有机-无机杂化一维磁性自组装聚合物纳米链的研究进展

随着纳米科技的发展,有机-无机杂化一维磁性自组装聚合物纳米链的设计合成与应用成为新的研究热点。综述了有机-无机杂化一维磁性自组装聚合物纳米链的磁场诱导自组装、模板诱导自组装和偶极诱导自组装等制备方法,并介绍了其在光学、生物医学和水处理等领域的应用。最后指出有机-无机杂化一维磁性自组装聚合物纳米材料制备技术存在的不足,并对其应用前景进行展望。     

聚脲基双壁微胶囊型自修复涂层及其拉伸力学特性研究

以己二胺为外芯、异佛尔酮二异氰酸酯（ IPDI）预聚物为内芯，聚脲为内外囊壁，制备了聚脲基双壁微胶囊。应用光学显微镜（ OM）和扫描电镜（ SEM）测试分析了微胶囊的形成过程、表面形貌和粒径分布，利用红外光谱仪（FT-IR）与热重分析仪（TGA）对微胶囊的微观结构与热稳定性进行了表征。将微胶囊掺入环氧树脂中制备了自修复涂层，并借助力学试验机与数字散斑相关方法（DSCM）研究了涂层的抗拉性能及其断裂区域变形行为。结果表明：聚脲基微胶囊的双壁结构已形成，并将内外芯材成功包封，微胶囊呈球形分布，乳液和干燥状态下的平均粒径分别为 3. 8 μm和0. 7 μm，且具有良好的热稳定性，其内外芯质量分数分别为 7%和29%。含 3%微胶囊的自修复涂层具有良好的自修复效果。     

层间厚度对约束阻尼结构振动性能的影响

应用模态应变能法和有限元分析软件ANSYS,对砂浆夹层板结构进行了有限元分析。通过算例验证了使用SOLID186实体单元进行建模的精确性。对所研究的青岛地铁413阻尼材料进行了DMA测试,并对测试结果进行了曲线拟合。运用迭代考虑材料的依频特性。对所研究砂浆夹层板结构各层厚度与层间厚度比对结构动态力学性能的影响进行分析。研究表明,当约束层厚度与基层厚度比值为1时结构复合损耗因子最大,并且此时约束层与阻尼层厚度比对结构复合损耗因子影响较大;而随着约束层与基层厚度比的增大,约束层与阻尼层厚度比对结构复合损耗因子的影响变小。在前三阶固有频率下,各组结构中最大结构复合损耗因子分别可以取到0.278、0.256、0.228。     

智能纤维混凝土的力场损伤响应、监测与修复研究进展

近年来,人们对智能响应材料的关注度与日俱增,建筑材料和建筑技术的迅速发展推动着混凝土向智能化方向发展,使损伤响应型混凝土成为智能化材料领域的研究热点.随着混凝土材料发展的高级阶段的到来,力场损伤智能响应型纤维混凝土的结构设计越来越巧妙,研究技术越来越先进,研究方法越来越优化,应用前景也越来越广阔,因此,对智能纤维混凝土力场损伤的响应设计、响应机理及其监测与修复进行研究十分必要.当前混凝土性能参数的监测主要是采用嵌入式传感器和表面安装传感器的方法,这些方法具有灵敏度低、无法实时监测、操作程序复杂、校准耗时、成本高等缺点,且嵌入式传感器会对混凝土产生负面影响.与之相反的是,智能纤维混凝土中的智能组分(纤维)是混凝土本身的组成部分,纤维的加入会提高混凝土的强度,并且智能纤维混凝土具有自感知、自修复能力,能显著提高混凝土的安全性和耐久性.在智能组分的种类方面,近年来主要对碳纤维、光纤维、中空玻璃纤维和各种纳米纤维的智能特性进行了研究;在智能性设计方面,近年来重点开展了力场损伤自感知设计、自修复设计的研究;在智能性监测方面,大量研究揭示了功率损耗、光波量变化、电阻率变化对于智能性的贡献;在智能响应机理研究方面,近年的研究主要阐明了各类智能纤维混凝土在微观和宏观尺度的响应机理.研究表明,力场损伤智能响应纤维混凝土具有很高的响应灵敏度,能够对弱应力等参数及时做出反应,对实现混凝土材料的智能实时无损检测具有重要意义.本文综述了智能纤维混凝土力场损伤的响应、监测与修复的研究进展,总结了纤维混凝土的力场损伤响应设计及修复设计进展,介绍了力场损伤智能响应纤维混凝土的电阻率等电信号、光波量等光信号的监测研究进展,重点阐述了碳纤维、光纤维、玻璃纤维和纳米纤维智能纤维混凝土的力场损伤响应机理研究进展,并对现有力场损伤智能响应纤维混凝土进行了对比分析,指出了目前智能响应纤维混凝土存在的问题并对其发展前景进行了展望,这对未来的智能响应纤维混凝土力场损伤的研究具有指导意义.     

基于数字图像方法的混掺纤维应变硬化水泥基复合材料力学性能及变形特征

为揭示混掺纤维对应变硬化水泥基复合材料力学性能和变形行为的影响规律,研究了玄武岩–聚乙烯醇(PVA)纤维应变硬化水泥基复合材料的抗拉、抗压性能及压应变演化特征.设计了纤维掺量为材料体积分数的2％,玄武岩纤维和PVA纤维掺量比分别为3:1、1:1和1:3,同时控制粉煤灰与水泥掺量的比值(FA/C)分别为1.2、1.5和2...     

超高性能水泥基复合材料的多尺度设计与抗爆炸性能研究进展

超高性能水泥基复合材料(Ultra-high performance cementitious composites,UHPCC)是一种具有超高强度、超高韧性、超高耐久性和良好体积稳定性的新型水泥基复合材料.超高性能水泥基复合材料因其优异的力学性能和耐久性能,在超高层建筑、桥梁、隧道、海上平台、核反应堆安全壳及军事防护工程等领域中具有广阔的应用前景.近年来,国内外意外爆炸事故和恐怖爆炸袭击事件时有发生,许多建筑和防护工程面临着爆炸等强动载的冲击作用,而现有的大多数建筑结构无法抵御爆炸载荷的冲击,将建筑结构爆炸风险降低到可接受水平迫在眉睫.目前存在的防护工程材料大多为普通强度(C30～C50)等级的混凝土或普通纤维增强混凝土,抗爆能力普遍较弱,研究强度等级高、抗爆炸性能好的超高性能水泥基复合材料逐渐成为防护工程材料研究的热点.本文通过对爆炸现象的基本特点及对建筑物破坏形式的分析,结合对水泥基复合材料抗爆炸原理的研究,从纤维混凝土、珍珠层混凝土、梯度混凝土等细微观结构设计,以及泄爆结构、性能目标等宏观结构设计两个角度,重点综述了抗爆炸高性能水泥基复合材料的细-微-宏观多尺度结构设计及其性能优化研究进展,对爆炸作用下超高性能水泥基复合材料的结构损伤破坏机理研究进展以及应用现状进行了阐述.最后,进一步探讨了抗爆炸超高性能水泥基复合材料研究中存在的问题,并展望了相关研究与发展趋势.     

泡沫混凝土的负泊松比设计与静载力学特性研究

拉胀材料因其特殊性能在材料领域备受重视.将负泊松比效应应用在泡沫混凝土中,可使其具备良好的力学性能与吸能效果.本试验利用化学发泡法制备了三种不同孔隙形态的泡沫混凝土,分别为闭孔泡沫混凝土、连通孔泡沫混凝土、内凹孔泡沫混凝土.利用图像法对泡沫混凝土的干密度和孔隙结构参数进行表征,通过万能试验机测试了泡沫混凝土的静态压缩强度、抗折强度,通过工业相机及数字散斑相关方法(DSCM)研究了泡沫混凝土的区域形变行为以及泊松比值.结果表明:泡沫混凝土的孔隙率、孔径及干密度与发泡剂的添加量有关,添加量越多,干密度越小,孔隙率和孔径增大;泡沫混凝土的抗压、抗折强度也与发泡剂的添加量有关,其强度随着添加量的增多而减小,但孔隙呈内凹状的泡沫混凝土具有较高的抗压强度和抗折强度,内凹孔泡沫混凝土的压缩断裂能为33.9×103 J/m3,相比闭孔泡沫混凝土提高44.9％.DSCM表明内凹孔泡沫混凝土在压缩过程中会出现明显的收缩效应,其收缩率为闭孔泡沫混凝土的37.5％,压缩期间负泊松比值最大可达-3.7.     

自修复微胶囊及其防护涂层应用研究进展

随着自修复技术的不断发展,微胶囊在防护涂层等领域日益表现出突出的应用优势。文中综述了单壁、双壁自修复微胶囊的配方设计与结构性能以及微胶囊的模拟仿真研究现状,综述了以异氰酸酯、环氧树脂、缓蚀-腐蚀抑制剂、植物油为修复剂的自修复微胶囊在防护涂层中的应用研究进展,总结了现有微胶囊自修复材料存在的问题,提出了将自修复微胶囊与分子动力学模拟相结合的研究方法,希望通过该方法建立微胶囊宏微观结构与性能的关联性规律,实现对微胶囊自修复机理的深入探索与研究。     

海工钢筋环氧涂层的多尺度结构设计与防护性能调控研究进展

在国民经济建设中，由钢筋腐蚀引起的资源、能源消耗巨大，相悖于可持续发展的战略目标，因此海洋工程的发展需着重攻克钢筋腐蚀这一难关。随着海洋经济不断发展以及海洋产业结构的调整升级，海洋涂料行业的技术水平不断提高，环氧树脂作为经济效益双收的防腐涂料之一值得深入研究。目前，针对环氧钢筋耐蚀和抑制锈蚀的研究层出不穷，预测环氧钢筋涂层服役性能的理论计算和数值模拟也成为研究热点，但有关可高度适应海洋环境多因素耦合作用下的防护体系仍需深入、系统地开展相关研究。基于此，本文归纳了目前海工钢筋环氧涂层防护性能的评估体系，并从环氧树脂的基体分子结构、改性功能助剂等方面，围绕“阻”“隔”“愈”“缓”四个角度，综述了海工钢筋环氧涂层的多尺度结构设计与防护性能调控研究进展，总结了目前海工钢筋环氧涂层存在的问题，并对其发展前景进行了展望，对未来海工钢筋环氧涂层的超长寿命防护研究具有指导意义。