2017年 第34卷 第7期
2017, 34(7): 1401-1407.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161018.002
摘要:
为了制备一种轻质隔声复合材料，以氧化石墨烯（GO）为隔声填料，通过熔融共混法制备了GO/丁腈橡胶-聚氯乙烯（GO/NBR-PVC）复合材料。采用SEM、XRD、DMA和万能材料试验机等对GO/NBR-PVC的结构形态、弹性模量和力学性能等进行测试；利用四通道阻抗管系统对隔声性能进行测试。结果表明，GO在NBR-PVC基体中分散均匀；GO/NBR-PVC的拉伸强度、弹性模量和阻尼性能明显增大。隔声测试结果表明：GO的添加可以提高GO/NBR-PVC的隔声性能，尤其在低频段。当GO 的质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%时，复合材料面密度几乎不变，隔声指数分别提高了0.8 dB、1.1 dB、1.5 dB、1.2 dB；而添加质量分数为30%的重质金属（HM）时，HM/NBR-PVC面密度明显提高，而隔声指数只提高了0.6 dB。
为了制备一种轻质隔声复合材料，以氧化石墨烯（GO）为隔声填料，通过熔融共混法制备了GO/丁腈橡胶-聚氯乙烯（GO/NBR-PVC）复合材料。采用SEM、XRD、DMA和万能材料试验机等对GO/NBR-PVC的结构形态、弹性模量和力学性能等进行测试；利用四通道阻抗管系统对隔声性能进行测试。结果表明，GO在NBR-PVC基体中分散均匀；GO/NBR-PVC的拉伸强度、弹性模量和阻尼性能明显增大。隔声测试结果表明：GO的添加可以提高GO/NBR-PVC的隔声性能，尤其在低频段。当GO 的质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%时，复合材料面密度几乎不变，隔声指数分别提高了0.8 dB、1.1 dB、1.5 dB、1.2 dB；而添加质量分数为30%的重质金属（HM）时，HM/NBR-PVC面密度明显提高，而隔声指数只提高了0.6 dB。
2017, 34(7): 1408-1415.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161020.001
摘要:
采用喷涂法制备了镍包碳纤维（CF@Ni）填充型柔性导电橡胶薄膜，探究了球形Ni粉颗粒对导电橡胶流动性及导电性的影响，研究了导电CF@Ni/橡胶薄膜的抗折叠性能以及薄膜与铝合金基体之间黏附强度。结果表明：以CF@Ni为主掺杂少量球形Ni的复合填料所制备的导电橡胶薄膜，电阻率在10-1 Ω·cm级别；且随Ni粉增加，其电阻率不发生显著变化，但液态导电CF@Ni/橡胶流动性明显提高；喷涂获得的薄膜在0.2 MPa压力经100次折叠周期后，其导电性无明显下降；喷涂薄膜与铝合金基体之间的黏附强度约为0.219 MPa。所制备的导电CF@Ni/橡胶薄膜具有良好的导电性和抗折叠性能，导电橡胶薄膜中CF@Ni起主要导电作用，球形Ni粉不影响薄膜导电性，但在喷涂过程中有"润滑"作用，提高了喷涂效率。
采用喷涂法制备了镍包碳纤维（CF@Ni）填充型柔性导电橡胶薄膜，探究了球形Ni粉颗粒对导电橡胶流动性及导电性的影响，研究了导电CF@Ni/橡胶薄膜的抗折叠性能以及薄膜与铝合金基体之间黏附强度。结果表明：以CF@Ni为主掺杂少量球形Ni的复合填料所制备的导电橡胶薄膜，电阻率在10-1 Ω·cm级别；且随Ni粉增加，其电阻率不发生显著变化，但液态导电CF@Ni/橡胶流动性明显提高；喷涂获得的薄膜在0.2 MPa压力经100次折叠周期后，其导电性无明显下降；喷涂薄膜与铝合金基体之间的黏附强度约为0.219 MPa。所制备的导电CF@Ni/橡胶薄膜具有良好的导电性和抗折叠性能，导电橡胶薄膜中CF@Ni起主要导电作用，球形Ni粉不影响薄膜导电性，但在喷涂过程中有"润滑"作用，提高了喷涂效率。
2017, 34(7): 1416-1422.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160926.005
摘要:
使水凝胶同时具备高强度和自修复性能，采用"一锅法"制备了多价金属离子Ca2+、Al3+、Fe3+增强琼脂（Agar）-聚丙烯酸（PAAc）复合双网络水凝胶Ca2+/Agar-PAA、Al3+/Agar-PAA和Fe3+/Agar-PAAc双网络水凝胶。研究不同多价金属离子对Agar-PAAc双网络水凝胶的增强作用及Fe3+/Agar-PAAc的自修复自愈合性能。结果表明，Fe3+/Agar-PAAc 的拉伸强度（320.7 kPa）和断裂伸长率（1 130%）分别为Ca2+/Agar-PAAc的12倍和9倍，Fe3+/Agar-PAAc 的断裂伸长率与Al3+/Agar-PAAc 相当，但拉伸强度为Al3+/Agar-PAAc的5倍。对样品实施定应变拉伸使内部发生破坏，被破坏的Fe3+/Agar-PAAc 在Fe3+溶液中浸泡30 min，修复率达到100%。被破坏的Fe3+/Agar-PAAc在50℃环境中处理15 min，修复率达到100%。切断的Fe3+/Agar-PAAc凝胶断面被固定在一起，在密封环境中放置48小时，试样断面可自愈合，且可拉伸至约8倍初始长度。Fe3+/Agar-PAAc双网络水凝胶具有优异力学性能和自修复性能，不施加温度、化学物质等外界刺激，实现两重网络均具有自修复性能的效果。
使水凝胶同时具备高强度和自修复性能，采用"一锅法"制备了多价金属离子Ca2+、Al3+、Fe3+增强琼脂（Agar）-聚丙烯酸（PAAc）复合双网络水凝胶Ca2+/Agar-PAA、Al3+/Agar-PAA和Fe3+/Agar-PAAc双网络水凝胶。研究不同多价金属离子对Agar-PAAc双网络水凝胶的增强作用及Fe3+/Agar-PAAc的自修复自愈合性能。结果表明，Fe3+/Agar-PAAc 的拉伸强度（320.7 kPa）和断裂伸长率（1 130%）分别为Ca2+/Agar-PAAc的12倍和9倍，Fe3+/Agar-PAAc 的断裂伸长率与Al3+/Agar-PAAc 相当，但拉伸强度为Al3+/Agar-PAAc的5倍。对样品实施定应变拉伸使内部发生破坏，被破坏的Fe3+/Agar-PAAc 在Fe3+溶液中浸泡30 min，修复率达到100%。被破坏的Fe3+/Agar-PAAc在50℃环境中处理15 min，修复率达到100%。切断的Fe3+/Agar-PAAc凝胶断面被固定在一起，在密封环境中放置48小时，试样断面可自愈合，且可拉伸至约8倍初始长度。Fe3+/Agar-PAAc双网络水凝胶具有优异力学性能和自修复性能，不施加温度、化学物质等外界刺激，实现两重网络均具有自修复性能的效果。
2017, 34(7): 1423-1429.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161024.006
摘要:
首先利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）对纳米SiO2进行表面改性（SiO2-MPS），再通过原位聚合法在SiO2-MPS表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。采用熔融共混法将未改性和改性SiO2与PMMA共混制成预分散母料，再分别与PMMA熔融共混制备纳米SiO2/PMMA透明复合材料。用FTIR、TG和SEM对不同表面处理的纳米SiO2和纳米SiO2/PMMA复合材料的结构进行表征，并对其冲击强度、接触角和透光率进行表征。结果表明：SiO2-MPS/PMMA复合材料中纳米SiO2与MPS、MPS与PMMA间形成化学键，接枝率分别达到10.01%和22.95%，SiO2-MPS-PMMA在PMMA中分散性最好，团聚现象明显减少，与纯PMMA相比，SiO2/PMMA、SiO2-MPS/PMMA和SiO2-MPS-PMMA/PMMA复合材料的冲击强度、与水接触角均略有提升，透光率达到90%左右，最高可达94.2%。
首先利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）对纳米SiO2进行表面改性（SiO2-MPS），再通过原位聚合法在SiO2-MPS表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。采用熔融共混法将未改性和改性SiO2与PMMA共混制成预分散母料，再分别与PMMA熔融共混制备纳米SiO2/PMMA透明复合材料。用FTIR、TG和SEM对不同表面处理的纳米SiO2和纳米SiO2/PMMA复合材料的结构进行表征，并对其冲击强度、接触角和透光率进行表征。结果表明：SiO2-MPS/PMMA复合材料中纳米SiO2与MPS、MPS与PMMA间形成化学键，接枝率分别达到10.01%和22.95%，SiO2-MPS-PMMA在PMMA中分散性最好，团聚现象明显减少，与纯PMMA相比，SiO2/PMMA、SiO2-MPS/PMMA和SiO2-MPS-PMMA/PMMA复合材料的冲击强度、与水接触角均略有提升，透光率达到90%左右，最高可达94.2%。
2017, 34(7): 1430-1436.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170511.004
摘要:
研究了碳纳米管（CNTs）、有机蒙脱土（OMMT）、Fe2O3对全氟聚醚（PFPE）橡胶力学性能、压缩永久变形、热稳定性及耐热空气老化性能的影响；采用热分解动力学模型分析了未添加耐热剂的PFPE橡胶的热降解机制。结果表明：CNTs、OMMT、Fe2O3均能提高PFPE橡胶基体的热稳定性，其中，CNTs/PFPE橡胶复合材料起始热失重温度及失重5%时的温度相比未添加耐热剂的PFPE橡胶分别提高了32.1℃和29.0℃；Fe2O3能明显稳定PFPE橡胶基体在200℃热空气条件下老化72 h后的性能。在空气及N2气氛下，随着升温速率的提高，未添加耐热剂的PFPE橡胶的热失重曲线均向高温方向移动。根据Kissinger方程，计算出PFPE橡胶基体在空气气氛下的热解活化能为135.06 kJ/mol，在N2气氛下的热解活化能为262.46 kJ/mol。
研究了碳纳米管（CNTs）、有机蒙脱土（OMMT）、Fe2O3对全氟聚醚（PFPE）橡胶力学性能、压缩永久变形、热稳定性及耐热空气老化性能的影响；采用热分解动力学模型分析了未添加耐热剂的PFPE橡胶的热降解机制。结果表明：CNTs、OMMT、Fe2O3均能提高PFPE橡胶基体的热稳定性，其中，CNTs/PFPE橡胶复合材料起始热失重温度及失重5%时的温度相比未添加耐热剂的PFPE橡胶分别提高了32.1℃和29.0℃；Fe2O3能明显稳定PFPE橡胶基体在200℃热空气条件下老化72 h后的性能。在空气及N2气氛下，随着升温速率的提高，未添加耐热剂的PFPE橡胶的热失重曲线均向高温方向移动。根据Kissinger方程，计算出PFPE橡胶基体在空气气氛下的热解活化能为135.06 kJ/mol，在N2气氛下的热解活化能为262.46 kJ/mol。
2017, 34(7): 1437-1442.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170112.005
摘要:
为解决凝胶聚合物电解质（GPE）的离子电导率低、力学性能差等问题，通过静电纺丝制备星型笼型低聚倍半硅氧烷-聚甲基丙烯酸甲酯（POSS-PMMA8）改性聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯腈-聚偏氟乙烯（PMMA-PAN-PVDF）得到聚合物纺丝薄膜（POSS-PMMA8/PMMA-PAN-PVDF）M1，将聚合物纺丝薄膜M1在120℃热处理得到聚合物纺丝薄膜M2，或热压并预氧化处理得到聚合物纺丝薄膜M3，将其浸泡于电解液中活化得到POSS-PMMA8/PMMA-PAN-PVDF的GPE。对不同状态聚合物纺丝薄膜M1、M2、M3的形貌、孔隙率、吸液率、力学性能及其GPE的电导率和电化学稳定窗口进行测试。结果发现，相比于M1，M2的拉伸强度及GPE的电导率分别提高9.2%及181.1%，电化学窗口增至5.3 V；而M3的拉伸强度和GPE电导率分别较M1增加193.7%、20.2%，电化学窗口增至5.5 V。
为解决凝胶聚合物电解质（GPE）的离子电导率低、力学性能差等问题，通过静电纺丝制备星型笼型低聚倍半硅氧烷-聚甲基丙烯酸甲酯（POSS-PMMA8）改性聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯腈-聚偏氟乙烯（PMMA-PAN-PVDF）得到聚合物纺丝薄膜（POSS-PMMA8/PMMA-PAN-PVDF）M1，将聚合物纺丝薄膜M1在120℃热处理得到聚合物纺丝薄膜M2，或热压并预氧化处理得到聚合物纺丝薄膜M3，将其浸泡于电解液中活化得到POSS-PMMA8/PMMA-PAN-PVDF的GPE。对不同状态聚合物纺丝薄膜M1、M2、M3的形貌、孔隙率、吸液率、力学性能及其GPE的电导率和电化学稳定窗口进行测试。结果发现，相比于M1，M2的拉伸强度及GPE的电导率分别提高9.2%及181.1%，电化学窗口增至5.3 V；而M3的拉伸强度和GPE电导率分别较M1增加193.7%、20.2%，电化学窗口增至5.5 V。
2017, 34(7): 1443-1450.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161115.001
摘要:
针对复合材料层合加筋结构的后屈曲问题，开发出自编Fortran程序，并嵌入Patran进行前后处理。采用该程序计算出线性屈曲模态，将其作为后屈曲非线性计算的初始挠度；采用增量迭代技术、弧长控制及能量收敛准则求解非线性方程；最后引入复合材料Tsai-Hill失效准则，对单元的损伤进行判断及刚度折减。采用复合材料加筋板的压缩试验对该系统进行初步验证。针对不同加载方式、选材及结构型式的机翼盒段，利用该系统进行后屈曲计算和分析，数值结果与试验数据吻合较好。
针对复合材料层合加筋结构的后屈曲问题，开发出自编Fortran程序，并嵌入Patran进行前后处理。采用该程序计算出线性屈曲模态，将其作为后屈曲非线性计算的初始挠度；采用增量迭代技术、弧长控制及能量收敛准则求解非线性方程；最后引入复合材料Tsai-Hill失效准则，对单元的损伤进行判断及刚度折减。采用复合材料加筋板的压缩试验对该系统进行初步验证。针对不同加载方式、选材及结构型式的机翼盒段，利用该系统进行后屈曲计算和分析，数值结果与试验数据吻合较好。
2017, 34(7): 1451-1461.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161024.002
摘要:
针对单向拉伸载荷作用下复合材料织物层合板胶接挖补修理结构，改进现有解析模型，建立适用于无附加层、附加1层和附加2层结构的阶梯型挖补修理结构和斜切型挖补修理结构的解析分析模型。给出求解算法，定义准确度用于评价数值计算精度，最终实现开发一套界面友好的复合材料胶接挖补修理设计与分析软件。该软件可以求解单向拉伸载荷作用下，复合材料胶接修理结构内部的剪应力场/剪应变场分布，评价搭接板受载情况，并预测结构失效载荷与失效模式。研究中采用T300/CYCOM-970织物作为母板与补片材料，METLBOND 1515-4M作为胶层材料，设计进行了一系列阶梯型及斜切型挖补修理验证试验。试件失效载荷与软件计算结果吻合良好，阶梯型最大相差5.7%，斜切型最大相差14.0%。该软件可以对复合材料织物层合板胶接挖补修理进行高效、准确的初步辅助设计与分析。
针对单向拉伸载荷作用下复合材料织物层合板胶接挖补修理结构，改进现有解析模型，建立适用于无附加层、附加1层和附加2层结构的阶梯型挖补修理结构和斜切型挖补修理结构的解析分析模型。给出求解算法，定义准确度用于评价数值计算精度，最终实现开发一套界面友好的复合材料胶接挖补修理设计与分析软件。该软件可以求解单向拉伸载荷作用下，复合材料胶接修理结构内部的剪应力场/剪应变场分布，评价搭接板受载情况，并预测结构失效载荷与失效模式。研究中采用T300/CYCOM-970织物作为母板与补片材料，METLBOND 1515-4M作为胶层材料，设计进行了一系列阶梯型及斜切型挖补修理验证试验。试件失效载荷与软件计算结果吻合良好，阶梯型最大相差5.7%，斜切型最大相差14.0%。该软件可以对复合材料织物层合板胶接挖补修理进行高效、准确的初步辅助设计与分析。
2017, 34(7): 1462-1468.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20170121.001
摘要:
为了研究复合材料风力机叶片的弯扭耦合效应，将风力机叶片简化为对称非均匀铺层层合板梁，采用实验和数值分析方法研究耦合区域对叶片弯扭耦合效应的影响。给出了对称非均匀层合板梁的铺层方式及其制作工艺，设计了对称非均匀层合板梁的弯扭耦合效应实验，给出了实验原理及测量方法，测量了对称非均匀层合板梁的挠度和扭转角。基于ANSYS软件建立了对称非均匀层合板梁的有限元模型，计算了在集中力载荷作用下梁的变形。通过有限元数值分析结果与实验结果对比，结果表明：耦合区域对对称非均匀层合板梁的变形行为产生重要影响，采用中部耦合区域铺层方式可以获得显著的弯扭耦合效应。
为了研究复合材料风力机叶片的弯扭耦合效应，将风力机叶片简化为对称非均匀铺层层合板梁，采用实验和数值分析方法研究耦合区域对叶片弯扭耦合效应的影响。给出了对称非均匀层合板梁的铺层方式及其制作工艺，设计了对称非均匀层合板梁的弯扭耦合效应实验，给出了实验原理及测量方法，测量了对称非均匀层合板梁的挠度和扭转角。基于ANSYS软件建立了对称非均匀层合板梁的有限元模型，计算了在集中力载荷作用下梁的变形。通过有限元数值分析结果与实验结果对比，结果表明：耦合区域对对称非均匀层合板梁的变形行为产生重要影响，采用中部耦合区域铺层方式可以获得显著的弯扭耦合效应。
2017, 34(7): 1469-1477.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161012.001
摘要:
为了研究高径比大于1的复合材料圆柱壳的轴压屈曲性能及其失效模式，对2组单向纤维圆柱壳和3组外侧环裹环向纤维圆柱壳进行了轴压试验，观察了试件的受力过程和破坏形态，获得了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线，利用有限元模型分析了单向纤维圆柱壳两种屈曲形式的破坏机制，对比分析了两种铺层试件的轴压性能。结果表明：单向纤维复合材料圆柱壳出现先纵向劈裂后板壳屈曲和先柱壳屈曲后纵向劈裂的两种破坏模式；外侧环向纤维可改善圆柱壳的轴压性能，屈曲发展有一定的阶段性并表现出延性特征，破坏形式和承载力均较为稳定。
为了研究高径比大于1的复合材料圆柱壳的轴压屈曲性能及其失效模式，对2组单向纤维圆柱壳和3组外侧环裹环向纤维圆柱壳进行了轴压试验，观察了试件的受力过程和破坏形态，获得了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线，利用有限元模型分析了单向纤维圆柱壳两种屈曲形式的破坏机制，对比分析了两种铺层试件的轴压性能。结果表明：单向纤维复合材料圆柱壳出现先纵向劈裂后板壳屈曲和先柱壳屈曲后纵向劈裂的两种破坏模式；外侧环向纤维可改善圆柱壳的轴压性能，屈曲发展有一定的阶段性并表现出延性特征，破坏形式和承载力均较为稳定。
2017, 34(7): 1478-1488.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161028.001
摘要:
提出一种利用通用有限元软件求解复合材料结构模态阻尼的有限元方法。该方法基于扩展弹性-黏弹性对应原理，定义出具有频率依存性的黏弹性复合材料复刚度矩阵，并借助ABAQUS提供的二次开发接口UMAT将其编入求解器中，结合复特征值法求解任意铺层层合板的模态阻尼。与已有的理论方法相比，本模型的计算结果更为接近实验数据。从而验证了本文提出的数值分析方法的有效性和精确性，为利用ABAQUS软件分析各向异性材料阻尼提供了一条有效途径。
提出一种利用通用有限元软件求解复合材料结构模态阻尼的有限元方法。该方法基于扩展弹性-黏弹性对应原理，定义出具有频率依存性的黏弹性复合材料复刚度矩阵，并借助ABAQUS提供的二次开发接口UMAT将其编入求解器中，结合复特征值法求解任意铺层层合板的模态阻尼。与已有的理论方法相比，本模型的计算结果更为接近实验数据。从而验证了本文提出的数值分析方法的有效性和精确性，为利用ABAQUS软件分析各向异性材料阻尼提供了一条有效途径。
2017, 34(7): 1489-1495.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161018.003
摘要:
鉴于复合材料性能的时间-温度相关性，对固化后的树脂基体（5228A）进行了动力学分析（Dynamic Mechanical Analysis，DMA），得到了试验窗口中不同温度下的储能模量曲线片段，利用封闭平移（Closed Form Shifting，CFS）方法对其进行扩展，建立了主曲线并得到了曲线片段对应的平移因子。根据加速试验方法（Accelerated Testing Methodology，ATM），分别以两种铺层的准各向同性开孔层板（CCF300/5228A）为研究对象，建立了匀应变率（Constant Strain Rate，CSR）压缩强度主曲线。借助微距拍摄和超声波C扫描，对其渐进损伤过程和不同温度下的破坏形貌进行了观测。结果表明：即使温度低于玻璃态转变温度，树脂基体动态力学性能也会随时间的增加而降低；单层较厚的开孔层板压缩强度对时间和温度更加敏感，而单层较薄的开孔层板则具有更好的损伤容限性能；温度升高、加载速率降低时，开孔层板压缩最终破坏主导因素从分层损伤趋于纤维屈曲。
鉴于复合材料性能的时间-温度相关性，对固化后的树脂基体（5228A）进行了动力学分析（Dynamic Mechanical Analysis，DMA），得到了试验窗口中不同温度下的储能模量曲线片段，利用封闭平移（Closed Form Shifting，CFS）方法对其进行扩展，建立了主曲线并得到了曲线片段对应的平移因子。根据加速试验方法（Accelerated Testing Methodology，ATM），分别以两种铺层的准各向同性开孔层板（CCF300/5228A）为研究对象，建立了匀应变率（Constant Strain Rate，CSR）压缩强度主曲线。借助微距拍摄和超声波C扫描，对其渐进损伤过程和不同温度下的破坏形貌进行了观测。结果表明：即使温度低于玻璃态转变温度，树脂基体动态力学性能也会随时间的增加而降低；单层较厚的开孔层板压缩强度对时间和温度更加敏感，而单层较薄的开孔层板则具有更好的损伤容限性能；温度升高、加载速率降低时，开孔层板压缩最终破坏主导因素从分层损伤趋于纤维屈曲。
2017, 34(7): 1496-1504.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161024.003
摘要:
通过拉伸试验，研究了恶劣环境作用后纤维增强聚合物（FRP）片材的拉伸性能。试验参数包括恶劣环境类别和作用方式、FRP片材种类和层数。试验结果表明，常温环境下、冻融和干湿循环作用后，碳纤维增强聚合物（CFRP）片材和玻璃纤维增强聚合物（GFRP）片材的拉伸应力-应变关系近似为直线；常温环境下，CFRP片材和GFRP片材的拉伸强度和延伸率几乎不受片材层数的影响；冻融循环对GFRP片材的影响大于CFRP片材，冻融循环75次时，CFRP片材和GFRP片材的拉伸强度分别是未冻融的0.978倍和0.898倍，并且随着循环次数的增加，CFRP片材和GFRP片材拉伸强度逐渐下降；干湿循环作用对GFRP片材拉伸性能没有明显的影响。基于对有关文献及本文试验结果的分析，提出了恶劣环境下FRP片材拉伸强度的计算方法。
通过拉伸试验，研究了恶劣环境作用后纤维增强聚合物（FRP）片材的拉伸性能。试验参数包括恶劣环境类别和作用方式、FRP片材种类和层数。试验结果表明，常温环境下、冻融和干湿循环作用后，碳纤维增强聚合物（CFRP）片材和玻璃纤维增强聚合物（GFRP）片材的拉伸应力-应变关系近似为直线；常温环境下，CFRP片材和GFRP片材的拉伸强度和延伸率几乎不受片材层数的影响；冻融循环对GFRP片材的影响大于CFRP片材，冻融循环75次时，CFRP片材和GFRP片材的拉伸强度分别是未冻融的0.978倍和0.898倍，并且随着循环次数的增加，CFRP片材和GFRP片材拉伸强度逐渐下降；干湿循环作用对GFRP片材拉伸性能没有明显的影响。基于对有关文献及本文试验结果的分析，提出了恶劣环境下FRP片材拉伸强度的计算方法。
2017, 34(7): 1505-1510.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161024.004
摘要:
使用拉曼光谱研究了架桥纤维与裂缝微观力学，以超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维为例，将纤维搭桥试样进行微拉伸试验，着重分析架桥纤维的止裂作用和架桥纤维/环氧树脂界面的应力分布，并对不同位置架桥试样的裂缝扩展速度和应力分布进行分析，并进一步运用剪切滞后模型，对架桥纤维在不同拉伸载荷下的应力分布进行了拟合分析，结果表明：架桥纤维能够分散部分外载应力，对于裂纹扩展具有显著的止裂作用。在低于UHMWPE纤维最大应变拉伸时，发现在裂缝中心位置处架桥纤维所承受的应力最大，其应力不超过2 GPa，而基体树脂的应力可达到12 GPa，架桥纤维/基体界面的应力传递达不到100%。以UHMWPE为架桥的应力传递模型呈"正抛物线"型，应力分布存在于粘结区、脱粘区和架桥区。
使用拉曼光谱研究了架桥纤维与裂缝微观力学，以超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维为例，将纤维搭桥试样进行微拉伸试验，着重分析架桥纤维的止裂作用和架桥纤维/环氧树脂界面的应力分布，并对不同位置架桥试样的裂缝扩展速度和应力分布进行分析，并进一步运用剪切滞后模型，对架桥纤维在不同拉伸载荷下的应力分布进行了拟合分析，结果表明：架桥纤维能够分散部分外载应力，对于裂纹扩展具有显著的止裂作用。在低于UHMWPE纤维最大应变拉伸时，发现在裂缝中心位置处架桥纤维所承受的应力最大，其应力不超过2 GPa，而基体树脂的应力可达到12 GPa，架桥纤维/基体界面的应力传递达不到100%。以UHMWPE为架桥的应力传递模型呈"正抛物线"型，应力分布存在于粘结区、脱粘区和架桥区。
2017, 34(7): 1511-1516.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161020.002
摘要:
为满足环境保护和可持续发展的需要，废弃无纺布的回收再利用已经成为材料领域的又一研究热点。本文以废弃无纺布为研究对象制得再生聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维，通过热压成型技术制备不同纤维含量的PET/聚丙烯（PP）复合材料。综合利用SEM、DSC、XRD、拉伸性能测试等手段对PET/PP复合材料的结构和性能进行了研究。结果表明：低含量的PET纤维均匀分散在PP基体中，与基体间界面结合紧密；PET纤维的异相成核作用促进了PP分子链的结晶，提高了结晶度，使晶粒细化；这些微结构的变化有利于PET/PP复合膜力学性能的提高，当PET纤维含量仅为0.1%时，PET/PP复合膜的拉伸强度提高了25.99%，断裂韧性提高了61.96%。
为满足环境保护和可持续发展的需要，废弃无纺布的回收再利用已经成为材料领域的又一研究热点。本文以废弃无纺布为研究对象制得再生聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维，通过热压成型技术制备不同纤维含量的PET/聚丙烯（PP）复合材料。综合利用SEM、DSC、XRD、拉伸性能测试等手段对PET/PP复合材料的结构和性能进行了研究。结果表明：低含量的PET纤维均匀分散在PP基体中，与基体间界面结合紧密；PET纤维的异相成核作用促进了PP分子链的结晶，提高了结晶度，使晶粒细化；这些微结构的变化有利于PET/PP复合膜力学性能的提高，当PET纤维含量仅为0.1%时，PET/PP复合膜的拉伸强度提高了25.99%，断裂韧性提高了61.96%。
2017, 34(7): 1517-1525.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161115.009
摘要:
以三种不同形貌的碱式硫酸镁（颗粒状（MOSP）、晶须状（MOSW）和扇形（MOSS））为填料、月桂酸（LA）为改性剂、聚丙烯（PP）为树脂基体，通过熔融共混法制备了系列MOS/PP复合材料。SEM结果显示，改性后的MOSP和MOSW在基体中分散均匀，但与基体PP的相容性依然较差；MOSS/PP样品中同时存在着尺寸较大且形貌复杂的MOSS和部分分散的MOSW，界面缺陷更加明显。广角X-射线衍射（WXRD）结果表明，三种MOS均能诱导β-晶型PP的产生，与月桂酸的加入无关，其中MOSP诱导效果更明显。力学性能测试结果表明，三种形貌MOS的加入稍降低了基体的屈服强度，一方面是MOS与基体相容性差，另一方面归结于β-晶型PP生成；相比之下，MOSW加入能较好地保持PP基体的屈服强度和拉伸断裂韧性，且明显增强基体的模量，主要归因于MOSW较大的长径比；MOSP对基体的增韧效果更为明显，一方面是由于MOSP诱导生成β-晶型PP的效果强于MOSW和MOSS，另一方面则可能是由于MOSP较大的比表面积附着了较多的脂肪酸盐，其增塑效果更强。
以三种不同形貌的碱式硫酸镁（颗粒状（MOSP）、晶须状（MOSW）和扇形（MOSS））为填料、月桂酸（LA）为改性剂、聚丙烯（PP）为树脂基体，通过熔融共混法制备了系列MOS/PP复合材料。SEM结果显示，改性后的MOSP和MOSW在基体中分散均匀，但与基体PP的相容性依然较差；MOSS/PP样品中同时存在着尺寸较大且形貌复杂的MOSS和部分分散的MOSW，界面缺陷更加明显。广角X-射线衍射（WXRD）结果表明，三种MOS均能诱导β-晶型PP的产生，与月桂酸的加入无关，其中MOSP诱导效果更明显。力学性能测试结果表明，三种形貌MOS的加入稍降低了基体的屈服强度，一方面是MOS与基体相容性差，另一方面归结于β-晶型PP生成；相比之下，MOSW加入能较好地保持PP基体的屈服强度和拉伸断裂韧性，且明显增强基体的模量，主要归因于MOSW较大的长径比；MOSP对基体的增韧效果更为明显，一方面是由于MOSP诱导生成β-晶型PP的效果强于MOSW和MOSS，另一方面则可能是由于MOSP较大的比表面积附着了较多的脂肪酸盐，其增塑效果更强。
2017, 34(7): 1526-1532.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161115.005
摘要:
采用熔融共混法制备了nano-ZnO/聚丙烯（PP）复合材料，研究了相容剂聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）的加入对nano-ZnO/PP复合材料的成核结晶行为、晶体结构、结晶形态以及力学性能的影响。结果表明，低添加量（质量分数小于5%）的nano-ZnO对PP有较好的β晶成核效应，而当其质量分数大于5%时，nano-ZnO对PP结晶有明显的异相成核作用，使PP结晶温度大幅度提高，PP结晶在（040）晶面呈现生长择优性；PP-g-MAH的加入增强了nano-ZnO粒子与PP基体之间的界面相互作用，改善了纳米粒子的分散性，促进了PP基体的异相成核，提高了nano-ZnO/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度，但却抑制了nano-ZnO诱导PP生成β晶。nano-ZnO/PP复合材料体系中因界面相互作用改善所致的韧性提高明显强于nano-ZnO诱导PP形成β晶的增韧效应。
采用熔融共混法制备了nano-ZnO/聚丙烯（PP）复合材料，研究了相容剂聚丙烯接枝马来酸酐（PP-g-MAH）的加入对nano-ZnO/PP复合材料的成核结晶行为、晶体结构、结晶形态以及力学性能的影响。结果表明，低添加量（质量分数小于5%）的nano-ZnO对PP有较好的β晶成核效应，而当其质量分数大于5%时，nano-ZnO对PP结晶有明显的异相成核作用，使PP结晶温度大幅度提高，PP结晶在（040）晶面呈现生长择优性；PP-g-MAH的加入增强了nano-ZnO粒子与PP基体之间的界面相互作用，改善了纳米粒子的分散性，促进了PP基体的异相成核，提高了nano-ZnO/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度，但却抑制了nano-ZnO诱导PP生成β晶。nano-ZnO/PP复合材料体系中因界面相互作用改善所致的韧性提高明显强于nano-ZnO诱导PP形成β晶的增韧效应。
2017, 34(7): 1533-1539.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161018.002
摘要:
采用直接浸润法制备了具有不同层数的超顺排碳纳米管（SACNT）薄膜与硅橡胶的复合材料，使碳纳米管薄膜能够在硅橡胶基体表面均匀分散。测量了SACNT薄膜/硅橡胶复合材料在各个方向的导电性能和力学性能，研究了影响复合材料导电性和力学性能的因素。实验结果表明：SACNT薄膜/硅橡胶复合材料的导电性和杨氏模量都随着碳纳米管薄膜厚度的增加而增加，且具有显著的各向异性。垂直于碳纳米管排列方向的电阻率平均比平行方向的大一个数量级。当碳纳米管层数为240层时，平行于碳纳米管排列方向的杨氏模量为116.9 MPa（比纯硅橡胶基体增加了142倍），而垂直方向的杨氏模量仅为1.23 MPa（比纯硅橡胶基体增加50%），两者之间相差近100倍。结果表明，可以通过选择不同的参数，获得具有特定导电性和杨氏模量的SACNT薄膜/硅橡胶复合材料，并在实际中加以应用。
采用直接浸润法制备了具有不同层数的超顺排碳纳米管（SACNT）薄膜与硅橡胶的复合材料，使碳纳米管薄膜能够在硅橡胶基体表面均匀分散。测量了SACNT薄膜/硅橡胶复合材料在各个方向的导电性能和力学性能，研究了影响复合材料导电性和力学性能的因素。实验结果表明：SACNT薄膜/硅橡胶复合材料的导电性和杨氏模量都随着碳纳米管薄膜厚度的增加而增加，且具有显著的各向异性。垂直于碳纳米管排列方向的电阻率平均比平行方向的大一个数量级。当碳纳米管层数为240层时，平行于碳纳米管排列方向的杨氏模量为116.9 MPa（比纯硅橡胶基体增加了142倍），而垂直方向的杨氏模量仅为1.23 MPa（比纯硅橡胶基体增加50%），两者之间相差近100倍。结果表明，可以通过选择不同的参数，获得具有特定导电性和杨氏模量的SACNT薄膜/硅橡胶复合材料，并在实际中加以应用。
2017, 34(7): 1540-1546.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161014.001
摘要:
利用放电等离子烧结技术制备了表面多孔NiTi-羟基磷灰石（HA）/NiTi生物复合材料，研究了烧结温度对复合材料宏观形貌、微观结构、表面孔隙特征、力学性能及体外生物活性的影响。结果表明：随着烧结温度从800℃提高到950℃，NiTi-HA/NiTi复合材料由复杂的Ti、Ni、Ti2Ni、Ni3Ti、HA混合相逐渐转变为单一的NiTi+HA相，内外层界面形成稳定的冶金结合且表面孔隙率与平均孔径呈缓慢减小趋势；同时抗压强度显著提高而弹性模量变化不明显。与传统NiTi、多孔NiTi及多孔NiTi-HA材料相比，950℃温度下制备的NiTi-HA/NiTi复合材料不仅具有良好的界面结合和表面孔隙特征（孔隙率45.6%、平均孔径393 μm）、较高的抗压强度（1 301 MPa）、较低的弹性模量（10.2 GPa）以及优异的超弹性行为（超弹性恢复应变>4%）的最佳匹配，而且还具有良好的体外生物活性。
利用放电等离子烧结技术制备了表面多孔NiTi-羟基磷灰石（HA）/NiTi生物复合材料，研究了烧结温度对复合材料宏观形貌、微观结构、表面孔隙特征、力学性能及体外生物活性的影响。结果表明：随着烧结温度从800℃提高到950℃，NiTi-HA/NiTi复合材料由复杂的Ti、Ni、Ti2Ni、Ni3Ti、HA混合相逐渐转变为单一的NiTi+HA相，内外层界面形成稳定的冶金结合且表面孔隙率与平均孔径呈缓慢减小趋势；同时抗压强度显著提高而弹性模量变化不明显。与传统NiTi、多孔NiTi及多孔NiTi-HA材料相比，950℃温度下制备的NiTi-HA/NiTi复合材料不仅具有良好的界面结合和表面孔隙特征（孔隙率45.6%、平均孔径393 μm）、较高的抗压强度（1 301 MPa）、较低的弹性模量（10.2 GPa）以及优异的超弹性行为（超弹性恢复应变>4%）的最佳匹配，而且还具有良好的体外生物活性。
2017, 34(7): 1547-1551.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160914.001
摘要:
通过分析外载荷作用下，SiCP/Al复合材料中Al基体相和SiC相的相互作用关系，运用自洽方法和Eshelby夹杂理论，建立了一套预测SiCP/Al复合材料"晶面衍射弹性常数"的两相模型。运用该模型计算SiC相和Al相若干晶面的"晶面衍射弹性常数"，并与实验测量值进行比对。结果显示，SiC相的{101}及{116}晶面和Al相的{222}晶面的模型计算值均与实验值高度吻合，偏差小于6%。其他晶面的弹性常数值与实验值的偏差均在15%之内。说明该理论模型具有较好的预测性，可靠性较高。通过这一理论预测模型来计算复合材料的"晶面衍射弹性常数"既能避免实验测量的繁琐，减少人力和物力资源浪费，又能得到难以通过实验测量获得的"晶面衍射弹性模量"。
通过分析外载荷作用下，SiCP/Al复合材料中Al基体相和SiC相的相互作用关系，运用自洽方法和Eshelby夹杂理论，建立了一套预测SiCP/Al复合材料"晶面衍射弹性常数"的两相模型。运用该模型计算SiC相和Al相若干晶面的"晶面衍射弹性常数"，并与实验测量值进行比对。结果显示，SiC相的{101}及{116}晶面和Al相的{222}晶面的模型计算值均与实验值高度吻合，偏差小于6%。其他晶面的弹性常数值与实验值的偏差均在15%之内。说明该理论模型具有较好的预测性，可靠性较高。通过这一理论预测模型来计算复合材料的"晶面衍射弹性常数"既能避免实验测量的繁琐，减少人力和物力资源浪费，又能得到难以通过实验测量获得的"晶面衍射弹性模量"。
2017, 34(7): 1552-1560.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161114.001
摘要:
采用真空熔覆技术制备了Ni-Co/WC-Graphite（G）复合熔覆层，采用SEM、XRD等分析了微观组织及相组成，利用三点弯曲研究了复合熔覆层的弯曲行为，并分析了断口形貌特征、微区元素分析与断裂机制。结果表明：整个Ni-Co/WC-G熔覆层包括复合层区、过渡层区、扩散冶金熔合带以及热影响扩散区，复合层区呈现三维织构组织特征，主要组成相有Cr7C3、Cr23C6、Ni3Si、CrB、WC、C和γ-Ni-Co固溶体，扩散影响区主要组织为珠光体，扩散冶金熔合带及过渡层主要组成相为镍钴基合金固溶体及金属间化合物；具有复合熔覆层试样的三点弯曲载荷-位移曲线初始呈线性变化，而后曲线斜率逐渐减小，在达到载荷峰值时Ni-Co/WC-G复合熔覆层在承受压应力时溃裂，而在承受拉应力时断裂，由于过渡层、扩散冶金带以及热影响扩散区的存在，使载荷在熔覆层失效后仍在一定范围内缓慢增加，熔覆层区断口形貌呈沿晶或穿晶特征，基体侧的热影响扩散区呈扇形解理断裂特征，远离界面的基体区域为具有大量韧窝的韧性断裂。
采用真空熔覆技术制备了Ni-Co/WC-Graphite（G）复合熔覆层，采用SEM、XRD等分析了微观组织及相组成，利用三点弯曲研究了复合熔覆层的弯曲行为，并分析了断口形貌特征、微区元素分析与断裂机制。结果表明：整个Ni-Co/WC-G熔覆层包括复合层区、过渡层区、扩散冶金熔合带以及热影响扩散区，复合层区呈现三维织构组织特征，主要组成相有Cr7C3、Cr23C6、Ni3Si、CrB、WC、C和γ-Ni-Co固溶体，扩散影响区主要组织为珠光体，扩散冶金熔合带及过渡层主要组成相为镍钴基合金固溶体及金属间化合物；具有复合熔覆层试样的三点弯曲载荷-位移曲线初始呈线性变化，而后曲线斜率逐渐减小，在达到载荷峰值时Ni-Co/WC-G复合熔覆层在承受压应力时溃裂，而在承受拉应力时断裂，由于过渡层、扩散冶金带以及热影响扩散区的存在，使载荷在熔覆层失效后仍在一定范围内缓慢增加，熔覆层区断口形貌呈沿晶或穿晶特征，基体侧的热影响扩散区呈扇形解理断裂特征，远离界面的基体区域为具有大量韧窝的韧性断裂。
2017, 34(7): 1561-1568.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161110.002
摘要:
由液相渗硅工艺（LSI）制得了2D CF/SiC 复合材料，经过XRD分析得知材料中SiC均为β相。经过同质量比的K3Fe（CN）6与KOH混合水溶液对其进行腐蚀，由SEM观察腐蚀后2D CF/SiC 复合材料的形貌，发现其中SiC呈现细等轴晶和粗大晶粒两种不同的形貌。分析认为LSI工艺制备2D CF/SiC 复合材料中生成的SiC有两种生成机制：Si原子通过空位机制向碳中扩散形成无定型SiC，在保温过程中结晶形成细晶SiC层；C原子扩散进入熔融态硅中形成C—Si基团，由于温度梯度和浓度梯度的存在，在远离C/SiC界面处过饱和析出，通过溶解-沉淀机制形成粗大的SiC晶体，在晶粒的长大过程中伴随着层错的出现。
由液相渗硅工艺（LSI）制得了2D CF/SiC 复合材料，经过XRD分析得知材料中SiC均为β相。经过同质量比的K3Fe（CN）6与KOH混合水溶液对其进行腐蚀，由SEM观察腐蚀后2D CF/SiC 复合材料的形貌，发现其中SiC呈现细等轴晶和粗大晶粒两种不同的形貌。分析认为LSI工艺制备2D CF/SiC 复合材料中生成的SiC有两种生成机制：Si原子通过空位机制向碳中扩散形成无定型SiC，在保温过程中结晶形成细晶SiC层；C原子扩散进入熔融态硅中形成C—Si基团，由于温度梯度和浓度梯度的存在，在远离C/SiC界面处过饱和析出，通过溶解-沉淀机制形成粗大的SiC晶体，在晶粒的长大过程中伴随着层错的出现。
2017, 34(7): 1569-1574.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161018.004
摘要:
为探索C/C-SiC喷管在固体冲压发动机工作环境下烧蚀行为及重复使用的可行性，对固冲发动机C/C-SiC复合材料喷管内层进行研究。研究结果表明：C/C-SiC复合材料喷管能够适应固体冲压发动机富氧、长时间的工作环境；C/C-SiC复合材料喷管收敛段的厚度有所下降，以热化学烧蚀和热机械侵蚀为主；喉部的厚度未发生明显变化，以热化学烧蚀为主；扩张段的厚度未发生变化，只有轻微的氧化。喷管内层的环向弯曲强度和轴向弯曲强度较试验前均有所降低，收敛段下降较多，而扩张段下降较少，但仍能满足重复使用要求；应对试验后喷管内层再进行分区化学气相沉积SiC涂层，提高喉部上游的抗氧化性能，提高其重复使用时的工作可靠性。
为探索C/C-SiC喷管在固体冲压发动机工作环境下烧蚀行为及重复使用的可行性，对固冲发动机C/C-SiC复合材料喷管内层进行研究。研究结果表明：C/C-SiC复合材料喷管能够适应固体冲压发动机富氧、长时间的工作环境；C/C-SiC复合材料喷管收敛段的厚度有所下降，以热化学烧蚀和热机械侵蚀为主；喉部的厚度未发生明显变化，以热化学烧蚀为主；扩张段的厚度未发生变化，只有轻微的氧化。喷管内层的环向弯曲强度和轴向弯曲强度较试验前均有所降低，收敛段下降较多，而扩张段下降较少，但仍能满足重复使用要求；应对试验后喷管内层再进行分区化学气相沉积SiC涂层，提高喉部上游的抗氧化性能，提高其重复使用时的工作可靠性。
2017, 34(7): 1575-1581.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161019.001
摘要:
利用Kingery抗热震断裂理论构建了BN纳米管（BNNTs）强韧化陶瓷复合材料的第一抗热震因子模型，通过真空热压烧结法制备了四组BNNTs含量分别为0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%的BNNTs/Si3N4复合材料，并采用水浴淬冷法和三点弯曲法测试了复合材料的抗热震性能（震后弯曲强度和临界热震断裂温差）。测试结果验证了在急剧加热和急剧冷却条件下第一抗热震因子模型的正确性。结果表明：添加BNNTs使BNNTs/Si3N4复合材料第一抗热震因子增大，抗热震性能提升。分布在晶界上的BNNTs起到裂纹钉扎、桥联和裂纹偏转作用，增加了裂纹扩展的阻力；纳米管孔隙的存在改变了裂纹扩展路径，提高了BNNTs/Si3N4的断裂韧度，从而有效提高了其抗热震断裂能力。
利用Kingery抗热震断裂理论构建了BN纳米管（BNNTs）强韧化陶瓷复合材料的第一抗热震因子模型，通过真空热压烧结法制备了四组BNNTs含量分别为0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%的BNNTs/Si3N4复合材料，并采用水浴淬冷法和三点弯曲法测试了复合材料的抗热震性能（震后弯曲强度和临界热震断裂温差）。测试结果验证了在急剧加热和急剧冷却条件下第一抗热震因子模型的正确性。结果表明：添加BNNTs使BNNTs/Si3N4复合材料第一抗热震因子增大，抗热震性能提升。分布在晶界上的BNNTs起到裂纹钉扎、桥联和裂纹偏转作用，增加了裂纹扩展的阻力；纳米管孔隙的存在改变了裂纹扩展路径，提高了BNNTs/Si3N4的断裂韧度，从而有效提高了其抗热震断裂能力。
2017, 34(7): 1582-1588.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161110.003
摘要:
以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体，N2为载气，在C/C复合材料表面通过低压化学气相沉积（LPCVD）得到非晶SiO2涂层。研究了沉积温度对涂层成分、涂层形貌和沉积速率的影响。通过XRD、XPS、FTIR、SEM和EDS等测试手段，对涂层的成分、微观形貌以及模拟体液浸泡后材料的生物活性进行了表征和分析。实验结果表明：涂层的主要物相为非晶SiO2；模拟体液浸泡至35天，样品表面生成类骨羟基磷灰石，与未涂层的C/C复合材料相比，表明非晶SiO2涂层具有良好的生物活性。随着沉积温度的增加，沉积速率增大，涂层包覆更加完整；SiO2颗粒由不规则形状转变为规则的球形，最后转变成多边形。
以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体，N2为载气，在C/C复合材料表面通过低压化学气相沉积（LPCVD）得到非晶SiO2涂层。研究了沉积温度对涂层成分、涂层形貌和沉积速率的影响。通过XRD、XPS、FTIR、SEM和EDS等测试手段，对涂层的成分、微观形貌以及模拟体液浸泡后材料的生物活性进行了表征和分析。实验结果表明：涂层的主要物相为非晶SiO2；模拟体液浸泡至35天，样品表面生成类骨羟基磷灰石，与未涂层的C/C复合材料相比，表明非晶SiO2涂层具有良好的生物活性。随着沉积温度的增加，沉积速率增大，涂层包覆更加完整；SiO2颗粒由不规则形状转变为规则的球形，最后转变成多边形。
2017, 34(7): 1589-1595.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161013.002
摘要:
利用简单易行的化学沉淀-回流法制备了Ni（OH）2/还原氧化石墨烯（RGO）复合材料，研究了不同混合氨-碱沉淀剂对复合材料电化学性能的影响。采用XRD、拉曼光谱（Raman）和SEM表征Ni（OH）2/RGO复合材料的微观结构和形貌。当以NH3·H2O-NaOH作为沉淀剂时，Ni（OH）2/RGO复合材料中β-Ni（OH）2纳米片均匀分散在石墨烯片层之间，形成相互插层结构。利用循环伏安（CV）、恒电流充放电（GCD）和电化学交流阻抗（EIS）测试了复合电极材料的电化学性能。研究结果表明：放电倍率为0.2 C时，Ni（OH）2/RGO复合电极材料的放电比容量达到344.8 mAh/g，比β-Ni（OH）2的放电比容量高出约29%；5 C时放电比容量为274.5 mAh/g，经过50个循环，容量保持率为98.8%，呈现出良好的倍率性能和循环性能。
利用简单易行的化学沉淀-回流法制备了Ni（OH）2/还原氧化石墨烯（RGO）复合材料，研究了不同混合氨-碱沉淀剂对复合材料电化学性能的影响。采用XRD、拉曼光谱（Raman）和SEM表征Ni（OH）2/RGO复合材料的微观结构和形貌。当以NH3·H2O-NaOH作为沉淀剂时，Ni（OH）2/RGO复合材料中β-Ni（OH）2纳米片均匀分散在石墨烯片层之间，形成相互插层结构。利用循环伏安（CV）、恒电流充放电（GCD）和电化学交流阻抗（EIS）测试了复合电极材料的电化学性能。研究结果表明：放电倍率为0.2 C时，Ni（OH）2/RGO复合电极材料的放电比容量达到344.8 mAh/g，比β-Ni（OH）2的放电比容量高出约29%；5 C时放电比容量为274.5 mAh/g，经过50个循环，容量保持率为98.8%，呈现出良好的倍率性能和循环性能。
2017, 34(7): 1596-1602.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20161018.007
摘要:
采用原位水热法合成了TiO2-Fe3O4/MIL-101（Cr）磁性复合光催化材料，利用XRD、SEM、UV-Vis DRS、BET和磁学测量系统对复合光催化材料的结构和性能进行了表征，并以亚甲基蓝（MB）为模拟污染物，研究了该复合光催化材料的可见光催化活性，并考察了光催化材料的稳定性。结果表明：巯基官能化的Fe3O4和TiO2与MIL-101（Cr）结合成功，复合后的TiO2-Fe3O4/MIL-101（Cr）光催化材料的可见光响应范围得到明显拓宽；当TiO2的添加量为400 mg时所制得的磁性复合光催化材料具有相对较好的光催化降解效果，经过120 min光照后，对MB的去除率高达80%；该磁性复合光催化材料具有良好的稳定性和磁分离性能。
采用原位水热法合成了TiO2-Fe3O4/MIL-101（Cr）磁性复合光催化材料，利用XRD、SEM、UV-Vis DRS、BET和磁学测量系统对复合光催化材料的结构和性能进行了表征，并以亚甲基蓝（MB）为模拟污染物，研究了该复合光催化材料的可见光催化活性，并考察了光催化材料的稳定性。结果表明：巯基官能化的Fe3O4和TiO2与MIL-101（Cr）结合成功，复合后的TiO2-Fe3O4/MIL-101（Cr）光催化材料的可见光响应范围得到明显拓宽；当TiO2的添加量为400 mg时所制得的磁性复合光催化材料具有相对较好的光催化降解效果，经过120 min光照后，对MB的去除率高达80%；该磁性复合光催化材料具有良好的稳定性和磁分离性能。
2017, 34(7): 1603-1609.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160920.003
摘要:
采用溶剂热一步法制备氨基功能化纳米Fe3O4 磁性复合材料（NH2-nFe3O4）。通过EA、XRD、FTIR、TEM、VSM等手段对NH2-nFe3O4进行组成、结构、形貌、磁性等表征，并研究其吸附和降解水中五氯酚（PCP）污染物的性能。结果表明：NH2-nFe3O4平均粒径约为20 nm，饱和磁化强度为56.8 emu/g；对PCP的等温吸附线符合Freundlich模型，当PCP的初始浓度为1 000 mg/L时，吸附容量（q）可达899.2 mg/g。吸附动力学研究表明，吸附过程可在5 min内达到平衡，符合准二级动力学模型；将吸附PCP后的NH2-nFe3O4加入Fe3+-H2O2体系，采用类Fenton反应可以实现PCP在可见光下原位降解。在pH值为3.0~8.0、5 min内对固载量为6.25~120.0 mg/g 的PCP实现近100%降解，较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围。且NH2-nFe3O4可循环使用，是具有优异潜力的水中PCP绿色吸附与降解材料。
采用溶剂热一步法制备氨基功能化纳米Fe3O4 磁性复合材料（NH2-nFe3O4）。通过EA、XRD、FTIR、TEM、VSM等手段对NH2-nFe3O4进行组成、结构、形貌、磁性等表征，并研究其吸附和降解水中五氯酚（PCP）污染物的性能。结果表明：NH2-nFe3O4平均粒径约为20 nm，饱和磁化强度为56.8 emu/g；对PCP的等温吸附线符合Freundlich模型，当PCP的初始浓度为1 000 mg/L时，吸附容量（q）可达899.2 mg/g。吸附动力学研究表明，吸附过程可在5 min内达到平衡，符合准二级动力学模型；将吸附PCP后的NH2-nFe3O4加入Fe3+-H2O2体系，采用类Fenton反应可以实现PCP在可见光下原位降解。在pH值为3.0~8.0、5 min内对固载量为6.25~120.0 mg/g 的PCP实现近100%降解，较普通Fenton反应体系有更宽的pH适用范围。且NH2-nFe3O4可循环使用，是具有优异潜力的水中PCP绿色吸附与降解材料。
2017, 34(7): 1610-1616.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160921.001
摘要:
基于动态剪切流变（DSR）试验，对老化前后三种改性沥青：多聚磷酸（PPA）改性沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青及SBS-PPA复合改性沥青的高温性能进行分析。结果表明：在不同温度及老化作用下，与SBS改性沥青相比，PPA改性剂对沥青高温流变性能的改善更为突出，沥青中黏性成分减小，弹性成分增加。在SBS改性沥青中添加PPA可以明显增强改性沥青的弹性，降低其黏性，SBS-PPA复合改性沥青的高温性能优于SBS改性沥青。在长期老化下，PPA和SBS-PPA复合改性沥青中由储存模量G'占主导作用转变为损失模量G"占主导作用的温度转化点都较高，温度转化点：PPA >SBS-PPA >>SBS。对于SBS改性沥青，温度和频率比老化作用对复数模量G*和相位角δ的影响更大，而PPA和SBS-PPA复合改性沥青受老化影响较大，随着老化程度的加深，可以在较宽的温度和频率范围内保持一定的弹性来抵抗变形。PPA改性沥青在老化前后，不同温度和频率下都具有较高的车辙因子G*/sinδ，且老化后G*/sinδ增加的最多，高温抗车辙能力更强，其次是SBS-PPA复合改性沥青。
基于动态剪切流变（DSR）试验，对老化前后三种改性沥青：多聚磷酸（PPA）改性沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青及SBS-PPA复合改性沥青的高温性能进行分析。结果表明：在不同温度及老化作用下，与SBS改性沥青相比，PPA改性剂对沥青高温流变性能的改善更为突出，沥青中黏性成分减小，弹性成分增加。在SBS改性沥青中添加PPA可以明显增强改性沥青的弹性，降低其黏性，SBS-PPA复合改性沥青的高温性能优于SBS改性沥青。在长期老化下，PPA和SBS-PPA复合改性沥青中由储存模量G'占主导作用转变为损失模量G"占主导作用的温度转化点都较高，温度转化点：PPA >SBS-PPA >>SBS。对于SBS改性沥青，温度和频率比老化作用对复数模量G*和相位角δ的影响更大，而PPA和SBS-PPA复合改性沥青受老化影响较大，随着老化程度的加深，可以在较宽的温度和频率范围内保持一定的弹性来抵抗变形。PPA改性沥青在老化前后，不同温度和频率下都具有较高的车辙因子G*/sinδ，且老化后G*/sinδ增加的最多，高温抗车辙能力更强，其次是SBS-PPA复合改性沥青。
2017, 34(7): 1617-1623.
doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20160926.001
摘要:
针对高性能碳-玻璃-环氧树脂（CF-GF-EP）混杂纤维布加固钢筋混凝土（RC）梁，研究了一种三维非线性混杂组合单元，并推导了统一单元模式，对RC梁的刚度退化、应力重分布等进行了分析。首先根据实体退化单元理论，研究了组合单元模拟RC梁，并利用选择积分技术推求了高性能CF-GF-EP纤维布单元对混杂组合单元刚度矩阵的贡献。运用Jiang屈服准则、Hinton压碎准则和Madrid强化准则等描述混凝土材料非线性，研制了相应的三维非线性分析程序。与试验资料对比分析可知，计算结果与试验数据吻合良好，表明本文构造的非线性单元模式的正确性和研制程序的可靠性，推导的混杂组合单元能准确用于混杂CF-GF-EP纤维布加固RC梁的非线性响应分析。加载初期高性能CF-GF-EP纤维布加固梁未有明显的刚度折减，其后达到屈服荷载和极限荷载时，加固梁刚度折减系数分别约为0.6和0.9。在开裂荷载前，高性能CF-GF-EP纤维布应力发展较为平缓且应力重分布系数变化较小，其后应力重分布系数逐渐增大直至结构失效。
针对高性能碳-玻璃-环氧树脂（CF-GF-EP）混杂纤维布加固钢筋混凝土（RC）梁，研究了一种三维非线性混杂组合单元，并推导了统一单元模式，对RC梁的刚度退化、应力重分布等进行了分析。首先根据实体退化单元理论，研究了组合单元模拟RC梁，并利用选择积分技术推求了高性能CF-GF-EP纤维布单元对混杂组合单元刚度矩阵的贡献。运用Jiang屈服准则、Hinton压碎准则和Madrid强化准则等描述混凝土材料非线性，研制了相应的三维非线性分析程序。与试验资料对比分析可知，计算结果与试验数据吻合良好，表明本文构造的非线性单元模式的正确性和研制程序的可靠性，推导的混杂组合单元能准确用于混杂CF-GF-EP纤维布加固RC梁的非线性响应分析。加载初期高性能CF-GF-EP纤维布加固梁未有明显的刚度折减，其后达到屈服荷载和极限荷载时，加固梁刚度折减系数分别约为0.6和0.9。在开裂荷载前，高性能CF-GF-EP纤维布应力发展较为平缓且应力重分布系数变化较小，其后应力重分布系数逐渐增大直至结构失效。
