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天然纤维的预处理及其作为聚合物复合材料增强材料的应用——综述
近年来，天然纤维增强复合材料由于其质量轻、耐磨、可燃、无毒、成本低和可生物降解等特性而受到广泛关注。在各种天然纤维中，亚麻、竹、剑麻、大麻、苎麻、黄麻和木纤维尤其受到关注。世界各地对利用天然纤维作为增强材料来制备各种类型复合材料进行了大量研究。然而，缺乏良好的界面黏附力、熔点低和耐湿性差使得天然纤维增强复合材料的使用不那么有吸引力。天然纤维的预处理可以清洁纤维表面、对表面进行化学改性、停止吸湿过程并增加表面粗糙度。在各种预处理技术中，接枝共聚和等离子处理是天然纤维表面改性的最佳方法。天然纤维与乙烯基单体的接枝共聚物可在基质和纤维之间提供更好的粘合性。本文回顾了预处理天然纤维在聚合物基质复合材料中的应用。还讨论了天然纤维表面改性对纤维和纤维增强聚合物复合材料性能的影响。POLYM. ENG. SCI.，49：1253–1272，2009 年。ª 2009 年塑料工程师协会
喷气燃料暴露对航空航天复合材料的影响
注意 本文件由美国运输部赞助发布，旨在促进信息交流。美国政府对其内容或使用不承担任何责任。美国政府不认可产品或制造商。此处出现的贸易或制造商名称仅仅是因为它们被认为对本报告的目标至关重要。本报告中的调查结果和结论均为作者的观点，并不一定代表资助机构的观点。本文件不构成 FAA 政策。有关其使用，请咨询技术文档页面上列出的 FAA 赞助组织。本报告可在联邦航空管理局 William J. Hughes 技术中心的全文技术报告页面：actlibrary.tc.faa.gov 以 Adobe Acrobat 便携式文档格式 (PDF) 获得。
高级复合材料结构概念和材料...
3.0 'ISPAN' Module Development .............................................................. 15 3.1 Flat Stiffened Panel .......................................................................... 16 3.1.1 DIAL Shell Element .............................................................. 18 3.1.2 Model Geometry .................................................................. 19 3.1.3 Loads .....................................................................................................................................................................................................................................................边界条件................................................................................................................................................................................................................................................................... 21 3.1.5解决方案............................................................... 3.2.1.1 Example 1 Linear Static Analysis .................................. 26 3.2.1.2 Example 2 Bifurcation Buckling Analysis ........................ 31 3.3 Flat Rectangular Tubular Truss Core Panel ............................................... 35 3.3.1 Program Components ............................................................ 35 3.3.1.1 Command Module ................................................... 35 3.3.1.2前处理器..................................................................................................................................................................................................................................... 3后处理器.............................................................................
具有应变诱导结构色彩的可拉伸软复合材料
已用于机械响应变色聚合物[8–10]，而电子转移机制已被用于制造电致发光机器人皮肤。[11] 具有应力可调结构色的软材料也已开发出来，使用水凝胶基质中的定向纳米片或有机双层、聚合物渗透的光子晶体和液晶系统。[4,5,12] 尽管概念验证材料和设备已经成功展示，但目前这些材料在自主和节能的块体设备中的利用受到以下因素的阻碍：诱导颜色变化所需的高能量输入、速度慢、不可逆性以及扩大合成和制造工艺的挑战。与人造设备相比，鱼、鱿鱼和变色龙等动物已经进化出优雅、节能的细胞内结构，可以动态控制颜色，从而进行交流、警告、保护和伪装。 [13–17] 其中一些动物的彩虹色是由一种名为虹细胞的特殊细胞内的层状纳米结构反射光线的建设性干涉产生的。颜色和亮度的变化是通过细胞介导对这些反射结构的层状间距和方向的操控而产生的。例如，霓虹灯鱼只需使用所谓的百叶窗机制倾斜高反射率的鸟嘌呤板，就能将颜色从蓝绿色（≈ 490 纳米）变为靛蓝色（≈ 400 纳米）（图 1 A、B 和电影 S1，支持信息）。[13] 在电刺激虹细胞的驱动下，颜色变化是可逆的，而且速度超快。由于该机制依靠入射光作为动力源，并且反射光线通过建设性干涉得到加强，因此这些动物可以用最少的能量输入产生强烈、动态可调的颜色。人们还广泛探索了堆叠的薄片形式的层状结构，以便对合成材料的性质和功能进行结构控制。受软体动物壳结构的启发，粘土和无机薄片排列成珍珠层的砖和砂浆结构，可用于显著提高聚合物基复合材料的刚度和断裂韧性。[18–22] 除了机械性能外，人们还开发了具有精心设计的薄片取向的结构材料，以提高锂离子电池石墨阳极的充电速率[23]，或实现受植物启发的变形结构[24]和软机器人的形状变化。[25] 与许多可以实现的组装过程相比，
F100 陶瓷复合材料发动机测试经验...
对于军用飞机而言，燃气涡轮发动机制造商和最终用户面临的一个关键问题就是耐久性。尤其是加力燃烧段的条件非常恶劣，发动机喷嘴的设计寿命通常只有涡轮发动机其他硬件的一半。目前的喷嘴基于由密封件和襟翼制成的轴对称可变喷嘴。这些组件必须承受极端温度（通常超过 1000°C）以及与加力燃烧器点火相对应的快速热循环。此外，加力燃烧段通常具有燃烧功能不均匀的特点，这会在某些喷嘴瓣上产生热条纹。因此，这些部件会受到非均匀热流的影响，襟翼和密封件的重叠设计尤其明显，从而在整个宽度上产生高热应力。镍基合金通常用于发散襟翼和密封部件。严酷的热机械环境使镍基部件产生大量开裂，再加上高温 1 导致的蠕变变形。结果是部件拆卸增加，直接影响可操作性、维护和成本。军用发动机对热段部件更长使用寿命和更高推重比的追求为陶瓷材料打开了大门。陶瓷基复合材料 (CMC) 适用于暴露在高温（高达 1000°C）下的加力燃烧段，包括高热梯度。因此，人们继续对在军用燃气涡轮发动机中开发、测试和部署 CMC 感兴趣，一些开发已经取得成功。这是为 F/A-18 E/F 超级大黄蜂 2 战斗机提供动力的 F414 发动机喷嘴引入 SiC/C CMC 的情况，以及为阵风 3 战斗机提供动力的 M88 发动机喷嘴外襟翼引入 C/SiC CMC 的情况。考虑用于燃气轮机部件的 CMC 涵盖了通过化学气相渗透 (CVI)、溶胶凝胶路线、聚合物渗透和热解 (PIP) 和熔融渗透 (MI) 4 制造的各种纤维和基质。所得材料能够承受排气喷嘴的高温和热疲劳。然而，CMC 组件的耐久性与其抗氧化性直接相关，这会影响其热机械潜力并导致部件破裂。已经对几种 CMC 密封件进行了地面测试，并在具有代表性的全地面发动机寿命后测量了机械性能。近几年，斯奈克玛推进固体公司 (SPS) 开发了先进的 SiC/SiC 和 C/SiC 材料，包括多层编织和自密封基质。普惠公司和空军研究实验室正在考虑将这些材料用于 F100-PW-229 发动机喷嘴发散密封件，该密封件为 F16 和 F15 战斗机提供动力。本文介绍了发动机经验和后测试特性的结果。将讨论材料系统对燃气轮机喷嘴应用的适用性。
一项结构和性能研究的复合材料
本研究设计并评估了两个光纤增强的复合模型，以进行轻质弹道保护。Model One使用Kevlar（KF），Carbon（CF）和玻璃纤维（GF）的六层，并由不饱和聚酯树脂（UPS），天然橡胶（NR）和Corn Starch（CS）的混合粘合剂键入不锈钢网（CL）。型号型号具有相同的结构，但具有更高的UPS含量，可改善粘结和刚度。的机械性能，包括冲击力，硬度，拉伸强度，抗压强度和弯曲行为，对这两种模型进行了系统评估。使用从卡拉什尼科夫（AK-47）步枪发射的7.62×39毫米弹药的现场弹道测试，证明了这两种模型都成功地将弹丸限制在复合层中而没有完全渗透。X射线成像证实了复合材料的结构完整性，因为子弹还嵌入了层中。第二型模型表现出优质的结构冲击力（150 kJ/m²），抗压强度（222.07 MPa）和拉伸刚度（Young's Modulus：7.37 MPa），表现出优于第一模型，该模型表现出较高的耐能力和能量吸收能力（断裂菌株：33.3％）。结果强调了这两个模型的互补强度，这表明它们的混合设计潜力。这项研究强调了纤维增强复合材料在开发用于个人和车辆应用的具有成本效益，轻巧的弹道保护系统中的潜力。
特刊 - 复合材料杂志科学
氢对于向可持续能源的全球转变至关重要，尤其是在运输和工业等脱碳部门。但是，安全有效的存储，尤其是在液体和高压形式中，仍然是一个挑战。此特刊（用于氢存储的复合材料）探索了解决这些问题的复合材料的创新。我们专注于轻巧的高性能复合材料，例如纤维增强的聚合物，石墨烯增强的金属基质复合材料以及用于极端条件的混合材料。主题包括提高氢气兼容性，减少封闭性以及最大程度地减少长期耐用性的渗透性。可持续解决方案（例如回收材料和节能制造）将被列出，以及计算建模和高级测试以优化性能。在氢气航空，太空勘探和燃油电池车辆中的应用。本期特刊桥梁学术研究和工业应用，推进氢的存储。我们邀请研究人员和行业专家的贡献，以帮助塑造氢的未来。
计算发现具有最佳刚度阻止权衡的微观结构复合材料
僵硬与韧性之间的冲突是工程材料设计中的基本问题。，从未证明过具有最佳刚度阻止权衡取舍的微观结构化合物的系统发现，这受到模拟与现实之间的差异以及对整个Pareto阵线的数据有效探索之间的差异的阻碍。我们引入了一条可推广的管道，该管道将物理实验，数值模拟和人工神经网络集成以应对这两个挑战。没有任何规定的材料设计专家知识，我们的方法实现了嵌套循环提案验证工作流程，以弥合模拟到现实差距，并找到微观结构化的复合材料，这些复合材料僵硬而坚硬，具有较高的样品效率。对帕累托最佳设计的进一步分析使我们能够自动识别现有的韧性增强机制，这些机制以前是通过反复试验，错误或仿生物质发现的。在更广泛的规模上，我们的方法为除固体力学外的各种研究领域（例如聚合物化学，流体动力学，气象学和机器人学）提供了计算设计的蓝图。