石墨烯增强铝基纳米复合材料研究进展

石墨烯以其优异力学、物理性能以及独特二维结构成为铝基复合材料的理想纳米增强相.金属基纳米复合材料制备技术快速发展,促进了石墨烯增强铝基纳米复合材料在结构和功能材料领域中的广泛研究.石墨烯在铝基体中的分散以及石墨烯/铝的界面控制问题具有重要科学研究和工程应用价值.重点介绍石墨烯增强铝基纳米复合材料最新研究进展,主要包括石墨烯增强铝基纳米复合材料的分散和冶金成型技术及其结构表征和力学性能研究.实验表明石墨烯能够显著提高铝基体力学性能,但作者认为通过优化工艺参数、改善微观结构和控制结合界面能够进一步优化材料性能.此外,为实现工程应用,还需加强石墨烯增强铝基复合材料的腐蚀性能和热、电性等物理性能研究,并突破材料的低成本、大规模制备技术.本文还基于石墨烯独特二维结构和表面状态,对石墨烯的增强增韧机制进行了深入讨论.     

纳米碳黑对酚醛树脂力学性能的影响

以纳米碳黑作为增强材料制备纳米复合材料，研究了不同的纳米碳黑含量对纳米复合材料力学性能的影响，采用扫描电镜观察复合材料断裂界面、X射线衍射表征复合材料碳化后的结构。研究结果表明，纳米碳黑粒子使酚醛树脂的弯曲强度、压缩强度得以提高。     

PMMA透光纳米复合材料的制备

利用同轴共纺技术制备出具有壳-芯结构的复合纳米纤维,再通过热压成型工艺将壳层的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)熔融,留下芯层的尼龙6(PA-6)纳米纤维作为增强材料,由此制备得到纳米纤维增强透光复合材料.实验结果表明,该复合材料较之纯PMMA板在力学性能上有明显改善,透光率则基本不受影响.应用SEM、TEM以及FTIR研究了复合纳米纤维的形貌和结构,并根据复合材料力学试验断口的SEM照片,分析了PA-6纳米纤维含量对复合材料力学性能和透光性能的影响.     

SBS改性再生型木塑复合材料及其耐水性能

为了充分利用城市固体废弃物中的各项资源，本项工作将固体废弃物中的高密度聚乙烯（HDPE）回收后与废弃的木纤维、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）进行复合，成功地制备出SBS／再生型木塑复合材料，并进行了力学性能测试和水煮试验。结果表明，SBS的加入使木塑复合材料的冲击韧性得到显著改善，同时，复合材料的弯曲强度和弯曲模量没有明显的影响，表明SBS可以作为木塑复合材料的增韧剂。SBS／木塑复合材料经过8周、60℃的水煮后，复合材料的吸水率和厚度膨胀率均有所增加，弯曲模量和冲击韧性分别平均下降14．4％、10．8％。水煮试验初期复合材料的弯曲强度逐渐降低，然后又逐渐增大，第8周后弯曲强度增加的幅度约10％。木塑复合材料的冲击破坏模式以界面脱粘为主，而加入SBS后，复合材料的破坏以纤维断裂和基体断裂为主。     

原位聚合法制备三维编织纤维增强尼龙复合材料

选择液态原位聚合法成功地制备出性能较好的三维编织碳纤维增强尼龙6复合材料(C3D／PA6)及三维编织芳纶纤维增强尼龙6复合材料(K3D／PA6)；并对两种复合材料的力学性能进行了比较。研究发现，C3D／PA6的弯曲强度和弯曲模量均高于K3D／PA6，而K3D／PA6则比C3D／PA6具有更高的抗冲击强度和剪切强度。     

芳纶纤维/环氧树脂界面相的准静态纳米压痕研究

采用准静态纳米压痕技术表征分析了Kevlar-49/环氧树脂和F-12/环氧树脂两种单向复合材料体系界面相的弹性模量和硬度。结果表明,采用沿单向复合材料纵截面制样的方法,可以得到较平整的芳纶纤维/环氧树脂界面形貌,有利于界面相力学性能的表征。芳纶纤维/环氧树脂界面相的弹性模量和硬度值介于芳纶纤维和环氧树脂的弹性模量和硬度值之间。通过比较分析纤维、树脂和界面相的力学性能,可以推断两种芳纶纤维/环氧树脂体系的界面相厚度均不大于1μm。     

高强/高模碳纤维复合材料界面影响机制及界面相构筑研究进展

复合材料界面工程一直是碳纤维树脂基复合材料的热点研究方向,界面相作为碳纤维增强体和树脂基体间传递载荷的"桥梁",影响复合材料的刚度强度发挥效率,因而界面相的设计与调控对于复合材料界面增强和提高宏观力学性能具有重要意义。针对高强/高模碳纤维表面物理化学特性、树脂基体的性能匹配以及不同类石墨结构表面等影响因素,简述了碳纤维表面结构、树脂基体模量与界面增强的关联机制,耐高温和分子自组装新型界面相构筑的进展及其界面增强效果,提出了复合材料刚柔平衡界面相的发展策略。     

溶胶-凝胶法制备纳米SiO2／CE复合材料的研究

采用溶胶-凝胶法,利用正硅酸乙酯(TEOS)在有机溶剂中的水解-缩合制备纳米SiO2.将所制备的纳米SiO2用于改性双酚A型氰酸酯树脂(BADCy),制备纳米SiO2/BADCy浇铸体.采用透射电镜(TEM)分析SiO2在BADCy基体中的分散性,同时测试了复合材料的力学性能.结果表明,粒径为20～50 nm的SiO2在基体中以纳米量级均匀分散,与BADCy结合界面模糊,两者具有较好粘结性;添加纳米SiO2可以明显提高复合材料的冲击强度和弯曲强度,当纳米SiO2的含量为4%时,力学性能改性效果最佳.     

纳米纤维素增强仿贝壳结构黏土复合材料性能研究

以纳米纤维素为增强体,使用聚乙烯醇、淀粉和酪蛋白为高分子相,通过溶剂挥发法制备仿贝壳黏土复合材料.采用扫描电子显微镜和X射线衍射分别对复合材料的微观形貌和层间距进行表征,研究了高分子和纳米纤维素对黏土复合材料层间距的影响,分析了高分子种类、纤维素对其力学性能的影响.结果表明高分子增加了黏土复合材料片层间距,但纳米纤维素对层间距影响不明显;纳米纤维素能有效增强高分子/黏土复合材料片层间的相互作用,从而提高材料的力学性能;黏土复合材料的力学性能增强程度与添加高分子材料种类和浓度有关.     

原位自生MAX 相增强TiAl 基复合材料

叙述了近年来国内外原位自生MAX相增强TiAl基复合材料的研究进展。叙述了MAX相结构和性能,MAX相增强TiAl基复合材料的原位合成工艺的研究进展及原位合成机理,并对复合材料的微观组织、界面结构以及力学性能进行了综述,最后对其应用进行展望。     

KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的研究

利用偶联剂KH550对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行化学修饰,并制备了MWCNTs/环氧树脂纳米复合材料.研究了不同含量的MWCNTs对纳米复合材料力学性能的影响.研究结果表明,MWCNTs表面成功接枝上了一定量的KH550,将其加入环氧树脂基体可大幅提高复合材料的力学性能.当添加量达到0.5%时,复合材料的力学性能最好,冲击韧度和弯曲强度较纯环氧树脂分别提高了85.3%和21.6%.扫描电镜结果显示,复合材料由脆性断裂转变为韧性断裂.     

原位自生TiB2/Al基复合材料的制备及性能

在合金的基础上进一步引入纳米陶瓷颗粒,从而制备出颗粒增强金属基复合材料,是提高金属材料综合性能的重要手段。本文从原位自生TiB_2/Al基复合材料的制备方法、不同加工工艺下复合材料的微观组织、复合材料的力学性能三个方面总结了其研究现状,同时展望了原位自生TiB_2/Al基复合材料的发展方向。通过原位自生方法制备出的TiB_2颗粒增强铝基复合材料具有颗粒尺寸小、与基体界面结合良好等优点。通过合金化设计、热加工塑性变形、快速凝固工艺可进一步改善纳米陶瓷颗粒的分散性。相对于外加法制备的金属基复合材料,原位自生TiB_2/Al基复合材料具有更加优异的力学性能,如弹性模量、强度、抗疲劳性能、抗蠕变性能等。     

聚氨酯增韧改性 PISOX 树脂及其复合材料的性能

利用MDI与PTMG-2000制备聚氨酯预聚体,对聚(异氰脲酸酯-噁唑烷酮)树脂(PISOX)进行增韧改性:考察不同I/E、不同预聚体添加量的树脂浇铸体力学性能的变化;并对最优配方进行复合材料力学性能测试和DMTA测试,比较改性前后复合材料力学性能和耐热性能的变化;利用SEM观察改性前后微观形态的变化,推测增韧机理。结果表明,I/E=1.8、添加15%预聚体时树脂浇铸体综合力学性能最优,弯曲强度、弯曲模量、冲击强度分别为60.92 MPa、2 295 MPa、6.40 k J/m2;利用该基体制备复合材料,具有比未改性体系更优异的力学性能和界面性能,且聚氨酯预聚体的引入对树脂在高温下的耐热性能没有明显影响,其玻璃化转变温度均在258℃左右;对比改性前后体系固化物的微观结构,改性后的体系呈两相结构,橡胶相起到吸收冲击能和终止裂纹的作用,有效地提高了材料的韧性。     

Cf/SiC陶瓷基复合材料发展状况

Ｃｆ／ＳｉＣ陶瓷基复合材料作为高温结构材料,在高性能发动机上具有潜在的应用前景。本文综述了制备Ｃｆ／ＳｉＣ陶瓷基复合材料增强相－－碳纤维的发展;Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料的基本制备工艺及性能（包括力学性能、复合材料氧化性能、界面性性质等）;复合材料当前的应用等各方面的发展。最后指出了有待解决的问题和今后努力的方向。     

高温两相剪切流中的界面反应特征及其研究进展

介绍金属熔体、陶瓷颗粒高温两相悬浮体剪切流中，金属与陶瓷界面产生原位放热化学反应的基本过程，并着重阐述其反应动力学特性，讨论了纳米颗粒弥散相形成的条件，并建立了相关的化学反应速度表现方程，还对利用高温两相剪切流中的界面反应制备高性能金属基复合材料进行了评述。     

芳纶纤维／环氧复合材料界面超声连续改性处理

运用超声技术在芳纶/环氧复合材料制备过程中对其界面进行改性处理,分析了超声处理过程中纤维与树脂之间浸润性的变化趋势以及超声作用对复合材料界面性能和力学性能的影响。结果表明:超声是通过改善纤维与树脂之间的浸润性,提高复合材料的界面性能及力学性能。     

纳米SiO2填充杂萘联苯聚醚酮复合材料的性能研究

采用悬浮液共混法制备了纳米SiO2填充新型含二氮杂萘酮结构聚芳醚酮(PPEK)复合材料,并对其力学性能、摩擦性能和热学性能进行了研究。结果表明：当纳米SiO2含量为1％时,复合材料的综合力学性能最佳;纳米SiO2的加入,使得复合材料的摩擦性能比纯树脂有了明显提高,当纳米SiO2含量达到7％时,摩擦磨损综合性能最好,且在大载荷下纳米SiO2更能有效改善复合材料的摩擦磨损性能。DSC测试表明,7％纳米SiO2填充PPEK的玻璃化转变温度与纯PPEK相当。     

CVD技术制备Ta/W层状复合材料

运用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)技术制备了W体积分数分别10%,13%和18%的Ta/W两层层状复合材料,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和室温拉伸实验对复合材料的性能进行分析。结果表明:运用CVD技术可以制备W体积分数不同,且密度优于理论密度99.4%的层状复合材料;复合材料中Ta,W层的晶粒均为柱状晶粒,离界面越近,晶粒越细;沉积态复合材料的力学性能优于纯CVD Ta和CVD W;1600℃×2 h的热处理后,复合材料的界面扩散层宽度显著增大,力学性能高于沉积态的力学性能,最高抗拉强度可达660 MPa。     

新型杂化浆料的合成及其对碳纤维／异构聚酰亚胺复合材料性能的影响

通过合成新型改性剂--(γ-苯乙炔亚胺基)丙基三乙氧基硅烷(PEIPTES)实现对SiO2前驱体的原位改性,制备新型异构聚酰亚胺/SiO2杂化浆料,利用元素分析、FT-IR、热重分析等对PEIPTES的结构和性能以及新型杂化浆料的结构进行表征与分析.结果表明,杂化浆料中有机相与无机相之间形成化学键.利用该杂化浆料对碳纤维表面进行改性.AFM分析表明,改性后碳纤维表面覆盖一层有纳米级颗粒状突起的物质,增加表面粗糙度,有利于改善复合材料界面性能.复合材料力学性能研究表明,杂化浆料可提高碳纤维/异构聚酰亚胺复合材料的层间剪切强度,当SiO2含量为5wt%时层间剪切强度达到最大值,此时冲击性能和界面耐热性能均有显著提高.     

碳纳米管在金属材料保护中的应用

碳纳米管（简称CNTs）是一类新型碳材料，具有中空无缝管状纳米结构。自Iijima1991年发现CNTs以来，其制备、表征和应用引起人们的极大兴趣。随着CNTs制备工艺获得突破，其潜在的应用前景日益受到关注，CNTs应用研究已经取得长足进展，其范围涉及到纳米电子器件、场发射材料、模板材料、复合材料、储氢材料和传感器组件等领域。CNTs具有优良的力学性能和独特的电学性能等，是复合材料的理想增强相，在CNTs复合材料领域的研究已经取得了一定的成果。