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产业研究
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混凝土的断裂性能直接影响着结构的安全性和耐久性。研究裂缝在混凝土中的扩展规律,是分析混凝土断裂性能的基础。具有非均质和非线性特性的混凝土是一种多相材料,在其内部存在大量初始裂缝,因此混凝土的断裂机理十分复杂,影响因素颇多。目前,普通混凝土断裂性能的分析方法比较成熟,针对混凝土的非线性特性已经建立了两类模型:便于数值分析的缝面软化模型和便于解析计算的等效弹性裂缝模型。此外,地聚合物是一种低碳环保的建筑材料,具有优异的机械性能、耐久性能和耐高温性能。因此,对于地聚合物复合材料(geopolymer composite, GPC)的断裂性能研究是推广其工程应用的必要前提。地聚合物与普通混凝土具有相似的脆性,研究者们基于普通混凝土断裂力学的分析方法,开展了GPC断裂性能的研究。本综述梳理了混凝土断裂力学发展历程,概括了GPC性能的主要影响因素,总结了原材料组成、碱激发剂和纤维对GPC断裂性能的影响,并对GPC断裂性能的未来研究方向进行了展望。 ...
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离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电驱动软材料,具有质量轻、驱动电压低的优点,但也存在输出力较小、驱动时间短的缺点,限制了其应用前景。提出了一种在基膜内掺杂硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO)以提高保水性和驱动能力的银基IPMC,通过对纯Nafion IPMC与TEOS-GO/Nafion IPMC致动器的含水量、尖端位移、输出力和稳定性等参数的测试,证实优化后IPMC的驱动性能有明显的提升。实验结果表明,掺杂质量分数1.5%TEOS-GO的IPMC在3 V直流电压下,尖端位移达到16.579 mm,相当于纯Nafion IPMC的3.37倍;输出力最高达到0.439 gf(1 gf=9.8 mN),是纯Nafion IPMC的5倍。这种改进方式弥补了IPMC用于致动器的缺点,为今后的发展开拓了前景。 ...
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利用温差发电的热电水泥基复合材料可以实现热能与电能的相互转换来降低城市环境温度和资源消耗,但热电转换效率过低及易受环境影响等问题制约了它的大规模应用。针对这个问题,本文提出了在高Seebeck系数的硼掺杂碳纳米管(Boron-doped carbon nanotubes,B-CNTs)基础上,添加高导电的膨胀石墨(Expanded graphite,EG),通过B-CNTs和EG多尺度混杂协同作用,整体提高水泥基复合材料的功率因数,相比于未添加膨胀石墨的水泥基复合材料功率因数提升了10倍,为1.49μW·m-1·℃-2。冻融循环后的EG-BCNTs/水泥复合材料导致孔隙率增加和水分的存在,引入了固-固、液-固等高密度缺陷界面,使载流子散射强度增加,出现水泥基复合材料冻融循环Seebeck系数强化现象。当冻融循环15次时,10.0wt%EG-5.0wt%BCNTs/水泥复合材料功率因数为1.54μW·m-1·℃-2。本文研究为改善热电水泥基复合材料性能及环境条件对于未来可行性应用提供了理论基础。 ...
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目前,在微波吸收的实际应用中,开发阻抗匹配良好,吸收性能优异的吸波材料仍然是一项紧迫且具有挑战性的工作。受传统非遗工艺吹糖技艺的启发,采用葡萄糖作为碳源,掺杂氮化硼(BN)纳米片,通过原位吹塑制备了BN掺杂多孔碳纳米复合材料。在吹塑过程中,通过控制BN的用量,实现对材料阻抗匹配的调节与优化。制备的BN掺杂多孔碳纳米复合材料具有优异的微波吸收性能,最小反射损耗(RL)值为-48.9dB,有效吸收带宽为7.28GHz。优异的吸波性能可归因于掺杂的BN纳米片与原位吹塑形成的多孔结构相互配合,有效地调节了材料的阻抗匹配,在微波吸波领域表现出巨大的应用潜力。 ...
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针对导热复合材料中填料含量过多会导致力学等性能下降以及三维导热骨架中黏合剂与树脂基体相容性差的问题,本文采用牺牲盐模板法,制备了基于聚苯并噁嗪/氮化硼(PPH-ddm/BN)三维导热骨架,进一步与环氧树脂(epoxy,EP)复合,得到了环氧树脂/聚苯并噁嗪/氮化硼(EP/PPH-ddm/BN)复合材料。当BN质量分数为19%时,复合材料的导热系数为1.01 W·m-1·K-1,比纯环氧树脂提高了381%。归因于三维导热网络的形成以及聚苯并噁嗪和环氧树脂间良好的相容性,降低了氮化硼与树脂基体的界面热阻。骨架碳化后,环氧树脂/碳/氮化硼(EP/C/BN)复合材料的导热系数最高可达1.38 W·m-1·K-1,比纯环氧树脂提高了557%,为目前相同BN含量下聚合物基复合材料的最高值。复合材料的硬度与弯曲强度随BN含量增加而提高,相关研究为发展填料含量较低的热管理材料提供了新思路。 ...
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