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    1. 基于FDM的连续纤维增强复合材料3D打印技术研究进展
    关博文, 张代军, 王成博, 杨方鸿, 叶璐, 陈祥宝
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 145-152.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.018
    摘要 (356)      PDF (4592KB)(662)    收藏
    连续纤维增强复合材料(Continuous Fiber Reinforced Composites,CFRCs)因其轻量化、高强度、设计自由度高等优点,在航空航天、汽车制造、微电子等领域一直备受关注。3D打印技术被认为是实现其快速化、个性化、复杂结构一体化制备的有效途径之一,本文基于熔融沉积成型工艺介绍了影响CFRCs 3D打印制件性能的因素,包括打印设备、打印原材料和打印工艺,总结了CFRCs 3D打印在结构功能设计与多尺度性能分析方面的研究进展及其在不同领域的应用现状,分析了CFRCs研究目前所面临的挑战,并对其未来发展前景进行展望。
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    2. 碳/碳复合材料针刺制品性能分析及工艺参数优化
    杨国勇, 刘振宇, 张楠, 孔浩强
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 79-85.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.010
    摘要 (232)      PDF (8324KB)(545)    收藏
    本研究聚焦于探索针刺过程中工艺参数与碳/碳复合材料性能之间的关联,采用中心试验设计方法规划试验方案。通过响应面法对试验数据进行剖析,构建了制品弯曲强度与针刺工艺参数(针刺深度、针刺密度、碳布面密度)之间的二次响应模型。基于该模型,对工艺参数进行了优化,并深入分析了各工艺参数及其耦合作用对弯曲强度的影响规律。研究结果表明,最佳工艺参数组合为针刺深度为12 mm,针刺密度为17.81针/cm 2,碳布面密度为400 g/m 2。研究还发现碳布面密度对弯曲强度的影响最为显著,针刺深度次之,而针刺密度的影响相对较小。此外,研究还揭示了针刺深度与碳布面密度之间,以及针刺深度与针刺密度之间的耦合效应对弯曲强度具有显著影响;通过深入探讨工艺参数之间的耦合作用,确定了针刺深度为12~16 mm、针刺密度为15~25针/cm 2、碳布面密度为380~400 g/m 2时,制品的弯曲性能最佳,其强度值超过了100 MPa。这些发现拓宽了碳/碳复合材料的针刺成型工艺窗口,有助于提高其成型效率和产品质量。
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    3. 复合材料层合板结构的自适应正则化损伤识别(ARDI)方法研究
    杨颖, 石庆贺, 胡可军, 朱福先, 段刘阳, 赵凤玲
    复合材料科学与工程    2026, 0 (2): 1-9.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.001
    摘要 (227)      PDF (7885KB)(480)    收藏
    复合材料层合板结构应用广泛,损伤识别对于保障结构的安全性和延长其使用寿命具有重要意义。本文引入了单元级损伤指标来描述层合板在面内与面外方向上的刚度变化。针对该损伤指标,建立了两步损伤识别方法,即先通过损伤定位指标筛选损伤单元,再通过优化方法对损伤程度进行辨识,其中,损伤定量识别采用正则化方法。鉴于传统的正则化方法对各个损伤参数采用均一化的正则化参数,不利于识别结果的收敛和稳定,本文提出了基于加权系数的自适应正则化损伤识别(Adaptive Regularization Damage Identification,ARDI)方法,能够在兼顾识别结果稳定性的同时提高识别效率。通过数值算例对所提方法的有效性进行了验证,分析了测点数量和噪声水平对识别结果的影响,将所提方法与直接法和传统正则化方法的识别结果进行比较,发现所提方法的计算结果分散性和计算效率具有明显的优势。最后,通过试验验证了所提方法的有效性。
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    4. FRP网格增强纤维混凝土夹芯复合墙板性能分析
    成能名, 张耀林, 常明媛, 张蓉
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 122-130.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.015
    摘要 (210)      PDF (12156KB)(405)    收藏
    为了探究适用于装配式钢结构建筑的轻质高强、保温性好的新型墙板材料与结构体系,本文提出了一种新型纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)网格增强纤维混凝土夹芯复合墙板,简称纤维网格增强混凝土(FRP Grid Reinforced Concrete,FGRC)夹芯复合墙板。为了研究FGRC夹芯复合墙板的弯曲性能及其破坏形态,设计并开展了2块长度为4 m、宽度为3 m、厚度分别为100 mm和150 mm的FGRC夹芯复合墙板的弯曲性能试验研究。试验结果表明,FGRC夹芯复合墙板主要以弯曲破坏为主,界面连接性能优异,其抗弯极限荷载可达3.11 kN/m 2、4.05 kN/m 2,极限耐火时间分别为1.1 h、1.5 h,结构热阻分别为1.41 (m 2·K)/W、1.72 (m 2·K)/W,空气计权隔声量及频谱修正量分别为39(-2;-3) dB、39(0;-2) dB。综合来看,该墙板具有较好的应用价值。
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    5. 氮化硅纤维增强氮化硼基复合材料制备及高温性能研究
    彭喆, 李娇娇, 袁志清, 李松
    复合材料科学与工程    2026, 0 (1): 69-73.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260128.010
    摘要 (208)      PDF (6687KB)(68)    收藏
    针对超高声速飞行器对新型高温透波复合材料的应用需求,采用先驱体浸渍裂解工艺,以缝合氮化硅纤维缎纹布的立体织物为增强体,以环硼氮烷为陶瓷先驱体,制备了氮化硅增强氮化硼基(Si 3N 4f/BN)复合材料,通过SEM、XRD、高温弯曲、烧蚀表征了Si 3N 4f/BN复合材料的结构和性能。结果表明:Si 3N 4f/BN复合材料质地均匀致密,密度达到1.82 g/cm 3,具有优异的高温力学性能,其1 400 ℃下的弯曲强度为76.9 MPa,强度保留率超过70%,仍保持着无定型结构;Si 3N 4f/BN复合材料表现出优异的抗烧蚀性能,按照GJB 323A—1996,采用氧乙炔烧蚀测试线烧蚀速率为0.026 mm/s,烧蚀表面以及沿热流方向均表现为烧蚀中心区域、烧蚀过渡区域以及未烧蚀的本体区域,其中烧蚀中心区域纤维被消耗,仅残留多孔的氮化硼基体以及少量的氧化物,烧蚀过渡区域的纤维表面被熔融氧化物包裹,未烧蚀区域依旧为致密的Si 3N 4f/BN本体。
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    6. 石英纤维增强的PTFE基板性能研究
    白孟钊, 翁孝宇, 崔梦婷, 龙金
    复合材料科学与工程    2026, 0 (2): 72-77.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.010
    摘要 (203)      PDF (6929KB)(390)    收藏
    本文以石英纤维为增强体,采用不同的石英纤维和无碱玻璃纤维配比,以湿法成型的方法制备得到石英纤维纸。随后通过浸渍PTFE乳液的方式进行上胶,经预烧去除有机小分子之后,通过叠层热压烧结制成复合基板,并对基板的介电、机械、热性能进行表征和分析。实验结果表明:在总纤维占比不变的情况下,密度和吸水率随着石英纤维含量的增多而下降;在介电性能方面,介电常数随着石英纤维含量的增多而降低,当石英纤维占比为80%时,介电常数最低可达2.21,介电损耗呈现非线性变化,并在石英纤维占比为40%时达到最低值0.000 96;导热性能方面,复合材料的热导率随石英纤维含量的增多而上升,在石英纤维占比为80%时达到最大值0.232 W/(m·K);在机械性能方面,拉伸强度和弹性模量随石英纤维含量增多而呈现下降的趋势,在石英纤维占比为80%时分别降至17.85 MPa和1 538.76 MPa。
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    7. 基于多目标遗传算法的复合材料轨枕试验工装优化设计
    许琛, 张庆凯, 秦俊飞, 黄承
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 131-136.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.016
    摘要 (199)      PDF (6159KB)(452)    收藏
    某复合材料枕木设计荷载约为1 000 kN,根据中国铁路总公司规定,复合材料枕木须满足枕木成品弯曲荷载作用下变形要求。因此,须设计合理的加载工装,以满足加载要求。本文基于材料力学理论以及Kriging模型,建立了加载工装目标参数对不同截面尺寸的响应面,在此基础上采用多目标遗传算法对其进行了多目标优化,最终获得了最优的加载工装截面尺寸组合。并根据优化后截面尺寸,借助有限元软件计算了工装的抗弯曲性能。结果表明,该加载工装可以承受100 t的荷载而不发生塑性变形。
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    8. 挂锚式CFRP层合环带索拉伸性能试验及数值模拟
    雷家艳, 赵道华, 孔庆辉, 章龙斌, 张淇瑞
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 103-109.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.013
    摘要 (198)      PDF (9294KB)(452)    收藏
    挂锚式碳纤维拉索因其挂锚区构造简单,在工程中具有良好的应用前景,但索端的有效锚固问题会影响材料强度的充分发挥。在材料拉伸试验基础上,对7根挂锚式碳纤维增强复合材料层合环带索进行单向拉伸试验,利用数字散斑技术,对试件的应变场变化、破坏形态以及拉伸强度进行测试。试验结果表明:未加紧固装置的试件承载力较小,破坏形式出现层间撕裂现象;加装紧固件后,随着拉伸载荷的增大,基体微损伤及基体与纤维界面的粘接破坏不断累积,载荷-位移曲线呈齿状波动线型,最终出现挂锚区横向断裂和索结构整体拉伸破坏两种模式。解析结果表明,挂锚区碳纤维横向受力状态由楔形角 θ和紧固件横向约束力共同影响,是决定索结构破坏模式的关键因素。最后,利用ABAQUS对挂锚区提前破坏模式进行准静态拉伸仿真模拟,进一步分析了挂锚区提前破坏形态的发展过程。
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    9. 纤维增强聚双环戊二烯复合材料的研究进展
    肖健, 李鹏飞, 付宏伟, 贾智源, 陈勇
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 137-144.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.017
    摘要 (197)      PDF (5049KB)(443)    收藏
    聚双环戊二烯(PDCPD)是一种具有优异力学性能、低密度、易加工的热固性聚合物材料,可替代部分钢板、铸件和玻璃钢,用于农用车、工程车、重型卡车等零部件。纤维增强PDCPD复合材料能展现出更强的机械性能并可具有更广泛的应用,包括且不限于车辆和轨道交通领域,还可能延伸至风电、光伏、储氢等新能源领域。但PDCPD本身极性较低,商用增强纤维与PDCPD的界面结合性能较差,限制了纤维增强PDCPD复合材料的应用。本文综述了近年来纤维增强PDCPD复合材料的研究进展,重点讨论了碳纤维与玻璃纤维增强PDCPD材料提升界面结合性能的方法,同时展望了纤维增强PDCPD复合材料未来的改性方向。
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    10. 电解液氧化性对高模量碳纤维表面处理效果影响研究
    高东晓, 康永朝, 王梦梵
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 88-95.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.012
    摘要 (197)      PDF (10462KB)(124)    收藏
    电化学阳极氧化表面处理是提升高模量碳纤维表面活性的重要手段,为探究此过程中电解液的氧化性对高模量碳纤维表面处理效果的影响,采用五种氧化性不同的电解液(NaOH,NH 4HCO 3,H 2SO 4,NaNO 2,HNO 3)对聚丙烯腈基高模量碳纤维进行电化学阳极氧化表面处理,并系统讨论了其对碳纤维表面物理化学结构及界面性能的影响规律。结果表明,随着电解液氧化性的增强,碳纤维表面石墨片层膨胀愈发加剧,sp 3碳结构及含氧官能团含量呈升高趋势,表面化学活性显著增强。本文揭示了电解液氧化性在碳纤维阳极氧化过程中的关键作用,为高模量碳纤维表面结构优化提供更多理论依据。
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    11. 复合材料复杂内筋网格闭腔结构成型技术研究
    章轩, 王昊, 郑连刚, 翟东坤, 汪梓迅, 陈一
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 96-102.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.013
    摘要 (197)      PDF (9404KB)(130)    收藏
    碳纤维复合材料星载安装板具有特殊的内筋网格结构形式,为解决现有复合材料成型工艺方法制备大尺寸闭腔结构件成型难的问题,本文设计一种具有柔性膨胀皮芯特征的复合型水溶性芯模,提出基于复合型芯模共固化成型复合材料内筋网格闭腔结构的工艺方法,并通过典型件工艺试验验证工艺策略的合理性。采用铺层热压罐和热膨胀工艺配合共固化成型工装,最终实现了星载安装板产品的制备。与传统分区预压-二次胶接成型工艺相比,本文提出的共固化成型方案大幅度降低了制造成本和工艺繁复程度,无紧固件连接,无二次胶接,星载安装板结构连续性、整体力学性能和内腔洁净度明显提高。产品通过抗弯、平压、振动及热环境考核。
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    12. SiC f/SiC复合材料:SiC纤维、制备技术及其在航空发动机的应用进展
    焦春荣, 焦健
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 131-137.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.017
    摘要 (196)      PDF (2466KB)(274)    收藏
    SiC f/SiC复合材料具有轻质低密度、优异的高温稳定性、良好的机械性能、突出的化学稳定性和高耐磨损特性,是航空发动机热端部件的理想材料。本文主要介绍SiC纤维的发展现状、SiC f/SiC复合材料的制备工艺及其性能、SiC f/SiC复合材料在航空发动机的应用进展,分析了当前SiC f/SiC复合材料发展面临的挑战,提出SiC f/SiC复合材料进一步发展的重点。
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    13. 热塑性复合材料在汽车轻量化中的应用前景
    姚利超, 王淑霞, 李义全, 毛雅赛
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 138-144.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.018
    摘要 (196)      PDF (4525KB)(191)    收藏
    针对汽车轻量化的发展需求,具有优异力学性能、低密度特性以及良好加工适应性的热塑性复合材料在汽车工业中展现出广阔的应用潜力。本文综述了热塑性复合材料在汽车结构件、内饰件、外覆盖件以及承力部件中的实际应用。同时,针对面临的成本较高、成型工艺复杂及回收利用技术不成熟等挑战,提出了可行的工程解决方案。随着高分子材料改性技术和智能制造的进步,热塑性复合材料将在汽车轻量化领域发挥更重要的作用,推动汽车产业向绿色低碳方向转型升级。
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    14. 碳/芳纶纤维混杂增强环氧基复合材料制备及抗高速冲击性能研究
    左小彪, 赵泽华, 杨智勇, 孙建波, 朱世鹏, 易凯, 周金岑, 樊虎, 张超
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 56-62.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.008
    摘要 (195)      PDF (8470KB)(159)    收藏
    碳纤维复合材料抗高速冲击性能不佳,在一定程度上阻碍了其进一步扩大应用。采用碳纤维与其他纤维混杂设计,是提高复合材料综合性能的有效措施。静/动态力学性能对比研究表明,以TG800-12K-603B制备的碳/环氧复合材料(C/EP)具有更优的静态力学性能,以F12-23T-603B制备的芳纶织物复合材料(F12/EP)则拥有更好的动态力学性能和抗高速冲击能力。基于自动铺丝工艺、结构设计和芳纶/碳纤维混杂比例调控,制备出兼具良好结构承载性能和抗高速冲击性能的新型碳/芳纶纤维混杂复合材料,最优混杂比例为35%~55%。对经高速冲击试验并发生子弹穿透的试样进行损伤形貌分析和冲击损伤仿真分析,结果表明,与F12/EP相比,C/EP冲击正/背面的损伤面积明显更小,说明F12/EP有更强的冲击能耗散能力,所以表现出更高的临界穿透速度。
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    15. 利用截断振动响应的复合材料结构冲击载荷识别新方法
    张力, 杨晓明, 姜全新
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 1-7.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.001
    摘要 (191)      PDF (8749KB)(428)    收藏
    复合材料结构的冲击载荷识别是结构动力学第二类反问题,识别结果易受测量噪声与建模误差影响产生显著偏差。为此,本文提出了一种基于截断振动响应的冲击载荷精准识别新方法。首先,利用变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)将完整振动响应分解为多尺度本征模态函数,通过剔除高频模态和测量噪声,获得仅含结构低阶主频成分的截断振动响应。进而,利用奇异值截断最小二乘法,从截断振动响应中提取冲击位置的截断模态常数向量,实现冲击定位。最后,根据定位结果对模态常数向量的共线性因子进行估计,从而完成冲击载荷幅值的反演。在真实机翼上的实验结果表明:仅使用一个加速度计的情况下,所提方法利用机翼前三阶模态加速度响应组成的截断振动响应即可实现最高86.67%的定位成功率,并且载荷重构的平均峰值相对误差指标仅为6.51%。
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    16. 复合材料螺栓连接参数对承载强度的影响及优化
    孙昕阳, 武涛, 朱兆轩, 黄严
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 20-29.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.003
    摘要 (189)      PDF (12397KB)(298)    收藏
    为分析复合材料连接件的参数影响规律,优化常规参数间的配比,提升结构经济性与实用性,针对板厚、端径比和预紧力三个制造装配阶段的显著连接参数开展拉伸强度影响研究。结合UMAT子程序建立了CFRP螺栓连接件有限元模型,开展了静力拉伸破坏及SEM损伤观测试验验证有限元模型;在此基础上,基于Box-Behnken设计,结合响应回归方程、3D响应面以及等高线图建立承载强度与影响因素联合响应模型,从单因素、多因素交互作用等方面对三个参数进行了分析,所建立的联合响应模型决定系数 R 2为0.984 7,Adj R 2为0.957 1,Pred R 2为0.794 4,模型拟合效果和预测能力较好;分析结果表明,三个参数中,板厚是影响承载强度的最显著单因素,而板厚与端径比的交互作用影响最为显著,模型给出了板厚、端径比和预紧力的优化组合,预测强度与有限元结果误差为0.37%,表明所建立联合响应模型有较好的强度预测能力。
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    17. 薄板复合材料螺栓连接强度与损伤分析
    李杰, 包祖国, 李琦, 孙晓旺, 周强, 王显会
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 8-19.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.002
    摘要 (187)      PDF (22858KB)(355)    收藏
    本文通过试验和仿真分析研究了薄板复合材料螺栓连接结构在拉伸载荷下的强度与损伤过程。首先,通过常规力学性能试验测得复合材料基础性能参数,然后对不同预紧力、不同铺层方式和单双螺栓分布的薄板复合材料连接件进行试验。基于刚度连续退化模型和三维Hashin失效准则,通过测试搭接板间的摩擦力反求螺栓预紧力,并采用降温等效法来模拟螺栓的预紧力,再对开孔板进行试验与仿真的标定,最终建立复合材料层合板螺栓连接的三维有限元模型,对薄板复合材料连接件的强度和损伤机理进行渐进失效分析。结果表明:随着螺栓预紧力增大,薄板复合材料连接件峰值载荷增大,断裂位移减小;不同铺层方式的薄板复合材料连接件损伤过程和其铺层比例有关;横向双螺栓连接件极限载荷约为单螺栓连接件极限载荷的两倍,纵向双螺栓连接件极限载荷稍低于该水平。
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    18. 碳/玻混杂三向织物复合材料低速冲击性能研究
    崔子涵, 张洪华, 李炜
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 1-10.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.001
    摘要 (187)      PDF (41659KB)(256)    收藏
    本文使用碳纤维单向织物与碳纤维、玻璃纤维及碳/玻混杂三向织物,制备了6种不同碳/玻混杂比三向织物复合材料层合板。选用18 J与28 J的冲击能量,对这6种复合材料层合板进行低速冲击试验,通过目视测量得到了冲击正反面的表面损伤,并利用超声C扫设备获取了试样内部的总体损伤面积,再结合冲击响应曲线,分析了碳/玻混杂三向织物复合材料层合板冲击过程的损伤机理。结果表明:在低冲击能量下,U C6(TG)冲击过程中最大位移增长最大,为11.4%,U C6(TC)的吸收能量提升最大,为7.6%;在高冲击能量下,U C6(TG)冲击过程中最大位移增长最大,为15.9%,U C6(TCCG)的吸收能量提升最大,为33.4%。碳/玻混杂三向织物复合材料层合板存在90°方向为长轴的类椭圆形与类圆形两种损伤形态。
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    19. 汽车混合材料B柱总成轻量化设计研究
    徐立友, 郭永正, 张帅, 鲁东振
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 95-102.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.012
    摘要 (185)      PDF (10224KB)(354)    收藏
    为了提升汽车B柱总成的轻量化水平及碰撞安全性,本文提出一种由高强钢外板与碳纤维复合材料内板组成,并通过胶连接的混合材料B柱总成设计方案。建立某汽车B柱总成动态冲击落锤碰撞试验的有限元分析模型,通过沙漏能量试验验证模型的有效性。建立碳纤维复合材料B柱加强板有限元模型,对碳纤维复合材料B柱加强板进行铺层设计,得到性能最优的碳纤维复合材料铺层顺序。使用胶粘工艺将碳纤维复合材料B柱加强板与高强钢外板进行连接装配,进而获得混合材料B柱总成试样。通过动态落锤试验和冲击失效电镜测试进一步验证仿真模型的准确性和有效性。结果表明:碳纤维复合材料B柱加强板减重0.623 kg,在落锤冲击试验中,混合材料B柱总成在碰撞过程中最大位移减小12.8%,轻量化效果和碰撞安全性显著提升,且仿真优化与实际试验结果的误差不超过5%,证明了本方案的准确性和可靠性。
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    20. 有机硅改性热固性酚醛树脂的合成及应用研究
    赵聪聪, 冯佳佳, 安坤华, 李雪雪, 刘聪, 张琳琪
    复合材料科学与工程    2026, 0 (2): 58-64.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.008
    摘要 (181)      PDF (6191KB)(378)    收藏
    本文以3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷(KH-907)为改性剂,苯酚、甲醛为单体原料,通过控制加成反应条件,合成N—(3-三乙氧基硅基丙基)苯基氨基甲酸酯中间体,继而与甲醛在碱性催化剂下反应,成功合成有机硅改性酚醛树脂液(IPTES-PF)。通过红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)和差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)对改性酚醛(Phenol-Formaldehyde,PF)的化学结构及其固化行为进行了研究,通过力学性能测试和热重(Thermogravimetric,TG)分析研究了有机硅含量及物料配比对改性PF机械性能和热稳定性的影响。结果表明,KH-907的引入提升了PF的耐热性能。随着改性剂KH-907含量及甲醛摩尔比的增加,有机硅改性PF的力学性能先升高后降低,当KH-907含量为15%,苯酚/甲醛摩尔比为1∶1.8时,有机硅改性PF树脂液的力学性能最佳,拉伸剪切强度为7.06 MPa,剥离强度为328 N/5 cm。有机硅改性PF复合材料的冲击强度以及固结磨具的磨削比在KH-907含量为15%时均达到最大,分别为2.87 kJ/m 2和20.91。
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    21. 原位聚合交联多孔聚酰亚胺复合材料的制备及电化学性能研究
    罗法荣, 张志明, 陈健
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 40-47.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.005
    摘要 (181)      PDF (3460KB)(381)    收藏
    本文以多壁碳纳米管(MWCNTs)为添加剂,采用原位聚合方法制备了不同MWCNTs含量的交联多孔聚酰亚胺复合材料(INCPI@MWCNTs),对其基团、孔结构以及吸附性能进行了研究,重点探讨了其作为锂硫电池正极材料使用的可行性。结果表明:原位聚合工艺不会影响体系内的交联反应,对多孔聚酰亚胺的结构无较大影响;不同规格的INCPI@MWCNTs在氮气等温吸附测试条件下,由于材料内部大孔结构的存在而导致氮气吸附量随着相对压力的增加而增大,INCPI@MWCNTs材料的BET比表面积和微孔比表面积随着MWCNTs添加量的增加而逐渐减小,微孔体积随着MWCNTs添加量的增加而增大。以INCPI@MWCNTs为正极载体,与硫扩散负载得到S/PPI@MWCNTs正极载体复合材料,并组装锂硫电池进行电化学性能测试。在0.2 C的电流密度条件下,三种不同的S/INCPI@MWCNTs正极的充放电曲线均出现两个放电平台和一个充电平台,S/INCPI@MWCNTs-2对应的电池首次放电比容量为1 326 mAh·g -1,循环100次后,保留容量为855 mAh·g -1,容量保持率为65%;在电流密度为1 C时,S/INCPI@MWCNTs-2电池的首次放电比容量为1 035 mAh·g -1,循环400次后,保留容量为662 mAh·g -1,容量保持率为65%,S/INCPI@MWCNTs-2作为正极材料可使电池具有更佳的放电比容量、倍率性能和循环稳定性。
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    22. 缝合泡沫夹芯复合材料VARTM成型模拟分析
    张联合, 秦成, 程亚男, 任浩, 李永丰, 张辉
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 70-78.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.009
    摘要 (181)      PDF (17597KB)(412)    收藏
    为研究缝合泡沫夹芯复合材料的注胶工艺,基于达西定律分别测试获得泡沫夹芯纤维层和芯层孔洞的渗透率,并建立泡沫夹芯的等效模型,通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备复合材料,系统研究了缝合密度和注胶方式对缝合泡沫夹芯复合材料渗透性及灌注过程的影响。结果表明:相较于未缝合织物,当缝合密度为8 mm×8 mm时,纤维层缝合织物沿缝线方向的渗透性最大提升了104.9%;当缝合密度为4 mm×4 mm时,沿碳纤维轴向的渗透性能达到最大值9.6×10 -11m 2,相较于未缝合织物提升了546.0%。这表明缝线的引入可有效提升织物的渗透性能。长边线注胶效率最高,模拟注胶时间与实际误差为13.4%。随着缝合密度的增加,缝合泡沫夹芯复合材料注胶时间呈现先增加后减少的趋势,这可能是注胶方向与碳纤维轴向同向的原因。
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    23. 纤维增强复合材料螺栓连接力学性能影响因素的研究进展
    张永亮, 张辉, 袁旖, 王晓龙, 杨旭东
    复合材料科学与工程    2026, 0 (2): 135-144.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.019
    摘要 (178)      PDF (2427KB)(396)    收藏
    螺栓连接因其高效、可靠的连接性能在航空航天领域得到了广泛应用。然而,在纤维增强复合材料板上进行开孔等加工时,不可避免会产生分层缺陷、垂直度误差等问题;装配过程中,系统误差和人工误差也会导致螺栓连接件出现预紧力过大、过小或装配间隙等问题。这些因素都会显著影响螺栓连接结构的力学性能。因此,本文归纳了在螺栓连接制备和装配过程中影响纤维增强树脂基复合材料性能的四种关键因素:分层缺陷、垂直度误差、预紧力和装配间隙,系统阐述了各因素对其结构力学性能的影响与作用机理,并对纤维增强复合材料螺栓连接力学性能影响因素的未来研究发展趋势进行了展望。
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    24. 基于机器学习的风电叶片关键部位设计和优化方法
    刘俊邦, 刘清, 林启扬, 张文华, 黄轩晴
    复合材料科学与工程    2026, 0 (1): 124-132.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260128.017
    摘要 (176)      PDF (10066KB)(108)    收藏
    对风电叶片的主梁结构性能进行分析,结合FOCUS和Python语言开发了一套基于机器学习模型的风电叶片关键部件逆向结构优化方法。以某1.5 MW风电叶片设计为例,建立了叶片有限元分析模型。以主梁铺层厚度为设计变量,以主梁应变峰值为优化目标,通过建立机器学习模型来反映主梁铺层参数和应变及质量的底层映射关系,并基于此机器学习模型开发了一种基于机器学习的自学习循环优化方法。实现了同一型号叶片的关键部位在不同风场、不同工况载荷下的快速迭代。优化后的主梁保持成本不变,性能提升约11.44%。该方法以其高度可移植性的特点有望成为叶片各关键部位设计与优化的有效工具。
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    25. 复合材料缠绕管压缩失效机理及吸能特性研究
    苏海亮, 位腾腾, 黄伟龙, 韦振校, 周梦凡
    复合材料科学与工程    2026, 0 (2): 28-33.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.004
    摘要 (171)      PDF (10686KB)(422)    收藏
    为了探究[±45] 3S缠绕复合材料圆管在不同压缩条件下的破坏行为与性能,采用力学试验与多层常规壳单元模型仿真方法,针对复合材料缠绕圆柱管,开展了准静态轴向和径向压缩破坏试验,研究了缠绕圆管的吸能特性和失效机理。使用LS-DYNA建立Hashin与Chang-Chang两种失效准则的有限元模型进行仿真,分析圆管的破坏响应和吸能损伤过程,通过对比试验测试和数值分析,综合验证所建立仿真模型的有效性。研究结果表明:缠绕管主要通过基体断裂、纤维的屈曲变形进行吸收压溃能;Chang-Chang失效准则可以更准确地模拟变形,与试验结果较为接近,其中轴向压缩与径向压缩的初始峰值、总吸能、比吸能等指标偏差均小于10%。
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    26. 热处理工艺对3D打印连续纤维增强复合材料层间性能的影响
    孙士勇, 马鑫, 汤文杰, 杨睿, 韦磊
    复合材料科学与工程    2026, 0 (2): 104-110.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.015
    摘要 (171)      PDF (16161KB)(357)    收藏
    3D打印连续碳纤维增强复合材料(Continuous Carbon Fiber Reinforced Composites,CCFRCs)因其高强度、高模量和轻量化等优异特性,在航空、航天等领域具有广泛的应用潜力。然而,纤维与树脂之间的界面结合较弱,特别是层间界面的性能不足,已成为限制其进一步发展的重要因素。本文研究了热处理对3D打印CCFRCs层间性能及微观结构的影响。通过双悬臂梁试验,系统探讨了铺层角度、热处理温度和热处理时间等工艺参数对CCFRCs层间断裂韧性的影响,并结合扫描电镜观察断面微观形貌,揭示了热处理工艺对复合材料层间性能的影响机理。研究结果表明,与[0/0] 3铺层试件相比,[0/45] 3和[0/90] 3铺层试件的层间断裂韧性更高。热处理后,[0/90] 3试件的纤维丝束表面因附着更多基体而更加粗糙,层间黏结力显著增强。其中,60 ℃热处理2 h的[0/0] 3试件层间断裂韧性达到1.570 kJ/m 2,相较于未处理试件提高了50.67%。同时,热处理时间越长,试件层间断裂韧性的提升越显著。热处理通过增强树脂的流动性、填充沉积线间孔隙以及优化纤维排布,不仅改善了CCFRCs的层间黏结性能,还改变了其层间失效模式。
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    27. 三维增强梯度防隔热材料性能研究
    于帅, 张鹏飞, 崔红, 刘佳, 万蕾, 霍书林
    复合材料科学与工程    2026, 0 (2): 92-96.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.013
    摘要 (169)      PDF (5247KB)(367)    收藏
    针对高超声速飞行器发动机热防护材料的应用需求,本文对三维增强石英纤维/酚醛树脂梯度防隔热材料性能进行了研究,其预制体采用2.5D机织/针刺联合工艺制备,采用树脂真空导入工艺成型。对该材料力学性能、热物理性能、烧蚀性能进行测试与分析,结果表明,当总厚度一定时,织布层与网胎层沿厚度方向的间续分布方式对材料整体性能具有显著影响。当层数较少时,其烧蚀性能更优;当层数较多时,其热物理性能更优。拉伸和压缩力学性能主要受网胎层分布及其与织布层界面影响。本文所提出的防隔热梯度材料兼具质量轻、防隔热性能好、力学性能强、抗气流冲刷能力优等优势,可为宇航热防护工程提供更多的材料参考。
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    28. 大厚度蜂窝固化受压过程的精细结构仿真研究
    舒沈云浩, 卢红龙, 轩立新
    复合材料科学与工程    2025, 0 (11): 48-54.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251128.006
    摘要 (169)      PDF (14626KB)(331)    收藏
    为探究大厚度Nomex蜂窝在成型固化过程中出现的侧向变形滑移的问题,采用有限元分析方法对蜂窝精细结构进行建模和计算,并将计算结果与工艺试验结果对比。本文先对蜂窝平面压缩测试试验件进行精细结构建模,计算得到的蜂窝芯体的加载响应与试验结果相符且误差较小,可以证明使用2D壳单元对蜂窝格孔进行建模计算的可靠性与准确性。在此基础上建立蜂窝成型工艺试验件有限元模型,计算得到蜂窝芯体在成型固化过程中的局部力学响应,模拟出了蜂窝从格孔壁失稳屈曲到试验件边缘滑移的变化过程;与成型工艺试验结果对比,两者蜂窝变形趋势基本相符,证明该仿真模型可以为工艺试验及蜂窝芯稳定化选择提供参考。
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    29. PVC-CFRP管钢筋混凝土梁弯矩-曲率关系分析
    徐国士, 樊宇杰, 高擎, 于峰, 姚晓光
    复合材料科学与工程    2026, 0 (3): 1-9.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260328.001
    摘要 (169)      PDF (12196KB)(348)    收藏
    本文对20根PVC-CFRP管钢筋混凝土梁开展受力性能试验,分析梁试件尺寸、箍筋配箍率、环向CFRP条带宽度与层数、条带粘贴方式、纵向CFRP布层数以及剪跨比等因素对试件力学性能的影响。结果表明:试件的破坏形态为箍筋及梁底纵筋屈服,CFRP条带被拉断。随着试件截面尺寸、配箍率、CFRP条带宽度与层数以及纵向CFRP布层数增加,试件极限承载力增加,弯矩-曲率关系曲线斜率增加,试件的曲率发展速度明显减缓;随着剪跨比的增加,试件极限承载力减小,试件弯矩-曲率关系曲线变化不明显。在相同配纤率条件下,CFRP条带粘贴形式对试件的承载力与弯矩-曲率关系曲线的影响较小。在试验研究基础上,考虑各因素对试件弯矩-曲率关系的影响,引入试件刚度调整系数,建立试件的弯矩-曲率关系计算模型。
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    30. 缝合装置中含间隙刺料机构分析及优化
    王昊轩, 何俊杰, 王天琪, 凌雨风
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 63-71.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.009
    摘要 (168)      PDF (12560KB)(144)    收藏
    为提高碳纤维复合材料缝合成功率,对缝合装置样机进行优化。本文研究了缝合装置中含间隙刺料机构的动力学响应。建立间隙模型并对其进行动力学分析,对比三种含间隙旋转副接头的接触力模型,通过三维建模并使用MATLAB软件对间隙模型进行动力学仿真,研究三种接触力模型对刺料机构的动力学性能影响。搭建实体样机,进行针穿刺试验、缝合碳纤维复合材料试验。研究结果表明:选用流体动力接触力模型对含间隙旋转副接头进行分析,机构的动力学响应更接近于理想旋转副的动力学响应,减小了刺料机构的振动,从而优化了缝合线迹,提高了碳纤维复合材料缝合成功率。由此证明该接触力模型以及机构设计符合缝合碳纤维复合材料要求。
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    31. 基于Lamb波的复合材料不同界面分层损伤扩展监测
    武李奇亚, 耿亚南
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 72-78.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.010
    摘要 (168)      PDF (7289KB)(115)    收藏
    分层损伤是复合材料中常见的损伤之一,会随着工作时间的延长而逐渐扩展,严重削弱复合材料的强度与稳定性,同时分层损伤处于不同界面也会使其各项力学性能发生不同程度的变化,因此能有效地对其进行识别定位与扩展监测对结构整体安全性具有重要意义。本文提出一种基于Lamb波的ToF分层损伤监测方法,通过对比分析复合材料层合板上下表面Lamb波ToF差异,对存在初始分层损伤的复合材料层合板进行损伤界面的定位,并对不同界面的分层损伤扩展进行可在线的持续监测。首先,研究了Lamb波监测分层损伤的原理。其次,建立了分层损伤界面深度、长度与Lamb波在结构中传播速度的关系,得到对分层损伤界面定位与扩展监测的理论基础。最后,通过有限元仿真验证所提出方法的有效性。仿真结果显示,分层损伤界面距离层合板表面越浅,Lamb波信号延迟越明显,上下表面接收的信号时间差异越大,且信号延迟程度与分层损伤长度的增长呈线性关系。
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    32. 2.5D机织碳纤维增强Zr基陶瓷复合材料烧蚀性能研究
    王润宁, 何财鑫, 渠振江, 张佳平
    复合材料科学与工程    2026, 0 (1): 1-8.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260128.001
    摘要 (168)      PDF (17626KB)(62)    收藏
    连续纤维增强陶瓷基复合材料密度低,同时具备卓越的机械性能与抗烧蚀/氧化特性,被认为是极具发展潜力的热结构材料。本研究以2.5D机织碳纤维预制体作为增强体,采用化学气相渗透结合反应熔渗工艺制备碳纤维增强Zr基陶瓷复合材料,探究了其在氧-乙炔以及氧-煤油环境中的烧蚀行为。结果表明:经过2 200 ℃氧-乙炔环境100 s的烧蚀考核,材料结构完整,并表现出较低的线烧蚀率和质量烧蚀率,分别为-0.74 μm/s和1.51 mg/s,经1 300 ℃氧-煤油烧蚀100 s后,其线烧蚀率和质量烧蚀率分别为-0.99 μm/s和11.48 mg/s。氧-乙炔烧蚀后,材料表面形成ZrO 2+SiO 2复合氧化物保护层,可以有效阻挡氧气向材料内部扩散,使其具有良好的抗烧蚀性能,但在氧-煤油烧蚀环境下,由于燃气中的水蒸气与SiO 2反应生成气体,致使其氧化层疏松多孔,从而为氧化性气体扩散提供通道,引发基体与纤维氧化,削弱复合材料的抗冲刷能力。
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    33. 连续玻璃纤维增强聚醚醚酮热塑性复合材料制备与性能研究
    霍红宇, 姚鑫, 石峰晖, 高亮, 张宝艳
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 50-55.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.007
    摘要 (165)      PDF (5829KB)(135)    收藏
    高性能连续纤维增强热塑性树脂基复合材料具备高韧性、耐疲劳、抗冲击、可重复加工等特性,可弥补传统热固性复合材料韧性不足、在低速冲击下易分层、疲劳极限低等不足。本研究以AC8201树脂为基体,国产高强玻璃纤维S6C10为增强材料,使用悬浮热熔法成功制备了一种连续高强玻璃纤维增强聚醚醚酮热塑性预浸料,牌号为S6C10/AC8201,其外观均匀平整且无干纱,树脂含量为24.8%,具有良好的物理性能与加工工艺性。使用热压成型工艺制备S6C10/AC8201复合材料层合板,其厚度均匀且无干纱,展现出了优异的力学性能和疲劳性能。其中弯曲强度为1 818 MPa,相比TC1200预浸料的弯曲强度提升13.6%;0°拉伸疲劳极限强度为490 MPa,相比热固性S6增强高温环氧复合材料的0°拉伸疲劳极限强度提升21.3%。
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    34. 复合材料电池箱体RTM成型工艺仿真及孔隙缺陷分析
    张赛, 邹文涛, 宋通, 程从前, 曹铁山, 吴晓重, 孟宪明, 赵杰
    复合材料科学与工程    2026, 0 (1): 92-101.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260128.013
    摘要 (164)      PDF (10942KB)(60)    收藏
    针对复合材料电池包下箱体的树脂传递模塑(Resin Transfer Molding,RTM)成型进行了方案设计,基于PAM-RTM软件对其充模过程进行仿真分析及孔隙缺陷预测。首先,对比了两种方案在三种出胶口状态下充模时间,分析了注胶压力及树脂黏度对RTM成型时间的影响规律;其次,分析了充模过程中注胶口附近位置的压力变化情况;最后,预测了宏观/微观两种尺度孔隙缺陷在构件中分布及注胶压力对孔隙含量的影响规律,并结合流速优化理论控制树脂前沿流速以降低孔隙含量。结果表明,模腔内注胶与出胶口压力差越大,成型用时越少,且受到注胶位置影响。注胶压力与充模时间呈线性关系,压力越低,充模时间缩短效果越明显,且黏度越大,充模时间越长。孔隙含量与前沿流速有关,注胶压力越大导致流速越快,宏观孔隙随之减少,微观孔隙相应增多;且流速优化方式注胶能够显著降低总体孔隙率水平,但会延长成型周期。
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    35. 碳纤维环氧复合材料激光辐照行为及其表面涂层制备研究
    杨昱, 王思薇, 马壮, 高丽红
    复合材料科学与工程    2026, 0 (2): 44-48.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.006
    摘要 (164)      PDF (7572KB)(393)    收藏
    碳纤维环氧复合材料在航空航天等领域获得了广泛应用,随着激光技术的发展,激光与材料之间的相互作用研究具有重要价值。本文使用高能连续激光对碳纤维环氧复合材料样品进行了激光辐照试验分析,并以有机硅树脂为基料,氮化硼为填料,添加不同含量的聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)乳液,采用刮涂法在碳纤维环氧复合材料表面制备了新型涂层材料。在17.1 W/cm 2的功率密度下,随着辐照时间的延长,碳纤维环氧复合材料样品损伤程度逐渐增加。制备得到的改性树脂基涂层反射率可达83.7%,随着PTFE含量的增加,涂层表面孔洞减少,F—C—F键逐渐增强,接触角增加,改善了涂层表面疏水性能。
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    36. 基于RTM-预浸料工艺的数值模拟与固化制度优化
    陈婕, 谢金鑫, 彭飞, 张峰嘉, 许林鹏, 周何乐子, 周华民
    复合材料科学与工程    2026, 0 (1): 82-91.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260128.012
    摘要 (163)      PDF (13731KB)(76)    收藏
    RTM-预浸料工艺界面处预浸料和树脂固化的不同步导致了明显的固化度梯度,使得界面力学性能下降,但是目前少有共固化过程的数值模拟和对其固化制度的探索。基于环氧树脂和碳纤维/环氧树脂预浸料的固化动力学模型,利用ABAQUS软件的二次开发对共固化过程进行数值模拟,从而优化工艺曲线参数,使界面处两种材料同步固化,并通过短梁剪切试验和双悬臂梁试验验证了模拟结果的可靠性。结果表明:界面的两种材料存在放热耦合作用,但对界面材料的固化影响很小;在不同固化制度下,层合板界面层短梁剪切强度和Ⅰ型层间断裂韧性均优于预浸料层相应值,且采用以约5 ℃/min的升温速率升温至180 ℃保温2 h的固化制度,层合板力学性能更优。研究结果对实际生产具有一定的指导意义。
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    37. 基于直接多尺度法的单向纤维复合材料弯曲渐进损伤分析
    许欣怡, 马连华, 周伟
    复合材料科学与工程    2026, 0 (1): 39-44.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260128.006
    摘要 (162)      PDF (4882KB)(123)    收藏
    基于ABAQUS仿真平台,本文采用一种高效的并行多尺度计算方法,即直接多尺度有限元(Direct FE 2,DFE 2)法,对碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在弯曲载荷下的渐进损伤行为开展了数值研究。该方法实现了宏观尺度模型和微观尺度代表性体积元(Representative Volume Element,RVE)的同时计算。在考虑纤维在基体内随机分布的基础上,利用Python脚本实现了微观尺度RVE模型的参数化建模。基于ABAQUS内置的热-力耦合分析模块,通过编制UMATHT和UMAT子程序,比拟求解了基于局域化梯度增强模型的聚合物基体损伤问题。最后,DFE 2和全尺寸直接数值模拟(Direct Numerical Simulation,DNS)的对比计算研究表明,DFE 2方法在保证准确性的同时,显著提高了计算效率,从而大幅降低了计算成本。
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    38. 迁移学习在短纤维增强聚合物弹塑性响应预测中的应用研究
    邢文奇, 朱水文, 武顺心
    复合材料科学与工程    2026, 0 (2): 10-19.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260228.002
    摘要 (162)      PDF (12490KB)(386)    收藏
    随着复合材料在航空航天、汽车等多个领域的广泛应用,准确预测其力学性能变得愈发重要。本研究提出了一种基于迁移学习的短纤维增强聚合物应力-应变曲线预测方法。首先,通过DIGIMAT构建数据库,并采用拉丁超立方抽样技术选取样本,以提高模型训练的效率。然后,利用人工神经网络作为代理模型,并采用迁移学习方法,快速获取新材料的应力-应变预测模型。研究结果表明,迁移学习模型能有效捕捉材料应力-应变行为的关键特征,特别是在预测五阶多项式系数方面表现出色。进一步分析了纤维体积分数和长径比对材料力学性能的影响,发现较大长径比的纤维能更有效地传递应力。本研究为短纤维增强聚合物的性能预测提供了一种有效的工具,尤其在数据获取困难或成本较高时,展现了迁移学习在复合材料性能预测中的潜力和应用前景。
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    39. 风电叶片基于龙门与六轴机器人的全自动推胶设备设计及应用
    周瑞瑞, 闫少轶, 陈晓亮, 李振飞
    复合材料科学与工程    2026, 0 (1): 133-140.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260128.018
    摘要 (161)      PDF (6041KB)(98)    收藏
    风电叶片粘接胶涂胶作业是风电叶片主成型工序的核心作业步骤之一,其直接影响成品叶片的使用寿命和发电效率。当前,叶片生产企业仍采用人工手持刮板推胶的形式作业,胶型质量差,受员工熟练程度影响大,试合模数据与胶层参数匹配率低,粘接胶浪费严重,人工成本高。为解决上述问题,本文综合考虑了现场实际作业需求及功能分析方案,设计采用了龙门绗架式机械臂、工业六轴机器人、智能可调节胶靴的构造形式,使用可编辑逻辑控制器,实现各部件间的协同总控,进而实现大型风电叶片的全自动推胶作业。设计完成后,使用研制样机进行试验。结果证明,该设备的应用可有效降低工序用工成本,提升作业效率与胶型质量,降低粘接胶用量。
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    40. 改性黑磷增强聚脲涂层的制备与性能研究
    孟庆实, 董奕彤, 王朔, 韩森森
    复合材料科学与工程    2025, 0 (12): 11-19.   DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20251228.002
    摘要 (161)      PDF (9837KB)(249)    收藏
    为了提高聚脲(Polyurea,PUA)弹性体基复合材料的阻燃性能,本文选择改性黑磷纳米片,并将其添加到聚脲体系中,制备出改性黑磷增强聚脲复合材料。制备了四种不同的PUA试件:纯PUA试件、含1wt%黑磷(Black Phosphorus,BP)纳米片的BP/PUA试件、含1wt%壳聚糖改性黑磷(Chitosan-Modified Black Phosphorus,CS-BP)纳米片的CS-BP/PUA试件以及含1wt%壳聚糖和三聚氰胺硼酸盐(Melamine Borate,MB)改性黑磷(MB-CS@BP)纳米片的MB-CS@BP/PUA试件。通过垂直燃烧试验、锥形量热试验、拉伸试验和摆锤冲击试验,对比了四种PUA试件的阻燃性能、燃烧行为及力学性能。试验结果表明:MB-CS@BP纳米片的加入能明显提高PUA的阻燃性能,相比加入BP和CS-BP纳米片,MB-CS@BP/PUA复合材料表现出更好的燃烧行为,阻燃效果最佳;MB-CS@BP纳米片的加入能够有效提升PUA的拉伸强度,比纯PUA拉伸强度提升了36.7%;在低速冲击条件下,MB-CS@BP/PUA复合材料相比于采用裸铝合金作为防护涂层的复合结构,冲击强度提高了41.40%。
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