复合材料学报杂志

复合材料学报杂志2018年第3期

• 静电纺PMMA/EVOH-SO₃Li锂离子电池隔膜复合材料的制备及性能

  巩桂芬, 王磊, 徐阿文,

  以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚乙烯-乙烯醇磺酸锂（EVOH-SO₃Li）为原料，通过高压静电纺丝法进行交替纺丝，制备PMMA/EVOH-SO₃Li锂离子电池隔膜复合材料。通过FTIR、SEM、万能拉伸试验仪、TGA、IM6型电化学工作站和电池循环测试设备对PMMA/EVOH-SO₃Li隔膜复合材料的性能进行检测表征。结果表明：PMMA/EVOH-SO₃Li隔膜复合材料具有清晰的三维网状结构，与EVOH-SO₃Li隔膜材料相比，改性后PMMA/EVOH-SO₃Li隔膜复合材料的孔隙率、吸液率和拉伸强度分别提高至80%、340%和3.18 MPa，起始热分解温度升高至294℃，热收缩率也有所降低，并表现出良好的电化学性能。其中电化学稳定窗口由5.0V增加到5.6 V，界面阻抗由420.69 Ω降低至262.31 Ω，离子电导率则由1.560×10^-3 S/cm提高至2.089×10^-3 S/cm，并且经过100次循环充放电后，容量保持率仍高达93.7%。

• DOPO-PHBA反应型阻燃剂的合成及其与TGIC复配体系对环氧树脂性能的影响

  谭行, 廖庆玲, 曾黎明, 徐任信,

  以9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和对羟基苯甲醛（PHBA）为主要原料，合成了一种新型的反应型阻燃剂DOPO-PHBA，利用FTIR和核磁共振谱（¹H-NMR、³¹P-NMR）对其分子结构和组成进行了分析表征。将DOPO-PHBA与异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC）复配用于制备DOPO-PHBA-TGIC/环氧树脂（EP）复合材料，通过极限氧指数（LOI）、动态热机械测试（DMA）和TGA分别对DOPO-PHBA-TGIC/EP复合材料的阻燃性能和热性能进行了研究。结果表明：成功制备了DOPO-PHBA，且DOPO-PHBA-TGIC复配型阻燃剂能显著改善EP的阻燃性能，当体系磷元素的质量分数为0.6wt%时，氧指数（LOI）由24%提高至32.5%；此外不同磷含量的DOPO-PHBA-TGIC/EP复合材料的玻璃化转变温度（<em>T</em>_g）均保持在200℃以上并且在800℃时的残炭量不断提高，其初始分解温度和最大热失重速率均有所下降；燃烧后残炭的红外分析表明，该体系满足凝聚相阻燃机制，且DOPO-PHBA-TGIC的加入不会削弱EP的力学性能。

• 纳米Al₂O₃-碳纤维多尺度增强聚酰胺基复合材料的制备及力学性能

  赖鹏辉, 尹洪峰, 张静, 边晋石,

  采用叠层模压法制备了纳米Al₂O₃-碳纤维织物多尺度增强聚酰胺基（nano Al₂O₃-CFF/PA6）复合材料层压板。借助场发射扫描电子显微镜（FESEM）、同步热分析仪（TGA/DSC）和FTIR，研究了模压温度、压力和纳米Al₂O₃加入量等因素对nano Al₂O₃-CFF/PA6复合材料力学性能的影响。研究表明：在模压温度为230℃、模压压力为3 MPa和保压时间为15 min时，CFF/PA6层压板的弯曲强度为250.3 MPa，层间剪切强度为87.6 MPa，平行层厚方向的冲击强度为41.2 MPa，垂直层厚方向为9.6 MPa。当基体中的Al₂O₃含量达到6wt%时，nano Al₂O₃-CFF/PA6层压板的弯曲强度为387.6 MPa，层间剪切强度为35.7 MPa，平行和垂直层厚方向的冲击强度分别为80.3 MPa和25.6 MPa。

• 表面改性纳米SiO₂增强木质纤维/聚氯乙烯复合材料性能

  谭林朋, 袁光明, 罗卫华, 胡云楚, 牟明明, 陈世尧,

  SiO₂粒子经偶联剂<em>γ</em>-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）表面改性后，与木质纤维、聚氯乙烯（PVC）及其它助剂通过熔融混炼制备改性SiO₂-木质纤维/PVC复合材料，用FTIR、SEM和同步热分析仪（STA）对SiO₂粒子和SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的结构与性能进行测试与表征。FTIR分析表明，SiO₂粒子表面接枝了KH550的特征官能团，KH550成功地接枝到SiO₂粒子表面；SEM分析表明，改性纳米SiO₂粒子能在木质纤维/PVC复合材料中均匀分散，其粒径在100 nm左右；添加改性的SiO₂粒子后，木质纤维和PVC结合更加紧密，孔洞间隙减少。纳米SiO₂质量分别占木质纤维质量的10%、8%和10%时，SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的弹性模量、拉伸强度、冲击强度分别达到最优值4.66 GPa、31.12 MPa和4.11 kJ/m²，与未添加SiO₂的复合材料相比分别提高了50.29%、28.91%和16.65%。

• 稀土改性磨碎玻璃纤维对磨碎玻璃纤维/聚四氟乙烯复合材料性能的影响

  叶恩淦, 王海波, 朱月华, 蒋利华, 卓宁泽,

  采用三种表面改性剂，即硅烷偶联剂（PTMS）、含PTMS的稀土改性剂（PTMS-RES）和稀土改性剂（RES），对磨碎玻璃纤维表面处理，探讨了不同表面处理剂对磨碎玻璃纤维/聚四氟乙烯（MGF/PTFE）复合材料介电性能、热膨胀系数和热导率的影响。测试了RES、未改性的磨碎玻璃纤维和PTMS-RES改性的MGF的FTIR谱图，并采用SEM对MGF/PTFE复合材料的断口形貌进行分析。结果表明：与未经表面改性的MGF/PTFE复合材料相比，经表面改性的MGF/PTFE复合材料的介电性能、热膨胀系数、热导率都得到改善。由于RES特殊的电子层结构以及对阴离子有强吸引作用，RES改性效果比PTMS更好。由于RES与PTMS共同的作用，PTMS-RES比RES能更好地改善MGF与PTFE的界面，促进MGF与PTFE的界面粘结。

• 聚甲基丙烯酸甲酯@聚丁二烯核壳结构纳米粒子增韧双酚A型氰酸酯树脂性能

  李洪峰, 王德志, 刘仲良, 曲春艳, 顾继友, 冯浩,

  采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）@聚丁二烯（PB）核壳结构粒子增韧双酚A型氰酸酯（BADCy）树脂，制备了PMMA@PB/BADCy树脂。研究结果表明，当PMMA@PB质量分数为6wt%时，可以取得较好的增韧效果，PMMA@PB/BADCy树脂冲击强度达到了14.32 kJ · m^-2，提高了83.6%；DMA和TG-DTA耐热性测试结果表明，PMMA@PB的加入未降低树脂耐热性，固化后PMMA@PB/BADCy树脂的玻璃化转变温度为236.8℃，最大热分解温度为410.0℃。SEM和TEM结果表明，PMMA@PB核壳橡胶在BADCy树脂基体中分散性好，PMMA@PB/BADCy树脂破坏断面呈现典型的韧性破坏。PMMA@PB/BADCy树脂流变特性的测试表明，PMMA@PB核壳橡胶加入后基本没有影响到BADCy树脂的流变特性，PMMA@PB/BADCy树脂的最低点黏度为0.79 Pa · s左右，是树脂浸渍纤维的理想黏度。介电性能测试表明，PMMA@PB核壳橡胶增韧BADCy树脂后介电性能影响不大，当PMMA@PB质量分数为6wt%时介电常数为3.0，介电损耗为0.010。该PMMA@PB/BADCy树脂性能优异，可作为预浸料基体树脂，适用于航空航天低介电复合材料的制造。

• 碳纤维表面处理对脉冲电磁场作用下碳纤维增强聚乳酸基复合材料降解行为的影响

  张迪, 齐锦刚, 张伟, 周艳军, 王冰, 王玉林,

  采用HNO₃氧化对碳纤维进行表面处理，并制备了碳纤维增强聚乳酸基（CF/PLA）复合材料。研究了脉冲电磁场（PEF）对该条件下CF/PLA复合材料降解特性的影响。结果表明，碳纤维的表面处理对PEF作用下CF/PLA复合材料的吸水率、质量保持率、弯曲强度和剪切强度等均有不同程度的影响。分析表明，碳纤维表面处理形成的酯键在受到PEF作用后存在某种改变，进而导致CF/PLA复合材料界面降解行为的特异性。本研究有望提供一种从材料本身和外部条件协同控制的可降解CF/PLA骨折内固定装置解决方案。

• 一种氰酸酯-环氧树脂作为卫星结构件复合材料基体的评价

  秦滢杰, 韩建平, 陈书华,

  制备了氰酸酯树脂质量分数为75%的氰酸酯-环氧树脂（CE75）及高模碳纤维增强CE75（CF/CE75）的复合材料，研究了该树脂的工艺性，确定了其固化制度，考察了树脂的耐热性和力学性能，并在模拟空间环境条件下，考察了高模CF/CE75复合材料管件的力学性能和真空逸气性能。试验结果表明，CE75树脂具有良好的工艺性，适合湿法缠绕成型工艺。CE75树脂固化物表现出良好的耐热性，其玻璃化转变温度为195.6℃，起始热分解温度为368.6℃。高模CF/CE75复合材料抗空间环境性能优异，在真空环境下，复合材料真空逸气性能满足航天标准要求，经冷热循环（-196~130℃）200次后，管件力学性能保持率大于96%。高模CF/CE75复合材料是抗空间环境材料的理想候选材料。

• 天然橡胶与其环氧化物并用胶基复合材料的黏弹阻尼性能

  时姣, 王克俭, 刘杰, 余洋洋, 刘顺城, 王鹏, 苏正涛,

  为改善天然橡胶（NR）的阻尼性能，在密炼机中以质量比20：80混合不同环氧度环氧化天然橡胶（ENR）与天然橡胶制备ENR-NR并用橡胶基体，在橡胶基体的混炼与开炼过程加入其他填充组分（硫磺、促进剂2，2'-二硫代二苯并噻唑（DM）、促进剂N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（CZ）、ZnO、硬脂酸、炭黑）得到了宽温域阻尼ENR-NR基复合材料。采用橡胶加工分析仪和动态力学热分析仪，研究了ENR-NR混炼胶和硫化胶的动态力学和阻尼性能。结果表明：NR环氧化增强了分子链局部刚性，改善了胶体与填料的黏结性，但ENR吸附较多炭黑后不易均匀分散于连续相NR中。因此，ENR-NR并用混炼胶的黏度和储能模量随ENR环氧度增大而增加；在NR中加入ENR可改善硫化胶的弹性和阻尼性能。ENR-NR并用胶的有效阻尼温度范围拓宽到较高温度，环氧度为25的ENR与NR并用后，有效阻尼温度范围为-57~1℃，明显宽于NR的-57~-20℃，但高环氧度并用胶则出现阻尼失效区。加入少量ENR对NR的硬度、模量和断裂伸长率影响不大。

• 含炔基酚醛树脂改性PSA及碳纤维布/PSA-EPAN复合材料性能

  司书帅, 袁荞龙, 黄发荣,

  合成了乙炔基苯基偶氮酚醛树脂（EPAN），通过溶液共混的方法用其对含硅芳炔树脂（PSA）进行改性，研究了PSA-EPAN树脂的热性能，并制备了PSA-EPAN的碳布预浸料，经热模压制备碳纤维布（T300CF）增强PSA-EPAN复合材料，对其力学性能进行了研究。结果表明：EPAN均匀分布于PSA树脂中，EPAN共混改性PSA树脂的固化温度提高，混入质量分数为7%的EPAN，N₂中固化PSA-EPAN树脂在800℃残留率超过90%，其玻璃化转变温度高于500℃，PSA-EPAN共混树脂浇铸体的弯曲性能高于PSA树脂，达40.7 MPa，提高了95.5%；PSA树脂经T300CF/PSA-EPAN复合材料力学性能显著提高，弯曲强度达到了423.5 MPa，提高了74%，层间剪切强度（ILSS）提高至29.53 MPa，增加了65%。

• 基于纳米压痕法的羟基磷灰石/聚乳酸复合材料力学性能表征

  冀晓媛, 蔡银, 谢安, 刘俊亮, 朱沛志, 张明,

  采用准静态和动态纳米压痕技术研究了羟基磷灰石/聚乳酸（HA/PLA）复合材料在微纳尺度的表面力学性能。在静态模式下研究了保载和卸载时间对模量和硬度测试结果的影响。结果发现，当保载时间小于45 s时，由于蠕变使保载和卸载时间对测试结果产生显著影响；保载时间短且卸载时间长时，在卸载段会形成"鼻子"，为了避免"鼻子"选择保载时间为45 s。在动态模式下研究了材料的动态力学性能，结果表明，存储模量和硬度均随着压入深度的增加而减小。压痕和划痕实验结果均表明：HA显著提高了PLA的力学性能，与纯PLA相比，9wt% HA/PLA复合材料的模量增加了35.5%，硬度增加了44.7%，蠕变深度下降了9.5%，相同载荷下的最大划痕深度和残余深度均小于纯PLA，表现出良好的弹性恢复能力和抗变形能力。

• 爆炸荷载作用下复合材料加筋板的动力响应

  赵政, 徐迎, 孟凡茂, 陈海龙, 金丰年,

  为了减轻抗爆结构质量，采用玻璃纤维增强聚合物基复合材料（SMC）与碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）预浸料，通过数值模拟和等效计算理论，对传统加筋抗爆板结构进行轻质高强设计。利用LS-DYNA有限元数值模拟软件进行分析，发现在爆炸荷载作用下加筋板的运动以弹性运动为主，该种复合材料具有较好的抗爆性能。对复合材料加筋板结构进行参数化分析，发现在爆炸荷载作用下横筋对加筋板结构最大位移值影响最大，纵筋和面板对加筋板的影响依次减小。结合刚度折算方法，建立了爆炸荷载作用下正交异性加筋板结构动力响应分析理论。利用该理论计算得到板结构在爆炸荷载作用下的最大位移，与数值模拟对比发现两者结果较为接近，为加筋抗爆板的设计提供了一种简化有效的计算方法。

• 重组竹轴向应力-应变关系模型

  魏洋, 纪雪微, 端茂军, 赵龙龙, 李国芬,

  以重组竹为对象，对重组竹的轴向拉伸与压缩应力-应变关系进行研究。通过单向轴向拉伸与压缩试验，研究了重组竹的破坏形态与应力-应变关系特征。试验结果表明：重组竹拉伸的破坏模式表现为脆性拉断，受压破坏模式表现为压屈破坏、剪压破坏和楔形劈裂破坏；重组竹轴向拉伸的应力-应变关系呈线性变化，其受压应力-应变曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段和平台阶段3个阶段。对于重组竹轴向受拉应力-应变关系，建议了线弹性关系模型；对于重组竹轴向受压应力-应变关系，建议了三折线模型、通用函数模型、指数函数模型3个模型，其皆能描述重组竹轴向受压时应力-应变曲线的三个阶段。各个模型的计算结果与试验结果总体吻合度均较好。

• 纤维体积含量和富树脂对复合材料V型结构固化变形的影响

  王乾, 关志东, 蒋婷, 王仁宇,

  为研究模具因素对复合材料纤维体积含量、富树脂以及固化变形的影响，利用热压罐工艺完成了T700/QY9611复合材料V型结构成型试验，对其纤维体积含量、富树脂厚度以及回弹变形进行测量与研究。建立了考虑热载荷、树脂收缩载荷、模具接触、纤维体积含量以及富树脂等因素的复合材料回弹变形预测三维有限元分析模型，定量分析了纤维体积含量梯度和富树脂对回弹变形的影响。研究结果表明：使用阴模模具产生10.0%的纤维体积含量梯度和2.2 mm的富树脂，拐角半径增大后分别减小为6.8%和1.2 mm，模具材料的影响较小；使用阴模成型试验件变形增大21.0%，使用拐角半径较大的阴模，变形减小了9.6%，阴模模具主要通过纤维体积含量和富树脂影响回弹变形；模拟结果表明：V型构件的变形与纤维体积含量梯度和富树脂厚度呈正比例，10%的纤维体积含量梯度导致13.5%的变形差异，3.0 mm厚的富树脂会产生45.8%的变形差异。模拟结果与实验结果对比验证了模型的准确性。

• 国产F-12芳纶织物面内剪切性能

  罗锡林, 谭惠丰, 武国军, 王思明,

  <p>对国产F-12芳纶织物的剪切性能进行了研究，通过<span style="text-wrap-mode: wrap;"></span>相框剪切试验和偏轴拉伸试验对其进行了测试，设计了相应的相框剪切夹具，利用数字图像相关方法（DIC）采集织物加载过程的变形场，获得了剪切载荷-剪切角度的变化曲线和剪切锁紧角，通过正则化处理对两种测试结果进行了对比分析；利用数值方法对织物剪切性能进行了计算，建立了一种非正交各向异性的杆-壳模型用于模拟织物剪切变形，编制了VUMAT子程序用于计算纱线方向的改变和应力更新，通过与试验结果的对比验证了计算模型的准确性。结果表明：织物的剪切行为具有明显的非线性特征，试样夹持部分的结构形式会对试验结果产生影响，未抽丝试样的剪切载荷明显大于抽丝试样的剪切载荷，二者的剪切锁紧角近似相等；正则化处理后，相框剪切的剪切载荷大于偏轴拉伸的剪切载荷，而锁紧角小于偏轴拉伸的锁紧角；试验结果与仿真结果对比，仿真结果与试验结果吻合较好。</p>

• 变刚度复合材料开孔板拉伸行为数值模拟及试验验证

  朱伟东, 张笑, 齐德胜, 徐强,

  纤维曲线铺放是提高复合材料构件力学性能的有效方法之一。本文针对复合材料开孔板铺放轨迹进行了研究，利用B样条曲线插值拟合获取了开孔板最大主应力铺放轨迹，并通过离散网格法建立了变刚度开孔板模型，通过引入Tsai-Wu损伤失效判据以及常刚度退化准则，进行了拉伸失效数值模拟及损伤失效分析，并分别铺放了两组常刚度和变刚度开孔板试验样件，进行了拉伸对比试验。结果表明：数值模拟与实验数据吻合较好，变刚度开孔板相比常刚度开孔板，拉伸强度提升了26.92%，且两者损伤失效演化过程显著不同。

• 三维编织碳纤维/环氧树脂复合材料横向压缩性质的温度效应

  王海楼, 曹淼, 孙宝忠, 顾伯洪,

  采用实验和有限元方法，研究了三维编织碳纤维/环氧树脂复合材料在低温场（20、0、-50、-100℃）中横向压缩性质温度效应。研究结果表明：温度对碳纤维/环氧树脂横向压缩模量、屈服应力及切向模量均有不同程度影响。三维编织碳纤维/环氧树脂复合材料横向压缩后，试样表面形貌受温度影响显著。低温场中，表面鳞纹现象减弱，且纱线-树脂间界面出现开裂。温度降低导致碳纤维/环氧树脂内部产生热应力。热应力对碳纤维/环氧树脂力学性能影响有限，不是温度效应的主导因素。基体性质随温度变化是三维编织碳纤维/环氧树脂复合材料横向压缩性质温度效应的主要机制。

• TiB₂/Cu复合材料的电弧侵蚀行为

  李国辉, 刘勇, 国秀花, 冯江, 宋克兴, 田保红,

  采用放电等离子烧结法（SPS）制备TiB₂质量分数为1wt%~5wt%的TiB₂/Cu复合材料，测试其导电率和硬度。当TiB₂质量分数由0增至5wt%时，复合材料的导电率由96.9%（International Annealed Copper Standard，IACS）降至65.1%（IACS），布氏硬度由42.8增至65.2。对所制备的不同TiB₂质量分数的TiB₂/Cu复合材料在直流24 V、不同电流条件下进行电接触实验，探究TiB₂添加量和电流对TiB₂/Cu复合材料耐电弧侵蚀性能的影响。结果表明，TiB₂/Cu复合材料的平均燃弧时间、平均燃弧能量和材料损耗量随着电流的增加而增加，TiB₂/Cu复合材料的阴极损耗量高于阳极，整体上TiB₂/Cu复合材料由阴极向阳极转移。在24 V和25 A条件下，不同TiB₂质量分数的TiB₂/Cu复合材料的燃弧时间和燃弧能量随操作次数增加不断波动，整体上呈逐渐增加的趋势，3wt% TiB₂/Cu复合材料的稳定性最高，平均燃弧时间和燃弧能量最低。随着TiB₂质量分数的增加，TiB₂/Cu复合材料损耗量降低，表面蚀坑变浅。

• 含孔洞缺陷复合材料的压阻效应

  余灵君, 杨庆生,

  以康铜材料为例，将具有孔洞的不均匀复合材料的平均应力和平均电阻率之间的关系由均质材料的应力和电阻率关系代替，运用有限元方法和均匀化方法计算了含孔洞正方形板的初始电阻率和压阻系数。结果发现：康铜材料的初始电阻率和压阻系数<em>π</em>₁₁和<em>π</em>₂₂均随着孔洞体分比的增大而增大，压阻系数<em>π</em>₁₂和<em>π</em>₂₁反而随着孔洞体分比的增大而减小，其中，三角形孔洞对康铜材料的初始电阻率和压阻系数影响最大。

• 石墨烯/铜复合材料剪切性能的分子动力学模拟

  华军, 宋郴, 段志荣, 肖攀,

  采用分子动力学方法系统地研究了石墨烯/铜复合材料的剪切力学性能，包括剪切弹性模量、剪切屈服强度、剪切破坏强度及剪切变形机制。研究发现，与单晶铜的剪切模拟相比较，石墨烯的加入显著增强了石墨烯/铜复合材料的剪切强度，并且剪切强度随着石墨烯体积分数的增大而提高。复合材料中的石墨烯层与铜层产生了协同作用，即石墨烯层阻碍了铜的位错扩展，铜层限制了石墨烯的结构屈曲。对含球形缺陷的石墨烯/铜复合材料的剪切性能也进行了研究。结果表明，不同位置和数量的球形小缺陷对复合材料的剪切性能影响不大，小缺陷石墨烯/铜复合材料仍具有较好的性能和使用价值。但随着缺陷直径的增大，复合材料的剪切强度明显减小。

• ZrB₂-SiC复相陶瓷涂层制备及其保护C/C-SiC复合材料性能

  张强, 崔红, 朱阳, 朱世步, 孟祥利, 闫联生,

  为提高C/C-SiC复合材料的超高温抗烧蚀性能，通过浆料涂刷和高温烧结相结合的方法在C/C-SiC复合材料表面制备了ZrB₂-SiC复相陶瓷涂层，利用EDS、SEM对涂层的成分及微观形貌进行了分析。对涂层材料的力学性能和抗烧蚀性能进行了表征，结果表明：制备的ZrB₂-SiC复相陶瓷涂层保护C/C-SiC复合材料的拉伸强度、弯曲强度及剪切强度分别为147 MPa、355 MPa和21.9 MPa，与无涂层保护的针刺C/C-SiC复合材料的力学性能相比略有下降。涂层材料具有良好的抗氧化烧蚀性能，经过热流密度为3 200 kW/m²的氧乙炔火焰烧蚀600 s试验，其线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.001 mm/s和0.0006 g/s。

• Al₂O₃掺杂BaTi_0.85Sn_0.15O₃陶瓷的制备及性能表征

  朱谷城, 胡波平, 万美茜, 周耐根,

  通过传统固相二次烧结法来制备<em>x</em> wt% Al₂O₃（<em>x</em>=0、1.0、1.5）/BaTi_0.85Sn_0.15O₃（BTS）陶瓷。研究了掺杂不同含量Al₂O₃对BTS陶瓷的微观结构、介电性能及挠曲电性能的影响。结果表明，掺杂Al₂O₃的BTS陶瓷不改变陶瓷的晶体结构，仍为标准钙钛矿结构晶型；Al₂O₃的掺入能够有效降低晶粒尺寸，具有明显的细晶作用。随着Al₂O₃含量的增大，Al₂O₃/BTS陶瓷的介电常数减小，介电损耗得到明显改善，居里峰逐渐宽化且向温度高的方向偏移。Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数随着Al₂O₃含量的增加和测试环境温度的升高均减小。此外，Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数和介电常数之间存在一种近线性关系，但当温度非常接近于居里温度时，这种线性关系减弱。

• 基于气体基压电复合材料的线聚焦空耦超声传感器研制与应用

  何存富, 李永坤, 吕炎, 刘秀成, 吴斌,

  空气耦合式超声检测技术因具有非接触、无损伤等特点，被广泛应用于材料的非接触检测。本文从晶硅太阳能电池的实际检测需求出发，设计并制作了一种气体基线聚焦空气耦合（空耦）式超声传感器，与传统的聚合物基空气耦合（空耦）式超声传感器相比，气体基线聚焦空耦传感器利用了3D打印技术将聚合物基框架改进为镂空结构，进一步降低了压电复合材料的声阻抗。所研制的传感器中心频率约为150 kHz，聚焦半径为20 mm，孔径为28 mm。对传感器进行了激励接收性能测试，并采用空耦超声Lamb波检测技术，对含有裂纹缺陷的单晶硅太阳能电池片进行非接触式检测，通过分析接收信号的幅值信息并利用相关系数法，完成了对裂纹缺陷的检出和定位，实现了气体基线聚焦空耦传感器在缺陷检测中的应用。

• 碳化氧化石墨烯/壳聚糖超级电容器电极复合材料的制备及表征

  胡彬, 张红平, 姜丽丽,

  采用Ar氛烧结碳化法在600℃、700℃、800℃及900℃下制备了基于氧化石墨烯（GO）/壳聚糖复合材料的超级电容器电极材料。通过XRD、SEM、FTIR及循环伏安等电化学手段，系统评价了碳化的GO/壳聚糖复合材料作为超级电容器电极材料的可能性。通过与文献报道的纯壳聚糖碳化材料的相关性能进行比较，结果表明：碳化GO/壳聚糖复合材料力学性能较纯壳聚糖碳化材料提高约67%，而且具有良好的电容器材料的性质。800℃碳化GO/壳聚糖复合材料样品的比电容达131 F/g，1 500次充放电后比电容保持率达97%。

• 胶凝/生土复合材料的制备及热湿综合性能表征

  张磊, 杨柳, 桑国臣, 翟永超,

  以矿渣、石灰、水泥、石膏等胶凝材料作为改性剂来制备胶凝/生土复合材料，采用防护热板法和等温吸放湿法测试了胶凝/生土复合材料的热湿性能。结果表明，胶凝材料的种类和掺量对胶凝/生土复合材料的热湿性能影响显著。采用归一法对胶凝/生土复合材料进行热湿性能综合分析，可知，10%石膏/生土材料具有最优的热湿综合性能，这是由于石膏水化硬化作用在生土材料中形成了起到骨架支撑作用的网状结构，网状结构中存在的孔隙降低了材料的导热系数，提升了其吸湿性能。

• 相变储能混凝土的制备与性能

  马芹永, 白梅,

  膨胀珍珠岩吸附硬脂酸丁酯后用石灰石粉末改性制成相变储能骨料（PCESA），用其等体积部分取代砂制备相变储能混凝土。测试相变储能混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，通过SEM图像分析相变储能混凝土的微观形貌，用DSC测试PCESA的相变特征及相变储能混凝土的比热容。试验结果表明：相变储能混凝土中PCESA结构保持完整且其与水泥石的界面过渡区密实，相对提高了相变储能混凝土的强度；PCESA具有较好的热物理性能，添加在混凝土中增强了混凝土的储能能力；当PCESA的掺量为20vol%时，相变储能混凝土具有较好的力学性能和热物理性能，在建筑结构中使用既可以起到承重的作用又能实现节能的目的。

• CeO₂/石墨烯的合成及其在光催化制氢中的应用

  魏强, 孙慧, 钱君超, 陈志刚, 陈丰, 刘成宝,

  采用具有丰富分级多孔结构的豆芽为模板，经水热法合成仿生形态的纳米CeO₂/石墨烯催化剂。使用XRD、拉曼光谱（Raman）、TEM、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis/DRS）、N₂吸附-脱附仪和光解水制氢系统等分析表征手段对CeO₂/石墨烯催化剂的结构、形貌及光催化性能进行分析。结果表明，所制备的CeO₂/石墨烯光催化剂不仅继承了豆芽模板高孔隙率和大比表面积的特点，而且保持了豆芽的形态和微观特征。该催化剂是由约5.6 nm CeO₂纳米晶与具有生物形态的仿生石墨烯片层结构结合而成。制得的CeO₂/石墨烯复合材料内部存在大量由CeO₂/石墨烯催化剂纳米颗粒堆积而成的纳米孔，其孔径集中分布于15~45 nm左右，这种微观结构使CeO₂/石墨烯催化剂具有超大的比表面积，提高了催化剂对光生电子空穴对的捕获能力。由紫外-可见漫反射吸收光谱可知，CeO₂/石墨烯复合材料的可见光利用率显著增强，光解水制氢效率6 h后可达到671 <em>μ</em>mol（h · g）^-1，远高于标样CeO₂的51.67 <em>μ</em>mol（h · g）^-1。

• 复合盐浸下多元外掺剂-混凝土抗干湿-冻融循环性能

  姚贤华, 冯忠居, 王富春, 管俊峰,

  通过对粉煤灰、硅灰、矿渣、膨胀剂、引气减水剂（Air-Entrained Water Reduce Agent，AEWRA）和水泥基自愈合防水材料（Cementitious Capillary Crystalline Waterproofing Material，CCCWM）等多元外掺剂进行组合搭配掺入混凝土中，设计了5组混凝土配比。分析了复合盐（氯盐、硫酸盐和碳酸盐）浸-干湿-冻融循环等多种因素共同作用下多元外掺剂-混凝土的腐蚀破坏现象、质量损失率、相对动弹性模量衰减规律和抗侵蚀系数变化规律。采用SEM、EDS和XRD，研究了多元外掺剂-混凝土腐蚀的微观结构变化规律。研究结果表明，双掺粉煤灰和硅灰混凝土提高混凝土的抗侵蚀性能作用有限；在双掺粉煤灰和硅灰基础上加入适量的膨胀剂能够较大幅度提高混凝土的抗侵蚀性能，经11次复合盐浸-干湿-冻融循环后，其相对动弹性模量仍然在80%以上，抗侵蚀系数在0.9以上；CCCWM作为一种外掺剂加入混凝土会降低混凝土的耐侵蚀性，经4次复合盐浸-干湿-冻融循环后，相对动弹性模量就降到了60%以下，抗侵蚀系数从1.0降到了0.3。微观机制研究也表明，在复合盐浸-干湿-冻融循环作用下，腐蚀产物钙矾石和方解石共同作用会加速混凝土的腐蚀破坏。

• 两种沥青胶浆的疲劳及自愈合性能试验

  崔亚楠, 赵琳, 孙广宁,

  为了研究沥青胶浆的疲劳及自愈合特性，利用动态剪切流变仪（DSR）进行时间扫描及疲劳-愈合-再疲劳测试，并通过原子力显微镜（AFM）对细观结构进行观测，比较分析了不同粉胶比下基质沥青胶浆和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青胶浆的疲劳性能，以及在常温（25℃）下3个不同间歇期的自愈合性能。试验发现：SBS沥青胶浆具有更好的疲劳和自愈合性能，两种沥青胶浆疲劳寿命均随粉胶比的增大而增加，同一粉胶比条件下，更长的间歇期有利于其自愈合，过大或者过小的粉胶比都会降低沥青胶浆的自愈合性能；AFM观测结果表明：基质沥青胶浆出现明显的"蜂状结构"，粉胶比增加，矿粉吸附更多的沥青质，"蜂状结构"变多，与沥青界面内聚力作用增强，提高了抗疲劳性能，SBS改性剂与沥青相容性良好，改性沥青胶浆没有出现"蜂状结构"，改性剂的加入增强了分子间内聚力，有助于提高抗疲劳性能，因此建议路面材料选用改性沥青胶浆。

• 环保型水切割胶粉对天然橡胶力学性能和动态性能的影响

  卢娜, 王洪振, 辛振祥,

  采用环保型水切割胶粉及力化学改性胶粉（MRP）与天然橡胶（NR）复合制备胶粉-NR复合胶，并探讨了胶粉用量对复合胶力学性能和动态性能的影响。通过红外和热失重分析确定了胶粉的主要成分为NR和丁苯橡胶（SBR），且改性后胶粉大分子链结构未发生明显变化。通过橡胶加工分析仪研究了胶粉用量及改性对复合胶加工性能的影响。采用炭黑分散仪研究并观察了胶粉在NR中的分散情况。结果表明，胶粉改性后与NR的相容性提高，二者界面结合力增大，MRP-NR复合胶加工性能改善。炭黑分散结果表明，胶粉用量越多，其分散性越差，改性后胶粉的分散性提高，MRP-NR复合胶的力学性能最优，拉伸强度为27.9 MPa。

• U形CFRP条带混锚加固混凝土梁抗剪试验

  周朝阳, 刘君, 许,

  为解决纯粘贴U形纤维增强聚合物基复合材料（FRP）加固钢筋混凝土梁中FRP端部容易发生剥离破坏等问题，自主研发了对纤维布条带端部进行自锁锚固的方法和锚板，提出了端锚与粘贴并用的混锚U形条带抗剪加固方法。通过2根未加固梁、1根纯粘贴和2根混锚U形碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）带抗剪加固梁的对比试验，证实了混锚抗剪加固的有效性：混锚能够对纤维带端部进行可靠锚固，阻止端部剥离破坏的发生，实现纤维拉断破坏，大幅度提高材料强度利用率。混锚加固在抑制混凝土梁斜裂缝开展、延缓箍筋屈服、提高箍筋和CFRP的极限应变以及提高抗剪承载力等多个方面的表现均明显优于纯粘贴加固。

• 钢纤维对超高性能混凝土抗弯力学性能的影响

  梁兴文, 胡翱翔, 于婧, 史庆轩,

  为研究长、短钢纤维对超高性能混凝土（UHPC）受弯力学性能的影响，设计并制作了13组标准养护条件下的UHPC试件，其中3组为掺单一型短钢纤维，其他组均为掺混杂型钢纤维，对其进行立方体抗压及四点抗折试验。结果表明：对于掺加单一型短钢纤维的钢纤维/UHPC，钢纤维体积掺量为5vol%时，抗折强度最大，为19.98 MPa，继续增加钢纤维掺量，抗折强度反而降低；掺混杂型钢纤维的UHPC比单一型的抗折强度高，并且当长、短钢纤维体积掺量分别为2vol%和1vol%时，抗折强度达到最大，为23.55 MPa；钢纤维/UHPC的抗弯力学性能主要受长纤维的影响，短纤维影响较小；长纤维掺量对钢纤维/UHPC的抗折强度、延性以及抗弯韧性有一定影响，但是主要取决于长、短纤维的搭配，长、短纤维体积掺量最优搭配为2vol%和1vol%。