石墨烯复合材料在水处理中的应用研究

新型碳材料石墨烯,因其比表面积大,物理、化学特性优异,通常作为吸附剂或复合材料载体,用于难降解有机废水处理.载体石墨烯改性后,可优化复合材料性能,包括溶解性和可控性.基于复合材料制备,选取典型污染物废水,如染料废水、苯酚废水、农药废水,从吸附处理和催化降解两方面展开,简要介绍石墨烯复合材料的应用研究及作用效果,显示出复合材料可有效提高污染物降解效率,回用效果好.此外,石墨烯复合材料在回用及实际应用方面仍有待进一步研究.     

《科学进展》2019年9月25日 木质纤维和人造蛛丝合成材料可替代塑料

<正>丝和纤维素作为高分子复合物,在复合材料应用开发上具有很大的潜力。纤维素具有高强度特性,丝具有高柔韧特性,这两种物质在复合材料应用中具有互补性。芬兰研究人员利用木质纤维和蜘蛛丝成分研发出一种新型生物材料,     

先进复合材料的腐蚀及与金属偶接的相容性原则

通过总结和分析目前国内外碳纤维环氧复合材料腐蚀研究的现状,对碳纤维及其环氧复合材料的基本特点和电化学特性进行了讨论,对电偶腐蚀基本规律及理论进行初步的分析,根据电化学极化理论、腐蚀热力学及动力学理论、现代表面和界面分析技术的研究成果,综合分析碳纤维环氧复合材料对偶接金属腐蚀行为及规律的影响,探讨复合材料与金属电偶腐蚀的相容性原则。     

船用复合材料应用现状及发展

对船用复合材料的定义及分类进行了介绍,并对国内外船用复合材料的应用发展历程及现状进行了阐述。国外船用复合材料应用时间早,原料制造以及成型工艺发展相对成熟,目前已成功应用于多种船舶、船体以及上层建筑、桅杆等结构的制造。相比之下,我国船用复合材料研究起步较晚,原料生产以及成型工艺较为落后,在实船应用方面与国外存在较大差距。在此基础上,分析了我国船用复合材料发展存在的主要问题,并从设计制造工艺的提升,以及性能评价技术体系的完善两方面对其未来发展趋势进行了展望。     

典型复合材料加筋壁板落锤/冰雹冲击损伤仿真分析研究

目的研究复合材料层压板落锤和冰雹离散源冲击损伤特性。方法对于落锤和冰雹,分别以刚体模型和弹塑性模型,构建本构模型。对于加筋板,基于Cohesive内聚力界面单元的B-K失效准则,对复合材料层间分层破坏进行数值模拟。通过对多材质冲头、不同冲击能量、不同冲击角度下其响应及损伤扩展特性开展研究,并对比复合材料层压板落锤冲击及冰雹离散源冲击试验数据,对数值计算方法进行对比验证。结果在机体相同部位的落锤、冰雹能量截止值冲击下,落锤低速冲击的损伤响应要大于冰雹离散源冲击。同时,冰雹冲击能量越大,冲击角度越接近于90°,其损伤响应也越大。结论落锤和冰雹离散源冲击仿真方法在损伤响应及扩展的预测与试验结果接近,可以为复合材料冲击损伤引入及抗冲击性能研究提供基础。     

先进复合材料的腐蚀及与金属偶接的相容性原则

通过总结和分析目前国内外碳纤维环氧复合材料腐蚀研究的现状，对碳纤维及其环氧复合材料的基本特点和电化学特性进行了讨论，对电偶腐蚀基本规律及理论进行初步的分析，根据电化学极化理论、腐蚀热力学及动力学理论、现代表面和界面分析技术的研究成果，综合分析碳纤维环氧复合材料对偶接金属腐蚀行为及规律的影响，探讨复合材料与金属电偶腐蚀的相容性原则。     

金属基体复合材料圆锥壳的材料参数识别及动力学敏感性研究

目的 研究以金属作为基体的碳酚醛复合材料圆锥壳的动力学特性,基于模态实验建立复合材料参数优化识别方法。方法 通过建立金属基体复合材料圆锥壳结构的动力学模型,表征各层材料参数对结构动力学特性的影响。开展典型铝合金-环氧胶-碳酚醛圆锥壳自由模态实验,在模态实验结果基础上,采用数值仿真开展复合材料参数识别,并采用响应面优化法研究获得材料参数的全局最优解。最后,开展结构模态对复合材料参数的敏感性分析。结果 基于拉丁超立方抽样和多项式代理模型,建立了多层复合圆锥壳的高效代理模型。对于[0, 90]S铺层的复合材料圆锥壳结构,前5组模态频率参数对E11最敏感,对v23最不敏感,剪切模量的影响介于拉伸模量及泊松比之间。结论 建立了针对各向同性-正交各向异性材料组合的多层复合圆锥壳结构的动力学模型及参数识别方法,可为结构动力学设计提供参考。     

共价有机骨架复合材料去除水体中重金属离子的研究进展

共价有机骨架复合材料（covalent organic framework composites,COFs）是由轻元素C、O、N、B等以强共价键结合而成的一类具有二维或三维晶体结构的新兴多孔聚合物材料.由于它们具有孔道有序可调、比表面积大、孔隙率高、结构稳定及官能团丰富可进行后修饰等优点,在污染物吸附去除领域受到了广泛关注.本文总结了COFs复合材料的最新合成策略（"自下而上"、合成后修饰和混合合成策略）和COFs复合材料在水体中去除重金属离子方面的研究进展,并对其应用前景进行了展望.近年来,运用吸附方式从环境水体中去除重金属离子在环境治理领域颇受关注.COFs复合材料作为一种新型多孔结晶材料,具有优异的吸附性能,可从水溶液中有效去除重金属离子,因此具有广阔的应用前景.COFs复合材料吸附重金属离子的方式由化学吸附和物理吸附组成,且化学吸附占主导地位.现有的COFs复合材料合成方法因其存在时间较长、成本较高及产率较低等缺点,阻碍了其在环境分析领域中的实际应用,为增加效率、节约成本及实现工业化生产,迫切需要进一步开发合成COFs及复合材料的更多新方法.      

MnO2改性累托石/污泥生物炭复合材料的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附特性研究

为提高累托石/污泥生物炭复合材料的吸附特性,在通过混合热解法制备的累托石/污泥生物炭复合材料的基础上,利用氧化还原反应制备得到MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料,对改性前后的复合材料进行了表征和吸附特性研究。结果表明:MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料的比表面积以及微孔和介孔的数量远高于未改性的复合材料,改性复合材料中的MnO_2是无定形的且材料表面含有丰富的含氧官能团;改性后的复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量远高于未改性的复合材料,其吸附过程受pH值的影响较大;该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学和等温线分别符合Elovich模型和Langmuir等温线方程,其吸附热力学分析结果表明该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程是自发的吸热过程,且混乱度增加。可见,MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料是一种具有潜力的重金属吸附剂。     

碳化硅颗粒强化铝基复合材料的现状

金属基复合材料进入实际应用的过程中,颗粒增强铝基复合材料成为重要的发展方向。本文从制备及组织性能的影响因素方面对碳化硅颗粒增强铝基复合材料方面做如下综述和展望。     

生物炭纳米复合材料去除环境中有机污染物研究进展

近年来,生物炭在环境修复、固碳、土壤改良等方面的得到广泛应用,与纳米材料联合制备的新型生物炭纳米复合材料使原生生物炭的比表面积、孔隙结构、官能团、催化降解能力等方面都有了较大改善,具有更好的可持续性和高效性,对环境中有机污染物具有良好的去除能力。本文介绍了生物炭纳米复合材料的不同制备工艺,重点阐述了生物炭纳米复合材料对不同环境介质中有机污染物的去除机理及应用,为后续生物炭纳米复合材料在环境修复应用的工程化和商业化提供理论依据和技术参考。     

石墨烯及其复合材料在水处理中的应用

本文对石墨烯及其复合材料进行了概述,并对其在水处理方面的应用进行了分析总结,旨在为推动石墨烯及其复合材料在水处理中的进一步应用提供参考。     

有机硅憎水改性珍珠岩复合保温材料的制备及性能研究

利用有机硅憎水剂对珍珠岩进行憎水改性处理,并将改性后的珍珠岩分别与聚乙烯醇(PVA)、脲醛树脂(UF)以及三聚氰胺脲醛树脂(MUF)进行填充复配制得三种复合材料,采用标准试验方法测定了三种憎水改性复合材料的密度、燃烧性能、烟密度、氧指数、导热系数等相关特性参数,考察了不同配比下的材料的导热性能和燃烧性能。结果表明,改性处理后珍珠岩复合材料的阻燃性能均有效增强,且表现出一定的协同效应。采用PVA的复合材料密度最低,为185.8kg/m~3;导热系数最低,为0.046w/m·k;烟密度仅10%;受热分解慢。而采用UF和MUF时其复合材料均表现出良好的阻燃特性,MUF复合材料氧指数达到了52.5%。     

G827/5224和G803/5224碳纤维增强环氧树脂湿热老化的研究

用去离子水浸泡研究了高温固化碳纤维/环氧树脂基复合材料G827/5224、G803/5224的吸湿特性和吸湿机理,发现该复合材料的吸湿行为符合两阶段吸湿模式,考察了湿热老化对G827/5224、G803/5224复合材料静动态力学性能的影响,发现吸湿对复合材料的后固化有促进作用.     

低成本复合材料在小型飞艇吊舱上的应用

目的研究低成本复合材料在小型飞艇吊舱上的工程应用。方法通过材料选型、吊舱结构设计、铺层设计、强度分析和试验试飞等途径。结果实现了低成本复合材料在中小型飞艇吊舱上的应用。结论相比传统铝合金吊舱,复合材料吊舱质量减轻约40%、外形更美观、装配强度降低、成本相当。     

碳量子点掺杂氮化碳提高的光电化学阴极保护性能研究

目的研究g-C_3N_4/C-Dots-M复合材料的光电化学阴极保护性能。方法采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱技术对样品的晶体结构、微观形貌和光吸收性能进行表征。通过电化学测试可见光照射下g-C_3N_4/C-Dots-M复合材料光电极偶联316L不锈钢后的光电化学阴极保护电流密度和电位变化曲线,研究材料的光电化学阴极保护性能。结果可见光照射下,该偶联体系的光致混合电位下降至-0.43 V(vs. Ag/AgCl),光电化学阴极保护电流密度达到4.3μA/cm。结论得益于碳量子点优异的电子传导特性,g-C_3N_4/C-Dots-550复合材料的光电化学阴极保护性能比纯g-C_3N_4的明显增强。该复合材料在光电化学阴极保护方面展现了较大的应用潜力。     

树脂及其复合材料在导弹中的失效机理

首先明晰了环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂化学结构与性能之间的内在关系,详细总结了上述树脂及其复合材料在飞行器中的应用情况、存在的主要问题以及改进方向。结合实际应用场景,基于自由基反应机理和扩散理论,重点阐述了环境条件（如温度、湿度、氧气含量、光照）等因素对材料老化以及性能退化的影响机制。从材料的化学结构和物理性能2个层面,结合仪器表征和分子模拟,全面介绍了导弹用复合材料失效的检测与评价方法以及各自优缺点。最后,展望了导弹用树脂及其复合材料性能改进的主要方法、失效机理的有效研究手段。     

Si(B)CN 陶瓷及其复合材料评价与应用研究现状

总结了近年来Si(B)CN陶瓷及其复合材料评价与应用研究现状。首先介绍了Si(B)CN陶瓷及其复合材料的制备,而后详细综述了Si(B)CN陶瓷及其复合材料在力学性能、氧化行为、烧蚀行为、疲劳与蠕变性能、环境性能等方面的性能评价,并对其应用现状进行了概述。     

空间环境下碳纤维/双马树脂基复合材料的性能演化及损伤机理

目的基于碳纤维/双马树脂基(CF/BMI)复合材料在航天结构材料中广泛的应用前景,研究其性能演化及损伤机理,为评估与预测其在空间环境下的服役性能及寿命提供理论依据。方法利用地面试验装置模拟不同的空间环境因素包括真空热循环、质子辐照和电子辐照,利用动态力学分析(DMA)、热重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)、热膨胀分析、原子力显微镜(AFM)和力学性能测试等手段系统地研究CF/BMI复合材料在空间环境下的性能变化及损伤行为。结果真空热循环能够引发复合材料产生脱气行为与界面脱粘效应,使其横向拉伸强度退化,弯曲强度和层间剪切强度受到热循环初期固化交联作用的影响,呈现先升高后降低的变化趋势。质子辐照导致材料表面层化学键断裂及碳化,使力学性能及热性能受到一定程度的损伤。电子辐照能够引发辐照交联和辐照降解作用,在较高束流量辐照下降解作用占据主导地位成为复合材料力、热性能退化的决定性因素。结论预期研究成果为CF/BMI复合材料在空间环境下的服役性能及寿命的评估与预测提供了必要的理论依据。     

青岛海洋环境碳纤维复合材料与低合金钢电偶腐蚀研究

目的 探究碳纤维复合材料在舰船应用时与金属材料的电偶腐蚀问题。方法 针对一种典型舰船用碳纤维增强乙烯基树脂复合材料,在青岛海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2 a期的自然曝晒试验,进而采用电化学分析手段考察其与低合金钢的电偶腐蚀效应,结合老化机制探究碳纤维复合材料的老化行为对其与钢电偶腐蚀的影响。结果及结论 在青岛大气环境曝晒不同周期的复合材料试样,开路电位与低合金钢相差较大,存在较高的电偶腐蚀倾向。随曝晒时间的延长,复合材料表面微裂纹不断产生、扩展,导致电化学反应活性点增多,两者电偶电流密度随之增大。在青岛海洋大气环境下暴露2 a后,碳纤维增强乙烯基树脂复合材料与低合金钢的电偶电流为0.356 9 μA/cm²,两者的电偶腐蚀敏感性达到B级。