氢化环氧树脂体系形状记忆效应的研究

将顺丁烯二酸酐(MA)与不同比例的氢化环氧树脂、聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)共混,经完全固化制备出一种新型的形状记忆氢化环氧树脂体系。利用DMA,DSC、弯曲测试和U型形状记忆测试系统研究了该固化体系的动态力学性能、力学性能和形状记忆性能,结果表明:该固化体系交联点之间存在较长的柔性链段,导致部分结晶现象的出现;固化体系的玻璃化转变温度(Tg)最高达124℃,并且Tg随PPGDGE含量的增加而线性降低;该形状记忆氢化环氧固化体系具有优良的形状记忆性能,经过5次形状记忆测试,变形的试样均能在数分钟内完全恢复到变形前的状态,形变恢复率达100%。     

基于形状记忆聚合物复合材料的双向形状记忆行为

为了解决当前大多形状记忆聚合物仅能实现单向形状记忆效应的难题，将TDE-86环氧树脂改性的氢化双酚A型形状记忆环氧树脂和以聚丁二烯为软段的聚氨酯弹性体相结合，制备了一种具备层合结构的形状记忆聚合物复合材料。该复合材料通过形状记忆环氧树脂产生的回复力与预拉伸聚氨酯弹性体产生的收缩力之间的平衡从而实现无应力下的双向形状记忆行为，即在90～110℃温度范围内，加热弯曲而冷却反向弯曲。结果表明：聚氨酯弹性体预拉伸量越大，材料在整个温度范围内的弯曲程度也越大；当回复温度在形状记忆环氧树脂玻璃化温度及以上时，材料回复程度较大；增加聚氨酯弹性体厚度会增大材料初始的弯曲程度，但会减小材料在双向形状记忆过程中的变形和回复程度。     

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。     

低温用碳/ 环氧复合材料性能

针对复合材料在液氮温度下的应用需求,采用RTM工艺制备了几种碳/环氧复合材料,评价了这几种复合材料在80℃、室温和-196℃下的弯曲、压缩、层剪、冲击性能和室温下的GⅠC、GⅡC。结果显示:随着测试温度的降低,复合材料的弯曲强度、压缩强度、冲击强度明显提高;而低温对复合材料模量的影响较小。树脂基体的韧性对复合材料的强度、模量等性能影响不大,而碳纤维种类对复合材料的强度和模量影响较大。树脂基体韧性和碳纤维种类均不改变复合材料力学性能随测试温度变化的趋势。树脂基体韧性和碳纤维种类均会影响复合材料的层间断裂韧性,其中高韧性树脂基体可更加明显地提高复合材料的层间断裂韧性;M40级经编织物/R608-2复合材料GⅠC高达868 J/m2、GⅡC高达2 750 J/m2,但采用高韧性基体的复合材料Tg会有所降低。     

PMR型增韧聚酰亚胺的制备与性能研究

制备了系列PMR型聚酰亚胺基体树脂以及碳纤维增强复合材料(HFPI),系统研究了PMR型聚酰亚胺HFPI基体树脂及复合材料性能.制备的PMR型聚酰亚胺HFPI基体树脂溶液具有良好的储存稳定性,室温下可以存放4个月,不产生沉淀;PMR型聚酰亚胺HFPI基体树脂具有良好的成型性以及优异的热稳定性,热分解温度高达540℃、玻璃化转变温度达到290℃(DMA)、热膨胀系数在40～50ppm/℃之间、较低吸水率(1.0%～1.7%)、优异力学性能;用短切碳纤维增强HFPI,基体树脂与碳纤维具有良好黏附性,制备的复合材料除了具有良好加工成型性能外,更具有优异力学性能,拉伸强度高达107.3MPa,断裂伸长率为5.73%,弯曲强度和弯曲模量分别高达159.8MPa,6.11GPa.     

电子束固化PVP 非共价功能化碳纳米管/ 环氧树脂

先制得PVP非共价功能化的多壁碳纳米管(MWNTs),而后利用电子束辐射固化制备PVP功能化的MWNTs(PVP-MWNTs)/环氧树脂复合材料。对PVP-MWNTs进行FTIR光谱表征及热重分析,表明碳纳米管表面有PVP包覆,PVP功能化的MWNTs的碳纳米管在环氧树脂中有良好的分散性。对电子束固化的复合材料进行拉伸性能测试,1.0wt%PVP-MWNTs/环氧树脂复合材料的拉伸模量较纯环氧树脂提高25%。动态力学性能分析表明添加PVP-MWNTs提高了环氧基体的储能模量。     

酚醛树脂基蒙脱土纳米复合材料的力学性能与增强增韧机理

利用三种蒙脱土(即S-MMT,TG-2,OLS,统称MMT)和一种短切纤维(Short-cutGlassFiber,简记为SGF),分别与酚醛树脂熔融混合,制得酚醛树脂基复合材料。通过缺口冲击实验和弯曲实验,对这些复合材料的力学性能和增强增韧机理进行了研究,取得了一些有规律性的结果。PF/NBR/SGF复合材料的缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量都随SGF含量的增加而增大;PF/NBR基蒙脱土纳米复合材料的缺口冲击强度随纳米材料(即S-MMT,TG-2和OLS)含量的增加而增大,在含量为5份时达到最大值;弯曲强度和弯曲模量也随纳米材料含量的增加而增大,在含量为9份时达到最大值。其次,所有PF/NBR基复合材料的缺口冲击强度均在60℃取得最大值,PF/NBR/OLS,PF/NBR/TG-2,PF/NBR/S-MMT等三种纳米复合材料的力学性能与体系中蒙脱土的层间距密切相关。层间距越大,力学性能越好。最后,探讨了纳米蒙脱土增强增韧PF/NBR体系的机理,指出聚合物体系中的蒙脱土具有两种效应,并建立了模型。     

端羧基丁腈橡胶改性环氧形状记忆聚合物

以甲基四氢邻苯二甲酸酐(METHPA)为固化剂,利用端羧基丁腈橡胶(CTBN)改性环氧树脂(EP)制备形状记忆聚合物。研究了形状记忆环氧树脂的力学性能、玻璃化转变温度和形状记忆性能。研究表明,形状记忆环氧树脂的韧性得到明显的提高,Tg得到了相应的下降,形状记忆性能良好,形状固定率皆在97%以上,形状回复率约达100%。     

CTBN/CE共聚体系形状记忆性能研究

用液体端羧基丁腈(CTBN)和氰酸脂(CE)在一定条件下,经适度共聚,制备出一种新型具有较高玻璃化转变温度(Tg)的氰酸酯树脂形状记忆体系。运用红外,动态力学性能分析,力学性能分析,形状记忆性能分析等方法对该体系进行了研究。结果表明:CTBN适当含量可以使氰酸酯树脂具有优异的形状记忆性能;最低的Tg为138℃,体系的最大形变回复率为100%,最大形变恢复速率0.024 s-1,最大拉伸形变为51%。在120℃/2h+140℃/2h+160℃/2h+180℃/1h的固化工艺下体系基本完全反应。     

剪切分散工艺制备环氧树脂／粘土纳米复合材料的结构与力学性能研究

采用十二胺盐处理的蒙脱土(MMTDDA)和环氧(E-51)/4,4′二胺基二苯砜(DDS)体系为研究对象,分别通过普通搅拌(磁力搅拌)和高速剪切分散(高速乳化均质机)两种分散MMTDDA的工艺制备了环氧树脂MMTDDA纳米复合材料。透射电镜(TEM)观察表明,普通搅拌分散法制备的纳米复合材料中存在较多粘土团聚体,而通过高速剪切分散施加一定外部剪切力细化分散粘土团聚体,则有利于粘土片层在固化过程中充分解离,力学性能明显提高。在一定剪切速率下,力学性能随剪切分散时间的增加而增加;当粘土含量为3wt%时,冲击强度可由32.1kJ/m2提高到43.9kJ/m2,提高近36.8%,弯曲强度也有一定提高。动态热机械性能(DMA)分析表明,环氧树脂/MMTDDA纳米复合材料的储能模量在玻璃态没有明显改善,但在玻璃化转变区具有一定的提高;玻璃化转变温度(Tg)和损耗模量都得到不同程度的提高,Tg由纯环氧树脂的209.6℃提高到环氧树脂/MMTDDA(3wt%)纳米复合材料的214.9℃,提高近5.3℃,且粘土片层的分散解离效果越好,提高的幅度越大。     

智能平板叶片的振动主动控制研究

介绍了利用形状记忆合金对悬臂平板叶片进行错频以实现振动主动控制的原理及试验研究。首先推导出回复力作用下的复合平板叶片的弯曲振动特性。然后对平板叶片进行了振动主动控制试验。根据理论分析和试验研究，提出了一些利用形状记忆合金进行振动主动控制的特点和规律。     

自动均载传力件的调节特性分析

本文针对结构联接受力不均易产生变形或破裂等问题,提出了在螺栓组中加装由形状记忆合金材料制作的自动均载传力件构成具有感知和调节功能的智能结构,并对螺栓组联接加装均载传力件后的均载防断功能进行了力学特性分析,特别是对螺栓组传力件自动均载和防断的调节原理进行了研究。      

SMA 智能复合构件控制裂纹的数值与试验研究

将ＴｉＮｉ形状记忆合金（ＳＭＡ）薄带复合于基体材料内部,利用形状记忆合金的特性,可以控制构件裂纹的扩展。本文介绍了智能复合构件控制裂纹的机理,并利用拟温度载荷法,直接应用现有有限元程序对控制裂纹的ＳＭＡ智能复合构件进行了计算与分析,同时还进行了激光云纹干涉法试验测试。计算和试验结果表明智能复合构件中的记忆合金薄带对构件裂纹有显著的控制效果,同时计算和试验结果的一致性也表明本文的分析方法是可行的。     

铜基合金的双向形状记忆效应研究进展

综述了铜基合金有关双向形状记忆效应的训练方法、组织结构、训练机理及性能稳定性等方面的研究进展，并指出了有待深入研究的问题。     

叶尖间隙智能气动密封技术研究

利用形状记忆合金的特性发展了一种新型压气机叶尖间隙智能密封技术,可以根据发动机工作状态的变化,自适应地控制压气机叶尖间隙。本文介绍了控制叶尖间隙的原理和方案,进行了智能气动密封环的结构设计,并对密封环进行了变形计算与分析。      

Integrated optimization design of smart morphing wing for accurate shape control

Smart morphing wing, which is equipped with smart materials and able to change structural geometry adaptively, can further improve aerodynamic efficiency of aircraft. This paper presents a new integrated layout and topology optimization design for morphing wing driven by shape memory alloys (SMAs). By simultaneously optimizing the layout of smart actuators and topology of wing substrate, the ultimately determined configuration can achieve smooth, continuous and accurate geometric shape changes. In addition, aerodynamic analysis is carried out to compare smart morphing wing with traditional hinged airfoil. Finally, the optimized smart wing structure is constructed and tested to demonstrate and verify the morphing functionality. Application setbacks are also pointed out for further investigation.     

NiTi合金丝主要特征参量的测试和表征

对NiTi合金丝的相变与施加应力、温度的关系, NiTi合金丝的应力-应变与温度的相互关系, NiTi合金丝的回复力-温度-应变之间的关系和NiTi合金丝的弹性模量随温度的变化关系等进行了测试, 并且导出了相应的表征公式。这些特征参量和表征公式是进行NiTi合金丝智能复合构件研究的前提和基础。      

基于形状记忆聚合物复合材料航天航空可变形结构技术研究进展

形状记忆聚合物及其复合材料是一种在相应的外界刺激下可以在临时形状和初始形状之间进行切换的智能材料,具有低密度、低成本、可回复变形大,刺激方式可控等优点,在航天航空领域,如:空间可展开结构、锁紧释放机构、变体等,展现出来了巨大的应用潜力。这些应用大多处于开发阶段,一部分完成了地面功能验证,少部分进行了航天实验。本文首先总结了形状记忆聚合物(SMP)和形状记忆聚合物复合材料(SMPC)的分类,以及恶劣的空间环境因素下SMP的性能变化。随后总结了SMPC的空间可展开结构,包括:铰链、桁架、太阳能电池阵;SMPC的解锁释放结构;SMPC的变体结构以及基于4D打印的SMPC可展开结构的潜在应用。最后,对形状记忆材料和结构的发展前景进行了展望。     

NiTiHf高温形状记忆合金研究进展

介绍了NiTiHf高温形状记忆合金的研究状况 ,重点评述了NiTiHf合金的设计以及Hf的添加和热处理对合金的相变、力学行为和形状记忆效应的影响 ,并对它们所对应的微观机制作了一定的分析