基于碳纳米管薄膜的复合材料层间增韧

通过浮动催化化学气相沉积法制备连续碳纳米管薄膜，并将其原位沉积到单向碳纤维织物表面，手工铺层后借助真空辅助树脂传递模塑成型（VARTM）工艺制备碳纳米管-碳纤维/环氧树脂复合材料层压板，研究不同面密度的碳纳米管薄膜对层压板Ⅱ型层间断裂韧性的影响。结果表明，随着碳纳米管薄膜面密度的增加，层压板Ⅱ型层间断裂韧性先逐渐提高，当碳纳米管薄膜面密度为9.64 g/m²时，层压板Ⅱ型层间断裂韧性最佳，与原始层压板相比提高了94%。碳纳米管通过桥接树脂裂纹、从树脂中拔出等方式提高层间断裂韧性。当碳纳米管面密度超过临界值时，会引起树脂浸润困难，导致增韧效果降低。     

电磁屏蔽材料的研究进展

阐述了研究电磁屏蔽材料的重要性。综述了表层导电型、填充复合型、本征型导电高分子、导电织物、透明导电薄膜等电磁屏蔽材料的性能及特点,简要阐述了电磁屏蔽材料的发展趋势。     

Ag/Ni/玻璃微珠填充硅橡胶性能

采用自制的导电填料Ag/Ni/玻璃微珠制备了导电硅橡胶,对其形貌进行了表征,对其导电性能、电磁屏蔽效能、力学性能进行了研究。结果表明,Ni的存在使Ag/Ni/玻璃微珠填充硅橡胶在低频的屏蔽效能有所增强,填充体积分数为56%时,导电硅橡胶导电性良好,10 kHz~6 GHz屏蔽效能达70.6~98.8 dB,力学性能良好。     

红外频率选择表面特性的数值分析

在微波频段,频率选择表面中的金属部分通常被认为是完全电导体,但是在红外波段,金属通常具有有限大的色散的复值电导率.因此首先建立了包含有金属色散电磁性质的材料模型,即金属部分被看作具有合适介电常数的介质层,然后采用时域有限差分法研究它在红外波段的特性并给出了场更新方程.最后与文献的结果进行对比,验证了方法的有效性,并研究了不同金属种类对红外频率选择表面谱域性质的影响.     

各向异性复合材料平板气膜冷却特性实验和数值研究

针对不同编织方式形成的复合材料平板气膜冷却开展了实验研究，利用红外热像仪测量了热侧壁面的温度场分布，分析了平板导热系数、吹风比、主流温度等参数对综合冷却效率的影响。在实验验证的基础上，进一步对单向增韧特点的复合材料进行数值模拟,分析了X、Y、Z三个方向导热系数对单孔气膜冷却壁面温度场分布和综合冷却效率的影响。结果表明:随着吹风比的升高，气膜综合冷却效率升高；随着主流温度的升高，气膜冷却效率降低；25D编织复合材料冷却效率最高，3D编织复合材料冷却效率最低。各向异性复合材料内部的温度梯度、传热量都与材料的导热系数特征有关，X方向和Z方向的导热系数增大，沿程综合冷却效率升高；而Y方向导热系数的增大对气膜冷却效率几乎没有影响。      

Preparation of CF/Ni-Fe/CNT/silicone layered rubber for aircraft sealing and electromagnetic interference shielding applications

To meet the needs of preventing information leakage in space engineering and military industry, an efficient method was introduced to obtain layered electromagnetic shielding sealing rubber. The carbon fiber, Ni-Fe coating, and Carbon NanoTube (CNT) were combined by chemical plating and in-situ polymerization to obtain a lightweight (0.14 g/cm²) and thin (1 mm thick) Carbon fiber Fabric (CF)/Ni-Fe/CNT/silicone layered electromagnetic shielding composites. The layered material obtained by adjusting the electroless plating time exhibited a high Shielding Efficiency (SE) of 60.2–85.5 dB in the range of 0–4800 MHz, which can be used for aviation electromagnetic shielding. Carbon fibers and carbon nanotubes mainly attenuated electromagnetic waves through absorption loss, while the nickel-iron alloy coating through reflection loss interacted with the magnetic vector of incident ElectroMagnetic (EM) radiation and magnetic dipoles, therefore, the EM Interference (EMI) shielding composite attenuated EM waves with the “absorption-reflection-absorption” cooperative interaction. Moreover, the flexible fabric substrate adhered with silicone rubber possessed a breaking elongation of 52.3%, which can be utilized as a good sealing material. Simultaneously, the outstanding exothermicity (67.2 °C under the applied voltage of 5 V) makes it possible to be applied in electric heating area. The electromagnetic shielding composites prepared in this paper have good potential in the fields of precision electronic equipment and aviation systems.     

镀镍碳纳米管的制备及电磁性能

将碳纳米管经过纯化、敏化、活化处理后,采用化学镀方法制备镀镍碳纳米管,利用DSC分析出合适的热处理温度,然后在惰性气体保护下进行退火处理.利用TEM、EDS、XRD对退火前后镀镍碳纳米管的形貌、元素组成、结构进行表征.结果表明:碳纳米管表面被成功镀上了一层镍磷合金,热处理后镀层更光滑,并发生晶化反应得到晶态镍,使得电磁性能得到较大提升.电性能测试表明,镀镍碳纳米管的电导率为450 S/m,热处理后提高到1400 S/m.磁性能测试表明,镀镍碳纳米管热处理前后均表现为软磁性,热处理前饱和磁化强度为2.753 emu/g,热处理后提高到11.254 emu/g.     

对凯瑟公式的一些修正

从凯瑟公式对孔阵屏蔽效果的理论估算与实测结果相差甚远出发,发现了B.E.凯瑟考虑的是电磁波遇到多孔的金属平板时的反射情况;而在考虑透射情况时加以修正,既便于计算又易于用实验加以验证。根据天线理论中的方向性乘积定理和电磁波的衍射理论所得的理论修正计算公式,其结果与实测数据较为一致,适用于孔径与孔距可比拟且孔径远小于电磁波波长的密集型孔阵的情况。     

结构型吸波材料电磁特性的预测

 根据强扰动理论,本文推出了一致取向均匀颗粒媒质等效本均矩阵的计算公式。研究了单一结构和复合结构吸波材料电磁特性的计算方法。文中给出了几种典型材料等效介电常教的计算结果。     

基于FEM的惯导系统电磁屏蔽效能仿真分析

机箱电磁屏蔽效能的优劣影响惯导系统的电磁兼容性能,而孔缝是造成电磁泄露的重要原因。本文运用FEM分析计算软件Ansoft HFSS,分析了缝隙的形状和不同组合对机箱屏蔽效能和谐振频率的影响,提出了改进措施提高屏蔽效能。并对惯导系统电子设备机箱的设计进行了比较,为选择屏蔽效能较好的设计提供了依据。     

机体屏蔽特性测量

飞机经常在恶劣的电磁环境中飞行,为使机内的设备不受损害,除了保证机载设备具有足够的抗干扰能力外,还应提高蒙皮的屏蔽效能。本文在分析机体屏蔽特性的基础上,着重讨论了飞机屏蔽效能的测试方法,并介绍了提高机身屏蔽效能的设计措施。     

具有电磁屏蔽性能的金属/织物复合材料

用化学镀铜和化学镀镍的方法对纤维织物进行改性,制备出有优良电磁波屏蔽性能的金属 /织物复合材料。该复合织物在 1 0 k Hz～ 1 2 GHz范围内可以获得 50～ 70 d B的优良屏蔽效果和良好的环境稳定性,成本低、结合力好,适用于丝绸、棉布、化纤布和玻璃纤维布等多种织物改性,有良好的应用前景。     

Enhanced electrothermal effect of carbon fibrous composites decorated with high conductive carbon nanotube webs

Literature has demonstrated that Carbon Nanotubes (CNTs) can greatly enhance the electrical conductivity and matrix-dominated mechanical properties of fibrous composites. However, electrothermal coupling effect of CNTs on Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRPs) has scarcely been considered. This work prepared and introduced thin and porous CNT webs to the surface or/and interface of a CFRP to enhance its electrothermal properties. The results show that CNT webs can enhance the transverse electrical conductivities of the CFRP by 231%−519% in a current range of 50–150 mA, when compared to the base-CFRP. Also, the surface temperature of CNT webs decorated CFRP can be improved by 20.5–32.3 °C within 3 min showing a self-heating rate of 6.8–10.8 °C/min just with an applied voltage of 20–30 V, increased by 152%−177% when compared to the base-CFRP (2.7–3.9 °C/min). Also, deicing can be finished within 4–10 min with a voltage of 18 V and an input power of 246 W/m². Moreover, the electrothermal processes nearly have no negative effect on the mechanical properties of the CFRP. The relatively low input power and short response time for deicing make the CNT webs decorated CFRP may be a potential new generation for aeronautical deicing structure.     

航天器介质盘环结构内带电特性三维仿真分析

针对航天器内特定结构的内带电（IDC）问题，以航天器典型复杂介质结构——太阳帆板驱动机构介质盘环为研究对象，开展了地球同步轨道恶劣充电环境（Flumic3）下介质内带电三维仿真分析。通过Geant4实现电荷输运模拟，根据电荷守恒定律数值计算得到电场，在此基础上，研究了屏蔽厚度对介质内带电的影响规律，提出了根据屏蔽厚度调整入射电子能谱能量下限以提高计算效率的方法。仿真结果表明，盘环结构内带电最严重部位是盘环最外圈上层介质与金属导电环接触的上边沿；增加屏蔽厚度可以减缓充电风险，但是随着温度降低，屏蔽效果会随之减弱。在地球同步轨道恶劣充电环境（Flumic3）下，当温度低至183 K时，由于辐射诱导电导率成为总电导率的主导部分，从而增大屏蔽的同时也会降低介质电导率，导致即使3 mm铝屏蔽下仍可能出现接近10⁷ V/m的场强峰值。     

飞翼无人机保形进气道耦合进口格栅气动与隐身综合特性

基于飞翼无人机(UAV)保形进气道和工程应用实例,进行了不同格栅间距的格栅设计。结合多层快速多极子方法(MLFMM)和混合网格计算方法,开展了保形进口格栅气动和隐身综合特性研究。结果表明:①随着格栅尺寸（间距)减小,格栅隐身效果逐渐增强;频率为1GHz下,格栅间距为波长的1/3时,格栅电磁屏蔽效率约为48.93%,而当格栅间距达到波长的1/6时,接近于完全屏蔽;②保形进口格栅对无人机翼面上流动干扰较小而对进气道内流特性影响明显;③随着格栅尺寸减小,全机升阻特性逐渐略微下降,进气道出口截面总压恢复逐渐降低而畸变指数逐渐增大。      

机载电子设备屏蔽效能测试与优化

随着航空工业的发展,高强辐射场（HIRF）对机载电子设备的影响越来越大。因此开展对飞机上已经投入使用的机载电子设备屏蔽效能的测试与优化的研究具有重要的意义。基于RTCA/DO-160G和GJB 5185—2003建立HIRF的测试环境,在该电磁环境下对机载电子设备进行屏蔽效能的测试,分析了不同测试位置、不同入射面以及不同极化方式对屏蔽效能的影响。获得了机载通信设备的主要耦合通道,并针对不同耦合通道提出了通用性的优化方法。研究结果可为机载电子设备HIRF的测试以及屏蔽体的优化提供参考意见。     

冲击+逆向对流+气膜冷却传热特性的研究

为了研究火焰筒壁面冲击+逆向对流+气膜复合冷却方式的传热特性, 设计了6种不同几何结构的实验件, 搭建了实验台, 采用红外热像仪对其传热特性进行了研究.结果表明, 冷却效率随吹风比的增大而增大;在气膜出口与冲击位置之间, 气膜冷却效率沿主流方向不断增加, 在相同的冷却壁面处, 冷却效率随冲击位置距气膜出口的增加而减小;越过冲击位置, 冷却效率随壁面位置的增加而减小.在冷却壁面的任一位置, 冷却效果随冲击间距的减小而增大.      

碳纳米管接触电阻的研究进展

与金属之间过高的接触电阻是影响碳纳米管在微纳电子器件中应用的关键因素之一,本文从形成机理和改善方法两个方面综述了近年来碳纳米管接触电阻的研究进展。介绍了利用第一性原理对碳纳米管与金属界面电子输运性能的理论研究,以及金属功函数对界面势垒调试作用的实验研究。研究表明金属与碳纳米管之间具有较弱的杂化作用和较长的接触长度时,接触电阻较小;金属与碳纳米管功函数越接近,势垒高度越低。阐述了超声焊接技术、高温退火法、金属沉积法、局部焦耳热法等常用降低碳纳米管接触电阻方法的作用机理,并分析了这些方法对器件性能的改善作用。其中局部焦耳热法操作简单、易于自动化、对器件损害小、成本低,是目前比较理想的降低碳纳米管接触电阻的方法。     

直径比对冲击气膜组合冷却流动与换热的影响

 通过数值模拟,研究了涡轮叶片弦中区所采用的新型双层腔冷却结构的冷却特性,系统分析了冲击气膜组合冷却的流动与换热特性,讨论了冷气进口雷诺数Re、吹风比M以及气膜孔与冲击孔的直径比D/d对组合冷却效果的影响。计算参数范围是：冷气进口雷诺数Re＝2 000～5 000,吹风比M＝0.6～2.0。计算结果表明, 冷气进口Re,M以及D/d对双层腔结构冷却效果的影响非常明显,在计算范围内:（1）Re和M越高,冷却效果越好;（2）当冲击孔直径一定时,增加气膜孔的直径,冷却效果会随之增加;（3）当冲击孔直径一定时,增加气膜孔的直径,流阻系数会随之减小。     

用自由空间法测量材料复介电常数的研究

分析电磁波在自由空间通过平板电介质材料的传播特性,得到了散射参数与复介电常数之间的关系式和求解复介电常数的三种表达式,并对三种表达式分别进行误差分析.解决自由空间法测量电介质材料复介电常数的不稳定性问题和相位模糊性问题.建立测试系统,并在X波段对平板电介质材料进行测量.实验结果表明,本测试方法和测试系统是正确的.