热塑性复合材料高速冲击时不同失效模式对比分析研究

目的准确地对热塑性复合材料前缘结构进行抗鸟撞冲击设计。方法首先基于刚度退化、材料塑性及应变率影响的复合材料本构关系,通过霍普金森拉-压杆测试得到热塑性复合材料的动力学性能参数。基于不同的失效模式,采用PAM-CRASH显式有限元法,针对运输类飞机热塑性复合材料机翼前缘结构在高速冲击时的破坏形式进行对比分析研究。结果热塑性复合材料较其他复合材料在临界拉伸损伤极限值和纵横向及屈服应力的率相关性上具有更好的性能。冲击分析时,失效应变应考虑材料破坏瞬间的强化效应。剪切应变取值为0.1左右时,前缘结构计算仿真失效的结果与试验结果一致性较高,应变误差仅为6.2%,破坏尺寸误差为4.9%。结论在复合材料失效参数较复杂的情况下,抗冲击设计可将拉伸、压缩、剪切及层间失效等多目标优化设计简化为等效剪切应变失效的单目标优化,此方法可推广应用于其他类型复合材料的抗冲击设计。     

T300/QY8911复合材料湿热行为的研究

目的为保证复合材料结构的完整性和使用安全,对树脂基复合材料的湿热行为、湿热环境下的宏观力学性能和物理行为进行研究。方法采用加速老化法,在高温下对T300/QY8911复合材料进行湿热老化行为的研究。借助动态力学热分析(DMTA)、力学性能测试研究湿热条件下的玻璃化转变温度和力学性能的变化规律。结果 T300/QY8911复合材料吸湿率的变化在湿热处理初期符合Fick第二定律,T300/QY8911复合材料的玻璃化转变温度均随着复合材料吸湿率的增加呈下降趋势,在饱和吸湿条件下tanδ峰对应的θg值具有较大的下降幅度,复合材料的拉伸强度和压缩强度均随着湿热处理时间的增加而出现下降,湿热处理条件对复合材料拉伸断裂宏观形貌的影响比较明显,而对复合材料压缩断裂宏观形貌的影响较小。结论 T300/QY8911复合材料在432 h到达饱和吸湿,饱和吸湿率为1.34%,水分子在复合材料中的扩散系数为7.38×10-5 mm2/s,吸湿速率为1.29×10-2 s-1,饱和吸湿条件下T300/QY8911复合材料的θg下降了59.2℃。T300/QY8911复合材料拉伸强度的下降幅度为16.2%,压缩强度的下降幅度为0.6%。     

高温真空老化对X2101双马树脂基复合材料结构及力学性能的影响

目的研究高温-真空环境对新型X2101双马树脂基复合材料结构及性能的影响。方法采用管式炉分别在330,350,370,400℃等高温/真空耦合条件下对X2101双马树脂基复合材料层合板进行热老化处理,利用称重法、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、万能试验机和动态热机械分析仪(DMA)等测试手段表征分析老化条件对复合材料的质损率、化学结构、力学性能、动态力学行为的影响。结果复合材料的最高质损率低于4%。在350℃以下,热老化对基体树脂化学结构的影响较小,随着老化温度的升高,储能模量呈现出先增大后减小的趋势;350℃热老化10 h后复合材料的力学性能保持率在65%以上。结论 X2101双马树脂基复合材料是一种性能优良的耐高温结构材料,可用于制造在300℃高温下服役的航空航天结构件。     

Au/Fe3O4/GO复合SERS基底的制备及对水溶液中低浓度芘的富集-检测

以氧化石墨烯(GO)为载体,利用静电吸附将氨基修饰的Fe_3O_4磁性纳米颗粒负载到GO表面得到GO-Fe_3O_4复合材料,再通过静电作用将Au纳米颗粒与GO-Fe_3O_4复合材料组装,制备了Au/Fe_3O_4/GO复合材料,并考察其表面增强拉曼(SERS)活性.首先以罗丹明B(Rh B)为探针分子,考察Au纳米颗粒的粒径对SERS性能的影响,发现平均粒径为40 nm的Au纳米颗粒具有最好的SERS效果.SERS检测性能随着Au负载量的提高而逐渐变优,Au/GO中Au负载量为20%时最优.以多环芳烃分子芘为探针分子,探究Au/Fe_3O_4/GO复合材料中各组分对SERS性能的影响发现,Au纳米颗粒对拉曼信号的增强起主要作用,GO可以通过化学增强效应及对芘的吸附富集作用有效提高SERS检出限,Fe_3O_4的存在可以使基底快速分离,简化实验步骤,便于基底重复利用.该方法对水溶液中芘的检出限达到10-8mol·L-1,相对于普通拉曼的检出限有了明显的降低,有望被用于环境中痕量多环芳烃的富集-检测.     

UiO-66/UiO-66-PYDC的制备及其对UO22+吸附性研究

通过水热法合成了两种锆基有机骨架材料,采用XRD、SEM、IR、TG、EDS、BET等技术对材料的结构和形貌进行了表征,并通过静态吸附实验在不同条件下测试所制材料对UO2+2的吸附性能,考察了时间、温度、初始铀浓度、pH、CO2-3对吸附的影响.结果表明:Ui O-66体系对铀酰离子的吸附以化学吸附为主,通过表面的羧基官能团与铀酰离子结合从而达到吸附的目的.此外,本实验中材料的比表面积对吸附的影响不明显.在初始最佳pH为10.5的条件下,通过热力学模型拟合发现,低浓度下Ui O-66拥有更大的吸附量.随着溶液中初始铀酰离子浓度的升高,Ui O-66-PYDC展现出更好的吸附效果.     

光电催化协同还原CO2和氧化有机污染物

随着大气中CO₂含量的上升和化石燃料储量的枯竭,人们越来越关注全球气候和未来能源供应的问题.那么利用丰富的太阳能将CO₂转化为诸如甲烷或甲酸的燃料可以同时解决这两个问题,并且提供了一种方便的能量储存手段.本文采用电沉积的方法在泡沫Ni上生长出高度有序的ZnO纳米片阵列,溶剂热合成将UIO-66-NH₂嫁接到ZnO上,得到催化剂UIO-66-NH₂-ZnO-Ni.结果表明：ZnO对称生长,UIO-66-NH₂均匀修饰在其表面,能够很好的吸附CO₂,使得CO₂进入孔道内,减少析氢反应.同时发现该催化剂具有优良的光电催化还原性能,光电催化还原CO₂的主要生成产物为甲酸.甲酸在3h含量达到30.98μmol.     

C/SiC复合材料波纹点阵结构进气道前缘设计与制备

目的 C/SiC复合材料进气道前缘轻量化设计与制备。方法基于进气道气动外形和结构要求,建立波纹点阵夹芯结构的进气道前缘有限元模型,然后按照德国航空中心H2K超声速风洞试验室试验的数据进行反演,得到进气道前缘的热流密度分布,据此进行边界条件加载,在模型中考虑固体导热、表面辐射以及空腔辐射三种传热方式。采用瞬态传热算法,求解100 s下进气道前缘的温度场,为了进一步降低C/SiC复合材料波纹点阵结构进气道前缘的最高温度,设计不同的进气道前缘尖端半径,并进行优化。最后根据优化得到的波纹点阵进气道几何参数,采用PIP法制备出C/SiC复合材料点阵结构进气道前缘。结果进气道尖端半径小于0.5mm时,最高温度高于1800℃,超过C/SiC复合材料极限温度;进气道尖端半径大于1.0 mm时,最高温度为1520℃,低于C/SiC复合材料极限温度;进气道尖端半径大于2.0 mm时,增大半径对降低进气道前缘最高温度没有明显的作用。不同进气道前缘尖端半径下,最高温度达到稳态的时间不一样,半径等于0.5 mm时,进气道前缘达到稳态的时间约为30 s左右。随着前缘尖端半径增大,最高温度达到稳态的时间增加,半径为1.0 mm时,达到稳态时间约为60 s。结论进气道前缘最高温度随着尖端半径增大明显降低,当半径大于2.0 mm时,增大半径对降低进气道前缘最高温度没有明显的作用。     

金属损伤结构复合材料胶接修补胶工程选择试验研究

目的研究不同填充材料对复合材料胶接修理含腐蚀损伤铝板的影响。方法设计加工铝合金腐蚀损伤的试验件,采用不同的填充方法对试验件进行修理,通过试验验证考核修理方法对试验件的影响。结果试验件修理后与修理前静强度和疲劳对比试验结果表明,采用J-150胶粘剂填充并修补修理后的试件,静力和疲劳损伤件的承载能力保留率/恢复率均达到75%以上。结论采用J-150胶粘剂填充并修补的方法操作工艺更为简单,承载能力保留率/恢复率高,推荐采用J-150胶粘剂填充并修补。     

化学改性二次纤维／聚乙烯废弃物复合材料研究

采用从造纸废渣中分离出的二次纤维和废塑料,制得二次纤维/聚乙烯废弃物复合材料。研究了KH550预处理、二次纤维的用量以及增容剂对复合材料力学性能的影响。结果表明:KH550的浓度为2%,预处理时间为20min,二次纤维用量约20%,增容剂的用量为6%时,所得复合材料的综合性能最佳。     

超临界乙醇流体制取活性炭-TiO2光催化剂复合材料的研究

研究表明：在超临界乙醇流体介质下钛酸异丙酯能有效地分解成具光催化活性的锐钛矿型TiO2粒子，同时产生的TiO2粒子可与活性炭融合成一体，形成的活性炭－TiO2光催化剂复合材料具很好的光催化活性与吸附作用，而且具有的协同效应优于活性炭与TiO2样品的物理混合形式。