TGS-PVDF复合材料的热释电性研究

复合材料是当前材料科学的一个重要发展方向.用于红外探测的热释电材料也向复合材料方向发展.这种材料是由单晶粉末和有机聚合物混合而形成的一种新型功能材料,它不仅具有良好的压电性和热释电性,而且柔性好、成本低,易制成大面积均匀薄膜,从而得到广泛研究.在压电方面已向实用化发展;在热释电应用方向也显示出良好的前景.本文将首次报道一种新型复合材料——硫酸三甘氨酸(简称TGS)单晶粉末与聚偏氟乙烯(简称PVDF)复合物的热释电性质。     

纳米炭/环氧树脂复合材料黏弹阻尼性能

碳纳米管和石墨烯作为近年来兴起的新型纳米炭材料,以其独特的一维/二维结构形态和卓越的物理性能已引起人们广泛关注.将纳米炭材料与环氧树脂进行复合制得纳米炭/环氧树脂复合材料,可以赋予材料更为优异的力学、电学、热学等综合性能.纳米炭材料的加入可以在复合材料内部引入更多的界面,造成显著的能量耗散,从而使得纳米复合材料在具有轻质高强特性的同时,兼具优异的黏弹阻尼性能,对于延长材料使用寿命、提高材料减震降噪性能等方面具有极为重要的意义.本文主要论述了纳米炭/环氧树脂复合材料的黏弹阻尼性能以及近期的相关研究进展,重点阐述碳纳米管、石墨烯及其复合材料的阻尼作用机理,介绍了纳米复合材料黏弹阻尼性能的测试方法,指出纳米炭/环氧树脂阻尼复合材料领域存在的主要问题,并对其应用前景进行了展望.     

基于石墨烯开发的高分子复合材料在电磁屏蔽领域中的应用

电子与通讯设备广泛地应用于工业、商业、科学研究以及军事等领域,电磁辐射对人体健康造成不良的影响,使得电磁屏蔽一直是现代社会需要重视的一大问题,因此也催生了对不同类型的电磁屏蔽材料的制备与性能的研究.与传统的金属电磁屏蔽材料相比,以碳材料作为填料的高分子复合材料在电磁屏蔽领域有着自己独特的优势,包括重量轻、耐腐蚀、易加工、具有柔性以及可吸收频率范围广.石墨烯作为一种新型的二维纳米碳材料,具有极其优异的电学、力学和热力学性能,这些优异的性能使得石墨烯在与高分子材料形成复合材料后具有极佳的作为电磁屏蔽材料的潜质.此外,在航空航天、武器装备、军事防护、汽车工业以及微电子业中,对所使用的电磁屏蔽材料的热稳定性、力学性能也都有更高的要求.石墨烯-高分子复合材料比其他的含碳复合材料具有更大的优势来满足这些挑战.本文对应用于电磁屏蔽领域的石墨烯-高分子复合材料中石墨烯的制备方式进行分类,总结了目前此类复合材料的电磁屏蔽效能.     

超高温陶瓷复合材料的研究进展

超高温陶瓷复合材料主要由ZrB2,ZrC,HfB2,HfN,HfC,TaC等过渡族难熔硼化物、碳化物和氮化物组成,这些材料的熔点高于3000℃,是一类非常重要的高温结构材料,近年来在基础研究和技术应用方面均受到了极大的关注.在超高温陶瓷复合材料家族中,ZrB2-SiC和Hf B2-SiC基超高温陶瓷复合材料因具有优异的综合性能,包括优异的抗氧化/烧蚀性能、良好的高温强度保持率和适中的抗热冲击性能,可以在2000℃以上的氧化环境中长时间使用.这些独特的性能使得它们成为高超音速飞行、再入大气层和火箭推进等极端环境下使用的最有前景的候选材料.本文对超高温陶瓷复合材料的制备、力学性能、抗热冲击性能、抗氧化/烧蚀性能和热响应进行了全面的综述.对超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系进行了详细的讨论,同时添加剂对材料性能的影响也进行了讨论,这为超高温陶瓷复合材料在特定使用环境的综合性能的优化提供了有效的设计原则和方法.此外,本文还指出了超高温陶瓷复合材料目前存在的挑战,并对未来的发展趋势作了展望.     

CF/PPS复合材料界面效应的研究

碳纤维增强热塑性塑料是一种很有发展前途的复合材料,因为,它不仅具有高比强度和比刚度,而且还具有高韧性、热稳定性和容易加工.纤维增强塑料的性能对于纤维-树脂之间界面性质的影响是很敏感的.纤维-树脂复合材料的界面效应很大地取决于纤维表面的物理和化学特征、树脂性质和复合的工艺条件.但是,决定着整个复合材料机械性能及其断裂的微观结     

聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的有效模量

聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料（polymer-layered silicate nanocomposites,简称PLS纳米复合材料）较传统的聚合物填充复合材料具有更优越的性能。含量相当低的薄片状硅酸盐即可以使材料性能明显提高。然而,在其体积百分比超过某一较小的临界值后,继续增加增强相的含量将不再有进一步的增强效果。这一实验发现与以往的细观力学预测不一致,而且一直没有合理的解释。从材料的微观结构特点出发,揭示了上述现象的微观物理机制,并采用Mori-Tanaka方法和数值手段,给出了其有效模量的计算方法。     

高性能轮胎用橡胶纳米复合材料的制备与性能

"节油、安全"的高性能轮胎已成为世界汽车轮胎的发展趋势.构成轮胎的橡胶复合材料中,胎面胶、钢丝圈垫胶和气密内衬层胶等高性能纳米复合材料是发展节油轮胎的关键材料.胎面胶是轮胎与路面直接接触的部分,要求具有低滚动阻力、高抗湿滑性能和优异的耐磨性;钢丝圈垫胶位于钢丝圈上端,起到填充和加强胎圈的作用;气密内衬层胶贴覆在轮胎内表面,起到保持轮胎气压的作用.本文主要介绍了近年来胎面胶用白炭黑/橡胶纳米复合材料、钢丝圈垫胶用针状硅酸盐/橡胶纳米复合材料、气密内衬层胶用黏土/橡胶纳米复合材料,以及含碳纳米管和石墨烯增强的新型橡胶纳米复合材料的制备方法、性能特点及应用状况,并对将来的发展进行了展望.     

导电高分子复合材料及其特殊效应

导电高分子复合材料是一类具有重要理论研究价值和广阔应用前景的新型功能材料.本文介绍了这类材料的基本导电理论、特殊效应理论、主要应用概况以及目前的研究进展.     

PT-ER精细复合材料的光学特性研究

一、引言 复合材料是当前材料科学中的一个重要发展方向。利用复合材料的乘积效应和加和效应,通过改变复合材料的复合度、联结型和对称睦可以大幅度地调整其物性张量元的数值,从而实现最佳的配比以获得较大优值,甚至可开发研制出具有新效应的新型材料。然而,在复合材料的研究和制备中,选择合适的基元是十分重要的。     

高温压电复合材料换能器

探讨了高温压电复合材料超声换能器中材料的温度性能问题.首先测量了一种改性的具有较高居里温度的压电陶瓷和一种具有耐高温性能的聚合物的材料常数随温度的变化曲线,然后利用ANSYS有限元软件模拟计算了1-3型压电复合材料的谐振频率和阻抗特性等受温度的影响,并根据优化仿真模型制备了1-3型高温压电复合材料晶片及相应的超声换能器.研究表明,所研制的1-3复合晶片性能参数随温度变化的结果和数值模拟预期的结果吻合较好.与非复合的压电陶瓷换能器相比,采用1-3复合结构的高温压电换能器具有更宽的频带和更高的灵敏度.本项工作对于研发宽频带、高灵敏度的耐高温压电复合材料超声换能器具有参考价值.     

矿物复合材料及其能量存储与能源催化应用

矿物复合材料是近些年来发展起来的材料科学分支学科,是与地质学领域的矿物岩石学融合创新的交叉领域.它既具有矿物所具备的特定功能和属性,又包含复合材料的鲜明特征,在生态环境、新能源、大健康等领域具有广阔应用前景,并符合“碳达峰、碳中和”的战略需求.随着人类对能源可持续性的探索,与能源相关的材料已然成为材料研究领域的热点,其中,具有来源丰富、低成本的矿物复合材料在能源和催化领域日益受到重视.欲实现矿物复合材料在能量存储和能源催化等领域的应用,仍待取得更多突破并亟待进一步研究与探讨.本文从矿物复合材料的概念和学科分支的形成出发,首先梳理了矿物复合材料的发展历程,初步定义了矿物复合材料的分类,归纳了常见矿物复合材料中矿物组分在能量存储和能源催化应用中的作用;介绍了矿物复合材料在能量存储领域的应用,包括压电自发电、超级电容器、二次电池等;总结了矿物复合材料在能源催化领域的应用,涵盖了以光催化/电催化析氢反应、热释电催化和压电催化为主的应用.最后,对矿物复合材料未来可能面临的科学问题和发展方向作出了展望.     

强韧的陶瓷复合材料

陶瓷的缺点是脆性,美国Lanxide公司开发了一种高强、轻质的陶瓷复合材料克服了这一缺点,这种称为Lanxide的产品可考虑用作炼钢或化工过程中的耐热耐腐蚀部分的材料,以及喷气式发动机、装甲等军事用途。这种新型陶瓷是熔融金属接触空气后在其表面形成的,熔融金属的温度限制在1100～1300℃范     

一种扭转压电复合材料

压电复合材料由于集中了压电相和非压电相各自的优点而得到了深入研究和广泛应用。2-2型压电复合材料的压电相和非压电相均在两个方向上自我连通。在直角坐标系中,两相材料呈层状间隔排列。在柱坐标系中,两相材料可以在轴向和切向分别自我连通,即同轴沿径向间隔排列。为作区别,称前者为普通2-2型压电复合材料,称后者为圆柱2-2型压电复合材料。后者的一个用途是产生扭转振动。 本文以圆柱2-2型压电复合材料为基础,使压电相的极化方向沿圆周一致排列,制成具有扭转振动的拼接2-2型压电复合材料。本文给出了两片这种压电材料晶片的参数,制作了产生扭转振动的横波换能器,测试了换能器的偏振特性,分析了接收波列中纵波抑制较强的原因。这种压电材料的特性阻抗较低,易于与岩石等材料匹配,提高了换能器的灵敏度。     

复合材料力学

复合材料力学是近二三十年才发展起来的一门新兴学科,随着现代工业和尖端技术的迅速发展,它越来越受到人们的重视.复合材料力学的研究跟国民经济和国防建设有着极为密切的关系.一些国家已经成功地把玻璃纤维增强复合材料应用在多种型号的固体火箭部件,如美国的北极星A-3和民兵式导弹的发动机壳体、大力神导弹的高压气体储存容器,法国的钻石A和钻石B导弹的第三级发动机壳体以及一些直升机部件等;把高模量的碳纤维增强复合材料应用于导弹级间壳体,把铝-硼复合材料用于宇航结构;把玻璃钢用来制造汽车、机车的车身及其配件,制造石油管道和油缸,制造煤矿支柱,电机护环,带电操作工具,高压容器的气瓶等.可见复合材料力学的研     

左撇子不为人知的秘密

里根、提线木偶、蔓花生和氨基酸L-丙氨酸——看起来风马牛不相及，却有一个共同点，都是左撇子。不要以为有手才能称为“左撇子”，以蔓花生为例，和其他众多逆时针方向旋转的豆类植物不同，它是顺时针盘旋的，在植物学中，这种现象叫作左旋缠绕茎。大多数提线木偶也习惯用左手，因为它们被幕后人的右手操纵。     

SiCw/Al复合材料残余热应变的研究

在复合材料制备的冷却过程及其随后固溶处理的淬火过程中均会在复合材料中引入一定的残余内应力.残余应力不仅对复合材料的变形与断裂产生重要影响,而且还会影响复合材料的尺寸稳定性.一般说来,对复合材料性能影响最大的是基体中的残余应力.本文将SICw/Al复合材料在不同温度下保温相同时间后水淬,而后对复合材料基体Al的X-射线衍射峰的宽度及其相应的面间距进行测量和分析.从而研究复合材料的残余热应变及其变化规律.     

仿生石墨烯纳米复合材料及其在电子器件领域的应用

日益流行的柔性电子器件要求在反复变形状态下,材料仍能保持优异的力学和电学性能.而石墨烯作为一种二维(two dimensional,2D)碳纳米片,具有独特的力学和电学性能,成为构筑此类柔性电子器件的首选基元材料.然而,如何将石墨烯纳米片组装成高性能的石墨烯纳米复合材料,仍然存在巨大挑战.天然鲍鱼壳因其内部有序规整的层状结构和丰富的界面相互作用,而具有综合优异的力学性能.这种独特的界面结构设计,为2D纳米片仿生组装提供了新的思想源泉.本文按照"有所发现,有所发明,有所创造"的学术研究思路,总结了最近几年国内外课题组关于仿生石墨烯纳米复合材料(bioinspired graphene-based nanocomposites,BGBNs)的研究进展;分析了石墨烯层间不同的界面相互作用;详细讨论了基于协同效应,仿生构筑强韧一体化石墨烯纳米复合材料的策略;重点阐述了BGBNs的拉伸强度、韧性以及电导率等基本物理性能.最后,本文也简单概括了BGBNs在柔性电子器件领域的应用和潜在的挑战,并展望了BGBNs未来的发展方向.     

美哉物理(九)哈密顿原理--科学美学的瑰旨琦意

物理学中最基本的原理是什么?哈密顿原理。著名量子物理学家狄拉克曾十分推重这条原理。因为它具有普适性,也就是说,它反映了物理学各不同理论的同一性。不论是牛顿力学、麦克斯韦电动力学、玻尔兹曼统计力学,还是狭义相对论、广义相对论,抑或量子力学以及一些量子场论,它们的核心方程,都能从哈密顿原理出发、凭借拉格朗日分析力学的方法导出;     

复合材料的比应变能密度破坏准则

在文献中,提出了一个预测复合材料中裂纹扩展方向的比应变能密度准则(Strain energy density ratio criterion)。用一个短纤维复合材料层合板中Ⅰ-Ⅱ型复合型裂纹扩展方向的预测为例子与实验结果进行了对比。结果表明,该准则对预测复合材料中裂纹扩展方向是成功的。那么,这个准则可否用来预测复合材料的破坏强度呢,本文将研究这个问题。     

碳纤维树脂基复合材料的高性能化

碳纤维及复合材料是关乎国家安全必须自主保障的关键战略材料,而树脂基(含量在35%以上)是碳纤维树脂基复合材料的两大材料基元之一,直接决定着复合材料的服役性能与成型工艺性.北京化工大学先进复合材料研究中心(AdvancedCompositesCenter,ACC)团队针对碳纤维用高性能树脂基体国产化存在品种缺乏及不成系列等突出问题,面向国家重大战略需求,在解决国家碳纤维树脂基复合材料的"无"和"有"的"顶天立地"方向上开展了一系列基础理论和应用基础研究,推动了国产碳纤维从"能用"向"好用"的质的飞跃,支撑了国内碳纤维树脂基复合材料研究由跟踪仿制的"跟跑"到自主创新的"并跑"的根本转变,取得了一系列重要创新成果.本文简述了ACC团队近10年在碳纤维专用树脂分子结构模拟设计及交联网络调控、碳纤维树脂基复合材料界面相容新机制的探究、碳纤维树脂基复合材料多级增韧增强方法学的构建、碳纤维高性能树脂基体的制备技术发展及碳纤维树脂基复合材料成型工艺的创新及其产品工程等方面的基础研究成果及关键技术突破,并对碳纤维树脂基复合材料高性能化的发展方向进行了展望.