基于一步法制备的纳米复合材料发展光电化学方法检测钙卫蛋白

金纳米粒子（Au NPs）敏化二氧化锡（SnO₂）半导体,不仅拓宽了材料对可见光的吸收范围,且异质界面易形成肖特基势垒,有效促进光生电子空穴对e-/h+的分离,提高传感器的灵敏度.探索了一步合成法制备SnO₂@Au NPs异质材料,该材料具有较高的光电转化效率,表现出较好的光电性能.基于此纳米复合材料均匀牢固的特点,可在其表面修饰识别层,构建“三明治”夹心结构生物传感器,实现对钙卫蛋白（CP）的特异性光电测定.线性范围为0.01~20.00 μg·mL^-1,检测限低至3.2 ng·mL^-1,且特异性好、稳定性佳.此外,传感器也成功用于检测实际血样中的CP,并获得了较好的回收率,可实现对CP的快速无创性检测.     

激光熔覆Ni35A+TiC复合材料熔覆形貌及成形效率影响研究

为了揭示激光熔覆工艺参数及TiC粉末比例对复合材料熔覆形貌与成形效率的影响关系,改善熔覆形貌包括表面质量与基材熔化深度,提高复合材料熔覆成形效率,采用响应面法中心复合设计模块分析了激光功率、扫描速度、气流量及TiC粉末比例对复合材料熔覆形貌的影响规律,建立了工艺参数及TiC粉末比例与复合材料熔覆效率、基材熔化深度之间的数学模型,通过方差分析证明了模型的合理性.结果显示,气流量对复合材料熔覆形貌影响并不显著,熔覆形貌随着激光功率增大、扫描速度减小及TiC粉末比例减少而得到明显改善;扫描速度及TiC粉末配比对熔覆效率影响最为显著,合理减小TiC粉末配比及增加扫描速度可以有效提高熔覆效率;激光功率对基材熔化深度影响最显著且呈二次正相关关系,其余参数均呈负线性相关关系;分析发现不同材料的熔覆能量需求是导致不同材料成分比例复合材料熔覆效率及形貌差异的最主要原因.以熔覆效率最大及基材熔化深度最小为优化目标,对比预测值与实验值,得到熔覆效率及基材熔化深度的误差率分别为3.450%、5.386%.该研究为提高复合材料熔覆形貌及熔覆效率的预测与控制提供了理论依据.     

轴向磁通电机中Halbach阵列永磁体的解析优化方法

为了进一步增大采用软磁复合材料铁心的轴向磁通永磁电机的电磁转矩,针对其不等宽的两段式Halbach阵列永磁体进行解析优化,利用无槽2D等效模型和有槽气隙相对磁导率解析了气隙磁场和电磁性能;进而基于电磁转矩的导数和复化求积公式推导了使电磁转矩最大化的Halbach阵列最优轴向充磁系数的表达式;采用轴向磁通永磁电机的3D有限元方法分析验证了气隙磁场、反电动势、电磁转矩以及Halbach阵列最优轴向充磁系数的解析解的准确性。Halbach阵列解析优化的结果表明:当轴向充磁系数为0.82时,轴向磁通永磁电机的电磁转矩达到最大;最优轴向充磁系数取决于极对数、永磁体厚度、电机径向尺寸和气隙宽度等;当极对数为5时,最优轴向充磁系数会随着永磁体厚度的增加而减小,而电机径向尺寸的增加会导致最优轴向充磁系数的增大;气隙宽度对最优轴向充磁系数的影响较小,基本可以忽略。     

硫酸钙晶须的制备及其改性聚丙烯性能的研究

在不同反应条件下制备了不同长径比的硫酸钙晶须(CSW),利用硅烷偶联剂KH550(相对于CSW质量的2%)在110℃下对CSW进行干法改性.以硫酸钙晶须作为增强改性剂制备了PP/CSW复合材料.力学性能与差示扫描量热分析(DSC)结果表明:不同长径比的CSW对PP的力学性能和结晶性能均有提高;采用平均长径比为29的CSW添加剂,当添加的质量分数为20%时,复合材料的拉伸强度、弯曲模量分别比纯PP的提高了11%、104%;结晶温度比纯PP的提高了12℃;几种CSW对复合材料的热稳定性和耐热性都有改善,且随着CSW质量分数的增加,材料的热稳定性和耐热性提高越显著.     

复合材料铺层拼接区的应力集中研究

讨论了树脂基复合材料的柔度和变形随纤维方向的变化规律.采用有限元法分析了不同纤维方向对铺层拼接层合板的力学性能影响,计算表明拼接区的变形复杂,应力集中显著.根据计算数据求出最大应力随纤维偏角的变化关系,通过引入应力集中系数,得到了计算铺层拼接区的最大应力表达式.     

铺层拼接层合板抗拉强度研究

针对复合材料结构设计中会遇到含铺层拼接的层合板强度预测问题, 设计了含铺层交错拼接区的碳/双马复合材料层合板试件,采用简单拉伸试验方法测定了该材料的力学性能,得到了不同拼接长度下层合板的抗拉强度.试验结果表明,铺层拼接状态差异将会对层合板的承载能力有显著影响.根据试验结果建立了铺层拼接层合板的抗拉强度随拼接长度变化的经验公式,可为复合材料层合板结构的铺层设计和强度分析提供理论依据.     

成形工艺对碳纳米管/聚苯胺导电性能影响

探讨一种新型阵列式碳纳米管／聚苯胺材料的复合方法,采用CVD法制备多壁阵列式碳纳米管,采用原位聚合法将其与苯胺单体结合,制备出聚苯胺／碳纳米管复合材料,研究了氧化剂与苯胺单体比例、碳纳米管加入时间、搅拌速度等工艺因素对复合材料导电性能的影响。试验结果表明当氧化剂与苯胺单体比例为1／2、碳纳米管最初加入时电导率达到最大,搅拌速度影响很小。     

石墨烯复合β-Zn4Sb3材料的热电性质

将不同比例的石墨烯粉末和β-Zn_4Sb_3粉末混合,通过热压法制备出复合材料样品,并对其结构和热电性质进行检测. X射线衍射结果表明,样品的主要成分仍然是β-Zn_4Sb_3相,晶粒尺寸随石墨烯浓度的增加略有减小.这说明石墨烯浓度在5.0%以内时对样品的物相形成没有明显影响.另外,复合石墨烯后样品的Seebeck系数变化不大,但电导率降低、热导率略有增大,从而使热电优值有所降低,主要是由于石墨烯的掺入在样品中引入了电子补偿效应,使原来受主能级上的空穴减少,进而降低了样品中的载流子浓度,同时也改变了β-Zn_4Sb_3中Zn原子无序结构.     

高性能纤维增强混凝土与筋材复合体系拉伸性能研究

超高性能混凝土（UHPC）具有优异的抗压强度，而超高延性水泥基复合材料（ECC）具有优良的拉伸应变强化能力，二者均属于高性能纤维增强基材。纤维增强复合材料筋（FRP bar）具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性能好的优点。高性能基体与高强度筋材的结合使用，有望解决传统钢筋混凝土结构的耐久性问题，同时保证结构体系的承载能力。选取力学性能不同的3种基体（普通混凝土、ECC和UHPC）与2种筋材（钢筋、BFRP筋），在其材料性能试验基础上，对其组成的6种配筋复合体系进行了轴拉试验。试验结果表明，复合材料的拉伸性能受多种因素的影响。高性能基材可以有效地提升构件强度，但复合体系的变形能力由基材与筋材中应变能力较弱的一方决定；高性能基材所提供的抗拉贡献和应变软化会导致复合体系提前进入破坏状态，反而降低了体系的延性（拉伸变形能力）。初步证明，基于高性能材料的结构构件设计必须综合考虑材料各自的力学性能和材料间相互作用造成的综合影响。