层厚度和应变率对铜-金复合纳米线力学性能影响的模拟研究

采用分子动力学模拟方法, 研究了层厚度和应变率对铜-金多层复合纳米线在均匀拉伸载荷下力学性能的影响, 并分析了铜-金位错成核机理. 研究结果表明, 随着铜-金层厚度的增加, 复合材料的屈服强度也随之增大; 高应变率时复合材料的力学性能比低应变率时要强, 低应变率的塑性形变主要是位错运动和孪晶形变, 而高应变率主要以单原子运动为主, 表现出了非晶化. 该研究对制备高性能的多层复合材料提供了一定的理论依据.     

BaO∙4B2O3∙5H2O纳米材料的制备及其对聚丙烯阻燃性能的热分解动力学方法评价

Borate is considered one of the most important additives for improving the fire-resistance of combustible polymers because of its smoke suppression, low toxicity, and good thermal stability. However, the size of prepared borate is usually in the micrometer range, which makes it difficult to disperse in a polymer matrix, thus hindering its use as fire-retardant material. The preparation and application of borate nanomaterial as flame retardant is considered an effective method. However, the preparation of barium borate nanomaterials as flame retardant has not been reported. In this paper, nanosheets and nanoribbons with different sizes for a new barium borate BaO·4B₂O₃·5H₂O are prepared by hydrothermal method, and characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectrum (FT-IR), thermogravimetric analysis-differential scanning calorimetry (TG-DSC), and scanning electron microscope (SEM). The flame-retardant properties of polypropylene (PP)/BaO·4B₂O₃·5H₂O composites are investigated by thermogravimetric analysis (TG), differential scanning calorimetry (DSC) thermal analysis methods and limited oxygen index (LOI) method. Considering the near TG mass losses and the near LOI values for PP with 10% prepared BaO·4B₂O₃·5H₂O nanosheet and nanoribbon, their flame-retardant properties need to be further evaluated by non-isothermal decomposition kinetic method. The apparent activation energy for this decomposition reaction was obtained from the slope by plotting ln(β/T_p²) against 1/T_p according to Kissinger's model. With the reduction of TG mass loss, increased heat absorption in DSC under N₂ atmosphere, increased apparent activation energy E_a for the thermal decomposition of PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O composite as well as increased LOI value, the flame-retardant performance of prepared BaO·4B₂O₃·5H₂O samples with PP gradually improved from bulk to nanoribbon to nanosheet. This can be attributed to the decrease in the size of BaO·4B₂O₃·5H₂O samples because the smaller sample size leads to improved dispersion and increased contact area with the polymer. The flame-retardant mechanism is discussed by analyzing the after-flame chars of the PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O composite in SEM images, which show that the char layer is more compact and continuous for the PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O nanosheet composite. The influence of loading BaO·4B₂O₃·5H₂O nanomaterials on the mechanical properties of PP is also tested using a universal material testing machine, in which the PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O nanosheet composite has higher tensile strength. The PP/BaO·4B₂O₃·5H₂O nanosheet composite has the best flame-retardant and mechanical properties, which is promising to be developed for the application as flame-retardant material.     

复合功能布的动态力学性能及本构关系

针对复合功能布的物理特性,利用材料试验机和分离式Hopkinson压杆装置,展开了准静态和动态条件下单层和双层复合功能布材料的单轴抗压实验,获得了两种材料在不同应变率下的应力应变曲线和材料的失效应力、应变.实验结果表明:复合功能布的动态失效强度明显高于准静态失效强度,而且随着应变率的增加其动态失效强度呈现增加的趋势,即该材料具有明显的应变率硬化效应.对应力应变曲线进行拟合,给出了材料的动静态粘弹性本构关系.并对复合功能布在不同应变率下的失效应变及材料的损伤结果进行了初步的分析.     

侧限压缩下干燥砂的动态力学性能

通过添加波形整形器的分离式霍普金森压杆(SHPB),研究了侧限条件下干燥砂在不同应变率和 不同预压时的动态压缩力学性能,并利用MTS810材料实验系统,研究了干燥砂的准静态压缩应力应变曲 线。实验采用的材料为硅基细颗粒干燥砂,粒径分布范围为150~245m,自然堆积状态的密度为 1.40g/cm3。研究发现,应变率对干燥砂压缩过程影响不大,而不同的预压对实验结果影响显著。     

高温高应变率下异种不锈钢激光焊接件的力学性能

利用改进的SHTB实验设备,对316L和304不锈钢焊接结构的动态力学性能进行了实验.提出了一种适用于焊接结构件的新型的SHTB夹持装置,并在应变率约103 s-1、温度为25～500℃的环境下获得了焊接结构件动态应力-应变曲线.研究表明:随应变率的升高,结构件的屈服强度和抗拉强度随应变率的增大而增大,随温度的升高而降...     

静电纺丝素/胶原/聚合物复合纤维的制备及其力学性能的研究

目前,将天然高分子蛋白和聚合物共混利用静电纺丝法制作各种组织工程支架材料倍受关注。基于这种研究背景,在本文中利用静电纺丝技术,制备了丝素(SF)/胶原(COL)/聚左旋乳酸(PLLA)和SF/COL/聚左旋乳酸-己内酯(PLCL)两种共混复合纤维膜,通过扫描电镜(SEM)对纤维形态结构分析,发现复合纤维形貌良好,直径较为均一。同时改变纺丝液中高分子蛋白的比例,复合纤维的直径也随之减小。此外,对复合纤维进行了力学性能测试,发现随着聚合物含量的增加,复合纤维膜的力学性能得以改善,SF/COL/PLCL组复合纤维的拉伸性能明显优于SF/COL/PLLA组。     

2,2-亚甲基-二(4,6-二正丁基苯酚)磷酸钠/凹凸棒土/二氧化硅复合成核剂改性聚丙烯的研究

通过喷雾干燥技术制备了一系列无机纳米粒子(凹凸棒土和/或二氧化硅)与有机磷酸盐类成核剂(NA11)复配的复合成核剂.研究了复合成核剂对聚丙烯力学性能与结晶行为的影响.采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、广角X射线衍射仪(WAXD)等对复合成核剂在聚丙烯中的分散和对结晶行为的影响进行了表征和分析,并且对复合成核剂改性聚丙烯的机理进行了探讨.结果表明,这种复合成核剂对聚丙烯力学性能的改善明显,聚丙烯的刚性迅速增加,其中三元成核剂对聚丙烯刚性的提高更显著,该成核剂在0.2%用量下对聚丙烯力学性能的改善效果,相当于同等添加量下纯NA11的改性效果.微观形态研究表明三元复合成核剂体系中,三组分形成了相互隔离的分散状态,使有机成核剂和无机纳米粒子可以在聚丙烯基体中实现良好分散.     

马来酸酐和丙烯酸改性环氧大豆油基泡沫塑料

利用马来酸酐(MA)和丙烯酸(AA)对环氧大豆油进行双重改性,制得马来酸酐-丙烯酸改性环氧大豆油树脂(MA-AESO),从而在大豆油分子上引入更多的双键和极性基团.MA-AESO与苯乙烯(St)通过自由基共聚合可制得环境友好型泡沫塑料,其机械性能比单独用丙烯酸改性环氧大豆油树脂(AESO)基泡沫塑料有明显的提高,归因于分子链中较大量的双键和极性基团提高了泡沫塑料的交联密度,故而在含有较多植物油成分的情况下达到与传统石油基硬质不饱和聚酯泡沫塑料机械性能相当的目的.实验室模拟土埋实验证明,MA-AESO树脂基泡沫塑料因含有更多的可降解基团,其生物降解性优于AESO树脂基泡沫塑料.     

聚酰胺PACM12-PA66共聚物的制备及其性能研究

以4,4'-二胺基二环己基甲烷、十二碳二酸、己二酸己二胺盐为反应单体制备了(亚氨基-1,4-亚环己基亚甲基-1,4-亚环己基亚氨基十二碳二酰)-co-(亚氨基亚己基亚氨基己二酰)共聚物材料(PACM12-PA66),并研究了其光学性能和力学性能.光学性能研究表明,当PACM12含量高于40%时,为可见光(400~800 nm)透光度良好的高分子材料,其透光度与纯PA PACM12材料相当;共聚物材料的折光指数随PACM12含量的降低而略微增加.XRD结果分析表明,随PACM12含量的降低共聚物材料的晶粒尺寸变大,这是透光度降低的原因.力学性能研究表明,共聚物材料拉伸强度和冲击强度随PACM12含量的降低而增加.当PACM12含量为40%时,共聚物材料拉伸强度值(64.28 MPa)和冲击强度值(14 kJ/m2)分别比纯PACM12材料提高了16%和33%.     

纳米SiO_2/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备和力学性能

通过悬浮聚合的方法,用不同表面结构的纳米SiO2对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行原位改性,得到纳米SiO2/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料;利用红外光谱仪分析了复合材料的界面化学结构,利用热分析仪测定了其热稳定性,并采用冲击试验机测定了其力学性能.结果表明,不同表面结构的纳米SiO2均参与甲基丙烯酸甲酯的聚合反应,与PMMA基体之间形成化学键;而表面修饰有双键的纳米SiO2更易与甲基丙烯酸甲酯聚合,能更有效地提高PMMA的抗冲击性能.