二十一烷/膨胀石墨复合相变材料的制备与表征

利用膨胀石墨良好的导热性和吸附性,以膨胀石墨为载体材料,以二十一烷为相变材料,用熔融共混法制备二十一烷/膨胀石墨复合相变材料,采用差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪、综合热分析仪等仪器对其进行性能测试和表征。结果表明:膨胀石墨具有网络状微孔结构,通过与二十一烷的物理结合将其封装,使其稳定性提高;随着膨胀石墨质量分数的增加,复合相变材料的导热性能增强、失重区间延长、热稳定性增强;复合相变材料的相变温度、相变潜热略有降低,过冷现象得到改善,蓄放热时间减少,热效率提高。     

夜间通风量对相变轻质房间室内热环境的影响

运用EnergyPlus软件,对含相变材料层轻质房间的室内热环境进行了模拟,分析了墙体结构、通风量等因素对相变材料轻质墙体的蓄、放热性能和室内热环境的影响。模拟结果表明:相变材料应用于轻质房间,能显著增强围护结构的热惰性,提高室内的热舒适性;同时采取夜间通风技术,可以有效地将白天蓄积的热量散至室外。相变材料布置在围护结构内侧时,室内环境的热舒适性比布置在外侧时更好。从自然通风的角度,相变材料布置于围护结构内侧时,选取换气数2.5次/h作为优化结果;相变材料布置于围护结构外侧时,选取换气数4.0次/h作为优化结果。     

TiO_2/ACF复合光催化材料的制备及性能

用适宜载体将粉体材料固定是提高光催化材料稳定性的关键。采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维(ACF)为载体,制备了TiO2/ACF复合光催化材料。利用X射线衍射仪(XRD)、热分析仪(DSC-TG)和扫描电子显微镜(SEM)等测试技术对复合光催化材料的结构进行了表征分析。在紫外光照射下,通过对甲醛气体的光催化降解,考察了煅烧温度、煅烧时间、负载次数和负载时间等不同制备条件对复合光催化材料结构和性能的影响,结果表明:当煅烧温度为400℃,煅烧时间为2h,负载3次,负载时间为6min制备的TiO2/ACF光催化性能最佳。     

电磁屏蔽石墨混凝土电导率实验研究

石墨混凝土具有耐酸碱、成本低、性能稳定等优点。针对电导率是材料电磁屏蔽性能的重要影响参数,以获得最佳导电性能为方向设计了石墨混凝土的探索性制备方案,研究了其配合比对混凝土电导率性能的影响,采用四针电极法考察石墨混凝土的导电性能。实验结果表明,石墨混凝土中电导率存在不均匀性,其中粗颗粒石墨混凝土比细颗粒石墨混凝土具有更好的导电性能,其值约0．8 S/cm,表现出较好的性能一致性,为工程应用提供了条件。增加20%导电镍粉,对导电性能有改善,但水灰比较大。掺碳纤维石墨混凝土样品,针对石墨质量分数71%,相对石墨掺入碳纤维2%,电导率值由0．8 S/cm降为0．17 S/cm。其中材料的多孔性是材料导电性降低的主要因素。     

EG/ATH/协效剂/聚氨酯阻燃复合材料的阻燃和力学性能

为了改善聚氨酯(PU)材料的阻燃性能,首先在PU中加入阻燃剂膨胀石墨(EG)、氢氧化铝(ATH)与阻燃协效剂磷酸三乙酯(TEP)、硼酸锌(ZB)和磷酸硼(BP);然后,通过氧指数仪、垂直燃烧测定装置和电子拉力试验机等表征了材料的性能;最后,用体式显微镜、扫描电子显微镜研究了阻燃材料的微观结构和燃烧后的碳层形貌,分析了材料力学性能下降的原因和燃烧机理。结果表明:随着PU中阻燃剂EG、ATH的添加量的增加,PU的阻燃性能逐渐提高,力学性能却逐渐减弱;TEP、ZB、BP对EG/ATH/PU体系的阻燃性能的协效作用明显,其中TEP协效作用最明显;综合考虑力学性能和阻燃性能,EG/ATH/协效剂/PU的最优配方为10gEG/50gATH/5gTEP/100gPU,其氧指数为34.3%,阻燃等级为V-0,拉伸强度为1.95MPa,断裂伸长率为140%。     

相变温控混凝土相变储热性能试验研究

混凝土中加入相变材料之后对水化反应产生的热量有一定的吸收,从而对混凝土内部温度有一定的控制作用,这将减少混凝土温度裂缝产生的几率.通过筛选带一定结晶水的硬脂酸、月桂酸和正十二醇的3种有机相变材料,模拟实际大体积混凝土工程来研究不同相变材料的掺量、控温效果.运用计算机软件绘制时间一温度曲线,从中搜寻出最佳的相变材料掺量.     

燃烧合成原位增韧氧化铝基复合陶瓷的显微结构与力学性能

通过燃烧合成技术制备出了氧化铝棒晶为基的Al2O3/ZrO2复合陶瓷棒材,研究了大体积Al2O3/ZrO2复合陶瓷的显微结构及力学性能.经对其性能测试发现,陶瓷的硬度和断裂韧性最高可达22.1 GPa和9.16 MPa·m0.5;通过对裂纹扩展路径观察,发现材料增韧是通过以氧化铝棒晶桥接与拔出增韧为主并伴有α-Al2O3片晶桥接多重增韧机制予以实现;经实验分析,可进一步认为以增大燃烧放热量来提高实际熔体温度,并在离心力作用下,进行材料高温高压合成,可显著提升材料的强韧性.     

盖板式陶瓷热防护系统的传热性能优化

针对高超声速飞行器对盖板式陶瓷热防护系统的迫切需求,建立了热防护系统结构瞬态传热模型;并研究了防隔热层的物性参数,厚度尺寸,相变层的种类、位置等因素对热防护系统结构传热性能的影响。结果表明,隔热层物性参数及厚度尺寸对热防护系统结构传热性能具有决定性影响,而防热层的物性参数及厚度尺寸几乎不产生影响。相变材料的引入能够明显改善热防护系统结构的传热性能。调整和优化相变层位置是改善热防护系统结构传热性能、降低结构厚度的一个有效途径。隔热层厚度的优化结果可为热防护系统结构设计提供一定的参考和依据。     

瓦纳线与铜石墨材料断裂特性

通过测量材料力学性能和观察断口形貌,讨论铜石墨材料断口形貌中的瓦纳线与材料断裂特性的关系,发现瓦纳线是铜石墨材料韧性断裂的标志;结合材料微观结构特性,分析应力波的传播及其对材料的作用,认为瓦纳线是横波在材料中传播所引起的塑性变形.     

S-四嗪类高氮含能化合物的合成及性能

以3,6-对(3,5-二甲基吡唑)-S-四嗪(BT)为起始物,研究了S-四嗪类高氮含能化合物3-氨基-6-(3,5-二甲基吡唑)-S-四嗪(ADMPT)、3-肼基-6-(3,5-二甲基吡唑)-S-四嗪(HDMPT)、3,6-二氨基-S-四嗪(DATz)、3,6-二肼基-S-四嗪(DHTz)与3,3’-偶氮-(6-氨基-S-四嗪)(DAAT)的合成,经IR、元素分析、1HNMR、13CNMR等对其结构进行了表征和确认。对DHTz和DAAT的热分解性能进行了研究,由不同升温速率下的DSC实验获得了其热分解动力学参数。结果表明DAAT热稳定性好、能量高,在10℃/min升温速率下,DAAT在280℃开始分解,放热峰值330℃,放热峰的分解焓为1974.33J/g;DHTz在120℃开始分解,放热峰值159℃,放热峰的分解焓为1843.23J/g。同时,采用高温高压爆轰产物状态方程(VLW EOS)对DHTz和DAAT的爆轰性能进行了理论计算。     

油溶性纳米ZnS粒子的制备、表征及在油品中的分散稳定性

采用均匀沉淀法制备硬脂酸修饰的纳米ZnS粒子,用扫描电子显微镜、红外光谱仪和热分析仪对其结构进行了表面分析,通过离心试验考查在基础油中的分散稳定性.结果表明硬脂酸修饰的纳米ZnS粒子粒径在20～50 nm之间,且分布均匀;表面修饰剂与纳米粒子之间发生了化学反应,从而使得纳米粒子在基础油中具有优良的分散稳定性.作为油品添加剂,硬脂酸对纳米ZnS粒子的最佳修饰比例为21(物质的量比).     

含相变材料热结构拓扑优化研究

针对承受热载荷工况的结构,以加强筋作为研究对象,研究了一种通过引入铝基相变材料来延迟结构温升的热控方案,针对相变传热过程非线性强,灵敏度分析困难的问题,基于Kriging代理模型优化算法与设计变量较少的基于材料场级数展开的拓扑描述方法,提出了一种考虑相变传热过程与材料温度效应的以重量为约束,以截面抗弯刚度最大为目标的截面拓扑优化方法。并研究了2种铝基相变材料,得到了在热载荷作用下,使截面抗弯刚度最大的材料分布形式。对优化构型的分析表明,在TA15加强筋截面中加入铝基相变材料可以高效的延长加强筋结构在高温环境中的工作时间。     

硼介质／石墨水泥基材料电磁屏蔽性能实验研究

为增强水泥基材料的电磁屏蔽性能，通过混凝土骨料替换的方法，实验研究了碳化硼、硼砂及石墨组合对复合材料电磁屏蔽效能的影响规律。实验结果表明单纯的碳化硼或碳化硼一硼砂作为水泥基材料骨料时，样品电磁屏蔽性能提升有限，但在添加硼介质时引入适当比例的石墨能有效改善材料的电磁屏蔽性能；另外，硼砂的添加会造成样品明显的缓凝现象，并且会对石墨导电吸波机制产生负面影响。     

二层粘弹阻尼复合结构的优化设计

构造二节点八自由度有限元模型对二层粘弹弱约束阻尼复合结构的动力学特性进行了数值分析,其计算结果与实验结果基本一致.利用此有限元模型研究了各层阻尼材料的几何及物理参数对复合结构阻尼性能的影响.     

石墨端头非线性材料模型热应力分析的有限元素程序

石墨是一种横观各向同性和非线性变形的颗粒复合材料。本文应用Jones和Nelson提出的基于正交异性塑性变形理论新的非线性材料模型,采用有限元素解非线性问题的直接迭代法,建立了一个适用于石墨端头热应力分析的有限元素法程序。本程序假定温度为轴对称定常分布,并且考虑了石墨材料性能(包括变形性能和热膨胀性能)随温度的变化。作为应用例子,本文给出应用本程序对实心球体和石墨园环进行热应力分析的结果。     

以应变能释放率判据为基础的Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹相变增韧计算

以应变能释放率判据为基础 ,采用压力敏感准则和权函数法对相变增韧陶瓷Ⅰ -Ⅱ混合型裂纹的增韧效应进行了理论计算 ,分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式。结果表明 :相变对静止裂纹有负屏蔽效应 ,并随KⅡ/KⅠ 的比值增大而增大 ;对定常扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变体积分数有关外 ,还随KⅡ/KⅠ的比值增大而减小。     

PEMFC金属双极板表面改性技术

介绍了质子交换膜燃料电池的结构、工作原理,以及石墨、金属和复合等双极板的制备方法与优缺点,重点对金属双极板表面改性技术的国内外研究进展进行了较为详细的评述.     

氧化锆陶瓷Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹的综合相变增韧作用

采用综合相变准则和应变能释放率判据对氧化锆陶瓷Ⅱ-Ⅲ复合型裂纹的增韧结果进行了理论计算。分别给出了静止裂纹和定常扩展裂纹相变增韧的理论表达式。结果表明:综合相变对静止裂纹有微小的负屏蔽效应,对扩展裂纹的增初结果与材料的剪切模量、相变尾区高度和相变体积分数成正比,并且增韧值随着K_Ⅲ/K_Ⅱ比值的增大而减小,表明相变对Ⅱ型裂纹的增韧效果相对Ⅲ型裂纹更显著。     

FeAlCrNbB金属间化合物复合涂层的制备与表征

研究开发了一种FeAlCrNbB新型喷涂粉芯丝材,并结合自动化高速电弧喷涂工艺制备了该材料的复合涂层,分析了涂层的常规力学性能、组织结构和油润滑条件下的滑动摩擦磨损性能,并和常规FeAl涂层进行了对比。结果显示:FeAlCrNbB涂层具有相对较高的显微硬度和拉伸结合强度、低的孔隙率,组织致密,形成了由Fe-Al金属间化合物相、氧化物以及少量非晶和纳米晶组成的复合结构,由于这种复合结构的材料特征,使涂层具备较好的耐磨损性能。     

Canadarm2遥控操纵机

加拿大MD机器人公司最近制造了一种用于国际空间站建造的遥控6自由度有效载荷装卸装置,称为Canadarm2。其起重臂是由石墨纤维增强聚醚醚酮(PEEK)夏合材料制成的。后起重臂长约4.8米,直径为33厘米,由16层石墨/PEEK-环氧树脂组成,每层厚0.13毫米。前起重臂长约5.8米、直径为33厘米,由11层石墨-环氧树脂组成。 Canadarm2的结构件、齿轮、轴承和关节是由不锈钢、Inconel718、Ti-6Al—4V钛合金和7075与6061铝合金等材料制成。每