HDPE/CaCO3纳米复合材料的自由体积及其界面特性

采用熔融共混方法，制备了不同纳米碳酸钙(CaC03)颗粒含量的高密度聚乙烯(HDPE)纳米复合材料，测量了复合材料的力学性能，观察到在纳米颗粒含量为6％时，其冲击强度有较大提高．同时，用正电子湮没寿命谱(PALS)研究了不同纳米颗粒含量的纳米复合材料的自由体积特性和界面信息，并探讨了它们对材料宏观力学性能的影响．结果发现，复合材料中最长寿命τ3变化不大，但其强度I3有明显减小；第二寿命分量与纳米复合材料中纳米CaC03颗粒和HDPE链段之间的界面结构密切相关．     

紫外线对树脂-水泥界面特性的影响

为探究紫外线对树脂-水泥复合材料界面腐蚀特性的影响,本文以高压汞灯为光源,对树脂导光水泥基材料进行加速老化,采用斜剪粘结强度、表面外观特征变化的宏观测试手段探明树脂-水泥界面在紫外线辐射环境下的变化规律,通过ESEM-EDS的微观测试手段分析树脂-水泥界面在紫外线辐射环境下的劣化机理。结果表明:试件发生斜剪破坏时,均从树脂与水泥基体的界面处开始破坏;在紫外线作用下,界面斜剪粘结强度呈先升后降的趋势,并在24h左右达到最大值11.62MPa;树脂部分黄变随照射时间的延长不断加深,84h时色差值达到9.283;早期树脂部分发生后固化反应使结构强度增加,界面结合更为紧密,随着照射时间的延长,紫外线作用使树脂分子链断裂,羰基和酯基基团发生降解,削弱了树脂与水泥界面的粘结性能。     

动载荷下颗粒增强高聚物中的损伤演化

本文讨论了在强动载荷作用下的颗粒增强高聚物中的损伤演化规律．文中首先介绍了由本文作者最近提出来的关于粒子填充高聚物的本构关系．然后研究了在平板撞击下的一维应变波的传播和衰减特性．本文基于细观力学方法研究了介质中微损伤的演化．拉应力波的作用将可能导致由于界面脱粘引起的微损伤成核，已经成核的微损伤(微孔洞)的长大与汇合将最终造成材料的动态失效．研究表明，影响微损伤演化的因素有：粒径分散度，平均粒径和界面粘结能等．然而，与准静态加载不同，在动态条件下，以上这些因素对损伤演化的影响并不十分明显．理论分析的结果是：材料的层裂破坏强烈地依赖于飞片对靶板的撞击速度，最后，本文还根据损伤演化的特征建议了一个关于粒子填充高聚物的层裂准则．     

纳米SiO_2/尼龙6复合材料动态拉伸力学性能

纳米复合材料可以显著增加基体材料的某些性能,为了研究其在不同应变率下的力学特性和纳米颗粒的改性效果,利用拉伸式霍普金森拉杆实验装置对纳米SiO2/尼龙6复合材料进行了动态力学实验,以及讨论了应变率效应和纳米颗粒含量对基体的影响和纳米材料的增强机理.结果表明：纳米SiO2颗粒对尼龙6基体具有增强效果.     

Al/Al2O3P金属基复合材料的静动态压缩性能及损伤分析

用气压浸渗工艺制备了体积分数40％～50％Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料，使用了4种不同尺寸的Al2O3颗粒，其平均粒径分别为5μm、10μm、30μm和60μm．测定了这些复合材料的静、动态压缩性能，并通过材料压缩前后密度变化的测量定量表征了材料的累计损伤，结果表明，与基体材料相似，这些复合材料表现出明显的应变率敏感性；当增强颗粒平均粒径小于60μm时，材料的累计损伤基本与应变率无关，而主要取决于材料的应变．材料中颗粒的破裂主要是由颗粒间的相互作用引起的．较小尺寸颗粒增强的复合材料具有较高的流动应力和较小的累计损伤，并随着颗粒体积分数的增加，材料的流动应力和损伤率都相应增加．     

SiCp/Y112铝基复合材料制备工艺及性能

3种不同铸造工艺条件下铝基复合材料的微观组织,并对其硬度进行了测定.研究表明:与全液态铸造法和半固态铸造法相比,搅熔铸造制备的SiCp/Y112铝基复合材料,其增强相SiC颗粒分布均匀,气孔率较少.是一种较理想的金属基复合材料制备工艺.未增强的Y112基体铝合金的维氏硬度高于其半固态坯料的维氏硬度;而SiCp/Y112铝基复合材料的维氏硬度明显高于基体的维氏硬度,并随着SiC颗粒的体积分数的增加其复合材料的维氏硬度不断提高.     

纳米橡胶填充环氧树脂的压缩力学性能

鉴于复合材料具有不同于一般材料优异的性能,因此有必要在宽广应变率的范围内（从准静态到冲击动态）来认识纳米粒子的增强增韧效应及其机理．为了对纳米橡胶／环氧树脂的动静态压缩力学性能进行研究,分别在霍普金森压杆（SHPB）和MTS液压伺服材料试验机上进行了纳米橡胶填充环氧树脂复合材料的动静态压缩实验,并将实验结果与细观力学方法的预测性能进行了比较分析,探讨了纳米级橡胶颗粒对基体材料环氧树脂的改性效果．     

尼龙6/粘土纳米复合材料低温下微结构的正电子湮没研究

在10～290 K范围内测量了不同纳米粘土含量的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料中的正电子湮没寿命谱.实验结果发现,在所有样品中,正电子素（otho-positron, o-Ps）的湮没寿命均随温度的升高而增加.在不同的温区段,o-Ps湮没寿命随温度变化的斜率不同,据此确定了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的两个次级松弛转变温度Tβ和Tγ,这是其他实验方法难以测量的.此外还发现,这种次级松弛转变温度随纳米蒙脱土含量的增加而增加.这表明,无机纳米相和聚合物基体间存在较强的界面相互作用,致使聚合物链段的运动受阻.正电子湮没寿命的连续谱分析还表明,纳米粘土的含量和温度对自由体积分布有重要影响.一个十分有趣的现象被发现--270 K时,在纳米复合材料中o-Ps湮没寿命的分布均裂变为双峰,而在纯尼龙6样品中没有观察到这种峰的裂变.这表明,纳米粘土的加入改变了纳米复合材料中有序区域内链段的堆积密度.     

蒙脱土/环氧树脂纳米复合材料微结构的正电子湮没研究

利用正电子湮没寿命(PALS)研究了环氧树脂蒙脱土纳米复合材料中正电子湮没参数、自由体积特性和力学性能随蒙脱土含量的变化．实验结果发现：当蒙脱土含量为2％左右时，材料的自由体积的大小及强度明显下降，而正电子湮没的中间寿命分量的强度I2达到最大．比较材料的力学性能和正电子湮没参数I2随蒙脱土含量的变化，发现界面效应是决定弯曲强度性能的一个重要因素。     

PBAT/PVA复合材料发泡行为及抗收缩性能研究

为提高聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)发泡材料的抗收缩性,用热塑性加工的方法制备PBAT/聚乙烯醇(PVA)复合材料,并采用超临界二氧化碳技术制备发泡材料.探讨了PVA含量、发泡温度以及压力对泡孔形貌的影响.流变性能、动态力学分析的结果表明, PVA的加入改善了PBAT熔体的黏弹性,提高了其熔体强度,增强了复合材料的发泡能力.研究结果表明, PVA的加入可提高PBAT的发泡温度,降低发泡材料的收缩率.当PVA含量为10%时,可将发泡温度提高至105℃,稳定体积膨胀率为15倍,体积收缩率仅有1.25%;而此时PBAT的体积膨胀率只有7倍,体积收缩率却达到了78.83%.     

ZWT非线性热粘弹性本构关系的研究与应用

回顾和介绍了源于高分子材料非线性热粘弹性本构特性研究的ZWT（朱玉唐）本构模型。该模型揭示了高聚物在跨越准静态到冲击动态8个量级应变率范围和大应变下的本构非线性来自纯弹性响应而其率相关响应基本呈线性;发现准静响应和高应变率响应分别由各自的特征松弛时间控制,而各自的影响域仅为4．5个量级应变率;在同时考虑湿度效应后发展了非线性热粘弹性本构模型,并建立了相应的时间／速率与温度间的互换／等效关系;实验证实ZWT方程对热固性塑料、热塑性塑料和高聚物基复合材料都适用,并可推广到混凝土;在研究了材料内部损伤在冲击大变形下的率相关抽伤学化律后,进一步提出了计及损伤率型演化的ZWT方程和相应的双变量（应变、应变率）动态破坏准则;基于ZWT方程研究了粘弹性波的弥散和衰减特性,指出存在一个由高应变率松驰时间占统治地位的“有效传播时间”或“有效传播距离”;进而一方面提出了一个确定高聚物在高应变下粘弹性本构方程的反问题解法,另一方面把传统的SHPB弹性压杆技术推广到粘弹性压杆,从而可对低波阻抗材料进行冲击试验研究。     

Cu-MOF-199/铜硫化合物的制备及其电催化还原CO2性能

以硫代乙酰胺为硫源,采用温和的溶液浸渍法将金属有机框架材料Cu-MOF-199部分硫化,得到Cu-MOF-199/铜硫化合物(CuxS)复合材料Cu-MOF/CuxS,并将其用于电催化还原CO2的研究,探究了硫化时间对其催化活性的影响.研究结果显示,当硫化时间为5h时,Cu-MOF/CuxS复合材料的电催化活性最高,并...     

空间轴对称变形界面裂纹尖端的应力奇异性分析

假定位移场,并将位移势函数展开成一系列的特征函数,代入空间轴对称变形的基本方程,推得界面裂纹的特征值理论。把这一理论应用到单向增强的连续纤维复合材料上,建立了纤维断裂、基体开裂等模型下应力奇异性的特征方程,分析了界面裂纹尖端的应力奇异性。     

FeCuNbSiB软磁粉/硅橡胶应力敏感复合材料的制备及其影响因素

以FeCuNbSiB软磁粉为功能填充粒子,三元嵌段有规共聚硅橡胶为基体,采用机械共混和精密铸压热成型方法制备了FeCuNbSiB软磁粉/硅橡胶柔性复合材料薄膜(简称"FeCuNbSiB/SiR复合薄膜")。分别观测了填充粒子FeCuNbSiB软磁粉及其复合薄膜的显微形貌,重点研究了FeCuNbSiB软磁粉的热处理、含量、粒径及其硅橡胶复合薄膜厚度等因素对复合薄膜力敏特性的影响。研究结果表明:FeCuNbSiB软磁粉微观结构呈多角片状,当粒径小于30μm,软磁粉在硅橡胶基体中具有良好的分散性;经480℃热处理1h后的FeCuNbSiB软磁粉的磁性能显著提高,当其体积分数为27.5vol%,粒径10μm且复合薄膜厚度为200±2μm时,FeCuNbSiB/SiR复合薄膜具有最佳的力敏特性和良好的应力阻抗重复稳定性,可用作新型柔性力传感器敏感元的开发。     

聚苯硫醚超细纤维导热复合材料的制备及其性能

采用模板法,以聚苯硫醚(PPS)超细纤维的三维网状结构为骨架,分别填充炭黑(CB)和乙炔黑(ACET)两种高导热填料,以PE蜡粉(PEW)为黏结剂,通过喷涂和热轧,使填料均匀分散在PPS超细纤维空隙之间,制得柔性PPS超细纤维导热复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行表征,并研究了导热填料种类、含量与分散状态对PPS超细纤维导热复合材料的导热性能、热稳定性、力学性能、导电性能和透气性的影响.实验结果表明:以PEW分别与CB和ACET混合填充,能有效增强两种填料分散性,显著提高复合材料的导电、导热性能,且CB@PEW/PPS和ACET@PEW/PPS复合材料在300℃以下均无明显形变,透气率则均随着填料含量的增大而减小,CB@PEW/PPS复合材料的拉伸强度则随填料含量的增大呈先增大后减小趋势.在无脱粉现象发生的前提下,CB@PEW/PPS复合材料的导热性和热稳定性较好,ACET@PEW/PPS的透气性和导电性较好.     

植被护坡中植物根系的阻裂增强机理研究

本文从复合材料的角度对植物根系的加固机理进行了分析,将含根系的岩土体看成一特殊的复合材料,其中岩土体为基体相材料,根系为增强相材料,根系犹如纤维,将对根土复合体起到阻裂增强作用.并运用能量原理对根系的阻裂增强作用进行了分析研究,得出根土复合体中某点的抗剪强度增量的计算公式及该点处根系的抗拔力和最大拔出长度的计算公式,得出某点抗剪强度增量主要与该点处根的面积比、面密度、长径比、抗拉强度、根士间的黏聚力及摩擦系数有关,及如果根系深入某点以下锚同段长度大于该点处的最大拔出长度,根系将被拉断的结论.     

环氧树脂AB胶对树脂导光水泥基材料界面性能的影响

为改善树脂导光水泥基材料(Resin light conductive cementitious materials,RLCCM)中水泥基体与透明树脂界面间的粘结性能,采用强度试验、X射线衍射仪和环境扫描电镜分别研究了环氧树脂AB胶对RLCCM整体抗压强度、界面处水化产物和微观结构的影响。结果表明:RLCCM的整体抗压强度比纯水泥砂浆体低,且强度大小与界面间的粘结性能有关,环氧树脂AB胶增强了RLCCM的整体力学性能;环氧树脂AB胶减少了界面处羟钙石的生成,提高了界面间粘结强度;环氧树脂AB胶还提高了界面的粗糙度,增强了界面间机械作用,改善了界面间粘结性能。 更多还原     

长期荷载作用下含粘弹性界面层合板的力学行为

采用状态空间法研究了含弱界面斜交铺设复合材料层合板的力学行为. 选用Kelvin-Voigt粘弹性本构关系模拟结构的界面特性. 为了考察长期荷载作用下层合结构依赖于时间变量的力学响应, 通过递推关系在时间域内构建了一组关于层间滑移量的状态微分方程, 从而得到了结构中各物理量在任意时刻的弹性力学精确解. 通过与其他学者研究结果的比较, 验证了本研究方法的准确性和有效性. 研究结果表明, 层间弱粘结会严重影响复合材料层合结构的力学特性, 降低结构的承载力和整体刚度.     

表面弛豫效应对界面区域CBED的影响

对Al_2O_3颗粒增强铝复合材料与K_2Ti_5O_(13)晶须增强铝复合材料中的增强相/金属界面区域点阵位移场进行CBED研究,并对其进行电子衍射动力学理论模拟计算,结果表明:表面弛豫效应对晶须/铝界面法线方向上位移分量大小的分布影响显著,而对界面切线方向上位移分量的影响很小。这一结果对于解决CBED法测量界面应变场时遇到的表面弛豫效应问题是有意义的。     

聚乙烯醇/MXene复合材料发泡行为及压缩性能研究

通过超临界二氧化碳(scCO₂)发泡技术制备聚乙烯醇(PVA)/MXene复合发泡材料,对MXene在复合材料中的均匀性进行表征,探究MXene含量与饱和温度对泡孔形貌的影响以及MXene含量对发泡材料压缩性能的影响.扫描电子显微镜与X射线能谱结果表明,MXene在聚合物中分布均匀,且没有团聚现象发生. MXene在发泡过程中可作为异相成核点,提高成核效率,显著减小了孔径,增加了孔密度.添加1%的MXene发泡材料与纯PVA发泡材料相比,其泡孔密度提高了3个数量级,压缩强度提高了10倍.