复合材料加工技术及装备发展综述
摘要:分析复合材料加工的主要特点和基本要求,研究加工过程中复合材料的切屑及缺陷形成机制、刀具结构及磨损特点,梳理国内外复合材料加工技术和装备的发展现状。研究认为,应该加强基础理论研究、注重技术创新。研究建议:应重点完善对复合材料微观切屑形成机制、加工缺陷的相关研究,形成复合材料加工质量评价标准;深入研究复合材料/ 金属的叠层钻削技术,形成成熟的工艺体系;坚持加工设备自主研发,降低对国外设备的依赖。
热喷涂陶瓷-树脂复合涂层的研究现状
摘要：陶瓷-树脂复合涂层兼具陶瓷材料和树脂材料的优异性能，具有良好的力学性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀性能等，可用于防腐、减摩等领域，是当前热喷涂领域的新兴研究方向。如在先进航空发动机制造领域，通过在陶瓷涂层中添加树脂材料以增加涂层孔隙率，使高温可磨耗封严涂层的可磨耗性显著提升。然而，陶瓷与树脂的热物理性质和化学性质差异较大，导致复合涂层沉积时粒子的熔融沉积行为呈现复杂多样性，对涂层性能的影响规律尚不清晰。目前，国内外对陶瓷-树脂复合涂层的制备和应用开展了大量的研究，在不同热喷涂方法下，陶瓷材料和树脂材料对复合涂层结构、性能的影响取得了显著成果。基于此，本文综述了采用火焰喷涂、等离子喷涂、反应等离子喷涂三种热喷涂技术制备陶瓷-树脂复合涂层的国内外相关研究；比较分析了喷涂过程中，不同热喷涂技术对陶瓷材料与树脂材料的影响规律；梳理了等离子喷涂工艺的优化方法；展望了未来陶瓷-树脂复合涂层的研究重点与应用方向。
碳纳米管增强铝基复合材料界面与晶粒调控研究进展
摘要：随着碳纳米管增强铝基复合材料制备工艺的不断完善，碳纳米管的难分散问题被妥善解决，复合材料的强度有所提高，但复合材料的高模量、高强度没有得到充分利用，并出现“强度–塑性”倒置现象。本文总结了近年来对碳/铝复合材料界面结构、晶粒结构与复合构型设计的调控手段，讨论了界面结构强度对碳纳米管载荷传递效率的影响，分析了出现倒置现象的原因，并针对复合材料塑韧性差的问题，提出了调控思路，为制备强度高、韧性强的碳纳米管增强铝基复合材料提供依据。
采用不同金属材料铆接修补碳纤维复合材料板的性能对比
摘要：随着复合材料在主承力结构上的应用，复合材料修理技术已经成为复合材料服役周期内的重要一环，其中利用金属的铆接修补方法在快速修补技术中具有重要应用。采用中心挖跑道形孔法模拟碳纤维复合材料损伤，分别使用不锈钢板与钛合金板对复合材料损伤件进行铆钉修补，对损伤件和两种修补件进行轴向拉伸试验，并采用应变计监测复合材料孔边及金属板中心应变。试验结果表明：采用不锈钢和钛合金与复合材料损伤件以铆接方式得到的修补件可承受的最大载荷相同，与未修补的相比提升了65.2%，说明对复合材料损伤板使用金属材料铆接修补具有一定补强效果，并且与使用不锈钢和钛合金材料进行修补的效果相当；在修补件拉伸过程中，碳纤维复合材料先于修补用金属材料失效；2种金属铆接修补件的破坏应变比无修补的损伤件的破坏应变略有增加但影响不大。
基于压电陶瓷及其复合材料的飞机除冰技术研究现状及发展趋势
摘要:飞机飞行过程中，悬浮的过冷水滴在飞机表面结冰，会严重影响飞机的飞行安全，除冰技术是提高飞机安全性能的重要方法。其中，压电除冰技术具有能耗低、结构简单的优点。本文综述了基于压电陶瓷及其复合材料的飞机除冰技术，探讨了低频压电共振除冰方法和高频超声波除冰法的原理、优缺点，总结了除冰系统中压电材料的发展，分析了传统含铅压电陶瓷、无铅压电陶瓷的优缺点和适用范围，展望了柔性压电复合材料在飞机除冰中的应用。制备大功率压电陶瓷与高性能压电复合材料将是飞机除冰技术中的两个重要研究方向。本文为飞机除冰技术的改进提供了思路。
粉末冶金纳米颗粒增强钛基复合材料研究进展
摘要：钛基复合材料（TMCs）作为新一代轻质高性能金属结构材料在航空、航天等重大装备领域展现出广阔的应用前景。与传统微米增强TMCs 相比，纳米增强TMCs 在强塑性协同与热变形能力等方面展现出更为显著的优势，但目前由于纳米增强体分散性和热稳定性等问题，材料的性能潜力尚未充分发挥。如何设计TMCs 的复合体系和制备途径引入纳米增强体，并在热加工与热处理过程中保持稳定性，一直是纳米颗粒增强TMCs 面临的严峻挑战。本文围绕粉末冶金纳米颗粒增强TMCs 工艺特点、制备方法、组织特征与力学性能等方面分析研究现状和进展，指出纳米增强体分散性、热稳定性等制约其发展的基础问题，提出未来研究的发展方向。未来应侧重的研究方向有：（1）碳纳米材料增强TMCs 的界面反应控制与热稳定设计；（2）纳米颗粒增强TMCs 粉体的批量化低成本制备技术；（3）纳米颗粒增强TMCs 专用热变形及热处理工艺研究；（4）纳米颗粒增强TMCs 组织构型化设计及强韧化机理研究；（5）纳米颗粒增强TMCs 材料其他关键力学性能研究。
对位芳纶纤维界面改性技术研究进展
摘要：芳纶纤维作为一种新兴的高性能纤维，具有多种优异独特的性能，在先进复合材料、防护用品、高性能结构材料等领域具有广泛的应用。芳纶的表面惰性导致其复合材料的界面粘结性能不良，为满足高性能芳纶复合材料的开发应用，芳纶纤维表面改性研究方兴未艾。本文综述了近年来芳纶表面改性技术的发展现状与研究进展，讨论了不同表面改性技术对芳纶及其复合材料界面性能的影响，对不同改性方法的改性效果的及其工业化前景进行了比较，对目前芳纶表面改性技术存在主要的问题进行了分析，并从产业化角度探讨了未来芳纶纤维及其复合材料界面处理技术可能的发展方向。
纳米纤维复合材料的离子传输动力学调控及其电化学应用
摘要：纳米纤维复合材料因具有高孔隙率、高比表面积以及多样化的组成和结构可设计性被广泛应用于锂硫电池、锂空电池等新型锂金属电池储能体系中. 电池的电化学性能主要依赖于充放电反应中的离子传输过程，而纳米纤维的结构形态以及表/界面性质对于离子传输动力学具有重要影响. 因此，本文针对新型储能电池应用中离子传输动力学缓慢、中间产物如多硫阴离子等易穿梭，以及负极枝晶生长等关键科学与技术问题，综述了纳米纤维复合材料的创新性设计和制备方法；进一步结合本课题组近期工作重点，阐述了纳米纤维复合材料的组成与结构调控对锂电池中离子传输动力学的优化作用；最后，总结了纳米纤维复合材料在锂电池正负极、隔膜、电解质等领域的应用进展，并讨论了其在新型储能设备领域的挑战和未来发展前景.
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。
静电纺丝技术制备聚合物基MXene增强电磁屏蔽复合材料研究进展
摘要：随着电子信息技术的发展, 电磁波污染已经严重影响了人类健康和社会进步, 因此急需开发出一种高效的电磁干扰(electromagnetic interference, EMI)屏蔽材料. 静电纺丝技术可以制备出柔韧性好的超薄多孔纤维膜, 电磁波能够在纤维膜内部进行多次反射而被消耗. MXene作为一种新型的二维(2D)材料群体, 具有高比表面积、高导电性以及易加工性, 是一种潜在的EMI屏蔽材料. 因此, 将静电纺丝技术和MXene材料相结合, 能够制备出多功能的聚合物基MXene增强电磁屏蔽复合材料. 本文首先介绍了静电纺丝技术的概念、原理及其影响因素, 其次,分析了MXene材料的组成和制备方法, 最后, 讨论了静电纺丝技术制备聚合物基MXene增强电磁屏蔽复合材料的最新进展并对未来聚合物基MXene增强静电纺丝复合材料在电磁屏蔽领域的发展做出展望.
