液氮温区下高温超导带材力学性能测试技术及标准化研究

高温超导带材在液氮温区下的力学性能对其实际应用有重要的影响.为此2016年IEC/TC90第5工作组组织了国际相关科研机构和带材供应商共9家单位对5种REBCO带材和1种BSCCO带材的液氮温区力学性能进行了循环比对实验.我单位作为国内参加该循环比对实验的唯一机构,截至2017年初完成了上述样品共20余次有效拉伸实验的测试.根据KIT提供的《Guideline of RRT for Tensile Test on Practical REBCO and BSCCO Wires at Cryogenic Temperature》,我们确定了液氮温区下具体的拉伸试验条件,包括引伸计的选择,样品的装载、冷却方式,拉伸和卸载的速率等.我们获得了样品的应力应变曲线,并计算出弹性模量和0.2%塑性延伸强度(包括E0,Eu,Rp0.2-0,Rp0.2-u).研究表明,除Theva公司提供的REBCO超导带样品,该测试规程下获得重复性较高的应力应变曲线,且弹性模量和0.2%塑性延伸强度均具有较小相对标准不确定度,这将为国际标准的建立提供重要的实验参考.     

单层单晶石墨烯与柔性基底界面性能的实验研究

单晶石墨烯具有更优异的力学及电学性能,有望成为新一代柔性电子器件的核心材料.因此,有必要从实验的角度精细分析化学气相沉积法制得的大尺度单晶石墨烯与柔性基底复合结构的界面力学行为.本文通过显微拉曼光谱实验方法测量了不同长度的单层单晶石墨烯/PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基底的界面力学性能参数及其在长度方向上界面边缘的尺度效应.实验给出了石墨烯在PET基底加载过程中与基底间黏附、滑移、脱黏三个界面状态的演化过程与应力分布规律.实验发现,单晶石墨烯与柔性基底间由范德瓦耳斯力控制的界面应变传递过程存在明显的边缘效应,并且与石墨烯的长度有关.界面的切应力具有尺度效应,其值随石墨烯长度的增加而减小,而石墨烯界面传递最大应变以及界面脱黏极限则不受试件尺度的影响.     

Al粉粒度及其添加量对SiC陶瓷材料结构和性能的影响

以Al粉为烧结助剂,采用无压烧结工艺于1600℃下保温3 h烧制SiC陶瓷材料,研究了不同Al粉粒度及其添加量对SiC陶瓷材料结构和性能的影响.结果表明:Al粉可促进SiC陶瓷材料的烧结和力学性能的提高,同时起抗氧化的作用,且粒度较小的Al粉对其性能提升的幅度较大.当添加4wt;粒度为48μm的Al粉时,SiC陶瓷材料的性能较佳,体积密度和显气孔率分别为2.69 g/cm3和5.8;,显微硬度和抗折强度分别为2790 HV和189 MPa.SiC陶瓷材料烧结性能和力学性能的提高可归因于Al粉的促烧结作用,及其氧化产物Al2 O3和原位生成的少量莫来石分布在SiC颗粒间所起的强化作用.     

原位聚合法制备纳米二氧化硅/聚氨酯复合树脂

采用高压剪切分散（HPSH）的方法先将纳米SiO2分散在合成聚氨酯原料中,再应用原位聚合的方法制备了纳米SiO2/聚氨酯复合树脂。 用热重分析、动态机械热分析（DMTA）和扫描电子显微镜等测试技术研究了纳米SiO2的用量及其分散方法对聚氨酯树脂的热稳定和力学性能的影响。 结果表明,二苯甲基二异氰酸酯（MDI）中的-NCO和纳米SiO2表面的-OH发生了化学反应,SiO2表面的包覆率约为7%;通过高压剪切分散的方法能够使纳米SiO2在聚氨酯基体中均匀的分散开来,粒径为30~40 nm,而超声处理的纳米SiO2会聚集约为200 nm聚集体。 当SiO2的添加质量分数为3%时复合树脂（HPSH处理SiO2）的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,分别为84.3 MPa和438.7%。 此外,与纯树脂相比,复合树脂(4%纳米SiO2)的Tg、Td和T-50%分别增加了17.2、9和21 ℃。     

天然纤维增强复合材料力学性能及其应用

本文介绍了天然纤维的化学成分、结构以及力学性能;综述了天然纤维的表面处理方式,分析了其作用机理,并讨论了表面处理对其复合材料力学性能的影响;从增强体形式出发,介绍了短纤维、纤维毡、纤维织物以及单向纤维增强复合材料,并研究了成型工艺、纤维含量和表面处理等对其拉伸、弯曲、界面性能和冲击强度以及断裂韧性的影响;最后总结了天然纤维增强复合材料在汽车、建筑土木等领域的应用现状,并展望了其发展和应用前景。     

微电子封装中导电胶连接可靠性研究

导电胶连接是近年来发展起来的新技术,其连接可靠性对于连接器件的长期稳定运行至关重要.本文基于导电胶互连失效模式的分析,介绍了各向异性导电胶膜的力学性能,综述了外力载荷、环境因素和组件性能对导电胶连接可靠性影响的研究进展,给出了导电胶粘接接触电阻、粘接强度和失效概率的理论分析,以及连接器件界面残余应力和疲劳寿命的研究.最后,针对导电胶连接可靠性研究中涉及的主要方面进行了展望.     

FRP片材在土建修复加固工程中应用的力学问题

纤维增强复合材料(FRP)片材由于其优异的力学性能和施工的便捷性而备受国内外土木建筑领域的高度关注,并得到了迅速的推广应用.本文结合国内外的研究现状及本课题组的研究工作,对FRP片材(纤维布、纤维板和纤维薄板)在土木建筑修复加固工程中应用的主要力学问题-FRP片材加固钢筋混凝土(RC)构件的静力学性能、疲劳性能、界面的力学性能、以及构件的耐久性等进行综述和讨论,并试图指出今后有关FRP片材修复加固RC构件力学性能的研究方向.     

Mechanical properties and structure of Haliotis discus hannai Ino and Hemifusus tuba conch shells： a comparative study

Haliotis discus hannai Ino （abalone shell） and Hemifusus tuba conch shell have been studied for the purpose to comparatively investigate the mechanisms by which nature designs composites. It is shown that both shells are composed of aragonite and a small amount of proteins while the conch shell shows finer microstructure but lower strength than aba- lone shell. It is also shown that the fresh shells exhibits better property than those after heat-treatments. It is therefore sup- posed that the size of inorganic substance is not a dominant factor to improve strength, while both proteins in shells and the microstructure of inorganic matter also play important roles.     

IDENTIFICATION OF ELASTIC-PLASTIC MECHANICAL PROPERTIES FOR BIMETALLIC SHEETS BY HYBRID-INVERSE APPROACH

Analysis, evaluation and interpretation of measured signals become important components in engineering research and practice, especially for material characteristic parameters which can not be obtained directly by experimental measurements. The present paper proposes a hybrid-inverse analysis method for the identification of the nonlinear material parameters of any individual component from the mechanical responses of a global composite. The method couples experimental approach, numerical simulation with inverse search method. The experimental approach is used to provide basic data. Then parameter identification and numerical simulation are utilized to identify elasto-plastic material properties by the experimental data obtained and inverse searching algorithm. A numerical example of a stainless steel clad copper sheet is consid- ered to verify and show the applicability of the proposed hybrid-inverse method. In this example, a set of material parameters in an elasto-plastic constitutive model have been identified by using the obtained experimental data.     

具有定向形貌的丝蛋白支架的制备

利用冰晶为模板并结合冷冻干燥技术, 成功地获得了具有一定力学强度的定向多孔丝蛋白支架. 采用扫描电镜、流变、拉曼光谱和压缩测试等方法, 考察了丝蛋白原液在不同pH值和初始浓度的情况下对定向支架的成因、内部形貌及力学性能的影响. 结果表明, 当溶液的pH值为4.4, 浓度由低到高时, 所制备的丝蛋白支架内部将分别出现纤维状结构、轴向片层状和梭状多孔结构. 特别是由初始浓度为15% (及以上)的丝蛋白溶液定向冷冻得到的支架, 在压缩试验中表现出较好的力学性能, 其轴向压缩模量和屈服应力分别达122.6和6.9 MPa, 满足了进一步应用的基本需求.