界面处理和冷却条件对玻璃纤维与聚丙烯界面结合的影响 Ⅱ.不同冷却速度对界面剪切强度的影响

通过对玻璃纤维与聚丙烯界面剪切强度的测量,以及对其界面结晶形态的观测,发现界面产生横晶的充分条件是界面存在较强的相互作用和样品的缓慢冷却。提出了横晶形成机理,并推断横晶的形成会导致玻璃纤维与聚丙烯树脂界面结合强度的明显下降。用观测到的横晶与基体球晶的冲击线进一步证实了横晶形成机理     

静电纺丝法制备聚己内酯/石墨烯复合材料纳米纤维

利用静电纺丝方法制备了聚己内酯(PCL)/石墨烯复合纳米纤维,对电纺纳米纤维的表面微观形貌、热性能和力学性能等进行了表征,并研究了石墨烯的加入量、PCL浓度、电纺电压、接收距离等参数对复合纤维性能的影响.研究结果表明:当加入石墨烯质量分数为0.27%时,得到的电纺纳米纤维的力学性能提高最大,拉伸强度增加48.6%,杨氏模量增加66.0%;当PCL质量分数为11%,电纺电压为28kV,接收距离为35cm,电纺液流速为6mL/h时,电纺过程稳定,可以得到直径均匀的纳米纤维.     

航空刹车用C/C复合材料断口分析

利用SEM断口形貌分析了现役航空刹车用C/C复合材料的结构和界面结合状况,探讨了其断裂机理,分析了化学气相沉积炭的沉积机理.结果表明:C/C复合材料的断裂以"弱界面断裂"为主.裂纹优先在基体炭、炭布层间或长纤维束和短纤维间的弱界面等薄弱环节处产生.当裂纹尖端扩展到基体炭中的微裂纹处时,裂纹扩展转向;当裂纹扩展到纤维时,取道纤维与基体炭间弱界面层向前扩展,纤维经历与基体炭脱粘、弯曲、拔出、断裂等过程,导致整个材料断裂.航空刹车用C/C复合材料中的CVD炭以粗糙层状结构为主,CVD过程包括碳氢气体热解、成核、炭化、沉积生长等过程,其中,成核以物理成核为主.图2,表1,参16.     

混合离子液体中锌的电化学结晶及生长机理

在1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑氯化物组成的混合离子液体中,研究了锌在Pt,Cu,Fe-Ni基体上的电沉积过程.温度和ZnCl2的浓度等因素对锌电沉积的伏安行为会产生重要影响.计时电流实验表明,锌在上述3种基体上的电沉积涉及到扩散和动力学联合控制下的由2D瞬时成核到3D过程成核的晶核形成和生长过程.扫描电镜分析表明,高温和低浓度下,易形成线状或棒状的纳米沉积层;高浓度和较短的电解时间,将产生纳米颗粒的沉积物;高浓度和较长的电解时间,形成微米尺寸具有六方晶相的Zn沉积层.     

HPEI接枝改性PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附

以丙烯酸(AA)为单体,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过原位聚合法,在氧化石墨烯(GO)表面包覆聚丙烯酸(PAA),得到GO-PAA纳米复合物.将GO-PAA纳米复合物分散在聚丙烯腈(PAN)基体中,利用静电纺丝技术得到PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.利用化学接枝反应在PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜表面接枝超支化聚乙烯亚胺(HPEI),构筑HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜.研究了HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的吸附性能.结果表明：HPEI-g-PAN/GO-PAA静电纺纳米复合纤维膜对Au(Ⅲ)的最大吸附量为1 808.60 mg·g^-1,在吸附过程中,部分Au(Ⅲ)被还原为片状和不规则颗粒状的Au单质.在共存离子体系中,HPEI-g-PAN/GO-PAA对Au(Ⅲ)具有较好的吸附选择性.     

静电纺丝法制备SiW11V／PMMA复合纤维

用静电纺丝法制备了SiWuV/PMMA复合纤维.讨论了电纺电压、浓度和接收距离对PMMA成纤性和纤维形态的影响.利用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、红外光谱仪等对制备的Siw11V/PMMA复合纤维进行了表征.结果表明:电压为21kV,Siw11V/PMMA溶液的质量分数为15%～50%,喷口到接收板距离为20cm时制备的复合纤维最佳;Siw11V/PMMA复合纤维中Siw11V通过氢键与PMMA分子结合形成了复合物.     

乙基纤维素电纺纤维调控PDMS/CNT柔性复合材料性能的研究

研究了乙基纤维素(EC)电纺纤维调控PDMS/CNT柔性复合材料的力学和电学性能.结果表明,引入电纺EC纤维后,PDMS/CNT柔性复合材料的拉伸强度从1.73 MPa提高至3.97 MPa,断裂应变由86.56%提高到115.00%,韧性由0.61 MJ·m^-3提高到1.58 MJ·m^-3;有缺口PDMS/CNT柔性复合材料的拉伸强度从0.34 MPa提高至1.57 MPa,断裂应变由18.85%提高到27.54%,韧性由0.04 MJ·m^-3提高到0.27 MJ·m^-3;导电电阻由550 kΩ下降至228 kΩ,导电性上升.基于EC电纺纤维调控的PDMS/CNT复合材料组装的应力传感器灵敏度和循环稳定性获得了有效提升,引入1 wt%EC电纺纤维后,柔性应力传感器的灵敏度从0.341 kPa^-1提高至4.922 kPa^-1,提升了14倍,引入电纺EC纤维后的传感器循环电阻变化率曲线变得相对更加规整,异常波动更小.     

生物医用聚乳酸纤维增强壳聚糖棒材

利用原位沉析法制备了聚乳酸纤维/壳聚糖复合棒材,对复合棒材的微观形貌、力学性能进行了表征.有机聚乳酸纤维和有机壳聚糖基体具有良好的相容性,纤维表面还会因氢键等作用和基体产生物理吸附及一定的分子链缠结,SEM结果表明,纤维与基体间形成了良好的界面作用.复合棒材因聚乳酸纤维的加入有效地提高了弯曲强度和模量.当添加8%(质量分数)11 mm长的纤维时,复合材料弯曲强度达到108.9 MPa,比壳聚糖提高了54.9%,复合棒材弯曲模量达到4.74 GPa,比壳聚糖提高了170.9%.聚乳酸纤维和壳聚糖均具有良好的生物相容性和可降解性,这种复合材料在可吸收内固定材料方面将具有广阔的用途.     

金属颗粒与纤维悬浮液中天然气水合物生成实验研究

为了改善天然气水合物生成速率和储气能力,将纳米铜颗粒和不锈钢纤维悬浮于十二烷基硫酸钠溶液中形成复合导热悬浮液储气体系,研究天然气水合物在该悬浮液中的生成动力学特性。悬浮液中纳米铜颗粒的粗糙表面为水合物生成提供丰富的晶体成核点,溶液中纵横交错的不锈钢纤维可作为水合热快速疏导的"高速公路"。实验结果表明,相同压力下对比表面活性剂溶液体系,水合物能够在导热型复合悬浮液中快速生成,显著提升了单位体积天然气水合物的储气速率与储气能力。     

电纺丝技术构建纳米结构材料

电纺丝技术是一种简单可行的制备一维纳米材料的方法.近年来.利用此技术已经制备了大量的有机聚合物、无机氧化物和陶瓷纳米纤维膜及各种纳米复合纤维膜.通过改进电纺设备和控制电纺参数,可以实现对纤维的二级结构调控.电纺纤维膜在催化剂载体、过滤和吸附、生物和医药、电子与光学器件、传感器等方面有着极大的应用潜力.     

碳纤维增强碳化硅复合材料的力学性能与界面

以A1N和Y2O3为烧结助剂,采用先驱体转化-热压烧结的方法制备了Cf／SiC复合材料．研究了烧结温度对复合材料界面和力学性能的影响及烧结助剂对显微结构的影响．结果表明由于烧结时晶界液相和SiC-A1N固溶体的形成,当烧结温度为1750℃时,复合材料具有较高的致密度和较好的力学性能;当烧结温度升为1800℃时,在复合材料密度增大的同时,其力学性能也大幅度提高,此时复合材料抗弯强度与断裂韧性分别高达691.6MPa和20.7MPa·m1/2,复合材料呈现韧性断裂;进一步提高烧结温度至1850℃时,虽然复合材料的密度有所增加,但由于纤维,基体界面结合过强以及纤维本身性能退化加剧,复合材料呈现典型的脆性断裂,其力学性能急剧降低;纤维／基体的界面是导致纤维增强陶瓷基复合材料性能的关键因素,其中,纤维的脱粘与拔出是主要的增韧因素．     

Research on Flax Fiber Reinforced Polylactide Environmental Friendly Composite

Biodegradable polylactide acid （PLA） resin can be combined with flax fibers to produce biodegradable composite materials. In our study, commercial PLA fibers were mixed with flax fibers by a non-woven method so as to make non- woven pre-forms, which can be generated into flax fiber reinforced PLA environmental friendly composites by heat pressing technology. The tensile, flexural and impact properties are tested in order to evaluate the basic physical properties of the composites, and the influenced factors listed as making technology of the pre-forms, weight ratio of flax fibers and heat pressing technology are discussed and optimized, which can be described as weight ratio of flax fibers and PLA fibers is 50/50, heating temperature, time and pressure are respectively 195℃, 20 rain and 12.5 Mpa. Preliminary results show that mechanical properties of the flax/PLA composites are quite promising compared with flax/PP composites in coclrnon commercial automotive use. Scanning electron microscope （SEM） is used to analyze the tensile specimen fracture surfaces, which shows voids and gaps occurring between flax fibers and PLA matrix and sign of fiber pull.out, the strength of flax/PLA interface can be further improved.     

静电纺丝法制备YAG-ZrO2复合纳米纤维

运用静电纺丝技术结合热处理工艺成功制备了形貌光滑、尺寸均匀的YAG-ZrO₂复合纳米纤维.采用XRD、FT-IR和SEM探索了电压与浓度对复合纤维物相及形貌的影响.结果表明:电压为25 kV、PVA质量分数为11%时得到表面光滑、尺寸均一的复合纤维前躯体.前驱体纤维经过1 200 ℃煅烧5 h后,具有较高的结晶度,直径约为500 nm且比较均匀.为了使YAG-ZrO₂纤维增强的复合材料具有自检性,研究了YAG-ZrO₂纤维的发光性能,发现用290 nm紫外光激发YAG-ZrO₂:Tb³⁺复合纳米纤维,在581 nm处出现明显的发射峰,并发出绿光,这一现象属于Tb³⁺的⁴D₄→⁷F₄跃迁.应力-发光实验结果表明,YAG-ZrO₂:Tb³⁺纤维可以实现对铝基复合材料应力-应变的检测.     

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。     

芳纶短纤维/芳纶浆粕增强制备高性能氯丁橡胶复合材料

对芳纶短纤维和芳纶浆粕进行微观结构表征和热失重分析,系统地研究了芳纶短纤维和芳纶浆粕对橡胶复合材料基本物理性能、动态力学性能和动刚度的影响。结果表明,芳纶短纤维为巨原纤模型;芳纶浆粕为微纤模型,呈羽绒状。芳纶短纤维在500 ℃降解,650 ℃左右降解基本完全;芳纶浆粕在350 ℃左右开始降解,500 ℃左右迅速降解,直到650 ℃左右降解基本完全。芳纶短纤维/芳纶浆粕增强制备的氯丁橡胶复合材料的撕裂强度、拉断伸长率、屈挠性能随着芳纶短纤维/芳纶浆粕并用比值减小而提高,但其动刚度减小。动态力学性能表明芳纶短纤维与芳纶浆粕并用比为10:10时,有相对较高的储能模量,较低的损耗模量和损耗因子,动态疲劳性能较好。     

玻璃纤维增强热塑性塑料的发展概述

介绍了短纤维增强热塑性塑料、玻璃纤维与热塑性塑料复合纤维、长纤维增强热塑性塑料和热塑性拉挤复合玻璃纤维增强塑料的制备与应用及发展前景。     

植物纤维与聚乳酸制备生物质复合材料的研究

本文研究了以植物纤维与聚乳酸为原料制备生物质复合材料的工艺,探讨不同加工方式、纤维种类和添加量对植物纤维/聚乳酸复合材料拉伸性能及透湿性的影响,并利用扫描电镜对复合材料进行表征。研究结果表明:复合材料采用熔融挤出加工方式比物理混合的性能好,而蔗渣纤维作为填料是较好的选择;同时,当植物纤维添加量低于20%时,随着添加量的增加,材料的拉伸强度和断裂伸长率随之下降。     

Influence of alkaline treatment and fiber loading on the physical and mechanical properties of kenaf/polypropylene composites for variety of applications

Due to current trend and increasing interest towards natural based fiber products, Kenaf (Hibiscus cannabinus) fibers have been used for the developments of many products. Therefore, Kenaf fiber-reinforced composites have been widely used in engineering and industrial applications. The present work deals with the fabricating and characterization of untreated and treated kenaf/polypropylene (PP)-reinforced composites. Composites of PP reinforced with treated and untreated kenaf fibers were fabricated using the injection molding technique. Different fiber loadings of 10, 20, 30, 40, 50 wt% treated and untreated kenaf composites were also prepared. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and thermo gravimetric analysis (TGA) were performed on the treated, untreated kenaf fibers and kenaf/PP composites. Moreover, the alkaline-treated kenaf composites exhibit better physical, morphological, and mechanical properties because of the compatibility of kenaf with PP. However, variations in tensile and flexural properties depend on treatment and kenaf fiber contents. The percentage increase in the mechanical properties of the treated kenaf/PP composites relative to that of PP was also measured. In addition, 40 wt% kenaf fiber loading resulted in higher mechanical properties. By contrast, kenaf/PP composite with 50% fiber loading was not successfully prepared because of improper mixing and the burning of kenaf fibers in the PP matrix. To conclude, 40% kenaf/PP composites with superior physical and mechanical properties may be used in variety of applications such as automotive, sports, construction, animal bedding, and mass production industries.     

金属纤维增强ZA43复合材料的挤压铸渗工艺研究

通过挤压铸渗工艺分别制备了不锈钢纤维、碳钢纤维和铜纤维增强的ZA43合金复合材料．并分析了影响工艺的主要因素研究表明，通过挤压铸渗工艺可获得高性能的金属纤维增强的复合材料，其纤维与基体界面清洁，而且因纤维的冷却作用在纤维周围形成一层晶粒细小的组织，这对改善纤维与基体的结合和提高材料的性能是有利的．文中还对可能导致缺陷的“搭桥”现象及其预防方法进行了分析．     

Fabrication of solid-phase-sintered SiC-based composites with short carbon fibers

Solid-phase-sintered SiC-based composites with short carbon fibers (Csf/SSiC) in concentrations ranging from 0 to 10wt% were prepared by pressureless sintering at 2100°C. The phase composition, microstructure, density, and flexural strength of the composites with different Csf contents were investigated. SEM micrographs showed that the Csf distributed in the SSiC matrix homogeneously with some gaps at the fiber/matrix interfaces. The densities of the composites decreased with increasing Csf content. However, the bending strength first increased and then decreased with increasing Csf content, reaching a maximum value of 390 MPa at a Csf content of 5wt%, which was 60 MPa higher than that of SSiC because of the pull-out strengthening mechanism. Notably, Csf was graphitized and damaged during the sintering process because of the high temperature and reaction with boron derived from the sintering additive B₄C; this graphitization degraded the fiber strengthening effect.