合起来,特别是碳纤维复合材料的3D打印应用于服务机器人上,可以实现服务机器人的轻量化,降低机电系统的能耗,缩短开发周期。