介孔二氧化硅基导电聚合物复合材料热导率的实验研究

本文首先制备并表征了介孔二氧化硅SBA-15、 填充导电聚合物的复合材料PANI/SBA-15和复合材料PPy/SBA-15, 并建立双流计实验台开展了材料压片情况下的热导率研究. 在测量得到复合材料热导率的基础上, 引入当量孔径, 结合测量孔径对 PANI/SBA-15和PPy/SBA-15复合材料热导率随填充量的变化进行了定性分析. 分析表明: PANI/SBA-15和PPy/SBA-15复合材料的热导率比基材SBA-15的热导率大得多; 在相同的测量孔径和当量孔径情况下, PANI/SBA-15复合材料的热导率比PPy/SBA-15复合材料的热导率大; 导电聚合物填充到复合材料孔道内和孔道外都有助于热导率的提高, 填充到孔道内比填充到孔道外对热导率提高的贡献更大.     

感压复合材料压阻性能

随着机械装置向结构复杂化发展，常需要对复杂装置的层间挤压应力等接触应力进行研究，这需要利用薄型挤压应力传感器来进行接触测量。进行层间接触测量的传感器不但应具备良好的应力敏感特性，而且应具有优良的柔韧力学性能，选用高导电纳米炭黑、球形石墨为导电粒子，硅橡胶、天然橡胶为基材开展了颗粒填充型导电高分子复合材料的配方工艺优化研究、薄膜制备及均匀性控制方法研究及感压复合材料薄膜的压力一电阻关系研究。     

高填充型复合材料的单胞模型有限元分析

通过有限元方法分析计算了高填充型复合材料面心立方和紧密堆积单胞模型的等效热导率。模拟研究了填料的填充量、填料的热导率和填料间接触面积的相对大小对复合材料等效热导率的影响。结果发现高填充量的面心立方复合材料可以获得较高等效热导率,大小颗粒混合填充的紧密堆积复合材料能够更大幅度地提高等效热导率。并且当填充颗粒之间出现接触时,等效热导率会随着填料间接触面积的增大而快速地增大。模拟研究表明,通过增加填料含量以及使填料之间相互接触形成热流通路是获得高热导率复合材料的有效途径,同时有助于指导相关的实验研究从而生产出高热导率的热界面材料。     

用相速度测量数据反演单向纤维增强复合材料板的弹性常数

基于横向各同性均匀介质中平观波相速度的解析表达式，用声速测量数据，通过失代阻尼最小二乘法来反演单向纤维增强复合材料板的弹性常数，数值实现中，运用了奇异值分解（ＳＶＤ）方法以改善计算的精度和稳定性。用模型计算的声速数据和实测的声速数据均进行了弹性常数的反演，结果表明了反演算法是有效的。     

金属材料再加载“准弹性”响应的实验验证

 用波反射法设计了一维应变冲击实验，由时间分辨VISAR系统（Velocity Interferometer System for Any Reflection）测量了镁铝合金的冲击-再加载速度波剖面。结果显示，在排除窗口反射稀疏波的情况下，从24 GPa冲击态开始的再加载存在明显的“准弹性”响应，证实了Asay等报道的二次压缩“准弹性”响应是材料本征特性。并对金属材料高压本构参量实验测量的关键技术进行了探讨。     

多壁碳纳米管对p型Ba0.3FeCo3Sb12化合物热电性能的影响

用两步固相反应法合成了P型Ba填充方钴矿化合物Ba0.3FeCo3Sb12，并采用放电等离子烧结法(SPS)制备了Ba0.3FeCo3Sb12／多壁碳纳米管复合材料．研究了Ba0.3FeCo3Sb12／多壁碳纳米管复合材料的结构及多壁碳纳米管对其热电性能的影响规律：SEM分析表明多壁碳纳米管比较均匀地分布在Ba0.3FeCo3Sb12基体中；随着碳纳米管添加量的增加，Ba0.3FeCo3Sb12／多壁碳纳米管复合材料的电导率下降、塞贝克系数略微下降、晶格热导率大幅度降低，当碳纳米管含量为5％时其晶格热导率最小；当碳纳米管的含量为3％时，本研究得到的Ba0.3FeCo3Sb12／碳纳米管复合材料的最大ZT值达0．78．     

弹性波通过一维复合材料系统的透射性质

提出了不同结构的一维弹性波复合材料系统模型,包括一维周期结构声子晶体、标准Fibonacci准周期结构声子晶体、广义Fibonacci准周期结构声子晶体以及完全无序结构的复合材料系统. 采用模式匹配理论法,数值计算了弹性波通过一维复合材料系统的透射系数. 计算结果表明,利用特殊的准周期结构声子晶体可获得比周期结构声子晶体更宽的带隙范围,准周期结构排列的复合材料系统相当于在周期结构中引入了缺陷体一样,带隙内出现了丰富的局域模式. 对弹性波/声波在复合材料系统中局域态性质的研究有助于弹性波/声波滤波器、导波器 关键词： 弹性波复合材料 局域化     

组合圆筒装配结构模糊优化设计方法

组合圆筒装配结构由多层圆筒结构以及层间填充的弹性垫层构成，通过拧紧连接螺栓压缩层间弹性垫层提供箍紧力实现箍紧。组合圆筒装配结构设计就是选取最佳弹性垫层厚度组合，在满足结构设计要求前提下使结构处于最佳状态。     

SiC纤维增强Ti17合金复合材料轴向残余应力的拉曼光谱和X射线衍射法对比研究

准确测量和分析SiC纤维增强Ti合金复合材料(SiC_f/Ti)中残余应力状态对优化复合材料的成型工艺和理解其失效模式具有重要意义,但其残余应力的实验测量和分析仍是一个挑战.石墨C涂层作为SiC纤维与Ti17基体合金之间必需的扩散障涂层,承载了由纤维与基体之间热不匹配引入的残余应力.本文采用显微拉曼光谱法对比测量纤维表面C涂层在复合材料中和去掉基体无应力态下G峰的峰位,通过石墨C涂层应力态下峰位移动计算出SiCf/C/Ti17复合材料中SiC纤维受到～705.0 MPa的残余压应力.采用X射线衍射方法测量了不同方向上该复合材料中基体钛合金的晶面间距以获取其空间应变,根据三轴应力模型分析了复合材料中基体钛合金沿轴向方向的残余应力为～701.3 MPa的张应力,并通过线性弹性理论转化为SiC纤维的残余压应力为～759.4 MPa.两种测试方法都确定了SiC纤维在成型过程中受到残余压应力,且获得的应力值较为接近,都可以用于对SiC_f/Ti复合材料的残余应力测量.     

冲击波物理与爆轰物理学科研究进展

1 新型本构关系研究 根据LY12铝合金和无氧铜卸载剖面的实验测量结果，提出了一种完全不同于传统的Steinberg本构模型的本构关系，用于描述从初始冲击压缩状态卸载时，沿着准弹性卸载路径的有效剪切模量（Ge）随卸载应力（σ）的变化     

定向碳纳米管/天然橡胶复合材料导热性能的研究

本文采用溶液共混技术将定向碳纳米管(A-MWNTs)填充到天然橡胶中,得到A-MWNTs填充的天然橡胶复合材料。观察了A-MWNTs在天然橡胶基体中的分散情况,研究了A-MWNTs对天然橡胶复合材料导热性能的影响,并进行多项式拟合分析。研究表明:A-MWNTs在与天然橡胶溶液共混过程中经超声波振荡和搅拌后会被部分打乱。但是在微束单元内是定向的,在整体上呈非定向分布。随着A-MWNTs填充量的增加,复合材料的导热率快速增大。通过对导热率数据进行多项式拟合,以此为研究复合材料导热性能提供可靠的技术途径。结果表明:拟合曲线可以较为准确地预测复合材料导热率的变化趋势。     

冲击荷载下植物纤维增强高聚物 复合材料的力学性能

植物纤维代替人造纤维作为填充体的增强高聚物复合材料可用于汽车、航空航天等工业。选用一定含量的植物纤维及其他填充材料增强高聚物复合材料,在万能材料试验机和分离式霍普金森杆实验装置上进行不同应变率下准静态和动态冲击拉伸及压缩实验。结果显示,在植物纤维中加入少量的纳米黏土颗粒和长玻璃纤维能够较大地提高复合材料的力学性能。使用扫描电子显微镜对不同应变率拉伸下的回收试件断口进行微观分析,揭示了植物纤维增强高聚物复合材料在不同应变率下的断裂特性。     

超声相比较方法在固体弹性性能研究中的应用

 本文用超声相比较方法测量了几种不同类型材料（半导体GaAs晶体、含有Si₃N₄晶须结构的复合材料、过渡金属氧化物CoO以及高温超导体AgYBa₂Cu₃O_7-δ）的声速及后两种样品声速随压力、温度的变化，得到一些用超声脉冲回波重合法不易测定的结果。用相比较法测定声速具有测量频率范围宽、精度高、测量简便等特点，它能测量1 mm左右厚度的薄样品以及声衰减较大的样品，是研究这些材料弹性性能的有效方法。     

利用激光技术对材料表面缺陷进行自动测量的研究

就激光光热辐射技术测量材料缺陷的原理、实验技术进行了研究，设计了硬件与软件，实现了测量自动化，并对复合材料样品进行了测量．     

局部固体填充的水中复杂目标声散射计算与实验

利用二维有限元方法研究水中局部填充的带球冠柱体目标声散射特性,所采用的数值方法可高效地实现精细化、宽带、复杂轴对称模型散射声场计算.根据数值结果解释壳体、填充物以及入射方位对目标散射远场的影响,确定复杂目标散射研究中所必须考虑的重要物理和几何构成.完成水中悬浮目标自由场声散射实验,收发合置条件下将目标旋转360?接收并测量不同传播路径回波到达时刻得到距离-角度伪彩色图像.以表面环绕波和"回廊波"产生理论为基础,解释内真空和局部填充模型正横入射时目标散射信号中几何回波和各种弹性波成分产生的机理.由于固体填充与弹性壳的耦合作用,频率-角度谱的正横方向两侧呈现外八字"碗"形共振曲线.通过对比,理论计算和实验得到的散射函数关键频谱峰值特性符合较好.     

水介质管路弹性背腔微穿孔消声器的传递损失特性

为抑制水介质管路系统低频噪声,兼顾结构的紧凑性,提出弹性背腔微穿孔管路消声结构,弹性管壁为橡胶帘线复合材料,并推导了传递损失的数值解法。首先,基于Biot-Allard多孔弹性理论,将弹性微穿孔板等效为弹性多孔材料;然后,利用双尺度法建立帘布的周期性代表单元,求得其刚度矩阵;接着,基于分层理论,建立弹性管壁的多层复合材料模型,并与内部声场耦合计算,得到弹性背腔微穿孔管路消声器的传递损失。在水介质驻波管中,利用双声源法测量弹性背腔微穿孔管路消声器样机的传递损失曲线,并与扩张式管路消声器和刚性背腔微穿孔管路消声器进行对比,理论结果与试验结果吻合良好。研究表明,弹性背腔微穿孔管路消声器属于反射耗散复合式消声器,具有低频域、宽频带的消声特性。样机B2在40~300 Hz和40~1200 Hz频段内的传递损失分别为36 dB和30 dB,而相同尺寸扩张式消声器在对应频段的传递损失分别为7 dB和11 dB。      

2-2型PMNT/NFO复合磁电效应模拟

利用弹性力学模型,基于铁电相与铁磁相的本构方程,建立磁电复合材料的本构方程,推导2-2型非理想耦合的磁电双层、三层复合薄膜的纵向、横向磁电(ME)电压系数.研究铁磁相材料铁酸镍(NFO)和铁电相材料铌镁酸铅-钛酸铅(PMNT)复合的磁电效应,分析复合材料的磁电电压系数与PMNT体积分数、界面耦合参数、两相体积比及复合总层数的关系.结果表明两相材料的性能、体积分数以及耦合系数、复合层数都影响磁电电压系数.     

高氢容量硼氢化锂/碳气凝胶复合材料的制备与性质北大核心CSCD

采用"纳米装填"技术和"熔化渗透"工艺成功制备了氢容量在硼氢化锂质量分数80%以上的硼氢化锂/碳气凝胶复合材料。并用扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外透射光谱等手段表征了复合材料的结构与性能。发现硼氢化锂填充了碳气凝胶骨架孔隙的90%以上,形成均匀的复合材料。研究了复合材料的形成机制,发现硼氢化锂先进入碳气凝胶骨架的小孔,再逐渐填充大孔。这有利于材料晶粒的细化,提高吸放氢性能,减少结构缺陷。经放氢动力学测试表明,LiBH4/CRF复合材料的放氢速率是文献中LiBH4与活性炭的球磨样品的5倍。     

填充式方钴矿化合物CeOs4Sb12近藤相互作用的非弹性中子散射研究

CeOs₄Sb₁₂晶体中由于导电电子与Ce³⁺ 4f¹电子之间存在c-f杂化作用导致费米面附近存在能量间隙.这种c-f近藤相互作用和能量间隙是理解CeOs₄Sb₁₂物理性质，如近藤绝缘体行为、Ce³⁺磁矩在低温下猝灭以及重费米性等电、磁性质的关键.当用LAM-D中子谱仪对粉末CeOs₄Sb₁₂进行测量时，可以得到不同温度下CeOs₄Sb₁₂的非弹性中子散射谱.结果表明CeOs₄Sb₁₂中存在近藤相互作用，其作用强度为3.1 meV，证实了CeOs₄Sb₁₂为近藤绝缘体.中子测量得出CeOs₄Sb₁₂德拜温度为317 K. 关键词： 非弹性中子散射 填充式方钴矿 近藤绝缘体     

定向碳纳米管/橡胶复合材料导热性能研究

基于连续介质理论建立了定向碳纳米管/橡胶(CNTs/Rubber)复合材料的代表体积元(RVE)模型,借助有限元方法(FEM)进行数值计算获得复合材料的等效热导率。将数值计算结果与Nielsen模型与Ce-WenNan模型预测值对比,验证了模型的有效性。基于此模型研究了CNTs体积分数及界面热阻对复合材料导热性能的影响。研究发现,在低填充量(0.2%~1%)下,复合材料的热导率随着填充量的增加而增大,且增大幅度随着体积分数的增大而逐渐减小;界面热阻的存在阻碍了CNTs与橡胶基体之间的热传递,对复合材料的热导率有很大的影响,另外在不同体积分数下,随着界面热阻的增大,复合材料热导率都先开始减小,当界面热阻降低到一定大小时,复合材料的热导率随着界面热阻的增大都基本保持不变。