航天器用聚合物介质抗内带电改性技术

采用对航天器聚合物介质进行非线性电导改性的方法消除或削弱材料的内带电现象,以期达到消除介质脉冲放电对航天器可靠性的威胁的目标.实验研究发现,采用具有非线性电导率特性的粉粒(添加剂)对航天器用PTFE和EP进行改性,该两种复合介质材料均可产生显著的非线性电导特性.而且,该种添加剂可以显著降低PTFE的非线性电导阈值,改变EP的非线性电导特性的陡度,而不会对两种材料的直流电气强度产生显著影响.     

溶胶-凝胶法制备SiO2 -TiO2 / 聚酰亚胺杂化材料及其性能

采用溶胶-凝胶法制备了纳米SiO2-TiO2溶胶,然后通过共混法制得SiO2-TiO2/聚酰亚胺杂化材料,SEM、DMTA和TGA等方法研究了无机组分的含量对聚酰亚胺性能的影响。结果表明:SiO2-TiO2/聚酰亚胺杂化材料的冲击强度和弯曲强度随无机粒子含量变化而变化,当无机粒子含量为3%(质量分数)时二者出现最大值,其冲击强度较纯树脂提高了177%,弯曲强度提高了54.6%。另外,随着SiO2-TiO2无机材料的增加,杂化材料热稳定性亦有所提高。     

纳米SiO2改性环氧复合泡沫塑料研究

为了提高环氧复合泡沫塑料（ESF）的性能，扩大应用范围，采用超声波和高剪切分散工艺制备了纳米SiO2改性ESF。结果表明：纳米SiO2的添加量质量分数为3%时，改性效果最好，其拉伸强度、弯曲强度和不加纳米粒子的ESF相比，分别提高了41%、19%；采用扫描电镜（SEM）对材料的断口形貌进行了观察，从微观结构上研究了纳米SiO2的加入对ESF性能的影响；对材料的介电性能测试表明，纳米SiO2粒子的加入对ESF的高频介电性能影响不显著；动态力学分析（DMA）研究表明纳米SiO2粒子质量分数为1%时，ESF的Tg提高了4℃。     

耐高温电磁屏蔽材料研究

选择了双马来酰亚胺为基础的聚酰亚胺树脂体系进行实验,并对基体材料进行了改性研究。研 究结果表明:改性后的材料能在中温固化,且材料满足360℃的耐高温要求。实验选择密度较低的片状金属粉 体作为导电填料,并采用聚乙烯蜡和膨润土作为复合防沉剂,使得改性聚酰亚胺电磁屏蔽材料表面电阻降至 0. 59 Ω,屏蔽效能大于40 dB,且该材料具有良好的防沉降性、柔韧性和耐冲击性,满足发动机使用要求。     

几种热塑性聚酰亚胺泡沫热力学性能

研究了几种热塑性聚酰亚胺泡沫的动态热力学性能和热失重性能。动态黏弹性分析表明，聚酰亚胺泡沫单体刚性越强，自制纯聚酰亚胺泡沫的Tg越高，所研究的几种热塑性聚酰亚胺泡沫的Tg相差达55℃；与TEEK系列相比，自制泡沫的Tg稍高；加入玻璃微珠和碳纳米管（CNT）对泡沫的Tg影响不大，加入30％（质量分数）玻璃微珠Tg只提高6℃，加入5％（质量分数）CNTTg只提高5℃。热失重分析表明，聚酰亚胺泡沫单体刚性越强，其起始分解温度越高，热失重5％时的起始分解温度达550℃；加入玻璃微珠和碳纳米管能明显提高聚酰亚胺泡沫的起始热失重温度，热失重5％时，加入30％（质量分数）玻璃微珠可使起始热失重温度提高到593℃，加入5％（质量分数）CNT可使起始热失重温度提高到589℃。     

2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇的脂肪酸酯类化合物改性硝酸铵的研究

为了更好地改善硝酸铵(AN)的某些性能,以AN为主体,分别添加质量分数为1%,2%和3%的2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四月桂酸酯(BHDBTL)、2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四棕榈酸酯(BHDBTP)和2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四硬脂酸酯(BHDBTS),对改性前后的硝酸铵分别进行了晶变、吸湿性的研究,结果表明当添加剂加入量分别为1%,2%,3%时,BHDBTP,BHDBTS对硝酸铵改性的效果要优于BHDBTL,且当添加剂为BHDBTS,添加量为2%时的改性硝酸铵的效果最佳;进一步对三种添加量为2%的添加剂改性前后的硝酸铵进行了扫描电子显微镜(SEM)测试,发现当添加剂为BHDBTS,改性硝酸铵的效果最佳。     

吸收剂复合改性对材料电磁性能的影响

采用硅烷偶联剂对W型铁氧体类吸收剂和F型铁氧体类吸收剂进行复合改性,通过扫描电镜(SEM)研究偶联剂改性对吸收剂微观结构的影响,分析复合改性对吸波材料电磁性能的影响,并通过有效媒质理论(effective medium theory)讨论吸收剂电磁参数理论值与实际值的差异。结果表明:通过吸收剂复合改性可以实现复合吸波材料的电磁性能调整,实现材料宽带匹配,提高吸波材料吸收效率;改性后的吸波材料在8～18 GHz时反射率小于–10 dB,最小反射值可达–14.5 dB,附着力为6.32 MPa;耐热性能实验后,吸波材料外观和反射率无明显变化,说明复合改性后吸波材料耐环境性能优异。     

含椭球纳米颗粒复合介质的等效介电常数

利用S参数反演与MG(Maxwell-Garnett)有效介质理论计算了含椭球纳米颗粒复合介质的等效介电常数,考虑椭球体积分数和长宽比的影响,分析了两种等效模型的适用性。结果发现S参数反演对掺杂颗粒的形状和体积分数变化适应性较好,在所考虑的体积分数和长宽比下都能完美适用；而MG有效介质理论受体积分数和长宽比的影响较大,当椭球的长宽比为2、3或4时,其适用的最高体积分数分别为8%、4%或2%,因此随着椭球逐渐变扁,MG有效介质理论的适用范围会不断降低。      

温度对不同厚度聚酰亚胺表面充电的影响

为了研究不同厚度聚酰亚胺在温度变化情况下的带电程度,利用自行研发的温度可控的航天器介质材料表面带电综合实验系统,对不同厚度的聚酰亚胺在不同温度情况下进行表面充电实验,设置电子能量为25ke V,电子束流密度分别为0.5,1,2n A/cm2。实验结果表明:温度不变的情况下,随着厚度的增大,试样表面充电平衡电位逐渐增大;厚度不变的情况下,随着温度的升高,试样表面充电平衡电位逐渐减小。当温度在273~363K时,聚酰亚胺试样厚度越大,温度变化对其表面充电平衡电位的变化影响越大。当温度在243~273K时,聚酰亚胺试样厚度越大,温度变化对其表面充电平衡电位的变化影响越小。     

石墨含量对PEEK基复合涂层性能的影响

利用石墨和聚四氟乙烯(PTFE)对聚醚醚酮(PEEK)进行混杂改性,控制PTFE和PEEK的质量比不变,通过冷压烧结的方法在不锈钢表面制备不同石墨质量分数的PEEK基复合涂层,研究石墨含量对涂层力学和摩擦性能的影响。结果表明:随着石墨质量分数的增多,PEEK基复合涂层的结晶度逐渐下降,涂层的硬度先增高后降低,摩擦因数不断降低,磨损率先降低后上升。在石墨质量分数为4%时,硬度最高21.78HV,摩擦因数为0.0461,磨损率最低为2.06×10~(-6)mm~3/(N·m),这与之前的研究相比,涂层的耐磨性得到大幅提高。但是过高的石墨质量分数会使分子链柔顺性下降、链段运动降低,涂层的耐磨性大大降低。     

胶含量对CF/BF复合材料性能的影响

制备了碳纤维/玄武岩纤维(CF/BF)增强酚醛树脂复合材料,研究了复合材料层合板不同胶含量对其层间剪切强度、热传导和耐烧蚀性能的影响。结果表明:CF/BF复合材料,在胶的体积分数为35%时,复合材料经纬向层间剪切强度达到最大值21和20 MPa;在胶的体积分数为39.5%处,热导率和线烧蚀率出现最低值0.366 W/(m.K)和87μm/s。CF/BF混杂纤维复合材料性能符合混杂纤维复合材料性能混杂效应规律。     

复合材料修复铝合金薄板的湿热特性

采用真空袋压技术将T300/CYD128复合材料补片胶接修复于含中心裂纹的铝合金1.76 mm薄板。研究了实验室模拟湿热环境对复合材料修复铝合金薄板的力学性能影响,修复用复合材料的吸湿特性,以及修复用复合材料拉伸试样及其基体树脂浇铸体的湿热性能。结果显示,浇铸体饱和吸水率为0.9%,复合材料吸湿动力学曲线则出现台阶;随湿热老化时间延长,浇铸体与复合材料拉伸性能先升后降,其性能峰值出现时间分别为500 h(73.9 MPa)和300 h(1 531 MPa);随湿热老化时间延长,铝合金裂纹板拉伸性能基本呈线性下降,断裂载荷下降速率ΔN=0.12 kN/100 h,修复板性能出现波动。     

采用微扰法测试碳泡沫的电磁参数

利用网络分析仪连接矩形谐振腔组成材料电磁参数微扰法测试系统。由谐振腔微扰理论出发,得到以托管装载小样品测试时复介电常数和复磁导率的计算公式。对碳泡沫进行电磁参数测试。结果表明,随着碳泡沫电导率的增加,其介电常数缓慢增加,电损耗先增加后减小,而磁损耗不断增加。碳泡沫具有介电常数小、电损耗大、随电导率增加而增加的非本征磁损耗,这种独特的电磁损耗特征使得碳泡沫有用作宽频带高温结构吸波材料的可能性。     

铝阳极在KOH甲醇-乙醇体系中的电化学性能

为了提高铝的活化性能以及降低铝的腐蚀,用电化学方法研究了在碱性甲醇-乙醇有机体系中,添加剂H2O对铝阳极(99.999%)电化学行为的影响。结果表明:4 mol/L KOH+甲醇-乙醇(5∶5)+30%H2O体系能大幅度抑制铝腐蚀,缓蚀率高达70.04%,但极化程度有所增大。在-1.20 V处,铝的电流密度高达72.66 mA/cm2;开路电位Eocp负移程度最大(-1.933 V)。     

Gr/Al防热材料的传热特性

通过对Gr/Al防热材料进行氧乙炔烧蚀实验,测定其在烧蚀过程中的升温特性曲线。发现在烧蚀过程中Gr/Al中Al的熔化和蒸发有效地减缓了材料的升温速率,起到很好的热防护作用,并根据Gr/Al的传热特性,建立了传热模型,理论计算与实验结果吻合较好。     

一种矩形件分层排样算法

针对在具有宽度一定、长度不限的板材上进行矩形件排样的问题,结合模拟退火算法,设计了一种矩形件分层优化排样算法。该算法以板材宽来分层,层数依据待排零件而定,灵活性强,并且通过算例验证了该算法的有效性和合理性。     

圆柱形过滤器端部缠绕的堆积问题

在对圆柱形过滤器进行缠绕成型时,由于缠绕角、端部过渡长度以及芯模直径的大小等影响,过滤器端部经常出现纤维堆积的现象,导致纤维缠绕精度下降、机床运动干涉而造成材料浪费。经理论分析和仿真试验,提出了分别基于改变摩擦系数、调整轨迹跳越数和调整端部过渡段的减轻堆积的方法,最后应用该方法对航空用油过滤器进行缠绕成型试验,验证该方法的正确性和可行性。     

次摆线走刀在高速铣削窄槽结构中的应用

在阐述次摆线参数方程的基础上,基于CAM/HSM技术,将次摆线走刀方式应用于窄槽结构的高速铣削试验中,研究了次摆线走刀的铣削力变化规律、窄槽结构的表面粗糙度及其局部形貌,并建立了次摆线走刀高速铣削窄槽结构的铣削力模型。研究表明:次摆线走刀高速铣削窄槽结构有效可行,加工出了高质量的窄槽型腔表面(Ra=0.142μm);次摆线走刀的铣削力呈周期变化,在走刀平面内,次摆线切削宽度方向上的铣削力是进刀宽度方向上的4倍;采用次摆线走刀加环切走刀策略加工窄槽结构,既改善了窄槽的铣削加工条件,又满足了高速铣削粗精加工的要求和原则。     

真空导入模塑工艺树脂流动行为研究进展

综述了近年来真空导入模塑工艺树脂流动行为的研究进展,结合自己的研究成果系统地评述了真空导入模塑工艺中树脂的流动模型及机理、流动行为的数值模拟和流动行为的监测控制,并在此基础上对真空导入模塑工艺树脂流动行为的研究前景进行了展望。     

时域门技术在传输/反射法介质电磁参数测量中的应用

在传输/反射法测量电磁参数的基础上,分析了传统的传输/反射法在电介质微波电磁参数计算中的局限性,采用时域门技术,测试了空气、聚乙烯石蜡和BaM型铁氧体等材料的电磁参数。结果显示时域门技术可显著提高材料的测量精度和稳定性。