光纤布拉格光栅监测CF3052/5224复合材料成型过程研究

温度与应变是监测复合材料热压罐固化成型工艺两个最重要的表征参数,利用光纤布拉格光栅传感原理,采用毛细钢管封装的方法,制备了完全屏蔽应变信号的温度传感器,将温度传感器和应变传感器同时埋植在复合材料内部,实现了对热压罐成型全过程的实时监测,获得了复合材料成型过程中的内部温度和应变信息.对复合材料平板件和T型加筋板三角填充区域进行的温度监测结果表明,复合材料内部温度变化较罐内温度有一定滞后,传统成型工艺控制给出的加压点偏早,可能引起复合材料贫胶等缺陷.应变监测结果表明,平板件内部的应变变化主要反应树脂固化过程中的物理化学变化,在T型加筋板三角填充区域,应变监测在自然冷却阶段出现了不同于平板件的应变"回弹"现象,一定程度上反映出该区域在成型过程中容易出现缺陷的原因.     

聚乙二醇改性环氧乳液碳纤维上浆剂的研制

用聚乙二醇(PEG)在催化剂过硫酸钾作用下与环氧树脂反应, 制得自乳化环氧树脂乳液。通过红外光谱表征改性环氧的结构, 并比较不同实验方案下乳液的稳定性, 探讨了反应原料、合成工艺等因素对实验结果的影响, 确定了最佳实验方案; 用热分析实验表征上浆剂的热稳定性, 接触角测试表征上浆剂乳液的浸润性, 单丝碎裂实验测定界面剪切强度。结果表明, 使用双酚A环氧树脂及PEG1000在80~120 ℃反应制得的乳液稳定性最好, 上浆剂的热稳定性和浸润性良好。用实验制得的乳液对碳纤维上浆, 单丝界面剪切强度比上浆前提高33.48%, 碳纤维毛丝量减少。      

循环湿热环境中CCF300/5405复合材料的吸湿脱湿行为

研究了CCF300碳纤维/5405双马树脂复合材料在71 ℃恒温水浸循环吸湿-脱湿行为。试样经过三次饱和吸湿-脱湿过程, 探讨不同循环次数CCF300/5405复合材料的吸湿率和水分扩散速率变化, 并采用SEM观察纤维/基体界面变化, 分析了造成循环湿热环境下复合材料体系吸湿-脱湿变化的原因。研究结果表明: CCF300/5405复合材料的吸湿行为基本满足Fick第二定律, 并且在水浸14天后达到饱和吸湿状态, 饱和吸湿率约为0.66%; 材料吸湿处理后, 纤维与基体间的界面遭到水分破坏, 产生大量空隙和裂纹, 使水分的扩散速率明显增加, 饱和吸湿率略有增大, 并且这种破坏不可逆。      

还原石墨烯复合材料的力学和电磁性能

采用水合肼对氧化石墨烯进行还原,获得2种含氧量不同的还原石墨烯(rGO),与双马来酰亚胺(BMI)树脂溶液混合并通过湿法预浸工艺制备碳纤维(CF)预浸料,采用热压成型工艺制备rGO-CF/BMI复合材料单向板。研究了rGO的还原程度及含量对复合材料力学性能、玻璃化转变温度及电磁性能的影响。结果表明:在较高温度下制得的rGO2比在较低温度下制得的rGO1具有更高的还原程度,rGO2在树脂中的分散性相对较差。当rGO1与rGO2的质量分数分别为0.1%和0.05%时,rGO1-CF/BMI复合材料和rGO2-CF/BMI复合材料的层间剪切强度分别达到最高,相对于CF/BMI复合材料均提高约14%,而弯曲性能和玻璃化转变温度基本不变。rGO2-CF/BMI复合材料的介电性能优于rGO1-CF/BMI复合材料,当rGO2的质量分数为0.1%时,在12.4~18.0GHz的频率范围内,rGO2-CF/BMI复合材料的介电常数实部较CF/BMI复合材料最高提高约6倍,介电损耗最高提高约3倍。在该频率范围内,rGO1-CF/BMI和rGO2-CF/BMI复合材料均呈弱磁性,对入射电磁波的作用为高反射、低吸收。      

Ni-RGO纳米吸波材料的制备及其电磁行为研究

采用化学镀的方法在还原氧化石墨烯(RGO)表面均匀沉积金属镍纳米颗粒, 通过调节镍前驱体浓度获得三种不同镍含量的Ni-RGO新型电磁吸波材料。通过透射电镜和X射线衍射分析对Ni-RGO的表面形态及晶体结构进行了研究, 电磁参数测试结果显示Ni-RGO的介电常数达8以上, 比氧化石墨烯提高近三倍; 反射率计算结果表明镍前驱体浓度最低的Ni-RGO-1的电磁吸波性能最佳, 当厚度为2 mm时, 其最大反射率可达-24.5 dB。     

多壁碳纳米管表面的钴-铁化学镀(英文)

采用化学镀法在多壁碳纳米管表面沉积钴-铁涂层。主要研究了镀液中钴盐和铁盐的摩尔比、络合剂浓度和镀液温度对镀层的影响。在钴-铁的摩尔比为9∶1,络合剂浓度为0.32mol/L,镀液温度为60℃时,可得到的较为平整的镀层,且镀层中钴-铁摩尔之和达90%以上。其他条件下,则会在镀层中出现金属颗粒或钴-铁含量过少的情况。     

真空渗透成型工艺制件厚度变化规律

为了解决真空渗透成型(VIP) 工艺中凝胶时间与充摸时间难以匹配的问题, 通过对不同层数的VIP 制件厚度变化规律的研究, 得到了厚度与树脂流动距离和增强纤维层数之间的经验公式, 并验证了公式的可行性。分析了试验过程中存在的问题和样品出现的缺陷, 探讨了改进试验的方法, 以提高工程实际应用中成型工艺效率及最终产品质量。      

多壁碳纳米管复合材料在8 mm 波段的吸波性能

将相同厚度不同碳纳米管含量, 以及不同厚度相同碳纳米管含量的多壁碳纳米管加入玻璃纤维增强复合材料中, 并研究了其在26. 5～40. 0 GHz 频段的吸波性能。结果发现, 多壁碳纳米管具有吸波性能, 而且吸波性能随着多壁碳纳米管含量的增加而提高。多壁碳纳米管/ 玻璃纤维/ 环氧树脂复合材料层板在26. 5～40. 0 GHz频段表现出较好的吸收效果, 其吸波性在于碳纳米管本身具有吸波性能, 此外还与吸波材料的谐振吸波原理有关。通过对该复合材料的电磁参数的测定并计算, 证明实验结果与吸波原理相符合。      

湿热循环对Nomex蜂窝/环氧树脂夹层复合材料性能的影响

通过对Nomex/环氧树脂夹层复合材料1(1号材料)和Nomex/环氧树脂夹层复合材料2(2号材料)进行7天和14天湿热循环,测定了其吸湿、脱湿曲线,实验结果表明,1号材料的饱和吸湿率和水分保持率均低于2号材料,1号材料具有更好的耐湿热性,分别对循环前后的材料进行力学性能和介电性能测试。结果表明,湿热循环对材料的剪切性能造成较大影响,其中对2号材料的影响尤为显著,1号材料的力学性能保持能力大于2号材料;同时,还讨论了湿热循环前后两种材料的介电常数和损耗角正切的变化情况。     

碳纤维经编织物定型参数及渗透特性

研究了真空辅助树脂注射(VARI)工艺中含定型剂织物定型参数对织物压缩特性、渗透特性及其复合材料力学性能的影响,确定织物最优的定型参数。采用DSC和IR分别对织物表面定型剂的熔融特性和组成进行了分析,测试了不同定型温度下的压缩、渗透特性及复合材料力学性能。结果表明:此定型剂为含有环氧基团的低熔点聚合物;低于100℃时,随着定型温度的升高,织物的压缩厚度和渗透率均下降;100~140℃时,随着定型温度的升高,织物的压缩厚度基本无变化,渗透率有所提高,定型温度对力学性能基本无影响。