梯度功能材料的研究进展及展望

梯度功能材料是一种新型的功能复合材料，它的两侧由不同性能的材料组成，中间部分的组成和结构连续地呈梯度变化，从而使材料的性质和功能也沿厚度方向呈梯度变化，克服了不同材料结合的性能不匹配因素，使两种材料的优势都得到充分发挥。文中介绍了梯度功能材料的概念及开发背景，着重评述了梯度功能材料在制备方法、性能评价和应用等方面研究的新进展及功能梯度材料在国内外的研究成果，并展望了其未来的发展前景。     

航空航天材料发展现状及前景

文章较系统地介绍了航空航天材料的特点、地位和作用,结合具体案例分析了铝合金、钛合金、先进复合材料等结构材料,以及以透波复合材料、吸波隐身复合材料为代表的航空功能材料和以防热耐烧蚀复合材料、梯度功能复合材料为代表的航天功能材料的性能和应用,指出航空航天材料的未来发展方向是高性能、多功能、复合化、智能化、整体化、多维化和低成本化。     

功能梯度材料的开发与应用

本文综述了功能梯度材料的概念、研究背景、发展历史以及功能梯度材料的研究内容、材料的性能和发展前景。     

第二边界条件下梯度功能材料一维温度场的数值模拟

采用数值模拟的方法，对梯度功能材料在第二边界条件下温度场进行了分析，并根据所建立的数值方法对新研制的C／C／Al2O3炭陶梯度功能材料和C／C材料进行了比较，对具有不同组分分布曲线的梯度功能材料进行了比较。结果表明，C／C／Al2O3炭陶梯度功能材料的绝热性能优于C／C材料，可通过改变C／C／Al2O3炭陶梯度功能材料的组分分布，优化其内部的温度场分布。     

Al2O3型碳/陶功能梯度材料烧蚀试验研究

Al2O3型影陶功能梯度材料作为一种新型喷管热防护材料，其具有导热系数较低及良好的隔热性能。在氧乙炔烧蚀试验条件下该材料有很好的耐烧蚀性，但由于发动机内的工作环境更为恶劣，为了更好地反映材料在固体火箭发动机中的烧蚀情况，该研究工作采用了试验发动机进行烧蚀试验。结果表明，试验发动机中获得的烧蚀率数据高于氧乙炔试验数据。文中在试验基础上分析了Al2O3型影陶功能梯度材料在发动机工作条件下的烧蚀性能及导热性能。     

功能梯度材料悬臂梁受复杂载荷作用的分层剪切理论

本文采用分层剪切变形理论对功能梯度材料层梁进行了分析，对立了功能梯度材料悬臂梁模型。取材料为非均质性，材料弹性系数随梯度变化，应用边界条件，层间连续条件，得出梁结构的变形与应力。结果表明，存在优化的梯度因子使得悬臂梁具有最佳的承载能力，载荷分布对结构应力场温度场有效大的影响。     

90年代的新型材料

根据目前科技发展的状况,简要介绍了90年代可能大规模应用或有所突破的新型材料的特点、应用前景.这些材料包括高性能的功能高分子材料、金属材料、精密陶瓷和复合材料.     

基于等几何方法的功能梯度Mindlin板结构拓扑优化设计

提出一种基于等几何分析的功能梯度Mindlin板结构拓扑优化方法,实现了沿着板面内方向梯度材料渐变与结构拓扑协同设计。基于等几何分析中的非均匀有理B样条(non-uniform rational B-spline, NURBS)基函数,保证了板结构建模、仿真分析和优化设计的参数化统一。由于等几何方法基函数的高阶连续性、非负性、规范性等特点,建立了合理的设计变量与梯度材料相对密度的分布关系。为了克服Mindlin板仿真分析的数值闭锁问题,采用NURBS等几何分析单元的缩减积分策略。数值算例展示了该方法的有效性,且获得了具有清晰细节特征的功能梯度板新型设计方案。结果表明,相比于预先定义材料配比,该方法可以实现功能梯度材料属性与结构拓扑的协同优化设计。     

2002年航天新材料技术综述

2002年是航天新材料、新工艺、新技术发展及应用非常重要的一年。航天新材料的研究成果不断涌现:研制出了纳米颗粒炸药、碳纳米管高硬度材料、铝氧纳米管材料和新型密封材料、电子绝缘聚合物材料、新型“热塑料”材料以及原子级硅记忆材料和铝     

梯度功能材料物性参数的推定方法

分析和评价了现有的估算梯度功能材料(FGM)物性参数的几种方法，提出了实测法和复合法则法相结合估算FGM物性参数的方法——参数修正法，以及根据若干实测点推定物性参数的方法。用这些方法对新研制的碳陶梯度功能材料C／C／Al2O3，的热导率和比热容进行了分析计算，并通过比较计算结果，找出了实用性和可操作性较强的方法。     

航天器结构用材料应用现状与未来需求

航天器结构是所有航天器的重要组成部分和基础,影响航天器结构性能的最主要的因素是结构用材料。文章着重对航天器结构中广泛使用的复合材料、金属材料、防热材料的应用现状进行了分析,同时提出了未来发展需求。     

利用空间微重力资源研究金属材料

本文介绍了利用空间微重力资源研究金属材料的重要意义和近20多年来在这一领域已经取得的主要成果(包括难混合金、金属基复合材料和功能材料等方面),并对今后的研究方向和未来的展望作了简要讨论。     

太赫兹超材料及其应用综述

在太赫兹波段高效响应的天然材料较为有限,制约了太赫兹技术的应用和发展.超材料是近年来兴起的人工合成电磁材料,可以通过其晶格单元形状、结构以及关键尺寸的设计实现人工电磁材料宏观电磁响应的调节,在太赫兹功能器件研制以及太赫兹波有效调控方面具有巨大潜力.总结了太赫兹超材料的最新研究成果及遇到的问题,概括了近十年来太赫兹超材料...     

"NASA材料基因工程2040规划"研究与思考

材料基因工程的实施是材料科学和工程应用发展的新趋势。在航空航天领域,大数据计算、集成计算材料工程以及材料多尺度建模和模拟设计等大大促进了航天器零部件及系统的快速发展。文章对"NASA材料基因工程2040规划"中计算体系建设的目的、功能及共同主题进行阐述,并概述了我国材料基因工程的实施及发展情况,将材料基因工程理念延伸至航天材料的研制,倡导航天材料基因工程,针对航天材料基因工程总体方向、核心技术、发展路线提出思考,旨在对我国航天材料的发展提供借鉴。     

C/C-Al2O3梯度功能复合材料改性研究

采用炭纤维表面涂层与基体改性方法相结合,对所制的C/C Al2O3梯度功能复合材料界面性能进行了改进。研究了增强相炭纤维与陶瓷相Al2O3的界面结合强度这一关键技术,进行了热学、烧蚀、力学性能测试和微观结构分析。结果表明,添加ZrO2对基体进行改性,使材料的强度提高了39.1%,热导率降低至0.902W/(m·K)(800℃);采用炭纤维表面SiC涂层处理能有效改善复合材料的界面性能,使材料强度提高了3倍,达到约70MPa。     

石墨烯改性含能材料的制备方法及性能研究进展

含能材料是武器装备的核心材料之一,在国防工业中发挥着重要作用.开发高能量密度、高释能效率、高安全性特征的新型含能材料是现代武器装备发展和新军事变革的迫切需求.石墨烯具有较大的比表面积、良好的导热导电性以及适中的化学活性,作为功能添加剂负载纳米颗粒,能够显著改善含能材料的感度、力学性能和安全性.从石墨烯的制备及功能化改性...     

功能梯度压电材料层状结构中的SH波

基于线性压电弹性理论,利用传递矩阵法,分析了功能梯度压电材料层状结构中的SH波传播特性,研究了压电梯度覆盖层中初始应力对SH波传播的影响。压电覆盖层的材料性能如弹性、压电、介电系数和密度沿厚度方向呈梯度变化。数值分析结果表明,适当的材料梯度分布,可使SH波倾向于沿覆盖层表面传播,由此能够获得更好的机电耦合性能;同时,初始应力使得波传播的相速度减小,但增大了机电耦合系数。文中的分析方法和结论,对固体火箭发动机超声探伤及其压电类传感器的研制和选择有一定的参考意义。     

先进高温材料的研究现状和展望

综述了高温合金、难熔金属、陶瓷、金属间化合物、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、C／C复合材料和梯度功能材料等先进高温材料的研究与应用现状，评述了其发展趋势。     

空间带电粒子辐照与预应力耦合作用对功能形面薄膜结构性能影响研究

空间大尺度薄膜航天器是航天技术发展的重要方向,采用折叠展开的大面积功能形面结构是此类航天器的基本特征,为满足热控、通信、聚光、成像与能量传输等功能,结构需要通过预应力来维持形面,保证较高的形面精度和结构基频,但预应力加载对带电粒子辐照下薄膜材料性能退化存在促进作用.文章通过对薄膜材料在不同预应力工况和空间环境耦合作用下的损伤行为以及退化规律开展试验研究,建立与预应力状态、辐照注量相关的材料性能退化规律,量化研究了预应力对空间辐射环境下功能形面薄膜结构性能影响.随着薄膜力学性能的退化,形面结构基频随之有微弱的降低,且对薄膜结构平面度造成一定影响.     

空间紫外辐照对高分子材料破坏机理研究综述

高分子材料作为绝缘体和电介质被广泛应用于机电组件、集成电路等各类电子元器件中,其性能的变化将直接影响电子元器件功能的正常实现。空间紫外辐照是造成高分子材料性能退化的重要因素之一。文章介绍了空间紫外辐照的来源及特点,阐述了紫外辐照对高分子材料作用的两种效应,即瞬态效应和累积效应的机理与过程及其对高分子材料性能造成的影响,并提出增强高分子材料耐紫外辐照能力的方法和途径。最后指出需要进一步开展研究工作的方向。