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用于高性能复合材料的非周期单瓦片
非周期性就是您所需要的：用于高性能复合材料的非周期单瓦片 Jiyoung Jung 1,2、Ailin Chen 1,2 和 Grace X. Gu 1,* 1 加利福尼亚大学机械工程系，美国 CA 伯克利 94720 2 这些作者对这项工作做出了同等贡献 * 通讯作者：ggu@berkeley.edu 摘要 本研究通过采用非周期单瓦片（覆盖非平移对称表面的形状）引入了一种新颖的复合材料设计方法。采用计算和实验相结合的方法，我们研究了用这些单瓦片制作的复合材料的断裂行为，并将它们的性能与传统的蜂窝状图案进行了比较。值得注意的是，与蜂窝设计相比，我们基于非周期单瓦片的复合材料表现出了优异的刚度、强度和韧性。这项研究表明，利用非周期结构固有的无序性可以迎来新一代坚固而有弹性的材料。 1. 简介 复合材料因其可定制的机械性能而备受赞誉，是航空航天和生物医学领域不可或缺的轻质结构部件。1-5 这些材料的强度在于它们的复合性质——结合不同基础材料的特性可以创建具有多种所需特性和谐平衡的复合材料。这一概念在生物材料 6-11 中得到了很好的体现，例如珍珠层和木材，尽管它们由相对较弱的成分组成，但其机械性能通常优于工程材料。传统工程复合材料通常以重复的单元为特征，这一特征简化了设计和制造过程。然而，这种有序结构在临界载荷下会导致灾难性的故障。同时，生物材料通常呈现无序结构，其中单元在空间上有所不同。12 这种无序在改善生物材料机械性能方面发挥的作用程度仍然是正在进行的研究课题。具有不规则或无序微观结构的材料的固有优势最近引起了科学界的兴趣。 13-15 这些结构具有异质微结构的特征，可以为应力波传播提供强化路径，从而提高重载下的弹性。16-19 新兴研究表明，通过放大这种不规则性，可以提高特定细胞框架的缺陷容忍度。20 此外，多晶结构的微观复杂性，包括晶界、沉淀物和相，被视为具有增强韧性的工程材料的潜在模板。21,22 目前创建这些异质结构的方法涉及在规则晶格结构内随机移动节点、构建材料泡沫等技术，或堆叠具有不同微观结构的材料 17,23,24 然而，这些方法给设计和制造带来了一层复杂性，尤其是由于不同取向的晶胞组装不完美而带来的挑战。为了应对这些挑战，我们的研究提出了将非周期单瓦片集成到复合材料设计中。正如最近文献中发现的那样，非周期单瓦片已被证明可以完全覆盖具有内在非周期性的表面。25 这使它们成为创建无序材料的理想选择。在复合材料设计中使用非周期单瓦片将有助于实现可调特性，同时保持出色的界面结合。在这项工作中，我们探索了一个全新的架构系列
Simcenter 3D 用于复合材料仿真
提供多学科仿真平台 Simcenter 3D 复合材料解决方案是更大的集成多学科仿真环境的一部分，该环境以 Simcenter 3D Engineering Desktop 为核心，用于集中处理所有 Simcenter 3D 解决方案的预处理/后处理。此集成环境可帮助您实现更快的计算机辅助工程 (CAE) 流程，并简化多学科仿真，例如运动分析和/或复合材料组件的噪声、振动和粗糙度 (NVH) 分析。您还可以使用 Simcenter 3D 耐久性模块验证复合材料结构疲劳寿命，并使用相关性和模型更新工具通过测试结果验证 FE 模型。
GO-FOR-WATER：用于先进材料的石墨烯复合材料...
欧洲民众和工业界每天使用超过 30,000 种化学品，包括药物、保健产品和杀虫剂。这些被称为“新出现的污染物 (EC)”的分子最终会进入地表水，甚至在我们的饮用水中也能检测到。因此，欧盟委员会正在重新制定饮用水指令 98/83/EC，以更好地解决饮用水消费带来的健康风险，包括新污染物、特定微生物指标、过滤材料带来的风险。这推动了工业和学术界的共同努力，开发能够以可持续成本去除 EC 的新技术，以取代主要依赖多步处理（包括活性炭吸附、选择性过滤器、膜排斥和消毒的组合）的最先进的技术。在上述技术中，只有反渗透 (RO) 可以高效去除多种污染物，但它有几个缺点，例如能耗高、水排斥率高（> 50%）和产生有毒的渗余物。纳米技术有望通过生产具有更高去除能力的创新过滤材料，对更广泛的污染物进行净化，从而引领饮用水净化领域的重大进步。特别是石墨烯材料前景广阔，2017 年有超过 10,000 篇论文和多项关于其用于去除有机、金属离子和生物污染物的专利。GO-FOR-WATER 的最终目标是开发基于氧化石墨烯 (GO) 3D 复合材料的过滤器，用于同时去除饮用水中不同类别的化学物质，并集成到使用点设备 (POU) 中，即位于家庭、学校、餐馆、医院和工业水槽的系统，以净化自来水。GO 将与选定的聚合物支架（包括同样来自工业废物的天然聚合物）结合以实现过滤器。还将使用选定的分子对 GO 进行化学改性，以促进更广泛的吸附选择性和增强的去除性能。将利用传统电纺丝、核壳电纺丝和电喷雾等加工技术来制造具有不同层次结构的 GO-聚合物复合材料。将评估新材料对选定的饮用水污染物混合物（包括最近添加的 PFAS 和内分泌干扰物）的去除效率，并将性能最佳的材料集成到实际规模的 POU 过滤器中。饮用水指令的修订明确指出要保护人类健康，强调微生物方面和材料安全的重要性，因此将测试选定的 GO 材料的生物质释放和灭活，以及过滤器中的生物膜生长。还将验证材料的长期稳定性，以评估其完整性，确保 GO 过滤器过滤的水无风险。将深入研究再生机制和过程，以延长过滤器的使用寿命并最大限度减少报废滤芯的生产。新的过滤器将在真实条件下进行测试，并与 CNR 现有的试验生产线上的最先进的商用系统进行比较，该生产线组装了商用的使用点 (POU) 模型。该项目的成功将由多学科联盟确保，该联盟在石墨烯材料的制备和功能化、石墨烯材料的多尺度表征、3D 结构处理和水处理技术方面拥有丰富的专业知识。GO-FOR-WATER 还将利用与水处理市场主要参与者（包括 POU 生产商）现有的工业合作。因此，除了对石墨烯材料成分和结构的结构-性能关系的基本理解之外，GO-FOR-WATER 的结果将有助于石墨烯进入水处理市场。
复合材料试验机和系统
基于系统的测试解决方案 过去几年中，经验和承诺使 ZwickRoell 开发出世界上最全面的复合材料测试系统。尽管涉及复杂性，但测试设备的模块化设计将操作简便性与适用于不同类型测试的各种重新配置选项相结合。这使您能够获得可靠的测试结果和值得信赖的完美精确测量。
汽车塑料和聚合物复合材料
美国化学理事会 (ACC) 自 2001 年首次发布路线图概述了塑料作为汽车行业关键解决方案的应用愿景以来，一直在不断认识和推广先进塑料和聚合物复合材料在汽车创新方面的潜力。该路线图的 2014 年版本《塑料和聚合物复合材料：汽车市场技术路线图》提出了一项全行业战略，旨在到 2030 年加速先进塑料和聚合物复合材料的创新，以帮助汽车行业以经济高效的方式提高安全性、减轻重量并改善车辆设计的性能。
先进复合材料的设计与制造
DMAC 研究小组处于解决高性能和可持续复合材料制造领域复杂挑战的前沿。DMAC 多学科致力于开发突破性的新解决方案，无缝集成尖端材料科学、复杂的制造工艺和创新思维。DMAC 研究涵盖复合材料的整个生命周期，从可持续材料开发到先进的制造工艺，再到回收利用的高效报废管理。拥抱数字时代，我们将工业 4.0 技术融入我们的制造流程，以提高精度、质量控制和可扩展性。我们敏锐地关注成本效益，努力在高性能要求与可负担性和可访问性之间取得平衡。我们致力于开发多功能复合材料，并整合数字化，这使我们成为复合材料制造领域寻求可持续解决方案的领导者。应用领域
工程师聚合物复合材料手册
在过去的二十年中，在结构工程师中，不仅是在航空航天行业工作的人，对复合材料的重要性和使用都越来越多。它们的利用率已从采用劳动力密集型手工制造工艺的中间技术系统发展到裁缝的高科技汽车制造方法。滤清器和热压技术。以前的过程用于使负载轴承和半载轴承填充面板（主要是iSo-Tropic本质上）在七十年代初变得很流行，并且仍然被利用。后一种生产技术用于生产高科技复合结构，这些结构本质上是各向异性的；为了利用高强度和刚度，将纤维放置在结构中最有利的位置和方向上。要有效，有效地使用这些复合材料，需要详细的分析和设计。对于许多在常规结构材料方面接受培训和经验的工程师来说，进行复合材料进行分析和设计似乎是一项艰巨的任务。通过引入聚合物和纤维来消除复合材料的奥秘，以表格形式和简单方程式讨论制造技术，以赋予材料设计，结构单元，结合和螺栓固定的关节系统的制造技术。本手册的目的。因此，将工程师引入纤维和聚合物矩阵，这些矩阵是结构工程的聚生物复合材料的组成部分。使用新材料，必须了解他们在负载和自然环境中如何在公认的终生中行事；因此，本手册的结尾包含许多案例研究。此外，本书将以表格形式提供一个简单的指南，用于主要制造技术，简单的设计公式以及结构复合系统和连接的方法；给出了进一步阅读的参考。这些章节没有提供详尽的图片，但希望他们能以清晰的方式介绍复合材料的设计方面，从而导致设计技术的进一步高级研究。
碳复合材料在航空航天中的应用
摘要：由于使用碳复合材料作为主要制造部件，航空航天工业发生了巨大变化。航空航天工业现在使用超过 50% 的碳复合材料作为飞机的主要设计产品。在飞机设计中使用碳纤维复合材料可以最大限度地减轻飞机重量和燃料消耗。可负担性是航空航天工业的一个非常重要的方面；使用碳复合材料可以更容易地制造民用、货运和军用飞机，在碳纤维的帮助下，可以使飞机更轻。航空航天业最近推出了两架飞机，波音 787 梦想飞机和空客 A350 XWB，其中超过 50% 至 53% 的碳纤维被用作主要设计产品。通过使用碳纤维，飞机的整体效率得到了提高。本文旨在回顾碳纤维的应用，并发现碳复合材料在航空航天工业中的应用是有效的。
基于碳纤维的玻璃体复合材料
摘要：在聚合物材料行业中，热固体和相关复合材料在橡胶和塑料的生产中发挥了重要作用。其中的一个重要子集是带有碳增强的热固性复合材料。碳填充剂和纤维的掺入可为聚材料提供改善的电气和机械性能，以及其他好处。然而，由于其棘手的性质，共价交联的热销网络提出了回收和再生的重大挑战。引入玻璃体材料为生产可生物降解和可回收热的途径开辟了新的途径。碳增强玻璃二聚体复合材料是用于具有吸引人物理特性的高性能，持久材料，可回收和加工的能力以及对刺激唯一反应的其他特征。本文总结了过去几年中碳增强玻璃体复合材料的发展。首先，提供了玻璃二聚体的概述和用于制备碳纤维增强玻璃体复合材料的方法。由于此类复合材料的玻璃二聚体性质，重新处理，治愈和回收是可行的方法，可以极大地延长其使用寿命。这些方法得到了彻底的解释和总结。结论是我们开发基于碳的玻璃体复合材料的预测。
冻结和多功能聚合物复合材料
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