纤维增强树脂基复合材料在土木基础设施领域中的应用

纤维增强树脂基复合材料作为一种高性能结构材料在基础设施领域逐步得到关注和应用,国内外相关学者开展了大量的研究与实践应用。本文对纤维增强树脂基复合材料的组成、主要特点以及成型工艺进行简单介绍,对纤维增强树脂基复合材料分别在建筑、桥梁、道面、防撞以及地下等土木基础设施领域中的研究及应用进行介绍与探讨。基于纤维增强树脂基复合材料已经显示的优势,对其发展趋势进行阐述:海工复合材料、复合材料漂浮式光伏支撑结构、智能复合材料以及复合材料和传统钢、混凝土材料的组合结构等均具有广阔的前景。通过对土木基础设施领域纤维增强树脂基复合材料应用进行系统综述,从而促进纤维增强树脂基复合材料的研究与工程应用。     

2018年先进纤维复合材料研发热点回眸

 先进纤维复合材料的产品创新研发和技术日益成熟,对国民经济的发展及国防现代化建设具有重大的意义。回顾了2018年先进纤维复合材料在成型工艺、性能优化、产品创新、成本缩减、技术转化等方面的进展,评述了先进纤维复合材料在航空航天、轨道交通、汽车、船舶和能源领域的应用。     

A型分子筛/活性炭纤维复合材料的制备与吸附性能研究

为获得一种具有高效吸附性能的微孔吸附材料,以黏胶基活性炭纤维为基材,采用溶胶-凝胶水热合成法制备了A型分子筛/活性炭纤维复合材料。通过XRD、SEM、N2吸附等测试方法对该材料的晶体结构、形貌和孔隙结构进行表征,通过复合材料对低浓度二氯甲烷气体的吸附研究,系统考察了晶化温度和晶化时间对复合材料吸附性能的影响。结果表明:与活性炭纤维基材相比,分子筛/活性炭纤维复合材料的吸附性能有所提高。晶化温度和晶化时间对复合材料的吸附性能影响显著,当晶化温度为100℃、晶化时间为6h时,复合材料对二氯甲烷表现出最佳吸附性能。     

稻草保健床垫制作技术

四川省德阳市新近开发了一种以稻草、乌拉草等天然植物材料构成内胆的保健床垫.床垫内胆完全用稻草、乌拉草加工而成。该产品以软硬适度、躺卧舒适、透气、防潮和冬暖夏凉等优越的性能,深受家庭、医院、幼儿园的喜爱。     

纤维对气凝胶复合材料导热和力学性能的影响研究

采用酸碱两步催化制备硅溶胶,将3种不同类型的纤维（如玻璃纤维、涤纶纤维和静电纺聚偏氟乙烯微纳米纤维等）作为增强材料,在常压干燥条件下制备出结构稳定的纤维增强气凝胶隔热复合材料．研究了纤维种类、直径等对复合材料结构、力学性能和导热性能的影响,结果表明,气凝胶隔热复合材料的导热系数约在0．025～0．028W·m-K^-1间,与常温下静止空气导热系数接近,具有较好的隔热保温性能;而气凝胶复合材料的抗压强度较纯气凝胶大幅提高了4～5倍,其中以微纳尺度静电纺纤维增强的气凝胶复合材料还具有较好的柔性和结构完整性．     

双曲壳结构复合材料的热临界屈曲温度分析

以双曲壳结构复合材料为研究对象,利用有限元Block-Lanczos研究分析法对复合材料层合双曲壳结构在温度场下热屈曲行为进行研究,并研究了复合材料层合双曲壳铺层厚度、边界条件、纤维方向等对临界屈曲温度的影响。结果表明:在均匀温度场下复合材料层合双曲壳临界屈曲温度与边界条件、铺层厚度、纤维方向有密切关系并成一定规律分布。通过对复合材料双曲壳结构的热屈曲性能分析,为复合材料结构设计和实际工程应用提供了一种有效的分析及建模方法。     

基于人机工程学的不同床垫材料对人体影响分析

通过受试者仰卧时体压分布对比、纵向压力分布曲线分析、床垫平均压强差异性对比等方法,研究床垫材料对人体仰卧体压分部特性的影响.结果表明:分区弹簧和海绵床垫的最大压力集中在头后部及足跟,整体舒适性较高;记忆海绵垫的最大压力集中在足跟处,乳胶垫压力较均匀,分布在头后部、骶骨和足跟处,但这两者压力值较分区弹簧和海绵垫高,整体舒适性略低;棉胎和棕床垫的最大压力集中在骶骨和头后部,整体接触面积较小,局部不舒适感较强;水床垫与气床垫虽然没有压力过分集中,但整体接触面积较大,人体轮廓模糊不清,长时间使用易疲劳.     

秸秆纤维增强复合材料的可降解性能研究

秸秆是一种来源丰富的可降解天然高分子材料。采用秸秆纤维为增强材料，以淀粉为基体，研制出一次性可降解秸秆纤维增强复合材料。采用土埋法研究了该复合材料的可降解性能。将该复合材料模压成花盆，并在实际栽培过程中对样品进行了跟踪测试，结果发现该复合材料具有优良的可降解性能。     

剑麻增强氰乙基化木复合材料的研究

报道了一种全天然植物纤维复合材料。该材料是以塑化的天然植物纤维(木粉)作为基体树脂,以天然植物纤维(剑麻)作为增强材料。通过氰乙基化反应,使木粉转化成为热塑性材料,再与短切剑麻纤维混合,热压制得植物纤维增强塑化植物纤维基复合材料。这种全天然纤维复合材料不仅具有与植物纤维增强传统聚合物基复合材料相似的性能,而且价廉、环境友好。     

碳/碳复合材料中不同微区的基体结构

为优化碳基体结构,提高碳/碳(C/C)复合材料综合性能,针对沥青基C/C复合材料中纤维束内及纤维束间不同碳基体结构微区,利用显微Raman光谱、原位纳米力学测试、Micro-CT、扫描电镜(SEM)和压汞仪对碳基体结构进行研究。结果表明:碳基体呈片层结构沿纤维、纤维束表面取向堆积排列,在纤维、纤维束表面区域及纤维束之间碳基体中存在一定孔隙、裂纹等缺陷;纤维间基体的石墨化程度是沿着纤维表面向中心区域逐步增强,靠近纤维表面区域基体的弹性模量高于纤维间区域的弹性模量。C/C复合材料中碳基体形成过程存在渐次性和差异性,从而影响C/C复合材料综合力学性能。     

基于ANSYS的高温高压复合材料管道的应力分析

对一种矩形截面纤维缠绕复合材料高温高压管道进行了初步设计与分析。利用ANSYS有限元软件对复合材料高温高压管道进行了整体结构分析以考察其变形量和应力分布,并讨论纤维缠绕方向对高温高压管道刚度和强度的影响。     

超高温陶瓷基复合材料制备与性能的研究进展

综述超高温陶瓷基复合材料的研究体系,制备技术,材料力学、抗氧化、抗烧蚀性能等方面的研究进展,重点关注碳化物、硼化物陶瓷基复合材料以及连续纤维增韧陶瓷基复合材料体系,简述烧结致密化制备工艺和连续纤维增韧陶瓷基复合材料的制备方法,重点解释碳纤维(Cf)在微观结构层面对于ZrB_2-SiC复合材料力学性能的影响,着重分析ZrC-SiC和ZrB_2-SiC复合材料的高温抗氧化和抗烧蚀性能,对超高温陶瓷基复合材料面临的挑战和发展前景进行了展望。     

三维整体夹芯机织复合材料抗落锤冲击性的测试与分析

为了研究三维整体夹芯机织结构复合材料的能量吸收能力和破坏机理,本文对14组具有不同结构参数的夹芯结构复合材料试样进行了抗落锤冲击测试,得到试样的中值破坏能量,并对测试结果进行了分析.分析结果表明:影响三维整体夹芯机织复合材料抗落锤冲击性能的因素主要包括结构中各部分的纬纱密度,接结纱的接结方式以及增强纤维的性能;另外,预制件的经纬纱织造密度亦对复合材料的抗冲击性能影响很大.     

阻燃化改性海泡石纤维/LDPE复合材料的制备与性能

采用带有高活性端基的无卤膨胀型阻燃剂(PSPHD)对海泡石纤维(SEP)进行接枝改性,制备了阻燃化海泡石纤维(PSPHD-SEP);通过熔融共混制备了低密度聚乙烯(LDPE)/海泡石纤维阻燃复合材料;通过拉伸试验和冲击试验对LDPE/SEP,LDPE/PSPHD-SEP复合材料进行了力学性能分析;通过氧指数(LOI)以及垂直燃烧(UL-94)对复合材料的阻燃性能进行了研究;利用扫描电镜(SEM)、漫反射-傅里叶变换红外光谱仪(DR-FTIR)对燃烧后的炭层结构和组成进行了表征和分析。结果表明:两组复合材料的拉伸强度和冲击强度随海泡石量的增加呈现先增大后减小的趋势,且在相同添加量条件下,LDPE/PSPHD-SEP体系的拉伸强度和冲击强度更高。阻燃化改性海泡石纤维(PSPHD-SEP)提高了复合材料的阻燃性能,在与聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)的复配体系中,当阻燃化改性海泡石纤维添加量达到5%时,复合材料的氧指数达到26.8,垂直燃烧测试达到V-0级。PSPHD促进了炭层与海泡石纤维的交联,形成更加致密的炭层,大幅提高了复合材料燃烧后的残炭量。     

成型工艺对PP/亚麻包缠纱力学性能的影响

研究了织造与成型工艺对热塑性PP/麻包缠纱预制件及复合材料力学性能的影响.结果表明,包缠纱可形成预制件用于纺织结构复合材料加工.织造密度的变化对复合材料性能有较大的影响,综合织造的便利性和复合材料经纬向拉伸性能共同的作用,可以设定经密在较小的范围而控制纬密在适中的水平.通过正交设计和方差分析的方法,优化热压成型工艺参数,优化结果为压力6MPa,时间5min,温度185℃.利用包缠法的天然亚麻纤维和热塑性PP制成的热压复合材料,具有较好的结合界面和较优的力学性能,同时包缠纱为纤维增强复合材料成型提供了经济可行的预制件加工方法.     

仿生叠层复合材料的研究现状与发展

一些天然的生物材料在结构和性能上具有优异的匹配性 ,这些结构特征为人工合成复合材料提供了一些有益的启示 文中在分析某些天然生物材料的强韧化机理的基础上 ,系统地介绍了仿生复合材料尤其是叠层复合材料的仿生设计原理、制备方法、主要研究内容和现状 指出考虑工艺参数的影响 ,制备出材料并建立相关条件下的仿生模型 ,对材料在应用领域的发展具有积极意义     

仿生叠层复合材料的研究现状与发展

一些天然的生物材料在结构和性能上具有优异的匹配性,这些结构特征为人工合成复合材料提供了一些有益的启示。文中在分析某些天然生物材料的强韧化机理的基础上,系统地介绍了仿生复合材料尤其是叠层复合材料的仿生设计原理、制备方法、主要研究内容和现状。指出考虑工艺参数的影响,制备出材料并建立相关条件下的仿生模型,对材料在应用领域的发展具有积极意义。     

复合材料发射箱的模具设计

模具作为复合材料产品成型重要装备之一,对于整个产品结构形式、产品成型工艺、型面形状、尺寸、稳定性等均会产生很大的影响,利用CAD/CAE技术进行发射箱模具设计及优化,采取变圆角设计解决模具脱模问题,成功制造了发射箱的样件,满足了产品设计的技术要求。为此,该文重点对复合材料发射箱模具的具体设计方法作如下分析。     

维尼纶纤维增强石膏基复合材料力学性能研究

研究了石膏基复合材料的结构、耐水机理和物理力学性能.结合弯曲载荷变形曲线,分析了维尼纶纤维增强石膏基复合材料的断裂机理;利用扫描电子显微镜,分析了复合材料界面性能.结果表明:石膏基复合材料实现了单一的结晶到晶胶共生的结构转变,材料的强度和耐水性得到改善;维尼纶纤维能提高复合材料的抗折强度、断裂能、断裂韧性和冲击韧度;维尼纶纤维增强石膏基复合材料断裂过程可分为3个阶段:基体断裂、纤维脱粘和纤维拔出;纤维和基体间界面结合强度较弱.     

多种滤膜扫描电镜图像处理

滤膜结构是一种纤维组成的多孔隙结构,应用数字图像处理的方法对多种滤膜电子显微照片进行分析;使用MATLAB图像处理工具包进行图像增强、二值化处理、面积计算、孔隙率计算等方法,对人造滤膜和天然滤膜结构进行研究。