新崛起的一代材料—碳纤维

一、何谓碳纤维碳纤维是在近二、三十年里迅速发展起来的一种新型材料,是主要由碳元素构成的经过高温(1100℃—2000℃)处理的比头发还要细的一种纤维(丝直径约为5—15μ)。这种丝具有特殊的物理化学性质,可以作为一种特殊的工程技术材料来使用。在现代军事、科学技术及人民生活中起着重要作用。     

国外高性能纤维新进展

高性能纤维是指一般具有拉伸强度在1.5GPa以上,受拉弹性率50GPa以上的高强度、高弹性率纤维。近代在工业上被广泛使用的,以玻璃纤维、并联系芳族聚酰胺纤维、PAN系碳素纤维为主体。其它则在并联系芳     

雷达吸波功能纤维及纺织品的研究进展

介绍了目前吸波材料中常用的碳纤维、碳化硅纤维、多晶铁纤维及其改性纤维、异性截面纤维、纳米级纤维、手性纤维的吸波机理、制备方法和性能;综述了吸波功能纺织品的开发途径、制备方法和性能;展望了纤维吸波剂及其复合材料以及柔性吸波纺织材料的发展前景.研究结果表明:对吸波纤维进行物理、化学改性,控制纤维的形态特征、长径比、孔隙率,不仅可提高其吸波性能,还可改善其机械与热学性能;调节吸波纤维的含量、分散方式、织造工艺与组成结构可有效改善吸波纺织品的吸波性能.     

丙烯腈/溴乙烯共聚纤维稳定化过程的特点

本文采用红外光谱分析、X 射线衍射分析、差示扫描量热分析、热机械分析、热重分析等实验手段,研究了丙烯腈(AN)/溴乙烯(VBr)共聚纤维在加热过程中环结构的形成、环化反应的特点、环化活化能的大小及 VBr 含量对环化的影响。结果表明共聚组分 VBr 对环化时氰基的聚合(oligome-rization)有着强烈的引发作用,使环化活化能下降,以致在比较低的温度下就能进行环化反应。在DSC 图谱上,于环化放热主峰前呈现一个很宽的峰肩部分,放热范围变宽。放热过程趋于缓和。因此 AN/VBr 共聚纤维非常适合于作为碳纤维原丝。此外共聚组分 VBr 的含量对纤维的放热特性、环化度和环化序列长度都有显著影响。研究表明 VBr 含量在6%左右较为合适。含量过高,稳定化处理时纤维的环化度和环化序列长度反而有所下降。     

桥梁加固中碳纤维复合材料应用的研究

本文通过对碳纤维复合材料粘贴法在材料性能、施工工艺、加固设计、性能价格比等方面研究,展现碳纤维复合材料的优点,同时也探讨碳纤维复合材料粘贴法存在的一些问题。     

碳纤维─铜复合材料磨损性能研究

本文研究了碳纤维－铜复合材料在干摩擦状态下的磨损特性。着重研究了纤维取向、纤维含量、外加载荷的变化对复合材料磨损性能的影响、通过对磨痕扫描电镜的观察，探讨了复合材料的磨损机理。     

Automatic Fiber Orientation Detection for Sewed Carbon Fibers

Automatic production and precise positioning of carbon fiber reinforced plastics (FRP) require precise detection of the fiber orientations. This paper presents an automatic method for detecting fiber orienta- tions of sewed carbon fibers in the production of FRP. Detection was achieved by appropriate use of regional filling, edge detection operators, autocorrelation methods, and the Hough transformation. Regional filling was used to reduce the influence of the sewed regions, autocorrelation was used to clarify the fiber di- rections, edge detection operators were used to extract the edge features for the fiber orientations, and the Hough transformation was used to calculate the angles. Results for two kinds of carbon fiber materials show that the method is relatively quick and precise for detecting carbon fiber orientations.     

高纯度PAN基碳纤维及其原丝的研制

对用几种方法制取的高纯度PAN原丝进行了分析对比,选取了以无碱金属引发体系的HNO_3溶液聚合工艺制得原液并纺制了碱金属及碱土金属总含量小于100ppm的高纯级PAN原丝。将其与其余三种一般纯度的PAN纤维以同样氧化、碳化工艺制得了碳纤维,并以密度、质量比电阻、X—光衍射、扫描电子显微镜、热分析及原子吸收光谱等方法研究了高纯碳丝及原丝的特点。     

碳/碳复合材料的渗硅抗氧化复盖层

在碳/碳复合材料上渗硅可得到碳化硅复盖层。对不同渗硅温度和时间下得到的碳化硅层进行破坏性试验。实验指出,有碳化硅复盖层保护下的碳/碳复合材料,其抗氧化性能提高约2个数量级。     

连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的对比及其特性概述

连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维等都属于高性能纤维。通过对连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、玻璃纤维的详细对比,列出了连续玄武岩纤维的主要优缺点,并得出连续玄武岩纤维是一种生产原料丰富、生产工艺简介、综合性能优异且性价比较高的新型高性能纤维的结论。     

混杂纤维格栅纺织物混凝土梁弯曲强度试验

对碳／玻璃混杂纤维格栅织物增强混凝土复合材料进行三点弯曲试验，绘出了它们的典型荷载挠度曲线，实验结果表明，碳／玻璃混杂纤维格栅织物增强混凝土的效果是很明显的，最后展望了该材料在建筑结构中的发展前景。     

聚丙烯腈（PAN）原丝在预氧化过程中的热机械行为— …

运用自制热机械模试装置对几种商业用ＰＡＮ原丝在预氧化过程中的热机械行为进行了测定,从收缩应力变化结果发现,其应力变化曲线均存在两个特征峰,即在物理变化区和化学变化区内的收缩应力峰。物理收缩应力峰大小与原丝的加工热历史密切相关。对两种不同热历史的ＰＡＮ纤维进行了连续预氧化及碳化实验,对比了所制得碳纤维的性能,从而通过对ＰＡＮ纤维的机械行为测定来 下原丝的质量优劣     

混杂纤维格栅编织物混凝土梁弯曲强度试验

对碳/玻璃混杂纤维格栅织物增强混凝土复合材料进行三点弯曲试验,绘出了它们的典型荷载挠度曲线,实验结果表明,碳/玻璃混杂纤维格栅织物增强混凝土的效果是很明显的.最后展望了该材料在建筑结构中的发展前景.     

增强树脂用纤维表面处理研究进展

综述了目前增强树脂用玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维的表面处理方法,同时分析了各种改性技术的特点,并指出了其进一步的发展趋势.     

CFRP-GFRP-钢纤维增强混凝土复合桥面体系力学性能研究

钢纤维增强混凝土克服了传统混凝土的脆性,增加了混凝土的韧性,提高了混凝土的强度,碳纤维和玻璃纤维具备重量轻、强度高、耐腐蚀性能好等优点,利用碳纤维、玻璃纤维和钢纤维混凝土建造的复合桥面体系可以充分发挥各种材料优良的力学性能,提高桥面体系的承载力,延长使用寿命,降低桥面的维护成本.本文运用有限元软件对一种CFRP-GFRP-钢纤维增强混凝土复合桥面体系进行了力学性能分析研究,得到了不同截面形式的复合桥面结构的轴向应变分布曲线,计算结果与相关文献中的试验结果分布规律基本一致.结果表明:复合桥面体系既能充分发挥碳纤维和玻璃纤维的抗拉强度,又能很好地利用纤维增强混凝土的抗压性能,有限元分析结果与试验结果基本吻合,为复合桥面体系的推广应用及研究提供了参考.     

澳大利亚纤维材料研究的最新进展(英文)

简述纤维与纺织领域最新的研究动态,集中介绍澳大利亚迪肯大学科研人员所取得的研究成果以及澳大利亚未来纤维研究与创新中心在重点研究方向上的科研进展.在澳大利亚研究委员会于2010年和2012年度公布的澳大利亚科研水平评价报告中,迪肯大学的材料工程学获得最高评级"5级".现在,迪肯大学的纤维与复合材料研究整合至新的研究中心,即澳大利亚未来纤维研究与创新中心.它是迪肯大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织材料科学与工程部和维多利亚先进材料制造中心的协作科学研究中心,获得总额超过10 300万澳元的基金资助.     

BFRP与CFRP约束混凝土短柱抗震性能计算分析

为分析玄武岩纤维布和碳纤维布约束混凝土短柱的抗震性能,对5根采用了2种纤维布横向包裹约束的混凝土短柱和1根对比混凝土短柱进行了低周反复荷载试验,分析了各试件的延性、刚度和承载力退化规律、等效粘滞阻尼系数,对各试件耗能能力进行了比较.BFRP布和CFRP布约束短柱极限荷载最大提高幅度分别为12.3％和9.7％,极限位移最大提高幅度分别为58.3％和83.3％.同等工况下,2种纤维布约束混凝土短柱的抗震性能相近.试验中,玄武岩纤维布和碳纤维布的抗拉强度均未充分发挥.     

BFRP与CFRP加固混凝土短柱抗震性能试验研究

对5根采用玄武岩纤维布和碳纤维布加固的混凝土短柱和1根对比柱进行了低周反复荷载试验.试验表明,玄武岩纤维布环向包裹加固能显著改变混凝土短柱的破坏形态,提高混凝土短柱的抗剪承载力、延性和耗能能力.相同工况下,玄武岩纤维布加固短柱的抗震性能与碳纤维布加固的短柱相近.玄武岩纤维布因低廉的价格和较好的综合力学性能,在抗震加固领域将有较好的应用前景.     

新型三线性本构内聚力模型的界面参数研究

复合材料多向层合板分层扩展行为的准确模拟对层板结构设计非常重要。笔者前期工作已经建立了一种基于失效机理的新型三线性本构内聚力模型来考虑纤维桥接对分层行为的影响。在此基础上,基于二维有限元模型对该新型内聚力本构中的关键参数开展了数值研究,获得了适用于复合材料多向层合板数值模拟的内聚力本构参数取值方案。最后采用确定的本构参数对复合材料多向层合板的分层扩展行为进行了模拟,所得模拟结果与试验结果之间的一致性较好,进而验证了所建立参数取值方案的有效性。     

短切碳纤维／ABS塑料复合材料

介绍了用短碳纤维和ＡＢＳ塑料制作的复合材料的复合规律和制作工艺，测定了其力学性能，观察了断口形态．结果表明，所制复合材料的力学性能在宏观上各向同性，其强度是ＡＢＳ塑料的２．５倍．