Mission STS-134: Results of Shape Memory Foam Experiment

Shape memory epoxy foams were used for an experiment aboard the International Space Station (ISS) to evaluate the feasibility of their use for building light actuators and expandable/deployable structures. The experiment named I-FOAM was performed by an autonomous device contained in the BIOKON container (by Kayser Italia) which was in turn composed of control and heating system, battery pack and data acquisition system. To simulate the actuation of simple devices in micro-gravity conditions, three different configurations (compression, bending and torsion) were chosen during the memory step of the foams so as to produce their recovery on ISS. Micro-gravity does not affect the ability of the foams to recover their shape but it poses limits for the heating system design because of the difference in heat transfer on Earth and in orbit. A recovery about 70% was measured at a temperature of 110 °C for the bending and torsion configuration whereas poor recovery was observed for the compression case. Thanks to these results, a new experiment has been developed for a future mission by the same device: for the first time a shape memory composite will be recovered, and the actuation load during time will be measured during the recovery of an epoxy foam sample.     

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。     

含偶氮邻苯二甲腈基团酚醛树脂的合成与性能

利用高邻位酚醛树脂与邻苯二甲腈偶氮盐之间的偶合反应制备了带有邻苯二甲腈基团的新型高邻位酚醛树脂。结构中的腈基在加热条件下可以进行加成固化反应。通过相同方法制备了取代基团含量不同的酚醛树脂并进行了研究。结果表明：最高取代度为89％，随着取代度的增加树脂的分子量呈现出递减的趋势。固化过程中偶氮键在160～230％附近分解，腈基的加成固化出现在260～340％。与传统的酚醛树脂相比，固化后的树脂具有更好的热稳定性和更高的残碳率。     

热重质谱联用技术对酚醛树脂热解行为及动力学研究

采用热重分析法和热重质谱联用技术考察了氨酚醛树脂的热解反应行为,以Coats-Redfern积分法对实验数据进行动力学解析,得到了氨酚醛树脂热解反应的动力学参数。结果表明,氨酚醛树脂的热解反应分为两种:在600℃以下的低温区,以链断裂反应为主;在600～800℃的高温区,以脱氢反应为主。氨酚醛树脂热解反应可以用两个分段一级动力学方程来描述,升温速率对两种热解反应的表观活化能影响都不大。     

利用随机模型计算低密度开孔泡沫材料的弹性模量

利用Voronoi随机几何模型来描述低密度开孔泡沫材料的内部微结构,并用有限元方法计算了低密度开孔泡沫材料的弹性模量。同时,讨论了泡沫材料相对密度和胞体支柱横截面形状对材料整体模量性质的影响。结果表明,相对密度小的开孔泡沫材料,其计算结果与经验公式吻合得很好。     

苯并噁嗪/酚醛共混树脂反应特性的研究

对苯并嗯嗪／酚醛共混树脂的反应特性进行了研究，包括共混树脂的粘温特性、反应动力学参数的计算、共固化机理等。结果表明：苯并嗯嗪树脂与酚醛树脂几乎能以任意比例混合固化；苯并嗯嗪质量分数为40％的共混树脂FBZ／4，其粘温特性和DSC分析表明，反应活性优于其它几种共混树脂。     

新型高残碳酚醛树脂的性能研究

采用热重和高效液相色谱法对高残碳酚醛树脂的性能进行分析。结果表明，与其它酚醛树脂相比，此树脂具有较高的热分解温度和表观活化能，700℃残碳率大于75％，热性能和耐烧蚀性能优于传统烧蚀酚醛树脂，是良好的耐热、耐烧蚀基体材料；用高效液相色谱(HPLC)初步探讨了树脂的反应机理，得出大分子量组成含量随聚合度变化，应作为树脂质量控制的指标之一。     

原子氧辐照对MoS_2/酚醛环氧树脂粘结固体润滑涂层摩擦磨损性能的影响

为了揭示低地球轨道环境中的原子氧对粘结固体润滑涂层摩擦学性能的影响,制备了MoS2/酚醛环氧树脂粘结固体润滑涂层,并在原子氧地面模拟没备中对其进行辐照.采用球盘摩擦试验机考察了辐照前后涂层的摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(xPs)分析了辐照对涂层表面结构和组成的影响.研究发现,原子氧辐照增大了涂层的摩擦系数,降低了其耐磨性.表面结构和组成分析表明,原子氧辐照引起涂层中固体润滑剂MoS2发生部分氧化和粘结剂发生部分降解,使得涂层表面的O含量显著增大,而C含量明显降低.原子氧辐照引起的涂层表面结构和组成的变化是其改变粘结固体润滑涂层摩擦学性能的主要原因.     

各向异性Kelvin开孔泡沫模型的弹性性能

在弹性小变形情况下,基于构造的各向异性Kelvin模型对开孔泡沫材料的变形进行了分析。综合考虑了胞体中斜支柱的轴向、弯曲和剪切变形以及水平支柱的轴向变形的影响,利用最小势能原理得到了材料的弹性性能与各向异性比及相对密度的关系。研究结果表明,各向异性比越大,沿胞体伸长方向的相对弹性模量和泊松比越大,而在垂直于胞体伸长方向上的相应值反而越小;两个方向上的相对弹性模量均随相对密度增加而增大,泊松比的变化趋势则正好相反。本文预测结果较好地符合了实验数据的变化趋势,且与已有的G-K模型比较接近,证明了该模型的有效性。     

高强度中间相沥青基泡沫碳的制备及性能

以中间相沥青为原料,通过加入中间相碳微球和溶剂抽提两种方法对中间相沥青进行改性,实现了对中间相沥青基泡沫碳的微观结构的调控,对两种方法进行了对比讨论.结果表明,改性后沥青制备的泡沫碳的裂纹数量较少,长度较短,并且泡沫碳的孔径较小;加入55%中间相碳微球的沥青制备的泡沫碳的炭化(1573 K)后的压缩强度高达26.2 MPa,在2 873 K石墨化后强度达到17.7 MPa,热导率为41.4 W/(m·K).利用甲苯抽提后的沥青得到的泡沫碳在炭化(1 573 K)后强度高达30.0 MPa,在2 873 K石墨化后强度达到9 MPa,热导率达到80 W/(m·K).