大多数高分子材料容易燃烧，可能引发火灾，从而导致人员伤亡和经济损失。早期使用的卤系阻燃剂等在防火过程中会释放大量烟雾以及腐蚀性、有毒有害的卤化氢气体，不再满足发展需求。离子液体具有不可燃性、非挥发性、良好的化学稳定性和热稳定性、可循环利用及对环境友好的特性，有望成为新型高效阻燃剂或协效剂。

离子液体种类很多，但并非所有离子液体都具有阻燃性能。目前常用的阻燃离子液体按照所含盐种类划分，主要有磷酸盐类、硅盐类、硼酸盐类、咪唑盐类和磺酸盐类。

(1)直接合成法：包括了常规离子液体的一步、两步合成法，通过控制材料的配比、反应条件、设备及反应辅助装置，利用加成反应、酸碱中和反应等原理，制备出具有阻燃性能的新型离子液体。(2)改性法：对离子液体进行结构或性质上的调整，通过引入特定的功能基团、改变其离子组成等方式，使得阻燃分子结构嵌入到离子液体中，以改善其阻燃性能或满足特定的阻燃需求。(3)插层法：使阻燃剂与离子液体分子以层状分布，形成阻燃离子液体复合物，阻燃剂与离子液体之间的配合有利于阻燃效果的提升，可以实现阻燃性能的调控。(4)计算机辅助设计： 通过计算机辅助设计来预测离子液体性质，进而确定所需的阻燃离子液体。

(1)消耗作用：阻燃离子液体中的分子在高温下与材料或燃烧产物中的自由基等活性物质反应，消耗这些物质同时放出不燃性气体使得火焰衰竭，减缓火焰传播速度。(2)炭化作用：阻燃离子液体中的分子在高温下单独或与材料分子协同反应生成炭质物，这些炭质物可以在材料表面形成一层炭化层，隔绝空气，从而阻止火焰的进一步传播。

(1) 阻燃离子液体在聚合物中的应用：聚合物分子具有相对较低的熔点和燃点，当受到热源的作用时容易软化或燃烧。阻燃离子液体在聚合物材料中的研究发展趋势主要集中在提高阻燃效果、改善材料性能和实现绿色发展上。然而，其在工程应用中存在成本较高、加工难度大以及长期耐久性等方面的问题。(2)离子液体在纺织品阻燃中的应用：离子液体凭借高热稳定性、不挥发性，不易燃性等独特理化性质以及高温下排放降解产物的吸热效应，减少有害化学物质的排放的同时，提高了纺织品的阻燃性，可以有效减少消防事故，更好地保障医疗、餐饮工作的安全。目前，耐久性和成本较高的问题阻碍了阻燃离子液体应用。(3)离子液体在电子材料阻燃中的应用：电池遇到安全隐患着火时，会释放出大量的热量和有毒的烟雾，可以在短时间内导致死亡。而离子液体具有电化学稳定性强、阻燃和离子电导率高等优点。其研究发展趋势朝着提高其安全性和稳定性的方向不断深入。然而，其导电性、充放电性能等方面仍存在短板，需要进一步研究和解决。 (4) 离子液体在其他材料阻燃中的应用：离子液体作为一种新型阻燃剂，在其他材料如纳米材料、生漆等中的应用不断增多。但大多数研究仍集中在实验室规模，缺乏工程应用中的实际验证，需要针对工程应用的性能评价和应用推广研究。

通过引入阻燃离子液体，高分子材料的化学稳定性及防火性能等得到有效提升，对现阶段研究发现的问题及未来研究方向分析如下：目前所用离子液体自身成本较高，合成方法复杂，生产工艺尚不成熟，还可能改变材料的透明度，不易成型，使其应用受到影响。存在着工程应用验证不足、长期稳定性欠佳等短板还难以运用到实际的工业生产中。因此，探究以绿色、可循环、无毒害原材料为基础的阻燃离子液体高效制备；推进阻燃离子液体与其他材料复合改性的研究；研发多功能阻燃离子液体。

随着全球能源需求的增长和环境问题的加剧，开发新型高性能气体传感器变得尤为迫切。生物质炭材料因其独特的孔隙结构、大的比表面积、丰富的表面活性官能团和活性位点，在气体传感检测领域表现出了巨大的应用潜力。

本文按照生物质炭的主要来源对生物质进行了分类(植物基、动物基和微生物基)以及四种生物质炭材料的常见制备方法(水热炭化法、活化法、模板法和微波热解法)。重点讨论了生物质炭材料在半导体型气体传感器和非金属氧化物主导型气体传感器中的应用，以及它们作为气敏材料在检测各类气体方面的应用。

不同来源的生物质原料在炭材料制备中各有特点，在需要高比表面积和高孔隙率的应用中，可以选择植物基原料。在需要特定化学功能性或生物相容性的应用中，可选择动物基原料用来提供丰富的杂原子掺杂。对于寻求高可持续性和高可获得性的能源存储和转换应用，微生物基原料提供了一种有前景的解决方案；不同的制备方法在生物质炭材料制备方面各有优劣。水热炭化法适用于制备高比表面积和多孔结构的材料，但其制备过程相对较慢。活化法可以控制生物质炭材料的孔结构增加其比表面积，但反应需要在高温和高压条件下进行，活化剂可能对环境造成影响。使用模板法可制备具有特定形状和结构的生物质炭材料，但制备过程较复杂，且模板的去除需要使用化学试剂或高温处理，可能会影响材料的结构和性能。微波热解法可以控制材料的形貌和结构，但可能引起局部过热现象导致炭材料结构不均；在半导体型传感器方面，生物质炭材料因其良好的导电性与气敏特性，被广泛应用于各类有毒有害气体(如NO、NO₂、H₂S、VOCs等)的检测中，展现出了高灵敏度、快速响应及良好选择性等优点。而在非金属氧化物主导型传感器领域，生物质炭作为修饰材料，通过调控界面反应与电荷转移过程，显著提升了传感器的检测性能与稳定性。

生物质炭材料的可再生性和环境友好性使其成为理想的传感器材料，但其较高的工作温度常常限制了这种类型传感器的使用。可通过与纳米技术、薄膜技术结合研发出同时检测多种气体的新型气体传感器。具有发展潜力的气敏用生物质材料有生物质衍生的碳纳米管、石墨烯和富勒烯，通过与这些生物质炭复合，可以充分发挥其优异的导电性能，有效克服非导电成分带来的不利影响。

自然界中的超疏水现象在金属表面的防腐蚀行为方面引起了表界面科学、微纳制造以及复合涂层等多学科领域研究者的广泛关注，展现出了巨大的应用前景。超疏水涂层的防腐蚀性能与其润湿性及表面微纳结构密切相关，本文将聚焦于不同超疏水涂层的防腐性能以及其腐蚀机制，综述超疏水涂层在防腐性能、制备方法和金属表面应用等方面的发展现状。

本文在梳理超疏水涂层的润湿理论后，探讨了超疏水涂层引入的新型腐蚀防护机制。根据涂层材料的不同，分析并比较了各类涂层的防腐性能及其防腐机制。此外，还归纳总结了金属表面不同的制备方法，并分析了它们各自最合适的应用场景。最后，聚焦于超疏水涂层在金属表面的应用前景，分析了超疏水涂层的主要应用现状，并总结了目前存在的不足和缺陷。

润湿理论包括Young模型、Wenzel模型、Cassie-Baxter模型在内的固体表面基本润湿理论。低附着力、屏蔽作用、高界面结合力和空气层的四种界面行为在超疏水涂层防腐蚀方面起到了关键作用。其中，Lotus效应使水滴在类似荷叶的表面上形成近乎完美的球形，通过基体表面微结构和低附着力，有效带走表面污物和腐蚀介质，从而保持长期的腐蚀防护效果；阻碍电化学腐蚀通过超疏水涂层的高接触角减少水滴与金属表面的实际接触面积，从而阻碍腐蚀微电池的形成；提高界面结合力主要抵抗由物理因素引起的金属腐蚀；气垫效应则通过超疏水涂层的特殊结构和化学性质使水珠无法完全附着，从而形成类似空气层的半悬浮状态，阻碍腐蚀性物质与金属直接接触。超疏水涂层根据涂层材料可以将其分为防蚀性超疏水聚合物涂层、耐蚀性纳米超疏水涂层、耐蚀性超疏水陶瓷涂层三大类，其在金属表面的防腐蚀行为各有高低。其中，防蚀性聚合物涂层主要涉及到特定的功能性物质，如防腐蚀剂、添加剂和纳米颗粒等，其含量以及相关成分配比都会影响该超疏水涂层的防腐性能，在实际应用时也将面临耐久性减弱、容易脱落的问题；耐蚀性纳米超疏水涂层得益于纳米材料的独特性能，将其与其它材料的结合形成微纳米级结构表面，不仅能够抵御化学腐蚀还能减少污染物附着，以此来加强金属的防腐蚀能力并延长材料的使用寿命。该类涂层在耐蚀性以及稳定性方面比防蚀性超疏水聚合物涂层表现得更出色；耐蚀性超疏水陶瓷涂层结合了特殊的微纳米结构和表面改性技术，在金属防腐蚀领域展现出极大地应用前景。其环境因素、设计成分配比都将影响涂层的防腐蚀性能，并且由于陶瓷材料本身的耐腐蚀性和硬度，该类涂层的耐腐蚀性能优于上述两种涂层。金属表面超疏水涂层的制备方法主要包括自组装法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法、激光刻蚀法。其中，自组装法利用分子间的作用力自动排列形成有序结构，适用于制备纳米级结构；溶胶凝胶法通过化学反应将液态前驱体转变为固态凝胶，再经过热处理形成涂层，适用于大面积涂覆；化学气相沉积法在气相中通过化学反应沉积前驱体，适用于高精度涂层；激光刻蚀法利用激光刻蚀材料，形成所需的微纳结构，适用于需要高精度微结构的场景。此外，根据微纳结构的减材或增材制备方式，还可以将金属表面制备超疏水涂层的方法分为减材和增材两类。减材方式主要包括化学刻蚀和电化学刻蚀，化学刻蚀适用于能被常见蚀剂所溶解的金属材料，而电化学刻蚀则是通过在特定电解质溶液中施加电流，控制金属表面的局部腐蚀，形成所需的微纳结构，两者均适用于在金属表面大面积制备微纳结构的场合；电化学沉积和喷涂法则属于增材制备方法，其中，喷涂法可以在不同基底材料表面进行实施，适合在金属表面形成保护性涂层或增强特定功能的情况，如防腐蚀涂层、耐磨涂层等。同时，喷涂法操作简便，适用于快速涂覆需求。而电化学沉积则是利用化学反应中产生的沉积物，形成均匀的超疏水薄膜或结构，并且该方法与电化学刻蚀技术有所不同，后者是通过电解反应去除材料，属于减材方式，而电化学沉积法则是增加材料厚度或形成特定结构。超疏水涂层在金属防腐蚀领域主要广泛应用于铜、铝及其合金、镁合金以及钢铁及其合金方面。铜基材料的应用扩展到防冰和油水分离；铝及其合金主要用于船用材料，提升耐腐蚀稳定性；镁合金的应用则关注在特定条件下提高耐蚀性；钢铁及其合金由于使用广泛，超疏水涂层可以有效提高耐蚀性，拓宽应用范围。不同性能的超疏水涂层，如低附着力、良好的自清洁性和环境耐久性，有效解决了钢铁在不同腐蚀环境中的腐蚀问题。

随着科学技术的发展，超疏水涂层在金属防腐蚀领域取得了显著进展。未来应重点开发经济、环保、高效且多功能的超疏水涂层，以推动其在工业中的广泛应用。目前的现状可以归纳为以下四点：尽管超疏水涂层能显著提高金属的耐腐蚀性，但在实际应用中，环境因素如强酸、强碱或高湿度可能影响涂层的稳定性和防腐蚀性能；‚研发低成本、环保且耐磨的高效涂层仍然是主要挑战，特别是在高温高压或机械磨损环境中；ƒ相比其他技术，溶胶凝胶法易于规模化制备，但需提高涂层与基底的黏附强度和机械稳定性；„面向复杂环境，涂层不仅需具备防腐蚀性能，还需具备抗生物黏附、减阻等功能。

当前全球水资源污染，淡水短缺问题日益严重，针对海水、苦咸水、工业废水及生活污水等非常规水资源净化再利用的研究显得尤为迫切。目前现阶段的常规水净化技术如膜分离、光催化、吸附、高级氧化等，虽然在水净化领域已经较好的应用效果，但仍存在成本高昂、二次污染、设备需求高等不足，这在欠发达及偏远地区难以推广应用。而太阳能驱动的水净化技术，凭借其成本低廉、清洁绿色、性能高效等优势在水净化领域引起广泛关注。并且研究发现，将特殊润湿性与光热效应进行协同作用，可有效提高光热转换材料的太阳能利用率及水净化性能，二者的协同作用为非常规水资源净化提供一种行之有效、绿色低碳的解决方案。

首先针对常规水净化材料的研究现状进行概述，并针对其优缺点、处理对象进行对比，指出开发新型的水净化材料的必要性。随后就单一特殊润湿性材料与光热转换材料在水净化领域的作用机制及研究进展进行阐述，解析特殊润湿性及光热效应在水净化应用层面的协同增效机制及工作原理。在此基础上，深入剖析二者的协同作用在太阳能利用、水净化效益、可持续性能以及应用场景等方面的优势。并对超浸润光热复合材料在水净化领域的应用场景及应用性能进行分析与评价。

①针对单一特殊润湿性材料，通过对其进行表面化学改性、微观结构设计、孔径大小控制，可选择性的对其应用性能进行调控以适应不同应用场景。随着研究的深入，特殊润湿性材料中的Janus型材料由于其两侧形貌结构与化学组成具有不对称性，因此赋予Janus型材料某些优于其他特殊润湿性材料的独特性能，使其在油水分离、染料吸附以及重金属离子去除等领域具有极大的应用潜力。②光热效应作为太阳能利用中最为广泛的应用方式之一，备受科研人员的关注。根据不同的产热机制，提出了三种光热效应机理，分别是等离子体共振热效应、半导体非辐射弛豫以及分子热运动。基于三种光热效应机理，设计并开发了各式各样的光热转换材料，并在多个领域得到应用。在水淡化领域，通过光热转换材料对太阳光进行捕获收集，并将其转换为热能，用以加速水体的蒸发，从而获取洁净的淡水资源。与其他水淡化技术相比，采用光热转换材料淡化水体的方式，在操作流程、成本消耗、应用效果等方面具有明显优势；在污染物降解领域，利用光热效应可有效提高一些特定材料的催化/活化性能，从而加速对水体中污染物的降解速率；在灭菌领域，通过利用部分材料的光热效应，可对细菌的细胞膜进行破坏，致使细菌细胞内营养物质流失，达到灭菌的效果。③常规的光热转换材料在对水体进行长时间淡化时，会因材料内部盐分堆积或油相黏附导致水净化性能下降，而超浸润光热复合材料借助其特殊润湿性，可有效减免水体中盐分、油相对材料带来的不良影响，使其保持稳定的水净化性能，实现高效水净化应用。此外，超浸润光热复合材料利用光热效应可对油相进行精准分选与吸收。粘性油相的流动性差吸油困难，常采用加热的方法来降低油相的黏度，促使油相流动性提高，进而实现对粘性油相的有效吸收。传统加热法能耗高，流程长，而超浸润光热复合材料凭借其对油相的亲和力以及光热效应有效简化粘性油相吸收过程，提高吸收效率。④基于在特殊润湿性与光热效应协同作用下构筑的超浸润光热复合材料，其应用性能更加丰富。自然界含盐水体系、工业废水及生活污水、含油废水等多相水体系，其成分较为复杂，对水净化材料的净化性能、稳定性能等都有着较高的要求。从超浸润光热复合材料的应用现状可以看出，超浸润光热复合材料凭借自身独特性能使其在低成本、无污染的前提下，对多相水体系展现着优异的净化效果，符合当今绿色可持续发展规划，在水净化领域有着巨大应用潜力。

超浸润光热复合材料因其独特的润湿性能和高净化性能在水净化领域显示出巨大的应用前景，目前已开发各种具有独特结构的超浸润光热复合材料，并在水净化领域展现出色的净化效果，但在现今研究阶段仍然存在诸多挑战：①超浸润光热复合材料的润湿性能种类较少，目前具有超亲水、超疏水、超亲油、超疏油特性的超浸润光热复合材料已被提出，而拥有超双疏、超双亲、超滑等特性超浸润光热复合材料相关研究较少，因此还需进一步拓宽特殊润湿性的其他特性与光热材料的协同作用的思路，开发新型超浸润光热复合材料，以满足不同应用场景的需要。②水净化过程中存在大量能量损失，太阳能整体利用率较低等问题。还需对超浸润光热复合材料在水净化过程中残余的能量进行捕获收集并加以利用，实现能源的高效转换。③现今的超浸润光热复合材料在大规模制备方面可行性差，亟需开发效果稳定、可进行规模化生产的超浸润光热复合材料，推进实现工业化生产，以有效解决当前淡水资源短缺、水资源污染严重等问题。

固相预锂化技术因其简单的制备工艺、环境友好性以及出色的预锂化效果已成为硅氧负极材料常用的预锂化方法之一。但总结该技术成果的论文较少，没有对固相预锂化的原理、反应锂源、改进方法、热处理参数及产业化问题等角度进行全方位的总结。而本文主要介绍了固相预锂化SiO的原理，探讨了不同锂源在固相预锂化SiO过程中的效果差异，以及归纳了固相预锂化效果优化的方法。同时，总结了当前SiO固相预锂化存在的问题，并介绍了产业界采取的解决方案。使读者能够快速了解该领域的发展现状。

本文主要通过对比分析、分类归纳的方法，从固相预锂化原理、反应锂源、优化方法、热处理参数及产业化问题等多个角度进行了全方面的阐述。

使用LiH作为固相预锂化锂源，干法混合热处理，对SiO的ICE提升最为明显，循环寿命，倍率型方面的表现也十分优异。且由于具有更高的热稳定性，在室温以及干燥的空气环境下能够稳定存在，较少的副产物等优势，使其相对于其他锂源更具有产业化的潜力。但LiH具有较高的键能，放出的热量更多，相对于其他锂源对硅晶粒尺寸的影响也更大。此外，固相预锂化后还存在硅晶粒长大、浆料产气、高碱性浆料对粘结剂的基团造成破坏等问题，对电池的循环性能造成了较大的影响。预锂化后的硅氧负极材料难以与制浆工艺完全兼容，对电池的生产也造成了较大的阻碍。当前，主要通过降低热处理温度和建立包覆层等方法来解决硅晶粒尺寸增大、浆料产气和pH值升高等问题，但这会牺牲SiO部分ICE并增加预锂化工艺的复杂度。工业界也在开发与固相预锂化工艺相兼容的粘结剂，降低浆料的强碱性对其的影响；针对性的对热处理设备进行优化改造，使其具有散热功能好、密封性优良的特点，以降低热处理温度对硅晶粒长大的影响、提升预锂化效率等，以此提高固相预锂化方法的实用性。

总体来看，固相预锂化由于其简单的生产工艺、对环境友好的特点以及对ICE提升明显的效果，使其具备规模化生产的巨大潜力；其中用LiH作为固相预锂化锂源，干法混合热处理，对SiO的ICE提升最为明显，循环寿命，倍率型方面的表现也十分优异。但固相预锂化需要在高温下才能促使锂源与SiO发生反应，因此在热处理过程中容易使晶界发生迁移，硅晶粒尺寸增大，导致循环稳定性变差；预锂化后SiO的残锂、裸露的锂硅酸盐，会导致浆料产气、pH值上升等问题，使其难以与制浆工艺完全兼容，对电池的生产造成了较大的阻碍。当前，主要通过降低热处理温度和建立包覆层等方法来解决硅晶粒尺寸增大、浆料产气和pH值升高等问题，但这会牺牲SiO部分ICE并增加预锂化工艺的复杂度。对于固相预锂化热处理过程、浆料产气等反应机制仍然了解不足，需要进一步深入系统的研究。但随着研究的深入和技术的进步，固相预锂化的制备工艺流程将逐渐成熟完善，为锂离子电池的商业化发展做出更大贡献。

在碳纤维(CF)表面进行金属化处理可以使碳CF兼备原始纤维轻质高强和金属高导电/导热等多重性能，并可一定程度改善其可编织性，是丰富CF功能、提高纤维界面结合能力和赋能复合材料结构与功能一体化的有效手段之一，在电磁屏蔽、防雷击、除冰/防冰、电能传输、超级电容、信号传感、复合材料结构功能一体化等领域，可一定程度替代传统金属材料使用。

本文综述了研究学者在CF表面金属化方面取得的进展。具体从金属化工艺入手，分析了近年来主要CF金属化工艺路线，包括喷涂、磁控溅射(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电镀、化学镀等，从商业化工程应用角度重点分析了具有大长度连续金属化潜力的电镀和化学镀的核心环节和工艺特点。总结了金属化碳纤维(MCF)的应用现状，展望了CF表面金属化将面临的挑战及未来发展趋势。

目前CF的表面金属化处理方法主要有喷涂、磁控溅射(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电镀、化学镀，此外还包括溶胶-凝胶法、原子层沉积、金属熔敷等新概念技术。各种CF金属化处理方法均有其优势和弊端，鉴于目前技术水平，用作电磁屏蔽填料的场景多使用MCF短纤，在CF短纤金属化层面，多种金属化方法共存，主要以满足实验和部分应用验证需求；从商业规模化应用角度看，大长度连续MCF更能满足如柔性电磁屏蔽材料、防雷除冰、信号传感器、电气线路传输、超级电容、结构电池等工程领域的复杂应用需求。电镀和化学镀作为众多金属化方法中兼备大长度连续金属化潜力和较高性价比的技术，二者工艺路线基本相似，仅在施镀条件上有所差异，其核心环节会直接影响到镀层质量与材料性能。无论电镀或化学镀，CF金属化处理之前均需对其表面进行去胶、粗化、活化(敏化)等预处理，其目的为增强纤维与金属层间的界面结合力。CF表面除胶方法主要有高温灼烧法、酸蚀法及丙酮浸泡法。高温热处理和有机溶剂清洗是除胶的主要手段，其中有机溶剂可能还要增加超声震荡分散、索氏提取器来辅助达到理想除胶效果，在连续金属化应用上二者各有利弊。现有粗化方法多为强氧化试剂处理法，对纤维本体会造成不可逆损伤，大大加重了金属化纤维在长期服役中分解失效、力学性能和导电性能损失的风险。而等离子体处理对界面能的改善效果突出，由等离子体处理的MCF所制备复合材料的IFSS增幅比经化学处理的复合材料IFSS增幅高出了约27%，比经涂覆聚多巴胺处理的复合材料IFSS增幅高出了约90.5%。电流密度、镀覆时间、主盐浓度和温度是电镀工艺的关键参数。在面对连续MCF制备时，为了最大化保留CF力学性能和柔韧可织的优势，同时发挥出金属层的高导电特性，适中厚度(0.5-1.0μm)、低电流密度、少施镀时间、光滑镀层的电镀条件可能更适合连续金属化。化学镀配方体系繁多，各因素条件对镀层成型的影响程度会略有不同。当面向连续MCF制备时，为了最大化保留CF力学性能和柔韧可织的优势，同时发挥出金属层的高导电特性，选择碱性镀液配方可能更适合在连续CF表面快速沉积微薄金属层，以实现CF与金属的性能兼备。特别指出的是，在施镀过程中增加对镀液内离子的均匀分散处理，如镀液搅拌，可以有效提高镀层质量，减少漏镀现象发生。在应用方面，将CF表面金属化可以有效改善CF表面能，有利于制造性能更佳的复合材料；且其低密度、高比强度、耐高温、耐腐蚀、导电性好等优异性能使其在电磁屏蔽材料、电热材料以及其他结构-功能一体化材料领域具有广阔的应用前景。其中在MCF产业中，工艺最成熟、应用最广泛的是CF@Ni，其主要用于屏蔽和传导。

当前金属化工艺中，电镀和化学镀可能更适合连续金属化工程制备。在纤维表面预处理的环节中，无Pd活化处理可进一步研究，其中等离子体处理方法对CF损伤程度可控，一次处理可同时获得机械铆合点位和附着活性基团，为CF连续金属化的高效、高质量、低成本工艺路线提供了有力支撑。CF本身具有战略意义，表面金属化更为其锦上添花，所以在制备与应用方面仍具有较大的提升空间，可在以下方面寻求进一步发展：(1)协同升级CF表面改性处理以及金属化工艺或探索新工艺，提升金属化CF力学与导电性能稳定性；(2)对MCF连续化制备工艺加大投入，加快学术研究成果的产业生产转化；(3)积极探索MCF的应用场景，发掘潜在的应用领域，以需求牵引国产化自循环，加速MCF的国产化进程，扩大国际市场份额。

随着全球石化资源的日益短缺和生态环境持续恶化，开发绿色环保的高分子材料迫在眉睫。在众多已开发的绿色高分子材料中，聚乳酸(PLA)是研究最多、性能较好和最具发展潜力的产品之一。但是相较于传统塑料，PLA存在结晶性能差、结晶速率慢等缺陷，进一步导致其物理性能差。因此，提高PLA的结晶性能对其发展具有重要的科学意义和应用价值。

PLA的两种可结晶对映的异构体：左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)等量混合形成的立构复合结晶(SC)比单独的对映链形成的同质结晶(HC)具有更优异的物理化学性能，更符合实际应用的要求。但是在实际生产中SC晶体很难可控生成。碳材料作为异相成核剂加入到PLA中，可以选择性的调控PLA中SC结晶的生成。既可以提高PLA的物理与机械性能，又可以满足人们追求自然、绿色、环保的要求。本文分析了PLA SC与HC晶体的结构，然后按照碳材料分子的结构特点(零维、一维、二维)分类综述了国内外将碳材料作为成核剂在促进PLA SC结晶与性能方面的研究进展，提出了可能得机理，并对存在的挑战及未来的研究方向提出了见解。

碳材料的加入，可以有效的促进了两种PLA对映链的相互作用。碳材料独特的表面结构为聚乳酸分子链的堆积提供了较大的活性表面，诱导PLLA与PDLA链有序排列形成SC结构，因此在提高聚乳酸的结晶度和调控聚乳酸结晶形态方面发挥了重要作用。

总的来说，碳材料作为一种绿色环保的成核剂，在选择性促进PLA SC结晶和提高其物理性能方面展现出显著效果。然而，目前对碳材料作为PLA成核剂的研究仍处于实验探索阶段，为加快其实际应用与推广，可以从如下几个方面努力：(1)在保持碳材料固有性能的前提下，提高碳材料在PLA基体中的分散性；(2)深入探究碳材料与PLA的作用机理；(3)建立“碳材料添加剂结构-聚乳酸结晶行为-热力学与力学性能”之间的可控诱导机制，从而获得具有最优综合性能的聚乳酸-碳复合材料。

凝胶聚合物电解质能够改善全固态电解质与双电极之间存在的高界面阻抗所带来的电荷转移受阻、锂沉积不均匀等问题，有效解决容量衰减快、循环稳定性差等缺陷。本文针对锂硫电池中制备凝胶聚合物电解质所采用的原位聚合和非原位聚合两种不同的工艺手段进行介绍，并讨论供科研工作者开发研究更适宜产业化的凝胶聚合物电解质的合成工艺，展望未来锂硫电池凝胶聚合物电解质合成设计的发展方向。

通过对近些年来国内外凝胶聚合物在锂硫电池中应用的相关文献整理，分析了制备凝胶类聚合物的主要方法，并分别对制备方法的原理、优缺点进行了总结；按照聚合凝胶聚合物的类型，将其分为原位聚合凝胶聚合物和非原位聚合凝胶聚合物，并分析了不同凝胶聚合物基底的特点；基于对凝胶聚合物电解质的研究，总结了不同原位表征手段在锂硫电池凝胶聚合物中的相关应用。

凝胶聚合物的制备方法主要分为：(1)非原位聚合：因其合成凝胶流程简便，更容易在分子水平进行修饰，兼容性更好，易于整合多种材料的优点。非原位聚合方法被广泛应用于制备多功能凝胶聚合物电解质。(2)原位聚合：与非原位聚合凝胶电解质相比，原位聚合凝胶聚合物电解质是在电池内部形成电解质，电极和电解质之间界面稳定性更强，界面阻抗更小，离子迁移速率更高。此外还具有制取便捷，操作安全，更易于实现产业化等优点。为了合理设计凝胶聚合物电解质的成分和结构，研究者还需对锂硫电池凝胶聚合物电解质的反应机理及其对电化学性能的影响进行全面而深入的了解。近年来出现了众多原位表征方法包括：原位X射线吸收光谱法(in-situ XAS)、原位透射电子显微镜(in-situ TEM)、原位原子力显微镜(in-situ AFM)、原位拉曼光谱(in-situ Raman)、原位紫外可见吸收光谱(in-situ UV-Vis)等，这些技术已被用于探究锂硫电池电化学反应过程的内部结构变化，通过联用其他设备也可以获取不同发现，为进一步合理设计凝胶聚合物电解质锂硫电池提供助力。

开发功能化凝胶聚合物电解质锂硫电池是抑制多硫化锂穿梭效应、稳定电极界面和提升电池安全性的必要手段，但凝胶聚合物电解质基底缺陷仍然阻碍着凝胶聚合物电解质锂硫电池的商业化进程，合理设计功能化凝胶聚合物电解质可以解决上述问题。近年来，科研人员提出多种聚合工艺，合理采用不同聚合工艺实现锂硫电池凝胶聚合物电解质功能化。综上所述，针对锂硫电池凝胶聚合物电解质合成工艺及功能化改进进行深入探究，利用先进表征技术阐明锂硫电池电化学作用机制，为推动锂硫电池的商业化提供助力。

氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的衍生物具有高比表面积、良好的机械性能、阻隔屏蔽性、反应活性、热稳定性及化学稳定性等优异的综合性能，在金属防腐蚀领域中表现出了巨大的应用潜力。本文综述了近年来国内外关于GO复合涂层在金属腐蚀与防护领域的研究进展，同时也对GO复合涂层未来发展的趋势进行了展望。

本文以GO复合涂层为中心，分别从GO-无机物复合涂层、GO-有机物复合涂层、GO多元复合涂层三个方面展开，将GO作为涂层填料相对于其他常见无机填料的优缺点进行了对比，同时对国内外现有GO复合涂层在制备方法、掺杂成分、GO掺杂浓度、涂层耐蚀性提高等方面取得的进展进行了归纳总结。

GO掺杂在不同的复合涂层中的作用机理、涂层优势及不足之处各不相同。(1)GO与无机物的复合机理主要是通过分子间氢键及静电力的作用，GO在其中起到的是物理阻隔增加腐蚀介质渗透路径及细化无机粒子晶粒的作用。但GO表面的含氧官能团能够提供大量的反应结合位点这一优势不能被充分的利用，而且由于范德华力及p-p键的相互作用，GO作为填料在无机物中很容易团聚，导致分散性和稳定性都降低，“迷宫效应”无法充分发挥，这些都导致涂层的耐蚀性受到一定限制。(2)相较于无机物，GO与有机物复合时，更能发挥出其自身的优异性能。GO的分散性使它能够填补有机高分子材料固化和成膜过程中出现的孔隙；GO的含氧官能团与有机物能够通过反应形成共价键，对有机物的化学性能和力学性能均有所改变，同时保持着GO原有的物理阻隔性能这一优点。但仍有一些不足之处存在其中。首先，GO易团聚依然是GO-有机物复合涂层耐蚀性提高的关键制约因素之一。其次，在涂层制备过程中，有机溶剂的挥发及不合理的固化方式都会导致传统的聚合物涂层在固化后，不仅会有微孔、微裂纹等缺陷的产生，而且残余的亲水基团或表面活性剂易形成极性孔道。这些缺陷及孔道会为腐蚀介质的入侵提供便捷途径，加速腐蚀介质的吸收和渗透，导致涂层的耐蚀性变差。最后，GO具有一定的导电性，在涂层缺陷的位置容易发生局部电偶腐蚀。(3)GO多元复合涂层不仅使GO的分散性有一定提高，而且其自身的可结合反应位点的利用率也大大提高。关于GO复合涂层的最新研究聚焦在以下几个方面：(1)改善GO团聚性；(2)GO光阴极保护；(3)自预警自修复GO复合涂层。

针对目前GO复合涂层存在的问题，未来的重点研究方向应集中在：(1)开发在耐高、低温领域可应用的GO复合涂层；(2)探索新的改性方法对复合涂层中的GO绝缘处理；(3)减少GO智能复合涂层自修复时间，提高自修复效率。

随着石油化学工业的发展，各种有机溶剂被广泛使用。有机溶剂经常被用于溶解或分散油脂、蜡、橡胶、染料等不溶于水的物质，还可以作为介质参与化学反应或者化合物的合成，此外在多个行业中也被用于清洗、稀释及调节等用途。工业标准对各类用途有机溶剂的含水量等指标都有严格要求，而有机溶剂在使用过程中易受到杂质和水分等污染，因此需要进行纯化处理以满足实际应用的需求。另一方面，有机溶剂使用过程中会产生大量废水，若含有机溶剂的废水未经处理直接排放，不但会对环境和人类健康造成极大危害，同时也会造成有用资源的浪费和流失。综上所述，对有机溶剂进行提纯和分离，有利于提高产品质量，并且可以实现有用资源的循环利用，对环境保护、节能减排以及实现绿色工业过程都有着积极的促进作用。

介绍了渗透汽化膜分离有机溶剂的原理及常用膜材料，综述了渗透汽化分离技术用于不同种类有机溶剂与水的分离以及有机溶剂混合物分离的研究进展，阐明了壳聚糖复合渗透汽化膜提高有机溶剂分离效率的方法和途径。最后，讨论了壳聚糖基复合渗透汽化膜分离有机溶剂面临的问题和挑战，并对发展方向进行了展望。

一方面，壳聚糖由于分子链上含有大量-OH和-NH等亲水基团，可以作为基质膜材料用于有机溶剂与水的分离。添加了亲水无机填料的混合基质膜，内部形成有序孔隙，利于水分子的运输，从而提高对水的选择渗透性，对有机溶剂与水的分离效果明显优于纯壳聚糖膜，膜通量和分离系数都有较大提升。但不足之处在于多数渗透汽化膜难以在常温条件下获得良好的分离效果，添加的无机材料与壳聚糖膜共混互溶性较差时，不能很好的克服trade-off效应等。因此降低分离过程的能耗以及寻求适宜的共混材料是今后研究的重点。另一方面，壳聚糖复合渗透汽化膜用于分离有机物/有机物的混合物可取得良好的效果，但目前此类应用仍处于探索阶段。难度在于如果想提高渗透汽化膜对目标有机物的亲和能力和选择性，往往需要对膜材料的选择和改性提出更高的要求，操作工艺也更加复杂。

渗透汽化膜分离操作过程简单、分离效率高、不受气液平衡限制被广泛用作有机溶剂的提纯与分离。壳聚糖因其对水的高亲和力，良好的成膜性能，以及易化学改性经常作为渗透汽化膜材料。在有机溶剂与水的分离以及有机溶剂混合物的分离表现了良好的分离效果。在今后的研究中可以从以下方面进行展开：(1)可以应用Materials Studio(MS)软件，进行分子动力学模拟、密度泛函理论计算、晶体结构建模、表面和界面分析等工作。对有机溶剂的分离与提纯进行的理论分析，对其分离原理进行深度研究。(2)无机填料与壳聚糖聚合物的相容性差会导致混合基质膜的分离效率和渗透性能下降，因此需要选择合适的无机材料与壳聚糖共混，优化制膜工艺，控制温度、搅拌速度等改善相容性问题。(3)无机填料的加入可能会导致颗粒团聚的问题，可以通过改变颗粒表面的化学性质或增加表面活性剂等方法，减少颗粒之间的吸附作用，以降低颗粒团聚问题。

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳、耐磨损等优点，已经成为新型的先进海洋工程结构材料。为了明确海洋工程结构用CFRP在湿热老化过程中的摩擦行为与磨损机理，同时厘清碳纤维和环氧树脂在摩擦中的耐磨损效果，开展了湿热老化对碳纤维增强复合材料力学和摩擦磨损性能的影响研究。

通过研究CFRP在60 ℃蒸馏水浸泡长达90天的力学(拉伸、弯曲、短梁剪切)、热力学和摩擦磨损性能，同时结合扫描电镜、超景深显微镜与红外光谱等微观表征手段，揭示CFRP的热/力学下降机制与耐摩擦抗磨损机理。

针对碳纤维复合材料在不同服役工况下摩擦磨损过程中易出现脆断、分层损伤等问题，选择服役工况较为恶劣的湿热老化环境(60 ℃蒸馏水浸泡)作为加速老化实验，研究湿热工况下(浸泡90天，间隔15天)碳纤维复合材料的力学性能演化规律，发现了CFRP力学性能中受界面与基体性能影响越大，其对应的力学强度退化越明显。进一步分析湿热老化90天后CFRP板不同力学破坏断口表面形貌，结果表明CFRP在湿热老化工况下力学性能退化的根本原因是水分子对树脂高分子链产生了刻蚀影响，使得树脂丧失了对纤维束的横向约束，导致纤维间无法充分发挥协同受力、纤维/树脂界面发生大面积脱粘现象，所以CFRP的短梁剪切性能退化最为明显，弯曲性能次之。 通过总结CFRP板在60 ℃湿热老化工况浸泡90天过程中热力学性能演化规律，揭示了浸泡过程中积极的后固化效应和消极的湿热老化影响产生了互为矛盾的竞争机制，导致上述两种作用机制对CFRP热力学和粘弹性行为产生不同响应，最终使得CFRP的老化行为出现非线性变化规律。通过红外光谱研究湿热老化前后环氧树脂基体和CFRP的官能团变化，显示水分子可以与环氧树脂高分子链形成新氢键，破坏CFRP内部原有分子链交联密度，这可以通过O—H峰吸收带强度比的增加得到验证；此外，C—H和C—O—Φ峰吸收带强度比的增加可以用于证明环氧树脂基体在长期湿热老化浸泡过程中产生了积极的后固化作用。通过将CFRP浸泡在60 ℃蒸馏水工况90天，然后间隔15和30天进行了往复摩擦磨损试验，结合微观表征手段，揭示了湿热老化使得进入CFRP内部的水分子对树脂基体产生水解作用，同时纤维/树脂界面发生脱粘，降低了CFRP抵抗塑性变形的能力，因而增加了研磨球对其表面的磨损速率。通过对比60 ℃蒸馏水环境不同浸泡周期下CFRP摩擦磨损划痕区域的微观形貌，表明随着CFRP内部扩散的水分子数量越来越多，导致水分子将与环氧树脂高分子链产生不同的物化作用，使得水分子处于不同的两种活化状态，即自由水和结合水状态。进一步，随着湿热老化作用的加剧，大量的水分子与树脂基体通过产生多次交联形成了新氢键，甚至破坏原本树脂高分子链，此时的水分子为结合水状态，并占据了树脂基体内部的自由体积，使得树脂分子链间的作用力减小，产生塑化→溶胀→水解等一系列作用，CFRP内部微裂纹和缺陷扩展，引发严重的疲劳磨损，从而再次加速了湿热老化进程，最终降低了其耐摩擦抗磨损性能。另外，老化后的CFRP在应对研磨球的持续高剪切应力时，试样/研磨球界面间的剪切强度大于试样亚表层内部的粘结强度，导致CFRP表面磨损速率增加，这归因于湿热老化使得CFRP内部出现微裂纹和应力集中等现象。因此，长时间的湿热老化将导致CFRP磨损速率呈现增加趋势，且老化时间越长磨损速率增加越明显。

湿热老化使得CFRP的拉伸强度、弯曲强度和短梁剪切强度最大退化幅值分别为5.8%、13.0%和20.9%，归因于60 ℃蒸馏水浸泡工况下扩散的水分子破坏了树脂高分子树脂链间氢键和部分共价键，使得CFRP内部产生了空隙等缺陷，并丧失了对纤维束的横向约束，最终导致纤维/树脂界面脱粘。湿热老化工况下CFRP热力学和粘弹性行为呈现非线性变化规律，归因于老化过程中树脂基体产生后固化和浸泡溶液引起湿热老化作用的耦合效果，C—H/C—O—Φ和O—H峰吸收带强度比增加可分别验证积极后固化和消极湿热老化作用。与浸泡前相比，老化15、30、60和90天CFRP的平均COFs依次降低了23.8%、35.0%、43.7%和53.8%，归因于扩散CFRP内部水分子摩擦过程中充当了摩擦润滑剂，并减少了因摩擦而产生的热量，缓解了CFRP/研磨球界面磨损程度。湿热老化90天使得CFRP的Ws和WSW分别增加了254.6%和114.9%，归因于与树脂基体产生多次交联形成新氢键的水分子处于结合水状态，占据了树脂基体内部自由体积，使得基体产生了塑化→溶胀→水解等不同作用，导致树脂分子链间作用力减小，CFRP内部微裂纹和缺陷不断扩展，引发严重的疲劳磨损。

多层柔性拉伸电子在生物医疗、电子皮肤、可穿戴设备等领域展现出巨大的发展潜力，然而，用于多层电子的拉伸导电材料存在导电性差、拉伸性低以及层间互联导线制造难等问题，限制了多层柔性和可拉伸电子的进一步发展和应用。本文提出了一种适用于层间互联导线直接打印的高导电可拉伸复合材料，旨在解决需平衡防止结构塌陷和挤出打印时喷嘴堵塞的流变性问题，实现多层拉伸电子的一体化成型。

本研究采用纳米银颗粒(AgNP)、多壁碳纳米管(MWCNT)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)以及二甘醇(DEG)助剂的组合制备可拉伸导电复合材料，采用流变仪进行流变特性测试。并采用多功能数字四探针测试仪对样件电阻率或方阻进行测量。采用德国耐驰公司的热重分析仪获取特定物质分解温度的曲线图并探究了烧结工艺参数；采用实验室自研的柔性电子挤出式3D打印设备对可拉伸导电复合材料进行实验研究。通过实验揭示了主要工艺参数对垂直互联导线以及弧形导线的影响规律，之后，采用实验室自制拉伸试验机测试导电复合材料力学性能。并通过案例研究，探究了可拉伸导电复合材料在柔性电加热和柔性显示领域的应用。

可拉伸导电复合材料内部由高导电性的AgNP与增强银渗流的辅助填料MWCNTs共同构成导电通路，二者均匀地分散在作为粘结剂的弹性体衬底PDMS中。PDMS弹性体衬底显著提高了弹性导体的可拉伸性，碳纳米管的加入增强了导电材料的导电通路，提高了材料的电导率和拉伸性，DEG的引入增强了材料的流变性，有效防止喷头堵塞，同时，可以改变浆料内部AgNP的分布，便于提高PDMS基体表面的银颗粒含量。结果表明，添加DEG后的导电复合材料表面AgNP的质量分数从64%提高到90%，电导率从10 S·cm提高到10 S·cm。通过使用流变仪对导电材料的粘度和流变性进行表征发现，AgNP，MWCNT，DEG的含量都对材料的电导率、粘度和黏附性存在影响，最终优选比例为AgNP含量71.3wt%，MWCNT含量0.18wt%，DEG含量3.6wt%。采用热重分析仪对导电材料的烧结温度进行探究，并结果实验分析，适合本实验的最佳固化温度和固化时间为200°C固化2 h。利用实验室自制的拉伸试验机进行拉伸试验，通过在20%和40%的应变下进行超1000次的拉伸循环测试，其电阻变化率均被控制在0.75%以内，表现了在可拉伸电子器件领域的应用潜力。之后，采用实验室自制的柔性电子挤出式3D打印设备进行了层间垂直互联导线、弧形导线以及层内导线的打印工艺参数探究。通过探究打印气压、速度、喷头内径大小等参数对打印电路的分辨率、形貌以及性能的影响规律，根据具体的应用需求，可优选合适的打印参数。结果表明，能实现最小横截面积为150 μm的垂直互联导线的打印。本文验证了导电材料在柔性电加热和柔性显示等领域的应用，结果表明，打印的电加热设备能在5V的低电压下实现高达60°C的加热温度，打印的柔性显示灯阵在不同变形下均表现出稳定的显示亮度。

本文提出了一种适用于材料挤出3D打印层间互联导线的高导电可拉伸导电复合材料。其中，碳纳米管MWCNT和银颗粒AgNP的复合连接有效增加了导线通路的连通性，显著提升了导电复合材料的导电性能和拉伸性能。DEG的引入平衡了喷头堵塞和防止结构坍塌的平衡问题，并改变浆料内部AgNP的分布，提高了导电材料的电导率。同时，导电材料在40%的应变下能承受超过1000次的拉伸循环测试，其电阻变化率均被控制在0.75%以内。基于优化的工艺参数，可以直接打印成形2.5D或3D互联导线，如弧形导线和垂直互联导线。并验证了其在弯曲或拉伸的状态下的电气连接稳定性，在柔性电加热和柔性显示等领域具有良好的应用前景。

玻璃纤维/环氧树脂蜂窝夹层复合材料由于重量轻、阻燃性能优异等优点，已成为民用飞机内饰壁板的主要材料。该类材料在高温下具有火灾危险性，通过探究面板和蜂窝芯对蜂窝夹层复合材料导热系数的影响规律，以期为飞机防火救援提供参考依据，为开发新型轻质蜂窝夹层壁板材料提供数据支撑。

选取玻璃纤维/环氧树脂预浸料和芳纶纸蜂窝为原材料，采用凝胶时间测试仪测定预浸料的凝胶时间和凝胶温度，根据此特性确定固化压力、固化温度及固化时间三个关键参数，制定合适的热压程序来制备不同厚度组合的蜂窝夹层材料。将不同厚度的蜂窝夹层材料和树脂基复合材料面板制备为20 mm×20 mm的方型试样。采用湘潭湘仪仪器有限公司生产的DRL系列导热系数测试仪分别测试九组蜂窝夹层材料和四组树脂基复合材料面板的导热系数，采用上热下冷的工况条件，热板和冷板的温度分别设置为80℃和20℃。基于Fourier定律和Swan-Pittman半经验公式建立传热理论模型，根据实验所测导热系数相关数据利用有限元软件模拟蜂窝夹层材料的传热过程，得到蜂窝芯体平均温度，通过相关数据进行蜂窝夹层材料导热系数理论值的计算。

本文选取三种不同厚度的面板与三种不同厚度的蜂窝芯组成蜂窝夹层材料开展试验，具体结论如下:(1)基于Swan-Pittman半经验公式和Fourier定律，建立蜂窝夹层结构传热理论模型。利用有限元软件仿真得到蜂窝芯体的平均温度，进行蜂窝夹层材料导热系数的理论值计算，并与试验平均值进行比较，发现室温情况下不同厚度蜂窝夹层材料导热系数的理论值与试验平均值吻合度较高，该理论模型适用于树脂基复合材料蜂窝夹层结构板。(2)面板厚度对蜂窝夹层材料导热系数的影响可以忽略，蜂窝芯是影响材料导热系数的主要因素。蜂窝夹层材料的孔隙率与其导热系数成反比关系，比表面积与其导热系数呈正比关系。随着蜂窝芯高度增加，热辐射取代热传导逐渐成为蜂窝芯内部热量传递的主要方式。(3)在蜂窝结构的设计中，蜂窝芯高度对材料的导热性能有着显著的影响。当蜂窝芯高度在5 mm以下时，可以通过减小蜂窝芯体的体积来削弱材料的导热性能；当蜂窝芯高度超过出5 mm时，热辐射成为主要的热量传递方式，可以向蜂窝芯内填充绝缘物体或采用圆形蜂窝芯子来减少辐射面积，达到降低材料导热性能的目的。

蜂窝芯作为影响蜂窝夹层材料的主要因素，边长的尺寸、胞壁厚度、蜂窝高度都会对材料的导热性能产生影响，因此可以通过优化蜂窝结构改变材料的导热性能。本文针对蜂窝夹层材料导热性能进行了研究，明确了材料孔隙率、比表面积与导热性能之间的关系，建立的热传导理论模型适用于树脂基复合材料蜂窝夹层结构板的导热系数计算。

碳纤维复合材枓因具有强度高和热稳定性好等优点，在汽车轻量化、轨道交通及风电等领域得到了广泛应用。然而，碳纤维的光滑表面造成其与环氧树脂等聚合物基体界面之间存在黏结强度弱、润湿性差等问题，严重限制了其实际应用。因此，为了改善碳纤维与聚合物基体间界面结合性能，本文采用水热法制备了一系列不同质量比的勃姆石/石墨烯复合粉体，并通过自组装的方式将其成功负载到碳纤维表面，利用模压成型工艺合成了勃姆石/石墨烯多尺度改性碳纤维环氧树脂复合材料，系统比较了不同质量比的勃姆石/石墨烯复合粉体对碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能影响，探究勃姆石/石墨烯多尺度增韧改性碳纤维环氧树脂复合材料中可能的界面修饰原理。

首先，采用水热法制备了一系列不同质量比的勃姆石/石墨烯复合粉体。具体的，将一定量异丙醇铝加入到异丙醇中，置于80℃水浴条件下搅拌均匀后缓慢滴加水解液，冷凝回流6 h，即可得到勃姆石。随后，将不同质量比的石墨烯，十二烷基磺酸钠和勃姆石混合均匀，在180℃下反应10 h，即可得到勃姆石/石墨烯产物。其次，采用自组装法将上述产物成功负载到碳纤维表面。具体的，将不含上浆剂的碳纤维置于含有不同质量比勃姆石/石墨烯的乙醇分散液中超声分散，即可得到不同质量比勃姆石/石墨烯多尺度改性的碳纤维增强体。最后，利用模压成型工艺合成了勃姆石/石墨烯多尺度增韧改性碳纤维环氧树脂复合材料。具体的，将环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐和2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合均匀后涂敷在改性后的碳纤维表面，经过一系列的模压成型程序后，依次在90℃加热1 h，130℃加热2 h，150℃加热2 h进行固化，即可得到不同质量比勃姆石/石墨烯多尺度改性的碳纤维环氧树脂复合材料。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和电子万能试验机等详细分析了样品的化学组分和表面形貌及改性前后复合材料的力学性能。

SEM，XRD和FT-IR结果均表明，本研究成功制备出勃姆石/石墨烯多尺度改性的碳纤维增强体。与未经改性的碳纤维相比，所制备的BGCF-2具有更小的接触角和更大的表面能，在水和二碘甲烷中的接触角分别为52.2°和46.0°，表面能、极性分量和色散分量分别为54.8、18.3和36.5 mJ·m。所制备的BGCF/EP复合材料的IFSS、ILSS、拉伸强度和弯曲强度均得到显著提升，特别是在BGCF/EP-2样品中达到最大值，分别为108.7±1.6 MPa、78.0±1.0 MPa、651.7±2.2 MPa和718.3±2.8 MPa，与未经改性的碳纤维环氧树脂复合材料相比分别提高了116.1%、56.0%、61.1%和30.4%。

本文合成六种不同质量比的勃姆石/石墨烯复合粉体，并成功将其引入至碳纤维表面，实现了对碳纤维增强聚合物复合材料的改性。经勃姆石/石墨烯改性后，碳纤维表面粗糙度和表面积得到有效增加，促进了纤维与树脂之间产生机械互锁效应、裂纹偏转效应和范德华力，对界面具有良好的修饰效果，在汽车轻量化和风能等领域具有潜在的应用价值。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是全球用量最大的高分子材料之一，但PET易燃且燃烧时还伴有严重的熔滴，这为其应用带来了极大的安全隐患。然而，目前通用阻燃剂大多重点针对提高PET的难燃性，无法同时兼顾其阻燃和抗熔滴两方面的需求。因此，本文制备了一种新型的纳米碳基复合阻燃剂，旨在同时改善PET的阻燃性和抗熔滴性。

以碳纳米球(CNSs)为基体，在其表面接枝芳香席夫碱(4-苯亚甲基氨基苯酚，BA)制备了碳纳米球基复合阻燃剂(CNSs-BA)，旨在将CNSs和BA的优势有机结合，使阻燃剂同时具备“智能自交联”特性，从而在燃烧时在PET基体中形成三维交联网络，进而改善熔滴。

阻燃剂研究表明，CNSs-BA呈规则的球形颗粒状，表面粗糙，平均粒径约50 nm；其初始分解温度为483.1℃，远高于PET的加工温度和热分解温度。极限氧指数测试表明，随着阻燃剂含量的增大，CNSs-BA/PET复合材料的先提高后降低，当CNSs-BA含量为2.0 wt.%时指数达到最大值28.1%，此时与纯PET相比提高了33.8%。UL-94垂直燃烧测试结果表明，CNSs-BA/PET复合材料的抗熔滴性能较CNSs/PET也有明显提高，两次施加火焰后余焰时间明显缩短，当CNSs-BA的添加量超过2.0 wt.%时，CNSs-BA/PET的阻燃等级可达到V-0级。锥形量热仪测试结果表明，CNSs-BA/PET的热释放速率(HRR)曲线在达到峰值之后又出现了一个较为平缓的放热平台，且与CNSs/PET相比，CNSs-BA/PET复合材料的pk-HRR进一步降低。阻燃机制研究表明：阻燃剂CNSs和CNSs-BA对PET均有促进成炭作用，且CNSs经BA接枝后对PET的促进成炭作用加强。残炭分析表明：与CNSs/PET相比，CNSs-BA/PET的炭层致密性和连续性进一步改善，表面气孔也明显变少和变小，且该炭层热稳定性良好，初始失重温度大于800 ℃。交联行为和高温裂解产物研究表明，CNSs经BA接枝改性后促进了PET的高温交联，与PET和CNSs/PET相比，CNSs-BA/PET的裂解产物中的稠环芳烃类和联苯类产物明显增多。

为同时改善PET的阻燃性和抗熔滴性，在碳纳米球表面接枝4-苯亚甲基氨基苯酚制备了一种新型碳基复合阻燃剂阻燃剂CNSs-BA。CNSs-BA为粒径约50 nm的球形颗粒，热稳定性良好。其引入可同时提高PET的阻燃性和抗熔滴性。当CNSs-BA添加量为2.0 wt.%时，CNSs-BA/PET复合材料的LOI从PET的21.0%提高至28.1%，阻燃等级达到V-0级，热释放速率峰值降低了46.3%。CNSs-BA/PET表现出典型的凝聚相阻燃机制。即CNSs-BA的引入能促进PET成炭，且CNSs-BA/PET燃烧生成的炭层的致密性、连续性以及热稳定性都远高于纯PET。这是由于CNSs-BA的引入促进了PET的高温交联，使其高温降解生成了更多的难燃性焦炭物质所致。本文为碳基阻燃剂的发展提供了重要理论补充，对开发无卤、阻燃、抗熔滴的PET材料具有一定的指导意义。

科技的快速发展带动了智能可穿戴设备市场需求的增加，从而使传感器技术在这一领域备受关注。为克服柔性传感器在灵敏度较低、生产流程复杂以及透气性不足等方面的挑战，本研究通过针刺-热熔技术制备了一种三维聚乙烯/聚丙烯(Ethylene-Propylene Side By Side，ES)/聚酯(PET)纤维非织造材料。随后，利用碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNT)对该材料进行浸渍处理，成功开发了一种性能优异的CNT包覆三维ES/PET非织造基压力传感器，并对比分析了不同CNT浸渍时间和浸渍次数对传感器性能的影响。

采用针刺-热熔技术制备三维ES/PET纤维非织造材料。首先，通过针刺技术，利用刺针对ES与PET纤维(5:95重量比)混合的纤网进行反复穿刺，使纤维束在纤网内部互相缠结，形成具有一定强力和厚度的非织造布。接着，将针刺非织造布置于115-120℃的电加热烘房内，通过热熔技术使ES纤维中的聚乙烯部分熔融，加固纤网结构而得到三维ES/PET非织造材料。通过对此三维ES/PET非织造材料进行CNT超声浸渍处理，得到CNT不同浸渍时间和浸渍次数的CNT包覆ES/PET非织造材料，并将其组装成传感器，分析其各项物理及电学性能。

三维ES/PET非织造材料物理机械性能优异，厚度较薄、强力和伸长率高，透气性能优异，比较适合于做柔性可穿戴传感器的基底材料。同时，所制备的柔性传感器能够保证较薄的厚度，并且体现出优异的柔韧性和弹性，具有较好的穿戴舒适性。SEM分析显示，随着CNT浸渍时间增加，传感器纤维表面CNT成膜性和完整度提高，CNT分布变均匀。浸渍15min后，传感器灵敏度达0.127 kPa，响应范围0-120.76 kPa。进一步实验表明，浸渍CNT 15 min 3次后纤维表面CNT膜完整均匀，且有竖直纹理，此时传感器灵敏度最高(0.375 kPa，检测范围0-214.53 kPa)。然而，浸渍4次后，纤维表面CNT团聚增加，空隙减小，导致灵敏度下降(0.087 kPa，响应范围0-189.29 kPa)。三维ES/PET非织造基压力传感器在0.31 kPa压力下响应迅速(48 ms)，恢复时间122 ms，展现出优异的响应速度和传感性能。在2100次耐久循环测试中，恒0.6 kPa压力下保持出色的稳定性，无信号偏移。与已发表的同类传感器相比，其最大灵敏度和响应范围具有明显优势。传感器在关节弯曲和日常活动监测中展现高度响应一致性和周期性，如手指弯曲时电阻迅速降低，伸直时恢复。此外，该传感器能够快速捕捉手势点击、呼吸和吞咽等信号。

本文通过针刺-热熔技术制备了三维ES/PET非织造材料，并对其进行CNT表面修饰，制备出三维纤维网结构的柔性压力传感器。通过对CNT包覆三维ES/PET非织造材料进行SEM表征，结果表明CNT能够均匀附着在纤维表面，显著降低了纤维的电阻，从而赋予传感器较好的传感性能。通过控制CNT浸渍时间和浸渍次数可以改善传感器的灵敏度。最佳浸渍条件为：CNT浸渍15min、浸渍次数为3次。该浸渍条件下所制备的传感器兼具高灵敏度和宽检测范围，在0-0.6 kPa、0.6-63.2 kPa与63.2-214.5 kPa的灵敏度分别为0.375 kPa、0.0034 kPa与0.0006 kPa。同时，传感器展示了出较快的响应与恢复时间(48 ms和120 ms)，并具有良好的分辨率和稳定的耐久性(>2100次)。传感器能准确识别和反馈人体关节弯曲、手指按压及呼吸信号。

大量有机污染物对水循环造成严重污染，同时过度使用抗生素产生的耐药细菌对人类健康也构成严重威胁。光催化纳米材料由于广谱和低能耗的特点已成为抗菌领域的研究热点。本文选择石墨相氮化碳(CN)作为光催化材料，通过氧掺杂和静电纺丝制备出柔性纳米纤维催化剂，探索其在光催化去除有机污染物和抑菌等领域的应用。

通过热聚合法，利用甲酸与尿素共热，制备一系列氧掺杂氮化碳(O-CN)，再将其与聚乙烯醇(PVA)溶液复合，通过静电纺丝方法制备了聚乙烯醇/氧掺杂氮化碳(PVA/O-CN)复合纳米纤维膜，利用SEM和TEM观察O-CN和PVA/O-CN的形貌特征，利用XRD、FT-IR和XPS研究了O-CN的结构特征，利用PL和UV-vis探究了O-CN的光学性能，利用应力-应变测试探究了PVA/O-CN的力学性能。并且以MB为模型污染物，分析讨论了可见光照射下复合纳米纤维膜的光催化去除有机污染物的能力和循环使用情况。通过抑菌圈法和平板计数法分别测试了O-CN和PVA/O-CN对大肠杆菌()和金黄葡萄球菌()的抑菌能力。并通过电子自旋共振自由基捕获法研究了O-CN和PVA/O-CN中ROS的种类和相对强度。推导了PVA/O-CN光催化去除有机物和抑菌的原理，可能是在可见光下，O-CN表面吸收光能，激发电子跃迁，产生电子-空穴对并分离。光生载流子能够与催化剂表面的O和HO分别发生氧化还原反应，生成ROS(、、)，通过纳米纤维表面作用于MB分子和细菌。

通过以上方法的测试结果并进行数据分析得到，O-CN与CN相比，其形貌中多孔结构以及片层状结构增多，随着氧含量增加，O-CN的颜色变深；通过分析O-CN和CN的结构特征，O元素可能取代CN中三-三嗪环结构中N的位置，并且导致材料缺陷增多；O-CN的可见光吸收能力和电子-空穴对分离率较CN有明显提高，PVA/O-CN纳米纤维中随着氧含量的增加，纤维直径变大。 PVA/O-CN-0.6复合纳米纤维膜对MB的去除率均在95%以上，连续实验5次之后，没有观察到明显的失活现象。PVA/O-CN复合纳米纤维膜对E.coli和S.aureus的抑菌率最大分别达到96%和93.7%。

聚乙烯醇/氧掺杂氮化碳(PVA/O-CN)纳米纤维膜光催化去除亚甲基蓝(MB)性能和光催化抑菌能力提升明显。尤其是PVA/O-CN-0.6复合膜，在实验范围内，在吸附和光催化作用下，去除MB达到97.7%。PVA/O-CN-0.6复合膜对和有最好的抑制效果，最大抑制直径分别为24.36±0.15 mm和20.48±0.35 mm，并且对两种菌的抑制率达到96%和93.7%。用ESR测试证实了在光激发下材料产生ROS，ROS是提高抑菌性能和光催化去除效率的关键因素；并提供了一种可能的抑菌机理。可以预测PVA/O-CN纳米纤维膜可用于包括但不限于医疗保健、食品包装和处理、家居用品、医美等多种领域。

柔性电阻式应变传感器作为柔性传感器中重要的一类，因结构简单、柔性好、可以实现较大应变范围检测以及数据读取便捷等优点，已应用于诸多领域。近年来，用于填充型柔性应变传感器复合材料的导电填料大都采用金属导电粉末和碳系导电粉末，导电聚合物由于电学性能不稳定和难以大规模制备等条件限制，较少有单独报道的例子。传统的制备工艺，如倒模等，在制备过程中易发生填料与基体之间相互作用较弱而产生沉淀的现象。本文以吡咯(Py)为单体，以甲基橙(MO)为掺杂剂，氯化铁(FeCl)为氧化剂，采用化学氧化法制备了高电导率聚吡咯纳米管。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体，将聚吡咯纳米管作为填料，制备了高性能3D打印墨水。采用直写式喷墨打印(DIW)技术，获得了内部填料分布均匀的PPy-N/PDMS复合材料，并用该复合材料打印出皮肤贴片实现对人体关节运动的监测。

①聚吡咯纳米管的制备：称取MO加入去离子水中制备MO溶液，随后加入Py单体和FeCl溶液，充分搅拌混合后静置反应24 h。随后将反应物抽滤分离固体，用去离子水和无水乙醇多次冲洗，真空干燥后研磨成粉末，得到聚吡咯纳米管(PPy-N)。②打印墨水的制备：将PDMS、PPy-N粉末、固化剂共混，经机械搅拌、过滤、真空除气泡等过程后封装入针筒中获得3D打印墨水。③制备及表征： 打印制备长方形薄片、哑铃型试样并固化，采用智能流变仪、扫描电子显微镜、智能拉伸机等仪器对PPy-N/PDMS复合材料进行表征，探究PPy-N浓度对复合材料流变性能、热学性能、电学性能、力学性能和应变传感性能的影响。④传感贴片应用研究：打印应变传感皮肤贴片，对人体关节弯曲运动进行监测，测试该贴片记录运动信号的稳定性和可重复性。

以MO为掺杂剂制备的PPy-N具有纳米管状的形貌，有利于在复合材料内部构筑完善的导电网络。相较于无掺杂的球状PPy-B，管状PPy-N具有更大的长径比、更高的比表面积和更有序的分子链排布，使得PPy-N(121.70 S·cm)的电导率远高于PPy-B(3.46 S·cm)。墨水的表观黏度和储能模量都随着PPy-N浓度的增大而增大。当填料浓度为5~6wt%时，墨水仍具有一定的流动性；浓度为7~9wt%时，墨水的打印成型性能良好；浓度为10wt%时，墨水因黏度过大而堵塞喷口。可打印墨水的剪切屈服应力在83~249Pa之间。当PPy-N浓度从7wt%增长到9wt%时，PPy-N能够在PDMS中保持较好的分散性，这是由于两者之间强烈的化学键作用阻碍了相对滑移；复合材料的电导率从0.743 S·m提升至2.968 S·m；抗拉强度和断裂伸长率从3.02MPa和178.64%降至1.54MPa和135.76%，这是PPy材料本身具有的脆硬性所导致的；敏感因子(GF, Gauge Factor)从36.14降至3.80，这与复合材料内部导电网络的疏密有关，导电网络越密，拉伸时相对电阻变化越不明显，敏感因子越低；玻璃化转变温度和熔融温度随着PPy-N浓度的增加而升高。在100次循环拉伸/释放测试中，7wt%、8wt%、9wt%三种浓度试样的电信号曲线有明显差异，峰值信号稳定系数分别为：1.714、1.650和1.543，肩峰比例分别为：9.8%、25.2%和34.4%。在对7wt%浓度试样的1000次循环拉伸/释放测试中，初始相对电阻变化值迅速减小，约50个拉伸/释放循环之后，输出信号趋于稳定，在之后九百余个拉伸/释放循环中，电阻信号基本保持稳定。使用7wt%浓度复合材料打印的皮肤贴片在人体手指、手腕、手肘和膝盖关节等弯曲运动监测中，输出的电信号均具有良好的稳定性。

本研究以PPy-N作为填料，制备了PPy-N/PDMS复合材料墨水。采用DIW打印技术实现了该材料的设计和快捷制备，打印的试样具良好的力学性能、电学性能和应变传感性能，可以实现对人体关节的运动监测。

经济社会的快速发展显著提升了人们的生活质量，但同时对不可再生能源(煤、天然气、石油等)的需求逐渐增加，给全球造成了严重的能源和环境问题。利用太阳能光催化分解水产氢越来越受到人们的关注。作为一种非金属聚合物有机半导体，石墨相氮化碳(g-CN)具有优异光吸收性能和可调的带隙结构，近年来在光催化领域引起了人们的极大关注。然而g-CN仍然存在可见光利用率低、光生电子和空穴复合率高和活性位点少等缺陷，导致其光催化活性不理想。本文通过高温缩合结合光沉积的方法成功制备了CoS修饰的氮掺杂氮化碳复合光催化材料(NCN/CoS)

利用元素掺杂和非贵金属助催化剂共修饰的方法来改性氮化碳。首先，以尿素和柠檬酸为原料，利用高温缩合得到N-g-CN(NCN)。然后将NCN、Co(CHCOO)溶液、硫脲水溶液、无水乙醇和超纯水混合搅拌。对该系统抽真空以排出空气，然后用300 W的氙灯照射20 min。最后，将产物抽滤，分别用水和乙醇洗涤3次，然后在60 ℃下真空干燥，得到不同比例的NCN/CoS复合材料。

从表征数据可以得到以下

①X-射线粉末衍射显示g-CN在13.1°和27.2°处呈现出两个衍射峰，对应于g-CN的(100)和(002)面。与g-CN相比，NCN中(002)面位置发生了右移，这是N掺杂到g-CN晶格中导致的结果。而NCN和NCN/CoS的衍射峰位置没有发生明显改变，表明CoS以负载的形式与NCN相结合。另外，在复合材料NCN/CoS的XRD图谱中没有观察到CoS的存在，表明CoS物相可能是以无定形的形态存在的。②NCN/10CoS复合材料的TEM图中没有观察到CoS的晶格条纹，表明CoS是以非晶形态存在，与XRD分析结果一致。NCN/10CoS的STEM图谱中C、N、Co和S均匀分布在NCN/10CoS中，进一步证明了复合材料中CoS的存在。③NCN的吸收带与g-CN相比发生了红移，光吸收性能得到了明显的增强，这是N掺杂引起的。NCN具有更窄的带隙，拓宽了CN的可见光响应范围，进而有助于光催化性能的提高。④光致发光(PL)光谱和光电化学测试显示NCN/10CoS具有较弱的PL强度和增强的光电流响应，这表明NCN/10CoS具有最强的光生载流子分离效率。⑤NCN/10CoS的光催化产氢速率明显提高，为73.8 μmol·g·h，分别是NCN(15.0 μmol·g·h)和CN/10CoS(7.1 μmol·g·h)的4.9和10.4倍。与已报道的类似光催化材料的析氢性能相比，NCN/10CoS的产氢效率较高。⑥经过3次循环实验后，样品的产氢性能并没有明显的下降，说明NCN/10CoS催化剂具有较好的稳定性。这对于实际应用来说至关重要，因为稳定性高的光催化剂能够保证在长期运行中的可靠性和经济性。

采用高温煅烧结合光沉积方法成功制备了NCN/10CoS光催化复合材料。N的掺杂拓宽了氮化碳的可见光响应范围，其光吸收性能得到增强；CoS的引入能有效抑制氮化碳的光生电子-空穴复合，并为光催化反应提供了更多的反应活性位点。N的掺杂和CoS的沉积极大的提高了氮化碳的光催化产氢性能。光催化复合材料的产氢机理证实了助催化剂CoS和N的掺杂在光催化反应体系中起着重要的作用。

作为一种清洁、可持续的能源，氢能可以应对日益加剧的全球能源危机。目前，热化学转化、电解等技术被用于水分解制氢，但它们往往伴随着高能耗、复杂操作或高成本。太阳能驱动光催化水分解制氢是一种极具发展潜力的新途径，而受到广泛关注。寻找合适的半导体光催化剂一直是该领域的研究热点。CdZnS固溶体具有适宜的能带结构，能够为光催化水制氢提供合适的电位。然而，光吸收范围窄、载流子分离效率低、光生电荷迁移速率慢是现有CdZnS光催化材料存在的主要缺陷，严重限制了光催化活性的提高。构建异质结光催化剂可以有效地提高光催化效率。

采用溶剂热法制备了CdZnS固溶体、CeO/CdZnS异质结。利用XRD、SEM、XPS等表征手段对其样品的晶型、形貌、结构、元素组成等进行了表征。在可见光照射下，研究了CdZnS固溶体、CeO/CdZnS异质结光催化产氢性能。通EPR、DFT计算等研究了固溶体、异质结的内电场及光催化性能增强的机理。

XRD的衍射角偏移、衍射峰强度变化表明CdZnS复合材料不是简单的CdS和ZnS的混合物，而是一种固溶体相，CZS-0.3纳米颗粒与CeO形成复合材料。SEM和TEM分析表明CZS-0.3与CeO充分接触。XPS表征表明电子CeO的电子迁移到CdZnS。光催化结果表明CeO/CdZnS异质结具有优异的光催化产氢性能。电化学测试、UV-Vis DRS结果表明CeO/CdZnS异质结具有合适的氧化还原电位。DFT计算表明形成内电场，抑制了电子-空穴对的复合，加速了界面载流子的分离和转移。

(1)采用溶剂热法煅烧法制备了CdZnS固溶体和 y%CCZS-0.3异质结。(2)CdZnS固溶体和 y%CCZS-0.3异质结在可见光照射下能有效地实现析氢。10%CCZS-0.3异质结的析氢速率为7.89 mmol·g·h，分别是CeO、CdZnS固溶体的40.25、2.04倍。(3)CeO和CZS-0.3形成了Z型异质结结构，在10%CCZS-0.3异质结界面处形成内置电场，大大减少了光生载流子的重组，增加了光生电子的积累，从而提高了光催化活性。

将废弃橡胶与水泥基材料相结合制备橡胶混凝土材料，不仅能够对水泥基材料进行改性，同时解决了废弃橡胶的回收再利用问题。钢纤维的掺入能够显著提高材料的强度和韧性，改善普通混凝土材料拉压比低、韧性差、易开裂以及开裂后裂缝宽度难以控制。随着石油、煤炭等能源的枯竭以及可持续战略的加速推进，增加了社会对于清洁能源的迫切需求，极地LNG-2天然气项目、大型LNG(Liquefied Natural Gas，LNG)储罐和可燃冰等低温工程促进了混凝土结构在极端低温环境下的研究，混凝土材料在超低温环境下的应用也愈加广泛。目前对于超低温环境下的SFRRC的性能研究较少，本文研究了钢纤维橡胶混凝土(Steel Fiber Rein-forced Rubber Concrete, 简称SFRRC)在超低温环境下的抗弯性能。

将100mm×100mm×400mm的梁式试件放入超低温深冷试验箱中，同时将每组试件贴上热电偶以监测试件的实时温度，采用通入液氮的方式对试件进行降温，降温速率为2℃/min，试验温度梯度设置为20℃、0℃、-50℃、-100℃、-150℃和-196℃。采用MTS微机控制抗折试验机进行四点弯曲试验，试验机支座布置在梁试件标距的三分点处，跨中挠度采用红点激光位移计进行测量。

混凝土强度随温度的变化可分为三个阶段：损伤阶段、快速增长阶段和平稳波动阶段，相应的温度区间分别为：-20~20℃，-100~-20℃和-196~-100℃。钢纤维体积掺量不变时，橡胶的掺入对材料强度有一定的提升，当橡胶掺量达到30%时，其峰值荷载达到最大。但橡胶掺量的增加对SFRRC材料初裂强度未见明显提升，在-100℃~-196℃区间范围内强度下降趋势更为显著。当钢纤维掺量从0.5%增加至1.5%，其初裂荷载提升并不明显，而峰值荷载提升了约209%，且随着温度的降低，其提升幅度更加明显。通过对超低温作用下SFRRC变形能力分析发现，随着橡胶颗粒掺量的增加，材料的变形能力明显提升，当达到30%掺量时，变形能力达到最大，但当温度降低至-196℃时，其变形能力要略低于20%橡胶掺量试验组；而橡胶颗粒掺量不变时，随着钢纤维的掺入，材料的变形能力略有提升，但超过1.0%体积掺量后，材料的变形能力急剧下降，当达到1.5%体积掺量时，变形能力已低于0.5%掺量。通过对SFRRC等效弯曲强度、弯曲韧性比和弯曲韧性系数的计算发现，等效弯曲强度和弯韧比的趋势表现出与弯拉强度相同的规律。随着钢纤维和橡胶颗粒的掺入，材料韧性出现明显改观，常温状态下材料韧性系数最高提升138.81%。当钢纤维体积掺量为1.0%，橡胶掺量为10%时，SFRRC材料韧性性能达到最优。基于过镇海提出的单轴压缩本构模型以及Wu提出的钢纤维混凝土受弯本构模型，在曲线下降段引入材料特征参数，并对温度进行修正，提出了符合钢纤维橡胶混凝土弯曲荷载-挠度曲线特征的本构模型，能够较好地反映SFRRC的受弯挠度-荷载曲线，能够有效地表征不同温度下SFRRC的受弯力学行为。

常温下随着钢纤维和橡胶体积掺量的增加，SFRRC抗弯强度均会明显提升。SFRRC抗弯强度从常温状态降低至0℃时略有下降，在超低温环境下会进一步提升。在超低温环境下SFRRC韧性会随着温度的降低而下降。本文提出不同温度下SFRRC的荷载-挠度曲线本构模型能够较好地拟合SFRRC荷载-挠度曲线的试验数据。

粉煤灰漂珠是煤炭燃烧衍生物之一，用于替代水泥制备混凝土可有效降低环境负荷，践行绿色可持续发展理念。然而，粉煤灰漂珠的内部中空结构导致其自身强度较低，而表面附着的玻璃质薄层减弱了其火山灰反应活性，因此直接采用未经处理的粉煤灰漂珠往往会降低混凝土的力学性能。鉴于此，本文提出了针对粉煤灰漂珠的表面蚀刻工艺，并协同纳米SiO增强混凝土性能，以改善粉煤灰漂珠对混凝土力学性能的负面折减作用。

制备化学试剂对粉煤灰漂珠进行表面蚀刻，通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对比漂珠蚀刻前后的微观形貌和物相组成，利用热重试验表征蚀刻漂珠对浆体水化特征的影响，确定蚀刻工艺的有效性。基于抗压、劈裂抗拉试验和扫描电子显微镜-能谱仪研究蚀刻漂珠和纳米SiO对混凝土力学和微观性能的影响规律与改性机制。

1. 掺入蚀刻漂珠显著改善了浆体水化，当蚀刻漂珠掺量为20%时，3 d时 Ca(OH)和水化产物结合水含量分别提高了52.1%和97.3%，28 d时分别提高了30.3%和48.3%。2. 引入蚀刻漂珠可有效提升混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，加入20%蚀刻漂珠使28d抗压和劈裂抗拉强度分别提升了15.8%和13.1%，但蚀刻漂珠自身的中空结构使其易成为外力破坏时的薄弱区域，因此当蚀刻漂珠掺量提高至40%时，28 d抗压和劈裂抗拉强度均大幅下降，分别降低了10.3%和10.8%。3. 掺入纳米SiO可显著改善蚀刻漂珠对混凝土力学性能的负面作用。当蚀刻漂珠含量为20%时，纳米SiO掺量为1.0%时的增强效果最佳，28 d抗压和劈裂抗拉强度分别提高了15.3%和21.0%。当蚀刻漂珠含量为40%时，掺入2.0%纳米SiO对28 d抗压和劈裂抗拉强度的提升更为显著，分别提高了27.3%和36.0%。4. 纳米SiO与蚀刻漂珠的相容性较好，协同增强效果显著。蚀刻漂珠可通过释放内养护水促进生成Ca(OH)以增强纳米SiO的火山灰反应，进而生成大量的C-S-H提高蚀刻漂珠界面的粘结力，优化基体内部的界面过渡区，改善浆体的水化产物组成，提高Si/Ca和Al/Ca的比率，有利于混凝土结构的致密稳定和强度发展。

本文采用的蚀刻工艺加速了粉煤灰漂珠中Si和Al元素的释放，蚀刻的细微孔为水分迁移提供了有效路径，使漂珠具有内养护效应的同时提高了其反应活性，因此显著改善了浆体水化，提高了混凝土力学性能。此外，蚀刻漂珠与纳米SiO的协同增强效果显著，提高了界面Si/Ca和Al/Ca比率，改善了水化产物组成，优化了界面过渡区，掺入蚀刻漂珠意味着引入内养护水，可通过促进水泥水化来降低纳米SiO团聚效应的负面作用，有利于混凝土的致密稳定和强度发展。

对聚合物改性砂浆(PMM)进行力学性能评价是保证安全使用的必要条件。由于聚合物改性砂浆(Polymer-modified mortar，PMM)自身多样化的组成，使得力学性能与配合比之间存在复杂的非线性关系。常用的力学性能预测方案很难对其作出准确的预测，尚未建立起力学性能与配合比之间有效的函数关系式。为快速准确的获得具有优异力学性能的PMM，本文利用反向传播神经网络模型并加入遗传优化算法搭建起配合比中多组分与力学性能之间的非线性关系，对PMM的配合比设计提供一种智能可靠的方案，有望推动PMM的广泛应用。

设计了拓扑结构为6-14-2的反向传播的神经网络(BPNN)预测模型，并使用遗传优化算法(GA)进行优化。GA-BPNN模型的输入层为水泥、纤维素醚、可再分散乳胶粉、消泡剂、凝灰岩石粉和粉煤灰的含量，输出层为抗压强度和粘结强度。数据集为520个，其中60%的数据用于建立模型，40%的数据用于验证模型。以实测抗折强度、抗压强度和粘结强度作为PMM的力学性能评价指标，通过相关性矩阵分析和主成分分析确定原材料与PMM力学性能之间的关系，同时对力学性能评价指标进行对比分析。

从数据的相关性矩阵分析可以看出：在7d和28d时，可再分散乳胶粉和消泡剂与PMM力学性能发展呈正相关；7d时，石粉、粉煤灰与抗压、抗折强度呈负相关，纤维素醚与粘结强度呈正相关；28d时，水泥与抗压、粘结和抗折强度负相关，与石粉、粉煤灰呈正相关。主要原因为：①在早期纤维素醚吸附在浆体内部，包覆在水泥颗粒或水化产物表面，阻碍部分水化反应，且纤维素醚的引气作用导致砂浆内部孔隙增大，使抗压和抗折强度降低明显，但纤维素醚的增稠效果使砂浆的稠度增大，对粘结强度会有一定的改善。②在28d时，纤维素醚发挥保水作用，使水泥水化反应更为充分，在水化后期对力学性能均有提升作用。③可再分散乳胶粉通过增加浆体内部颗粒、水化产物和聚合物膜之间的密实结合度，使砂浆内部形成三维网状结构，减少内部孔隙，从而提升了PMM的力学性能。④消泡剂通过调节气泡表面张力，阻断气泡形成的核心以及扩散作用等机制，能够有效地阻碍气泡生成，以减少砂浆中气泡的存在，密实砂浆的内部孔结构，从而改善砂浆的力学性能。⑤在7d早龄期时，石粉和粉煤灰的火山灰反应发生缓慢，影响水化产物的生产，28d时通过二次水化促进了水化产物的生成，弥补因水泥含量降低导致水化进程减缓的负面影响，从而提升了PMM的力学性能，且石粉对其性能的影响更为显著。从数据的主成分分析中可以看出：①发现C3-AF的综合得分最高，为2.332。结合所有原材料的影响，则F3-SPFA为综合得分最高组，为1.355。值得注意的是D组综合得分优于E组，表明在本研究中石粉组的配合比性能优于粉煤灰组，这与相关性矩阵分析中的研究结果一致。②DPP对PMM抗压强度和粘结强度的影响最大，其次是AF。通过对BPNN和GA-BPNN两种模型进行评估可以看出：GA优化算法可以显著提升BPNN模型的预测精度，GA-BPNN对抗压强度和粘结强度的预测性能评价指标分别为R = 0.918、MAE = 17.507、MAPE = 0.299、RMSE = 7.849；R = 0.922、MAE = 17.101、MAPE = 0.282、RMSE = 8.077。

对PMM中不同原材料与力学性能的相关性矩阵分析可知，在7d和28d时，可再分散乳胶粉和消泡剂与力学性能的发展呈正相关。此外，在7d时，石粉、粉煤灰与抗压、抗折强度呈负相关，纤维素醚与粘结强度呈正相关。在28d时，水泥与抗压、粘结和抗折强度呈负相关，与石粉、粉煤灰呈正相关，且石粉的相关性远大于粉煤灰。基于各组主成分分析，C3-AF为PMM最优配比，结合所有原材料的影响，则F3-SPFA为综合最优配比。根据BPNN和GA-BPNN模型对PMM抗压强度和粘结强度的预测能力的比较，GA-BPNN具有更强的预测能力，其对抗压强度和粘结强度的预测性能评价指标分别为R2 = 0.918、MAE = 17.507、MAPE = 0.299、RMSE = 7.849；R2 = 0.922、MAE = 17.101、MAPE = 0.282、RMSE = 8.077。对PMM的配合比优化设计指导以及对其进行抗压强度和粘结强度的双输出预测是本研究中的主要成果。GA-BPNN结合了GA优化算法全局搜索、并行性、适应性强和灵活性等优势以及BPNN强大的优化拟合参数特点，提高了PMM在抗压强度和粘结强度方面的预测精度、鲁棒性和泛化能力，在预测其力学性能方面是一种更为有效的模型。

为了探究BFRFC在不同冻融循环次数和不同纤维掺量下的物理力学性能变化规律，开展单轴压缩-AE试验，分析了不同冻融循环次数下BFRFC声发射参数动态变化特征。依据声发射累计事件数和应力应变曲线，并结合损伤力学基本理论，建立了冻融循环下BFRFC受压损伤本构模型，定量评估了不同纤维掺量下BFRFC的抗冻性能，以期为BFRFC冻融环境健康服役提供技术支撑。

借助声发射监测设备，收集了不同冻融循环次数和不同纤维掺量的BFRFC单轴压缩过程中的声发射特征，从应力-应变、能量释放角度来分析BFRFC在冻融循环后力学性能的下降情况，实现了对BFRFC单轴压缩全过程特性的研究。同时借助损伤力学本构模型，依据声发射与单轴压缩试验参数建立冻融环境下BFRFC受压损伤本构模型，定量分析不同冻融循环下BFRFC的损伤。

通过单轴压缩-AE联合试验，得到了BFRFC在不同冻融循环次数和不同纤维掺量下的单轴压缩应力-应变特征、声发射特征等各类特征参数，结果表明：(1)BFRFC单轴压缩过程中的应力-应变关系曲线呈现明显的阶段性，主要分为密实阶段、弹性阶段、屈服阶段和平台阶段。声发射特征呈现出接触期、陡增期和缓增期三个阶段。BFRFC的声发射特征与单轴压缩各阶段均有对应。(2)随着冻融循环次数增加，BFRFC承载力下降，冻融循环增加了孔隙占比并加强了缓冲作用，从而降低了试样的脆性，导致承载力下降幅度逐步减小。以经历20、40、60和80次冻融循环的A10-0.45%试样为例，在屈服阶段前后承载力下降幅度分别为35.71%、29.08%、26.67%和18.53%。(3)随着玄武岩纤维掺量的提升，试样的累计振铃值先减小后增大，试样的抗压强度显著提高。对于A06试件，相较于无纤维的泡沫混凝土，纤维含量为0.15%、0.30%和0.45%的试件峰值强度增加了26.8%，73.8%和108.18%；而对于A10试件，相应的增幅为9.5%、29.62%和73.78%。随纤维掺量增加，A06试样相对A10试样峰值应变增幅更高，峰后曲线下降更平缓，呈现出明显的延性破坏特征，位于开裂路径上的纤维可以延缓裂缝的发展速率，从而显著提高试样的峰值强度，然而掺量过高会导致纤维团聚现象，导致内部损伤加剧。(4)建立了A06和A10各掺量试样在不同冻融循环次数下的受压损伤本构模型，拟合的相关系数R范围在0.921至0.994，相关性较好，可以有效模拟冻融循环作用下BFRFC的损伤特征：在受压初期BFRFC损伤演化缓慢，当相对峰值应力达到0.7后，BFRFC的损伤发展加速；纤维掺量的增加能显著降低试件的初始冻融损伤变量值，从而有效提升材料的抗冻性能；0.3%和0.45%掺量的BFRFC抗冻性接近且较好。

BFRFC的力学性能与密度、纤维掺量、冻融循环次数紧密相关，玄武岩纤维具有良好的增韧效果，且低密度BFRFC韧性更高；冻融循环增加了孔隙占比并加强了缓冲作用，从而降低了试样的脆性，导致承载力下降幅度逐步减小；其单轴压缩过程的声发射特征记录了试样内部的损伤破坏事件，结果表明试样弹性和屈服阶段存在大量的声发射事件，表明上述阶段发生了较多的变形和内部损伤；随着冻融循环次数增加，BFRFC承载力下降，声发射信号活跃度减弱。冻融侵蚀导致了BFRFC弹性模量减小，水泥基质占比降低，裂缝开展增加，变形产生的信号较难捕捉。加入玄武岩纤维能在一定程度上减缓峰值强度的损失，能够提高抗冻融侵蚀能力，而高密度下0.30%和0.45%掺量的试样都有团聚现象，纤维团聚和搅拌不充分会影响纤维的均匀分布，从而降低其桥接和抗裂效果，导致0.45%掺量的BFRFC在冻融循环后的峰值强度损失率反而增大。

煤矸石建材资源化利用是有效解决矿区煤矸石堆积的途径之一，但干燥收缩大是目前阻碍自燃煤矸石混凝土工程应用的关键问题之一。本文利用高吸水性树脂(Super Absorbent Polymers，SAP)和聚丙烯纤维，探究自燃煤矸石混凝土干燥收缩的控制方法与预测模型。

以SAP掺量(0%、1%、2%、3%)和聚丙烯纤维掺量(0%、0.05%、0.1%和0.15%)为变量，开展了自燃煤矸石混凝土的干燥收缩试验和内部湿度测试试验，通过千分表和温湿度传感器分别测试基体收缩值和内部湿度。利用试验所得数据，通过对比分析的方法，量化了SAP与聚丙烯纤维对自燃煤矸石混凝土收缩控制的作用效果；采用数据拟合的方式，揭示了自燃煤矸石混凝土干燥收缩应变与内部相对湿度之间的变化关系。基于自燃煤矸石混凝土干燥收缩试验结果，依据法国建筑规范AFREM收缩模型，将骨料掺量作为主要影响参数，分别引入自燃煤矸石骨料影响系数G和G，考虑SAP和聚丙烯纤维对煤矸石混凝土干燥收缩的影响，建立了自燃煤矸石混凝土干燥收缩计算方法，从而实现对自燃煤矸石混凝土干燥收缩的预测。

从SAP和聚丙烯纤维自燃煤矸石混凝土试件的收缩和内部湿度试验分析可知：①干燥收缩试验中，随SAP掺量的增加，基体干燥收缩应变先减小后增大，在龄期90d内，与未掺的试件相比，掺0.2%SAP的基体收缩应变降低幅度可达31.3%；随聚丙烯纤维掺量的增加，基体干燥收缩应变逐渐减小，与未掺的试件相比，掺0.15%聚丙烯纤维的基体收缩应变降低幅度可达29.2%。②内部湿度试验中，90d龄期，掺SAP的基体内部相对湿度最低可下降至79.1%；掺聚丙烯纤维的内部相对湿度最低可下降至77.6%。③对基体干燥收缩应变与内部相对湿度的相关性进行分析，基体干燥收缩应变与内部相对湿度呈线性变化关系，各组试件的相关系数均大于0.9800。④基于干燥收缩试验对AFREM模型进行修正，对于掺SAP的自燃煤矸石混凝土干燥收缩，模型预测值与试验值的相关系数均在0.91以上；对于掺聚丙烯纤维的自燃煤矸石混凝土干燥收缩，理论预测值与试验值的相关系数均在0.86以上。

SAP与聚丙烯纤维的掺入均对自燃煤矸石混凝土的收缩有显著的影响，两种材料的掺量对基体收缩影响规律不同，在各类型中，0.2%掺量的SAP和0.15%掺量的聚丙烯纤维的效果较其它掺量的减缩效果好，另外，0.2%掺量的SAP对自燃煤矸石混凝土的减缩效果最好。在养护前期，SAP通过释水使基体内部相对湿度变化速率显著低于掺纤维的基体，基体干燥收缩应变与基体内部相对湿度之间呈现显著的线性变化的关系。基于法国建筑行业规范AFREM中提出的收缩预测模型，考虑SAP和纤维的影响，引入自燃煤矸石骨料影响系数后，可以用于预测自燃煤矸石混凝土的干燥收缩。

硅灰具有良好的填充和火山灰效应，能够有效弥补钢纤维和再生骨料间的界面薄弱区。目前，硅灰对地聚物混凝土力学性能的影响已取得了一些进展，但硅灰改性SFRGRAC的研究还鲜见报道，硅灰取代率和钢纤维体积掺量对SFRGRAC力学性能影响规律并未达成一致，硅灰对SFRGRAC的改性机理也尚不明确。因此，探究硅灰对SFRGRAC的增强机理具有重要意义。

采用试验研究和理论分析相结合的方法，以硅灰改性SFRGRAC机理研究为主线，通过立方体抗压、劈裂抗拉、抗折和弹性模量试验，研究硅灰取代率、钢纤维体积掺量和再生骨料取代率等因素对SFRGRAC力学性能的影响规律，并基于SEM扫描电镜和低场核磁共振测试结果揭示硅灰的改性机制。

通过对SFRGRAC力学性能及微观结构分析，研究结果表明：(1)硅灰对SFRGRAC的改性效果优于GRAC。添加5%~15%硅灰后，GRAC的强度提升幅度为7%左右，而SFRGRAC强度提高幅度可到到20%以上；掺入10%硅灰后，随着钢纤维体积掺量由0.5%增至1.5%，SFRGRAC的立方体抗压、劈裂抗拉、抗折强度和弹性模量分别增加了17.44%、15.17%、19.19%和31.76%；(2)加入硅灰可有效弥补由再生骨料的弱界面对GRAC强度的负面影响。硅灰掺量为10%时，SFRGRAC立方体抗压、劈裂抗拉、抗折强度和弹性模量分别比未掺硅灰试件增加了8.89%、34.62%、20.47%和62.53%；(3)硅灰的填充和火山灰效应有效改善了SFRGRAC的微观结构。掺入10%硅灰时降低了浆体中C-H含量并提高了C-S-H含量，密实了混凝土基体和骨料基体ITZ的微观结构。然而，当硅灰掺量增至15%时，由于胶凝材料水化不足，.导致方解石体积增大及C-S-H凝胶体积减少，从而减弱了SFRGRAC基体的密实程度。硅灰掺量由0%增至10%和15%，凝结时间平均提高了34.35%和42.38%；(4)硅灰的加入能有效降低SFRGRAC的孔隙率。添加10%硅灰后，SFRGRAC总孔隙率降低23.79%，而硅灰掺量为15%时，试件总孔隙率降低幅度明显减小。试件抗压、劈拉和抗折强度和弹性模量均随着孔隙率增大而线性降低。

掺入钢纤维能够显著提高GRAC的强度。硅灰与SFRGRAC能产生良好的耦合效应，使其微观结构更加致密，进而提升SFRGRAC力学性能。目前，本文研究主要集中在硅灰改性SFRGRAC力学性能研究，而地聚物水化反应机理较为复杂，本文只分析了水化产物、微观形貌和孔结构，而碱矿渣体系的水化过程的相关分析较为浅薄，可以考虑借助水化热试验和TGA热重分析试验对碱矿渣体系的水化反应过程进行系统研究。同时，为硅灰改性SFRGRAC的推广应用，建议对其耐久性能(如抗氯离子渗透、抗硫酸盐腐蚀、耐高/温性能等)进行系统研究。

随城市更新加速、基础设施扩建，建筑垃圾堆积如山的同时，巨量砂石亟待供给。全再生骨料混凝土(FRAC)能最大规模资源化利用建筑垃圾，但其性能缺陷显著。本文采用纳米SiO(NS)复合碳化改性再生骨料并制备FRAC，测试了其抗压性能、劈裂抗拉性能及抗折性能等宏观力学特性，采用纳米压痕测试了其微观力学性能，并结合SEM微观测试，揭示了碳化全再生骨料混凝土(CFRAC)多重界面强化机制。

为实现再生骨料高效碳化改性，采用纳米SiO复合碳化改性再生粗细骨料，测试碳化前后再生骨料的碳化程度及物理特性。基于再生粗细骨料紧密湿堆积模型开展FRAC配合比设计，并浇筑FRAC试块，测试其28d立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度等宏观力学特性；采用纳米压痕技术及SEM等微观测试手段分析FRAC的微观力学特性及微观形貌，研究碳化全再生骨料混凝土(CFRAC)宏微观力学特性，揭示其强化机制。

(1)NS复合碳化再生骨料表面及内部喷涂酚酞颜色均未变色，表明NS复合碳化实现了再生骨料的高效碳化改性，且碳化再生骨料吸水率、压碎值显著降低，表观密度提高，其中碳化再生粗骨料吸水率降低幅度最显著达22.93%。(2)FRAC力学特性明显低于普通混凝土，NS复合碳化再生骨料显著提高了FRAC力学特性，其中抗压强度最大提高33.12%，劈裂抗拉强度最大提高48.73%，抗折强度最大提高44.79%。(3)NS复合碳化再生骨料同时提高了CFRAC各相平均弹性模量及显微硬度，其中对旧砂浆及骨料-旧砂浆的ITZ增强效应最显著。(4)多重ITZ是FRAC最弱的相，NS复合碳化改性显著增强再生骨料附着旧砂浆的同时，改善了ITZ、ITZ及ITZ等多重ITZ微观结构特性，CFRAC微观结构更致密，ITZ裂隙宽度明显减小。

(1)NS复合碳化再生骨料显著提高了FRAC宏微观力学特性。(2)NS复合碳化改性同时发挥了NS及碳化强化的双重增强效应。其强化机制为：NS具有微填充及高火山灰特性，有效填充再生骨料表面旧砂浆孔隙及微裂纹，同时又与旧砂浆水化产物Ca(OH)反应生成纳米C-S-H；CO作用下，旧砂浆水化产物、未水化产物及额外生成的C-S-H与CO反应生成固体体积增大的CaCO及无定形硅胶，其中NS作为C-S-H的成核点，加速水化反应进行，使其反应更加充分，强化再生骨料旧砂浆及ITZ性能，进而提高FRAC整体性能。(3)CFRAC微观结构更密实，其各相平均弹性模量及显微硬度等微观力学特性均得到提高，特别是旧砂浆及骨料-旧砂浆的ITZ增强效应最显著。(4)多重ITZ是FRAC最弱的相，NS复合碳化再生骨料显著增强其附着旧砂浆的同时，改善了ITZ、ITZ及ITZ等多重ITZ微观结构特性，降低了骨料“墙效应”带来的负面影响，进而提高FRAC多尺度力学性能。

通过磁场控制混凝土基体中的钢纤维分布，使其与主拉应力方向平行，可以有效提高钢纤维混凝土的抗弯、拉性能，但在与纤维分布方向垂直的剪切力作用下的性能存疑。本文以活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)为基体，采用镀铜微丝钢纤维作为增强材料，制作定向分布钢纤维活性粉末混凝土(Aligned Steel Fiber RPC，ASFRPC)试件和乱向分布钢纤维活性粉末混凝土(Steel Fiber Reinforced RPC，SFRPC)试件，对其施加与纤维方向垂直的直剪荷载，研究ASFRPC的直剪性能，并对其韧性进行分析探讨。

试件振捣过程中施加不低于250高斯的电磁场作用，实现纤维定向分布。考虑三种纤维体积掺量(=1.0%、1.5%、2%)，三种纤维长度(=13mm、16mm、20mm)制作了ASFRPC试件和SFRPC试件，采用《纤维混凝土试验方法标准》(CECS13: 2009)中的规定对各试件开展直剪试验。通过对比ASFRPC和SFRPC试件的剪切荷载—位移曲线，分析纤维定向后试件直剪承载力和变形能力的变化特征。在现有弯曲韧性评价方法的基础上，采用初始能量密度与残余剪切韧度比作为剪切韧性评价指标对试件剪切韧性开展评价，避免了初裂点确定的困难，也适用于不同尺寸构件的对比。

ASFRPC试件的直剪承载力和变形能力均高于SFRPC试件，纤维长度20mm，纤维掺量为1%时，提高幅度最大为36.43%。承载力和变形能力也随着纤维长度和纤维掺量的增加而增加；ASFRPC双面剪切试件的等效初始剪切强度、峰值剪应变、初始剪切能量密度及等效残余强度较SFRPC试件有显著的提升，其中初始剪切能量密度提升幅度最高可达200.41%。各参数随钢纤维长度的增加而增加，且提高幅度随纤维长度增加逐渐降低；残余剪切韧度比是个相对参数，反映了曲线峰值后的形状变化，由于ASFRPC和SFRPC试件的受剪荷载-位移曲线形状受纤维掺量、分布以及长度的影响规律不明显，因而基于此曲线计算的残余剪切韧度没有显著规律性；其他条件相同，随着钢纤维掺量的提高，等效初始剪切强度、峰值剪应变、初始剪切能量密度都呈现不同幅度的增加，其中纤维长度13mm，掺量从1%增加到2%时，初始剪切能量密度提升幅度高达68.46%。在相同条件下，剪切韧性随钢纤维长度增加而增加。跨越裂缝的钢纤维通过粘结横贯裂缝传递应力，钢纤维长度越大，纤维与基体间的粘结应力越大；纤维掺量和长度的进一步增加都会给钢纤维转向造成困难，在本文试验参数范围内，通过综合对比纤维方向，纤维掺量和纤维长度，当纤维掺量为2%，纤维长度为20mm时，ASFRPC试件剪切性能最优。

电磁场可以对RPC基体中的钢纤维进行有效定向，定向后ASFRPC的直剪承载力和变形能力均得到显著提升。论文工作验证了RPC基体中镀铜微丝钢纤维定向的可行性，以及定向钢纤维试件在垂直纤维方向的力学性能。韧性评价中，剪切荷载峰值前采用初始能量密度进行韧性评价，可以综合反映峰值前抗剪强度与剪切变形能力，荷载峰值后采用残余剪切韧度比进行韧性评价可以满足不同变形需求对材料残余韧性的要求。韧性评价结果表明，总体上ASFRPC试件的剪切韧性优于SFRPC试件。

随着碳纤维增强复合材料(CFRP)的广泛应用，其在全周期服役过程中产生的废弃物数量巨大，将经切割和热处理等方式CFRP获得的回收碳纤维(RCF)用于制备混凝土是实现CFRP固废回收利用的有效方式。本文利用RCF制备回收纤维混凝土(RCFC)，探索不同形态RCF的掺量和长度对RCFC弯曲性能的影响。

本文选取三种不同处理工艺的短切RCF，研究不同形态RCF的掺量和长度对RCFC弯曲性能的影响。基于20组四点弯曲试验结果，分析RCFC破坏形态、荷载-挠度曲线和弯曲强度的变化规律。通过弯曲韧性指数、等效弯曲强度和弯曲韧性比等三项指标，评价RCFC的弯曲韧性变化规律，并基于现有计算方法，提出了新的四点弯曲试验初裂点计算方法。为分析增韧机制，通过SEM分析纤维-基体界面黏结和RCFC失效模式；通过MIP测得的孔隙率分析RCF对弯曲强度的影响，并基于纤维混凝土复合材料理论提出考虑孔隙率的预测公式。

①破坏形式与荷载-挠度曲线：掺有RCF的试件受荷破坏则具有一定的延性，结合受力过程，RCFC荷载-挠度曲线可分为三个阶段：线性上升段、非线性上升段和非线性下降段；②弯曲强度：掺入适量的RCF后，RCFC弯曲强度得到不同程度的增强，与基准组弯曲强度相比，RCF-A、RCF-B、RCF-C的最大增幅分别为31.4%、38.67%、16.75%；③弯曲韧性指数：随着RCF掺量的增加，、、呈逐渐上升趋势，1.5%RCF掺量的试件明显表现出更高的弯曲韧性；④等效弯曲强度：对比三种RCFC的等效弯曲强度，明显RCF-A性能最佳，RCF-C的等效弯曲强度最小；⑤对于弯曲韧性比而言，其影响规律受RCF表面形貌的影响，对于RCF-A和RCF-B，弯曲韧性比随RCF掺量的增加而增大，随RCF长度的增加表现为先增加后略微下降，其中，RCF-A1.5%-D12的弯曲韧性比最高，为0.64；⑥微观结构：三种RCF均存在拔出、拔断的破坏形式，部分RCF还存在先拔出后拔断的情况；⑦孔隙率：相较于基准组孔隙率，RCF的掺入使得孔隙率降低，最高降幅20.14%，且本文提出的预测公式拟合优度0.983。

掺入RCF可改善混凝土弯曲性能和提高弯曲韧性。经热处理等回收方式获得的RCF具有不同表面形态，并直接对弯曲性能产生影响。掺入RCF可改善试件破坏形态，起到阻碍微裂缝发展的作用，延缓破坏过程。随RCF的掺入，RCFC弯曲强度均得到提升，RCF形态对弯曲强度的影响明显。受RCF形态影响，RCF掺量和RCF长度对弯曲强度的影响规律不同。就弯曲韧性而言，RCF-A弯曲韧性指数最高。随着RCF掺量的增加，、、逐渐增加；随着RCF长度的增加，、、有先上升后下降的趋势。RCF表面形貌对于等效弯曲强度和弯曲韧性比的影响较大。RCF试件孔隙率均低于基准组，RCFC孔隙率随RCF掺量增加而增加，随RCF长度的增加而先降低后增加。本文提出的初裂点确定方法和RCFC弯曲强度预测公式可为相关研究提供参考。

对木材表面进行超疏水改性可降低水分变化导致的木材干缩湿胀及变形开裂，但木材表面超疏水层较差的稳定性严重制约着木材表面超疏水改性的实际推广应用。实际应用中木材表面超疏水层不可避免地会受到挤压或磨损，导致微纳粗糙结构被破坏，造成木材表面超疏水层失效。大部分木材表面的微纳粗糙结构是由无机纳米材料组装堆叠形成，无机纳米材料本身的尺寸及微观形貌无疑会对木材超疏水层的性能及稳定性产生影响，部分文献探究了颗粒尺寸对于木材超疏水层性能及稳定性的影响，但鲜有研究对无机纳米颗粒微观形貌与木材超疏水层间的构效关系进行系统探讨。本文将羟基磷灰石(HAP)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合，在木材表面构筑稳定的超疏水层，并讨论了羟基磷灰石纳米线(W-HAP)、纳米棒(R-HAP)及纳米球(S-HAP)这三种不同形貌的HAP对木材表面涂层疏水性及稳定性的影响规律。

将不同形貌的HAP与PDMS复合制成悬浮液。将砂纸打磨后的木材横切面朝上放置在平面上，随后，在距木材30-50 cm处，使用喷枪将制备好的复合悬浮液均匀喷涂在木材表面，最后，放入烘箱中固化得到超疏水木材。利用SEM等表征手段，观察W-HAP、R-HAP、S-HAP以及修饰相应超疏水层后木材表面的微观形貌及粗糙度，使用接触角测定仪测定修饰不同超疏水层后木材的静态水接触角，并采取机械磨损及化学腐蚀等方法，观察不同超疏水层经过物理破坏或化学腐蚀后表面润湿性变化情况，得出提高涂层疏水性及稳定性的最佳因子。

S-HAP对木材涂层疏水性提高最为显著，修饰S-HAP后的超疏水层，其静态水接触角可达156°，滚动角仅为2.5°。利用SEM观察不同疏水层的微观形貌并进行分析，可以看出大部分W-HAP相互交织，平铺在木材表面，未能进入到木材表面的细胞腔中，而R-HAP和S-HAP长径比较小，未形成交织的网络结构，因而可在修饰过程中进入到木材细胞的细胞腔中。与W-HAP和R-HAP相比，S-HAP的尺寸最小，更容易附着在木材表面，且能更有效地形成微纳尺度的粗糙结构，这证实了S-HAP能更为有效地在木材表面形成微纳粗糙结构，增加木材表面的粗糙度，从而更有效地降低木材的表面润湿性。此外，S-HAP制备的木材超疏水涂层亦具有最佳的稳定性。在砂纸磨损循环15次、胶带剥离循环15次后，该涂层依旧能保持超疏水性。对磨损实验后的疏水涂层进行观察，可看到所有样品的表面均遭受到了一定程度的破坏，其中修饰W-HAP的疏水层磨损最为明显，表面已经几乎观察不到W-HAP的存在。相对而言，修饰S-HAP的疏水层受到的损伤较小，在细胞腔内部依旧可以观察到部分由S-HAP形成的粗糙结构，这是因为S-HAP更容易落入细胞腔或附着在细胞壁表面，在机械磨损过程中，木材的细胞框架可以对于细胞腔中的S-HAP起到保护作用，从而避免由S-HAP形成的粗糙结构遭到破坏。

本文采用简单的喷涂法，将HAP和PDMS复合溶液喷涂在木材表面，成功构筑出超疏水涂层，并比较不同形貌的HAP材料对木材表面涂层疏水性及稳定性的影响。结果表明由S-HAP制备而成的木材超疏水层具有更佳优异的疏水性及稳定性。这得益于S-HAP有着更小的长径比，更容易进入到木材的细胞壁上及细胞腔中。在外力破坏及化学腐蚀过程中，木材的细胞框架起到保护作用，从而使得S-HAP制备而成的木材超疏水层具有更好的稳定性。

传统的辐射制冷材料大多为白色或透明状，传统着色剂的加入会使材料吸收热量，降低辐射制冷性能。纤维素纳米晶体(CNC)的手性向列结构使其在“大气窗口”波段和可见光波段具有较高的发射率和反射率，具有成为辐射降温材料的潜能。并且，CNC是新型的光子晶体，CNC结构色的调控也被广泛研究，但以CNC为原料制备结构色可调的辐射制冷材料的相关研究较少。本文利用不同含量的聚乙二醇(PEG)与CNC复合，研究不同含量的PEG对CNC复合虹彩膜结构色和光学性能的影响，并对复合结构色薄膜的制冷性能进行研究。将复合结构色薄膜与醋酸纤维素(CA)膜结合，探究辐射制冷双层膜的制冷性能。

将不同含量的PEG与CNC通过自组装法制备成CNC复合结构色薄膜，通过控制PEG的添加量，实现对CNC复合薄膜结构色的调控，研究CNC复合结构色薄膜的光学性能及辐射制冷性能。将CNC复合结构色薄膜与CA膜结合，得到结构色双层复合膜，分析研究结构色双层膜在室内和室外的辐射制冷性能。

酸水解法制备的CNC具有棒状形态，平均粒径为144.1 nm，Zate电位高达-32.2 mV，表明CNC溶液具有较强的稳定性，为进一步制备结构色复合薄膜奠定基础。由CNC/PEG复合结构色薄膜的反射光谱中可以看出，随着PEG含量的增加，复合结构色薄膜反射峰逐渐红移，与薄膜结构色的红移相对应。通过对CNC/PEG复合结构色薄膜的SEM图和POM图进行分析表明，PEG的加入并不会破坏CNC自组装所形成的手性向列结构，随着聚合物含量的增加，复合薄膜的指纹结构的纹理间隔逐渐变宽，PEG高分子进入到CNC手性向列结构中，导致CNC手性向列结构的螺距P增大，复合薄膜颜色红移。由CNC/PEG复合结构色薄膜和双层复合薄膜的光谱学分析可知，CNC/PEG复合薄膜和CNC/PEG-CA双层复合薄膜在大气窗口波段(8~13 μm)和可见光波段均具有较高的发射率和反射率，当PEG的含量为30%时，CNC/PEG复合薄膜的发射率最高可达93.0%，反射率最高可达68.5%。CNC/PEG-CA双层复合膜在大气窗口的发射率高于CA膜的发射率，随着PEG含量的增加，双层复合膜的发射率也逐步提高，当PEG含量为30%时，CNC/PEG-CA双层复合膜的发射率最高可达68.0%，在近红外范围内的反射率最高可达91.8%。通过对CNC/PEG复合薄膜和CNC/PEG-CA双层复合膜的辐射制冷性能进行测试可知，不同结构色CNC/PEG复合薄膜的辐射制冷性能相似，在室内降温性能测试中，薄膜平均降温可达3.4 ℃。在户外降温性能测试时，CNC/PEG复合薄膜的降温效果可达到2 ℃左右。随着PEG含量的增加，具有结构色变化的CNC/PEG-CA双层复合膜的降温性能大致相同，在室内中，CNC/PEG复合薄膜的降温性能可达到14.3 ℃，在室外降温性能测试时，CNC/PEG-CA双层复合膜具有6 ℃左右的降温效果。

通过控制PEG的含量，可以对CNC/PEG复合薄膜和CNC/PEG-CA双层复合薄膜的结构色进行精确调控。CNC/PEG结构色复合薄膜具有良好的辐射制冷性能，平均降温可达3.4 ℃左右。与具有多孔结构的醋酸纤维素膜结合，双层结构色复合薄膜的辐射制冷性能得到提升，平均降温可达14.3 ℃左右。在户外降温性能测试中，复合薄膜可以达到平均2 ℃左右的降温效果，双层复合膜可以达到平均6 ℃左右的降温效果。

木材因具有来源广泛、机械性能良好和绿色可再生的优点而被长期用于建筑和家具领域。然而，木材的易燃性限制了其应用范围。因此，本文采用绿色可降解的聚乙烯醇/壳聚糖作为成膜物质，玄武岩作为填料，制备出改性玄武岩/水凝胶复合阻燃涂层，研究该阻燃体系对木材阻燃性能和抑烟性能的协同作用。

本文首先利用氢氧化钠和KH550硅烷偶联剂对玄武岩进行预处理，并利用共沉淀法，在玄武岩表面分别沉积植酸锌、植酸铝和植酸镍，此外，将次磷酸铝阻燃剂加入至聚乙烯醇/壳聚糖水凝胶基质中，并与改性玄武岩进行复合，得到改性玄武岩/水凝胶复合阻燃涂层。利用扫描电子显微镜配备能谱仪观察玄武岩改性前后形貌的变化，以及植酸金属盐在玄武岩表面的沉积情况；利用傅里叶红外光谱仪研究改性玄武岩/水凝胶复合阻燃涂层的化学结构；利用热重测试分析阻燃涂层对木材热稳定性的影响；利用锥形量热分析阻燃涂层对木材阻燃性能的影响；利用垂直燃烧测试阻燃涂层涂覆至木材后的UL-94等级；利用力学测试分析了涂层的附着强度与抗拉强度。

从扫描电镜测试结果可知，经过NaOH蚀刻后，玄武岩的表面变得更加粗糙，此外，从能谱图中可以观察到，植酸金属盐已成功沉积至玄武岩表面。由红外光谱分析结果可知，经NaOH蚀刻和KH550硅烷偶联剂接枝改性的玄武岩在3554 cm处对应的-OH吸收峰增强，并且在1646 cm-1 出现-NH的吸收峰，证明KH550已成功接枝到玄武岩表面。在1063 cm出现了P-O的振动吸收峰，进一步证明了植酸铝、植酸镍、植酸锌成功沉积在玄武岩表面。此外，在1063 cm出现了P-O的振动吸收峰，以及在1075-1125 cm处出现了较弱的吸收峰，可归属于O=P的伸缩振动峰，进一步证明植酸金属盐在玄武岩表面的成功沉积。由热重分析结果可知，未添加次磷酸铝和改性玄武岩水凝胶涂层木材的残炭率为3.12%，而添加了两种物质的复合阻燃涂层的木材残炭率均有所提升，说明次磷酸铝和改性玄武岩能够有效防止涂层降解，提高涂层的热稳定性；其中，沉积了植酸镍的复合涂层热稳定性最佳，达到了27.27%，这可能是因为Ni的催化性能最佳，在催化成炭、提高炭层的质量方面优于Al和Zn。锥形量热结果表明，涂覆了水凝胶涂层木材的热释放速率峰值、总热释放量和总烟释放量较未涂覆涂层的木材均有所降低，最高降低值分别为64.15%、32.67%和55.28%，并且在UL-94 测试中，沉积了植酸铝和植酸镍的复合阻燃涂层达到了V-0级，说明该复合阻燃阻燃涂层在物理和化学方面起到了协同阻燃作用。除此之外，在力学性能方面，当涂层的厚度为300 m时，添加了次磷酸铝和改性玄武岩的复合阻燃涂层的木材与未添加的抗拉强度变化不大，说明该涂层对木材的抗拉性能影响较小但其附着力均有所降低，这是由于木材表面具有管孔结构，水凝胶涂层渗透到了木材表面，经固化后在木材内部形成了凝胶网络互锁结构。

改性玄武岩和水凝胶涂层复合形成了气相/凝聚相阻燃体系。在该阻燃体系中，聚乙烯醇增强了水凝胶与木材的粘附作用，壳聚糖在燃烧过程中，释放出的不可燃气体有效减低了可燃气体的浓度，而改性玄武岩和次磷酸铝的添加则有效提高了水凝胶涂层的热稳定性，植酸镍的催化成炭作用赋予了复合阻燃涂层优异的残炭率，该复合阻燃体系有效提升了木材的阻燃性能和抑烟性能。此外，添加了次磷酸铝和改性玄武岩的复合阻燃涂层木材的抗拉强度变化较小，但与木材的粘附力均有所降低，这一方面亟待进一步被研究。

近年来随着工业和城市快速发展，抗生素类药物在国内外被广泛使用，对于自然环境和人类健康而言，过度使用会带来基因抗药性，并且排放后的抗生素会随着生物链不断累积，对生态环境造成危害。因此加强抗生素的生态环境危害机制研究，深化末端治理，降低抗生素等新污染物的环境风险成为了国内外废水处理研究的热点。本研究制备了Mn、P掺杂玉米秸秆生物炭(Mn/P-C)用于活化过一硫酸盐(PMS)降解诺氟沙星(NOR)，优化生物炭催化剂在活化过一硫酸盐中的应用，并为水体中抗生素类有机污染物的降解提供可行策略。

以NOR为目标污染物，以玉米秸秆、磷酸三丁酯(CH)PO和四水合氯化锰MnCl·4HO为原料，通过热解法制备Mn/P-C，利用SEM、XRD、FTIR等表征方法对改性生物炭催化剂的结构特征进行了分析，结合反应前后XPS化学元素变化、淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)检测，探讨了Mn/P-C活化PMS体系降解NOR的潜在机制。此外，还研究了不同PMS浓度，催化剂用量，初始pH值和实际水体常见无机阴离子、腐殖酸对降解效能的影响。

本研究成功制备了Mn、P共掺杂生物炭(Mn/P-C)，并将其作为催化剂活化过一硫酸盐(PMS)降解诺氟沙星(NOR)。总结如下：(1)相较于原始生物炭(BC)和P掺杂生物炭(P-C)，Mn/P-C具有更好的吸附和降解性能。(2)从Mn/P-C的表征结果可以看出Mn、P成功掺杂后，催化剂的形貌发生了巨大变化，可以观察到堆叠复杂的褶皱片状，使得催化剂具有更大的缺陷结构和丰富的表面含氧官能团，为NOR的降解提供了更多的活化位点。(3)在催化降解过程中，存在Mn(II)向Mn(III)的转化以及Mn(IV)向Mn(III)的转化，金属元素Mn的掺杂改变了生物炭催化剂的晶型组成及元素分布，使得催化剂活性位点增加，电子传导能力提高，降解性能提高。(4)综合EPR检测以及淬灭反应，在Mn/P-C活化PMS降解NOR过程中存在自由基及非自由基的共同作用，发挥主要作用的活性氧化物质是SO、O和O。(5)此外，Mn/P-C催化剂在较宽的pH范围内均有效，具有较高的可重复利用性和稳定性。水体中常见的CO、Cl以及腐殖酸HA均抑制了Mn/P-C的催化性能。

根据“以废治废”的目的，以天然废弃物为原料制备获得的生物炭催化剂在活化过硫酸盐降解抗生素类废水领域吸引了越来越多的研究，本文成功制备的Mn/P-C具有催化性能高、自由基产生持久、催化剂可回收性强等特点，可以有效优化生物炭催化剂在活化过一硫酸盐中的应用，并为水体中抗生素类有机污染物的降解提供可行策略。本研究为制备更加高效清洁的催化剂活化过硫酸盐降解NOR提供了系统、全面的研究，探讨了Mn/P-C活化PMS体系存在的降解机制，提出了一种新的电子转移路径。

熔盐反应堆是一种新型的核能反应堆，对结构材料的性能要求较高。Ni/SiC陶瓷金属基纳米复合材料作为一种潜在的结构材料备受关注，因其具有良好的力学性能和高温稳定性。本研究旨在通过分子动力学模拟方法，探究Ni/SiC复合材料在拉伸过程中的力学性能和变形机理，为其在熔盐反应堆结构材料中的应用提供理论支持。

本研究采用分子动力学模拟研究了SiC陶瓷增强的镍Ni基纳米复合材料Ni/SiC在拉伸变形过程中的力学性能，并研究了拉伸速率和SiC体积分数对材料拉伸力学性能和变形机理的影响。通过Voronoi方法构建了一个含有30个晶粒的棱长为23.5nm的正方体多晶纳米Ni模型，平均大小为10.2nm，并根据不同SiC体积分数替换Ni晶粒为3C-SiC晶粒，构建了不同SiC体积分数的Ni/SiC纳米复合材料模型。采用Tersoff势函数描述SiC中原子间的相互作用，使用嵌入原子(EAM)势函数和Morse势描述Ni原子与Si(C)原子间的相互作用。在300K温度下对不同SiC体积分数的材料进行拉伸模拟，并设置不同拉伸速率进行研究。

研究结果显示，Ni/SiC复合材料的力学性能受拉伸速率和SiC体积分数的影响。随着拉伸速率的增加，材料的屈服强度和杨氏模量呈现出增加的趋势。当拉伸速率小于1×10^9/s时，材料的屈服强度基本不变，而速率超过该值时，屈服强度增加。杨氏模量与拉伸速率呈半对数关系，说明拉伸速率对材料的刚度影响较大。此外，SiC体积分数的大小也影响材料的力学性能。SiC的临界体积分数为0.299±0.04，低于该值时材料的性能由Ni决定，高于该值时由SiC决定，引起应变硬化和脆性增加。在变形机理方面，裂纹起源于Ni-Ni界面处，可能是由于Ni与SiC之间的界面能量较高，容易形成裂纹。塑性变形主要由Ni-Ni界面的滑移和SiC晶粒的旋转引起，表明Ni/SiC复合材料在变形过程中展现出复杂的应变硬化和塑性变形机制。

拉伸速率和SiC体积分数对Ni/SiC复合材料的力学性能和变形机理具有显著影响。研究结果为进一步优化该材料的设计和应用提供了重要参考。在实际工程中，应根据具体要求选择合适的SiC体积分数和拉伸速率，以实现材料的最佳性能表现。未来研究可以进一步探究拉伸温度、晶粒尺寸等其他参数对材料力学性能的影响，以更全面地了解其在熔盐反应堆中的应用潜力。本文的研究方法对其他陶瓷金属基纳米复合材料性能的研究具有指导意义，有助于更好地理解Ni/SiC复合材料的力学性能及其潜在应用，对于熔盐反应堆结构材料的选用具有重要指导意义。

钢-橡胶构件是将钢与橡胶通过胶粘剂有效粘结而形成的组合构件。由于橡胶的高弹性、可压缩性、高阻尼等特性，钢-橡胶构件在小变形下就能发挥耗能作用，具有优异的抗震和减振性能。近年来，波形钢板凭借其独特的几何特性，被广泛应用于土木工程领域。由于波形钢板面外刚度大，将其应用在剪力墙结构中，不仅可提高构件的承载力，还可节省钢材用钢量；将其应用在阻尼器结构中，极大改善了阻尼器的延性和耗能能力。波形钢板因其独特的截面形状与橡胶结合，形成波形钢板-橡胶构件，有效增加了黏结面积和橡胶填充量，波形钢板对称布置使得界面处应力分布更加均匀，形成更好的组合机制，将极大增强建筑结构的抗震性能。目前针对钢-橡胶构件的研究大多集中在力学性能的研究，而波形钢板-橡胶构件间的黏结滑移性能是确保两种材料发挥各自优势的基础和关键，当前对波形钢板-橡胶界面间的黏结滑移性能研究尚未开展，这使得对其受力机制进行探讨具有一定必要性。

考虑界面粘结长度、波形钢板表面粗糙度和加载方式三个影响因素、设计了6个波形钢板-橡胶试件进行往复加载试验，根据黏结破坏过程、界面耗能、应变分布和影响因素等分析试件的黏结性能。最后建立了波形钢板-橡胶构件的计算特征黏结强度公式，并验证其准确性。

(1)波形钢板与橡胶界面在剪切力和挤压力作用下沿粘结长度方向大约45°出现斜向应力，剪切应力的增大使得橡胶向外膨胀变形。因橡胶具有迟滞效应和Mullins效应，这使得橡胶在卸载后仍继续挤压胶粘剂，橡胶与波形钢板间摩阻力增大，为破坏后胶粘剂发生内聚破坏提供一定条件。(2)根据黏结破坏过程，建立了试件的特征荷载-滑移曲线，定义了8个特征点和5个破坏阶段，8个特征点分别为：微滑移点A、A′；极限荷载点B、B′；破坏荷载点C、C′；残余荷载点D、D′；5个破坏阶段分别为：微滑移阶段(OA段、OA′段)、滑移阶段(AB段、A′B′段)、破坏阶段(BC段、B′C′段)、曲线下降阶段(CD段、C′D′段)、残余阶段(DE段、D′E′段)。(3)粘结长度的长短显著影响试件的等效阻尼比；合理控制粗糙度，可改善试件界面耗能，提高界面黏结性能。(4)因优先受力端部在荷载作用下内力传递最为强烈，使得试件的优先受力端部存在应变突变现象；由于波形钢板波脊处靠近变形区，在距加载端不同位置处均产生应变，但拉压变形程度不一致，使得钢板拉压交替呈波浪形；由于加载端存在滑移区，自由端处橡胶在受到橡胶夹具提供的向上的反力和胶粘剂对钢板施加向上的阻力，使得自由端钢板局部产生受拉区，单推试件S-1出现了应变过零现象。(5)相比于单调加载，往复加载下试件的残余黏结滑移降低了约29%，对界面的黏结性能产生更不利影响；波形钢板-橡胶试件的极限特征黏结强度随粘结长度和粗糙度的增大呈现出先增加后逐步减弱。(6)综合考虑试验结果和影响因素分析后，提出了针对波形钢板-橡胶的特征黏结强度计算式，并将其与试验结果进行了对比，其吻合度较好。

波形钢板-橡胶试件进入破坏阶段后胶粘剂加速断裂直至界面贯通，往复加载试件在进入破坏阶段后荷载下降速度加快，加卸载和循环圈数将进一步加大界面损伤，对影响因素分析表明波形钢板-橡胶试件的极限特征黏结强度随粘结长度和粗糙度的增大呈现出呈现出先增加后逐步减弱；结合影响因素和试验结果建立特征黏结强度公式，为相关构件研究提供一定参考。

超级电容器是重要的能量储备装置之一，已经被广泛应用于现代工业领域之中。超级电容器的性能与电极材料有较大关系。电极材料之中，多孔氧化物因具有制备方法简单、制备周期较短、放电比容量和能量密度较高等优点备受青睐，如氧化镍(NiO)、四氧化三钴(CoO)等。NiO中的Ni和CoO中的Co均可与OH发生反应，产生赝电容。Ni和Co存在于多孔NiCoS之中时，NiCoS可以同时产生双电层电容和多种法拉第反应，进一步提高充放电性能。然而，关于双电层电容和赝电容在多孔材料中的贡献率的报道较少。对两者的贡献率进行区分，有助于分析电极材料的开发程度，促进研究者对电极材料进行更深入的开发。

结合X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析NiCoS的物相和元素价态。利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析NiCoS的形貌和精细结构。结合XPS和Mapping技术分析NiCoS的元素组成。通过N吸附-脱附技术分析NiCoS的比表面积和孔径分布。以两片质量相等的NiCoS极片为正、负极、6 mol/L KOH溶液为电解液组装对称型扣式电池，探究NiCoS的电化学行为，并分析双电层电容和赝电容对NiCoS的放电比容量的贡献率。

根据材料表征

(1)NiCoS的XRD衍射峰与PDF#20-0782的信息一致，NiCoS制备成功。NiCoS为面心立方晶体，晶格常数为0.9387 nm。(2)NiCoS为球状多晶体，无明显团聚，并且Ni和Co以Ni、Ni、Co和Co形式存在。(3)NiCoS中，Ni、Co和S的比例为1 : 2.1 : 4.2。(4)NiCoS的孔体积为0.402 cm/g，并且介孔比例为90.6%，孔径主要集中于2.1 nm ~ 21.3 nm之间。由充放电结果可知：(1)随着扫描速度增大，氧化电位逐渐增大，还原电位逐渐减小，氧化还原电位差值逐渐增大，大倍率条件下充放电可逆性降低。(2)电流密度增大，极化增强，充放电性能逐渐降低。(3)电流密度为0.2 A/g时，放电比容量为409.7 F/g，其中：双电层电容占比为60.6%，赝电容占比为39.4%。电流密度提高至10 A/g时，放电比容量保持率为20.9%。(4)NiCoS在KOH电解液中具有较大的扩散系数，为1.1×10 m/s，OH可以在材料体相中快速扩散。(5)NiCoS在KOH电解液中充放电的弛豫时间常数为0.21 s。弛豫时间常数较小，可逆性较好。(6)0.2 A/g时，循环10000次，NiCoS的放电效率均大于91%，放电比容量保持率为90.3%。

(1)通过水热合成法制备了一种NiCoS电极材料。NiCoS为球状多晶材料，晶格常数为0.9387 nm。(2)Ni、Ni、Co和Co同时存在于NiCoS晶格之中，并且可以通过Ni/Ni、Co/Co的可逆转换产生赝电容。(3)在6 M KOH电解液中，NiCoS可以同时产生双电层电容和赝电容，并且赝电容占比39.4%。电流密度为0.2 A/g时，NiCoS扣式电池能量密度为14.2 Wh/kg。

碳纤维/环氧树脂复合材料拉扭耦合层合板在航空航天和风力发电领域具有重要的应用前景。与单一拉扭耦合层合板相比，拉扭多耦合效应层合板(同时具有拉扭耦合效应和其他耦合效应的层合板)的耦合特性更为丰富，具有大幅提升层合板耦合效应和变形自适应能力的潜力。层合板的多耦合效应通常采用非对称铺层形式来实现，然而在固化成型过程中，非对称层合板容易产生湿热剪切变形和湿热翘曲变形，这是限制其在变形自适应结构中发展应用的主要原因。因此，本文针对碳纤维/环氧树脂拉扭多耦合效应层合板湿热稳定机理不明、耦合效应不强的问题，开展碳纤维/环氧树脂复合材料拉扭多耦合效应层合板理论设计与试验验证研究，解决非对称铺层形式导致的固化变形问题，实现拉扭多耦合效应层合板的湿热稳定铺层设计及耦合变形能力的提升。

首先，通过引入复合材料层合板的几何因子和材料常量，将拉扭多耦合效应层合板的刚度系数进行解耦解析表达。然后，建立复合材料层合板无湿热剪切变形和无湿热翘曲变形的解析条件，将该条件与层合板耦合效应的解析条件联立，推导得到能够满足湿热稳定性的拉扭多耦合效应层合板类别及解析条件。接着，以拉扭多耦合效应层合板的湿热稳定条件为约束条件，以各单层铺层角度为优化变量，以最大拉扭耦合效应为优化目标，建立拉扭多耦合效应层合板的铺层优化设计模型。考虑到优化问题具有强等式约束、强非线性等特点，采用遗传算法-序列二次规划(Genetic Algorithm-Sequential Quadratic Program，GA-SQP)混合优化算法进行求解，得到了多种拉扭耦合多耦合效应层合板的铺层规律。最后，采用真空袋压成型工艺加工制造出碳纤维/环氧树脂复合材料拉扭多耦合效应层合板试验件，基于层合板耦合效应测量系统，分别在10kg、20kg、30kg、40kg和50kg砝码加载工况下，利用数字图像相关方法对层合板的拉扭耦合效应进行了三维光测；利用有限元软件MSC.Patran/Nastran建立层合板试验件的有限元模型，计算得到不同工况条件下层合板拉扭耦合效应的数值解，并与试验测量结果进行对比分析；利用Monte Carlo方法对拉扭多耦合效应层合板的耦合效应进行鲁棒性分析，以验证理论设计的可行性。

理论设计结果表明，有三种拉扭多耦合效应层合板可以满足湿热稳定性条件，分别为ABD层合板、ABD层合板和ABD层合板。优化设计结果表明，相比于单一拉扭耦合ABD层合板，多耦合效应层合板的拉扭耦合效应获得了大幅度提升，其中，最大可达32.35%(ABD层合板)。层合板拉扭耦合效应的试验结果与理论、仿真结果吻合较好：在不同拉力作用条件下，拉扭耦合层合板试验件拉扭耦合效应的理论结果和仿真结果基本一致；且相比于理论结果，仿真结果均偏小，其原因为试验件两端受到固定夹持约束，限制了端部的自由扭转变形，根据圣维南原理可知，会产生局部误差；随着拉力的增加，试验结果近似呈线性增加趋势，其和理论、仿真结果的偏差普遍控制在10%以内。。仿真计算结果表明，鲁棒性分析结果表明，当铺层角度存在误差时，层合板的拉扭耦合效应误差服从正态分布，且在95%置信水平的置信区间控制在±5%之内，具有较高的可控性；三类拉扭多耦合效应层合板的鲁棒性均优于ABD层合板。

本文以碳纤维/环氧树脂复合材料为例，推导了拉扭多耦合效应层合板与材料属性无关的湿热稳定解析条件，通过铺层设计的方式解决了非对称层合板的固化变形问题，并且所得结论适用于其他类型的连续纤维增强基体复合材料；对于具有不同铺层角度的拉扭耦合层合板，其两个主轴方向的热线应变相同，且只与材料属性和温差大小有关，与层合板的层数与铺层角度无关。建立了拉扭多耦合效应层合板的铺层优化设计模型，优化结果表明GA-SQP算法可以较好解决湿热稳定拉扭多耦合效应层合板的非线性强约束优化设计问题，且相比于单一拉扭耦合层合板而言，多耦合效应的引入能够显著提升层合板的拉扭耦合效应，最大可达30%以上。

Ⅳ型塑料内衬复合材料储氢瓶具有质量轻、成本低、使用寿命长、耐腐蚀、耐疲劳等优点，已成为最具潜力的车载储能装备之一。车载高压储氢瓶在快速充装过程会产生显著的温升效应，同时，高温天气、汽车零部件机械发热等情况会使储氢瓶直接面临环境温度的影响。因此，深入研究IV型储氢瓶在高压及温度影响下的失效行为，对提高其安全使用具有重要意义。

以某车载140L规格IV储氢瓶为研究对象，将快速充氢和环境温度变化导致的储氢瓶温度变化分别简化为储氢瓶在温度均匀恒定的内壁面和外壁面中的稳态传热。基于微观失效理论，建立了三维稳态传热模型、微观力学模型和热力耦合模型，发展了一种考虑温度影响的多尺度爆破失效仿真分析方法，研究了25℃~85℃范围内IV型储氢瓶内、外壁面温度上升对温度场分布及爆破失效行为的影响。

基于常温爆破失效分析可得，在工作压力70MPa下，储氢瓶的塑料内衬和金属接头均未发生屈服，复合材料缠绕层发生局部基体损伤，但未发生纤维损伤，另外在储氢瓶发生爆破前，塑料内衬并未发生破裂。结合储氢瓶的轴向载荷-位移曲线，可将储氢瓶爆破失效行为分为线性阶段、非线性阶段和快速变化阶段，其中接头和内衬的塑性行为以及基体的大面积损伤是储氢瓶轴向位移随载荷呈非线性增长的原因，纤维损伤是导致IV型储氢瓶爆破失效的主要原因。结合爆破试验，可得仿真预测得到室温下储氢瓶的爆破压力与试验结果的误差为5.4 %，且预测的储氢瓶爆破失效发生位置与试验结果吻合。进一步通过多尺度爆破失效仿真模型研究了温度对储氢瓶爆破失效行为，发现外壁面温度上升对热应力影响更为显著。相较于内壁面，在85℃下复合材料缠绕层的热应力(169.7 MPa)增加了11.41 %，金属接头热应力(88.3 MPa)增加了53.51 %，塑料内衬热应力(9.9 MPa)增加了33.08 %。考虑温度影响后，储氢瓶在线性阶段的轴向位移变化更明显，在非线性阶段和快速变化阶段，不均匀的温度分布和热膨胀产生了热压应力，与压力载荷产生的拉应力部分抵消，使基体和纤维的损伤扩展速度减缓。同时，随着温度的上升，复合材料强度降低，纤维初始损伤发生提前，最终导致储氢瓶的爆破压力下降。其中，外壁面或内壁面温度从室温上升至85℃时，纤维初始损伤压力载荷分别下降了27.5 %和12.1 %，最终爆破压力分别下降了12.5 %和4.6 %。

通过室温爆破试验对本文提出的多尺度爆破失效分析方法进行了验证。通过该方法可预测不同温度下Ⅳ型储氢瓶的爆破压力和力学响应，后续将进一步结合试验深入开展IV型储氢瓶快速充氢过程的非稳态传热、内衬失效及疲劳失效行为分析，对Ⅳ型储氢瓶进行结构优化设计，提升其安全可靠性。

点阵结构作为一种新型轻质多功能结构，因其具有能量吸收能力好、比强度和比刚度高等诸多优异的性能，常被用于保护人员或结构免受冲击载荷的影响。与准静态荷载下的失效模式不同，在冲击荷载作用下，点阵结构一般会发生动态失稳，结构内部发生大的塑性/弹性变形。此外，点阵结构在空间上有材料与结构双重多尺度特征，冲击载荷作用又增加了时间多尺度特征。本研究旨在探究一种新型仿生双正弦波纹点阵结构(Bio-inspired bi-directional corrugated lattice structure, BBCLS)在冲击荷载作用下的力学性能和吸能特性。

首先采用ANSYS/LSDYNA有限元分析软件建立了其在冲击荷载作用下的有限元数值模型，并基于已有的试验结果与数值模拟结果进行了对比，验证了该模型的有效性。在此基础上，研究了不同冲击速度对BBCLS的应力分布、变形模式、承载能力以及能量吸收特性的影响，并与传统体心立方点阵结构(BCC)进行了对比。此外，系统探究了冲击速度及振幅、波纹数、胞壁厚度等微结构几何参数对BBCLS抗冲击特性的影响规律。

①数值模拟得到的压缩荷载作用下BBCLS整体变形模式与试验结果基本一致；同时从BBCLS力-位移曲线的试验和模拟对比结果，可以看出数值模拟结果变化趋势与试验结果吻合较好，其中初始峰值力与试验结果误差较小，为1.88%~4.38%，这也验证了数值模拟的可靠性。②BBCLS的动态吸能性能要优于其准静态压缩，这主要由于BBCLS的变形模式与冲击速度密切相关，随着冲击速度增加，惯性效应逐渐增强，更多胞元均匀协调地参与变形，使BBCLS抗压溃能力更强，同时更早到达密实阶段。此外，通过对BBCLS在不同冲击速度下冲击端及固定端名义应力-应变曲线的分析可知，BBCLS可以降低传递到被保护件的应力值，从而有效地保护结构不被破坏。冲击速度对于BBCLS平台应力有显著影响，冲击速度越大，冲击端平台应力越大，BBCLS受到冲击时吸能效果更好。与平台应力的变化相同，密实化应变与冲击速度的变化呈线性增大关系。然而，不同冲击速度作用下BBCLS的密实化应变相差不大(10m/s与200m/s冲击时仅差0.068)。这表明冲击速度对于BBCLS密实应变没有影响，而密实应变主要受结构内部胞元的影响。此外，不同冲击载荷下BBCLS均呈现出比准静态载荷下更优异的能量吸收能力，说明BBCLS更加适用于冲击载荷下的能量吸收。③通过与冲击荷载作用下传统的BCC对比发现，BBCLS表现出了优越的吸收能量特性，BBCLS的能量吸收总量与比能量吸收均为BCC型的5倍左右，显著优于BCC，且极大的缓解了BCC点阵结构节点处应力集中问题，这是由于BBCLS为曲面型结构，胞元之间由连续且光滑的表面过渡和连接，有效增加了结构实体部分应力分布的面积，使得应力可以迅速均匀地分布到结构内部，并且由于BBCLS内部存在孔隙，使得结构充分发挥出减震抗冲击性能。④随着冲击速度的提高，增大振幅、波纹数、胞壁厚度等微结构几何参数均使结构在受到冲击载荷时应力分布均匀，有效增加了冲击端的平台应力。此外，微结构几何参数的改变对结构比吸能以及综合比吸能有显著影响。

①与准静态压缩荷载变形模式不同，BBCLS在冲击载荷作用下的冲击过程可分为三种模式：低速冲击荷载下的均匀变形模式；中速冲击荷载下的过渡变形模式；高速冲击荷载下的动态变形模式。随着冲击速度的增大，BBCLS的初始应力峰值、平台应力和密实应变越大，能量吸收能力越强。②BBCLS在冲击荷载作用下的承载能力、吸能总量及比吸能均明显优于传统的BCC点阵结构，BBCLS不仅改善了传统BCC点阵结构在节点处应力集中的问题，且在承载能力与能量吸收性能方面表现出明显的优势。③随着冲击速度的增大，相同振幅的BBCLS冲击端平台应力会随着冲击速度提升而增大，且速度越高增幅越明显。④由于波纹数的增大，BBCLS的承载能力、刚度和吸能性均大幅度提高，BBCLS在相同冲击速度下的平台应力逐渐升高，波纹数为8时结构的平台应力最大。当波纹数为8时，冲击速度达到100m/s，相比于波纹数为5，冲击速度为10m/s结构在应变达到0.6的SEA提高201.36%。⑤随着胞壁厚度和冲击速度的增大，BBCLS的比吸能明显增大。其中胞壁厚度对BBCLS比吸能的增大作用更为显著。在一定程度上增大胞壁厚度可使结构冲击变形更加均匀，能够有效地提高BBCLS在不同冲击载荷作用下的吸能能力。在实际应用中，需要综合考虑结构轻量化设计不可盲目增大相对密度以达到更强的承载效果。

玄武岩纤维增强泡沫混凝土(BFRFC)因其轻质和良好的隔音性能而备受关注。已有研究主要通过室内试验对BFRFC的宏观力学性能进行了初步探讨，揭示了其在建筑应用中的潜力，但对于其应力分布特征和纤维受力状况的深入了解却相对有限，需进一步开展对BFRFC内部微观结构的研究。

研究采用X-CT微观结构扫描和单轴压缩试验相结合的方法，使用Avizo软件对数据进行滤波、降噪和阈值分割处理，实现BFRFC细观结构的三维重构。利用Matlab软件生成包含随机孔隙和纤维的三维模型，并基于Hashin失效准则和损伤变量建立BFRFC渐进损伤模型。采用Comsol有限元软件对BFRFC的力学性能进行仿真分析。

通过细观数值模拟方法研究玄武岩纤维增强泡沫混凝土(BFRFC)的力学性能。探讨不同密度和纤维掺量对BFRFC孔隙特征及单轴压缩力学性能的影响，揭示其内部应力分布特征和纤维受力情况。此外，还通过建立渐进损伤模型和数值仿真方法，验证BFRFC在实际工程应用中的力学性能表现，结果表明：(1) BFRFC的孔径分布近似服从对数正态分布。随着密度等级越高，内部水泥基占比增大，在浇筑的过程中不易出现气泡合并，从而降低了孔隙率和平均孔径，同时使孔径的分布范围变得更加集中。(2) BFRFC的纤维在一定范围内大体分布均匀。由于玄武岩纤维在浇筑的过程中受重力的影响，BFRFC内部的纤维极角主要集中在15°~ 90°之间，而方位角则在0°到360°之间均匀分布。(3) 基于微观结构的随机分布采用MATLAB的二次开发Comsol LivelinkTM for MATLAB的建模技术可以准确地模拟BFRFC试样内部微观结构分布情况，这种方法不仅提升了数值仿真结果的准确度，而且为多孔混凝土结构的仿真研究提供了新的方向和思路。(4) 基于Hashin失效准则和损伤变量的渐进损伤模型，考虑了材料软化特性，有效改进了BFRFC的数学仿真模型，从而使得仿真结果可以精准地模拟单轴压缩过程中的力学行为，为深入认识试样的细观力学性能提供了更为全面的视角。(5) BFRFC单轴压缩过程中，材料的峰值强度和吸能能力随着纤维掺入量及材料密度的增加而显著提升，因此，玄武岩纤维可有效提升材料的力学性能特征。此外，试件的边缘应力相对于中心应力的增大，说明材料内部力学响应从外层向内层进行传递。

玄武岩纤维泡沫混凝土的孔径分布和纤维分布特征对其力学性能有显著影响。低密度试样的孔径较大且分布范围广，较高密度的试样孔隙率和平均孔径较低，孔隙结构更为致密。玄武岩纤维在BFRFC中的分布较为均匀，但适当的搅拌和混合过程可进一步改善其均匀性，从而提高材料的整体性能。通过细观结构的数值模拟和基于Hashin失效准则的渐进损伤模型，有效提升了BFRFC力学性能分析的准确性，仿真结果与实际试验数据吻合良好，验证了模型的可靠性。玄武岩纤维的添加显著增强了BFRFC的峰值强度和吸能能力。适当增加纤维掺量和调整材料密度，可显著优化材料的力学性能，使其在高强度和高韧性方面表现突出。然而，过高的纤维掺量可能导致纤维打结和团聚，反而削弱了增强效果。因此，在实际应用中，需要综合考虑纤维掺量和密度的优化配置，以实现最佳性能。

复合材料网格结构近年来发展迅速，目前广泛应用于航空航天领域。在制造和装配网格结构时，工艺固化变形的问题严重影响其精度表现。传统的应对方式依赖于在反复的工艺试验中积累经验，通过对固化工艺规程进行不断调整以及对模具表面实施补偿性修整。但这种方法不仅耗费大量时间和原材料，还极大地提高了生产成本。因此，寻求一种既能高效又精确地解决工艺固化变形难题的有效策略至关重要。

ϕ通过有限元仿真方法，首先完成复合材料网格结构固化变形预报，根据复合材料网格结构多层级预报模型，逐级引入特征结构预报最终网格结构固化变形，分析变形趋势并确定网格结构变形后轮廓。κ结合复合材料粘弹性理论，开展802双马树脂高温拉伸蠕变试验，验证网格结构可进行热矫形的微观材料机理是由于蠕变降温卸载后粘性流动应变不可恢复。并结合蠕变试验与四元件模型阐述热矫形机理，并根据矫形前后的变形轮廓以及整个热矫形过程中的应变能变化，推导建立复合材料网格结构的应变能增量理论模型。λ根据热矫形理论模型与固化变形预报结果，完成复合材料网格结构热矫形模拟与工艺条件影响因素分析。μ通过对网格结构固化变形预测及热矫形机理与模型研究，形成了完整的复合材料网格结构“固化变形预测-热矫形变形控制”工艺变形仿真方法。

ϕ复合材料网格结构固化变形后轮廓呈现椭圆特征，两个加厚区向外扩张，从而导致与其垂直方向向内收缩。κ对于交联树脂，经常会出现封闭链圈、端链等局部缺陷，会在较小范围内发生粘性流动形变，结合粘弹性四元件模型和802双马树脂高温拉伸蠕变试验，验证出聚合物在卸载后会产生长时间不可回复的粘性流动变形，这是复合材料可进行热矫形的微观材料机理。λ根据蠕变特性及复合材料固化变形和热矫形粘弹性特征，提出应变能增量理论。并结合热矫形过程中施加的矫形位移及轮廓变化，可对后续热矫形的计算提供理论支撑。μ在保证最终残留变形轮廓相同的情况下，相比于16点矫形，8矫形点时会导致结构产生更大的内应力，更易发生树脂拉伸损伤。ν粘性流动导致的变形残留部分由外加载荷和时间/温度(时-温等效原理)共同确定，矫形的温度、时间和位移可以通过树脂模量等效衰减表示。树脂模量等效衰减的越多，残留应力越大。

复合材料网格结构热矫形机理根本原因是热固性树脂高温蠕变，802双马树脂在降温卸载回弹后，普弹应变及高弹应变会逐渐恢复，粘性流动应变不可恢复而残留下来，故而可对网格结构进行形状矫正。矫形过程中，由于施加的矫形位移较大，易导致结构在矫形时发生树脂拉伸损伤甚至破坏。若减小矫形点个数，在保证残留变形结果一致的前提下，会导致结构更易发生树脂拉伸损伤。粘性流动应变导致的变形残留部分由外加载荷和时间/温度(时-温等效原理)共同确定，矫形的温度、时间和位移可以通过树脂模量等效衰减表示，树脂模量等效衰减的越多，残留变形、残留应力越大。在热矫形工艺中可控制产品制造周期，提高制造精度。