此外,玻璃纤维增强塑料 (GFRP) 和其他复合材料物品(例如船舶、飞机、汽车零件、风力涡轮机叶片等)的使用越来越多,导致废物积累率不断增长。通常情况下,GFRP 物品不易回收,因为组成材料基质的热固性树脂在固化过程之后不能轻易与增强纤维分离。因此,它们的生产、使用和报废遵循线性经济方案。目前,还没有针对这些材料的经济高效、环保或实用的回收解决方案。大多数情况下,它们只是被丢弃在垃圾填埋场;有时,为了节省处理成本,它们被非法遗弃在环境中,导致因纤维释放而造成的污染和潜在的健康问题。仅在欧洲,每年就有约 55 000 吨 GFRP 被送往垃圾填埋场 [9,10];尽管如此,欧盟还是设定了目标,到 2030 年,通过采用创新的回收/再利用方法,将最终进入垃圾填埋场的垃圾量减少 10%。[11]
这种特性在聚合物泡沫的工程应用中得到了充分的利用。运输业是最大的用户领域之一,其中发泡车辆覆盖部件的主要功能是确保乘客的安全。同样,冲击阻尼特性也用于包装行业,泡沫需要保护家用电器和技术产品免受运输过程中产生的负载的影响。7,8 同样,运动员的安全,避免受伤也非常重要,这就是为什么各种泡沫结构在许多领域用于防护装备或用于可以安全进行体育活动的表面。减震落地的运动垫主要用于体操、跳高、撑杆跳和格斗运动。8 在格斗运动中,对用作运动垫的聚合物泡沫结构的要求更为复杂(足够的冲击阻尼、压缩变形、静态刚度、防滑表面)。在这里,聚合物泡沫产品用作格斗的表面;因此,它们需要足够坚硬,以便为复杂的动作提供最佳表面。此外,还需要具有较高的冲击阻尼能力,以使运动员承受的负荷不会达到损害健康的风险限度。8
hal是一个多学科的开放访问档案,用于存款和传播科学研究文件,无论它们是否已发表。这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构,也可能来自公共或私人研究中心。
成功开发了航空航天可重复使用的发射车辆(RLV),需要实现有效的热保护系统(TPS),以在重新进入阶段内从严重的热载载上保护航天器的完整性。由于需要降低有效载荷运输成本,因此,应用研究被驱动到具有先进的热机械特性的轻质材料。空间TPS通常基于三明治结构,其中核心材料具有热绝缘的主要功能。陶瓷多孔材料,例如碳(C)和碳化硅(SIC)泡沫,代表了在很高温度下低密度和明显的热稳定性,代表了作为结构TPS组件的构成型TPS组件的理想候选者。本文提出了一项联合实验研究,该研究是针对碳式陶瓷泡沫作为三明治设计的核心的联合研究。据报道,商业c和sic-泡沫材料的完整热表征,包括测量热力学的组合应力,温度引起的量大行为和传热特性。尤其是通过a
通过定向冰模板法制备了基于具有各向异性结构的纤维素纳米晶体 (CNC) 和多壁碳纳米管 (MWCNT) 的轻质且机械强度高的混合泡沫。各向异性混合 CNC-MWCNT 泡沫表现出高度各向异性的热导率和方向相关的电磁干扰 (EMI) 屏蔽性,对于含有 22 wt% MWCNT 的混合泡沫,在 8 到 12 GHz 之间最大的 EMI 屏蔽效率 (EMI-SE) 为 41–48 dB。EMI-SE 主要由吸收 (SE A ) 决定,这对于微波吸收器应用非常重要。低径向热导率的建模强调了声子散射在异质 CNC-MWCNT 界面处的重要性,而轴向热导率主要由沿取向的棒状颗粒的固体传导决定。轻质 CNC-MWCNT 泡沫结合了各向异性热导率和 EMI 屏蔽效率,这种特性十分独特,可用于定向热传输和 EMI 屏蔽。
基于纤维素纳米晶体(CNC)和具有各向异性结构的多壁碳纳米管(MWCNT)的轻质和机械强大的杂化泡沫是通过方向性冰冰期来制备的。各向异性杂交CNC-MWCNT泡沫表现出高度各向异性的导热性和方向依赖性的电磁干扰(EMI)的屏蔽(EMI)屏蔽,最大的EMI屏蔽率(EMI-SE)为41-48 db,为8和12 GHZ之间的41-48 db和12 ghz之间的22 for hybrId foam for hybrid foam之间。EMISE由吸收(SE A)主导,这对于微波吸收器应用很重要。对低径向热导率的建模强调了声子散射在异质CNC-MWCNT接口处的重要性,而轴向导热率则由沿对齐的杆状粒子沿固体传导支配。轻巧的CNC-MWCNT泡沫组合的各向异性导热率和EMI屏蔽效率的效率是不寻常的,并且对于方向性热传输和EMI屏蔽非常有用。
区域(2.5-25 毫米)。这将有助于实现适当的光谱选择性(a/e),这是评价 SSA 组成材料的参数。4 第二个要求是它的工作温度。事实上,目前 SSA 的最大工作温度限制在 600 1 C,因为超过此温度其组件就会退化。5 这严重限制了 CSP 对太阳辐射光热转换的充分利用。更高的工作温度(通常为 900 1 C )将提高发电系统的热电转换效率,而该效率受卡诺效率的限制;Zc=1Tc/Th,其中 Th 是工作温度,Tc 是环境温度6,6 从而提高了 SSA 的效率。碳化硅 (SiC) 为高温应用提供了独特的特性,可与其他 CSP 系统的工作条件兼容。 7 它重量轻,导热系数高,抗热震性能优良,强度高,氧化时能形成钝化氧化层,具有抗氧化性能,热稳定性可达B 1400 1 C。7-9
在接近太赫兹频率下工作的下一代无线通信系统中,具有尽可能低的介电常数和损耗因子的电介质基板变得至关重要。在本文中,我们采用模板辅助溶胶-凝胶法合成了高度多孔(98.9% ± 0.1%)和轻质二氧化硅泡沫(0.025 ± 0.005 g/cm 3 ),它们具有极低的相对介电常数(300 GHz 时 ε r = 1.018 ± 0.003)和相应的损耗因子(300 GHz 时 tan δ < 3 × 10 −4)。在泡沫板上浸涂一层纤维素纳米纤维薄膜后,可获得足够光滑的表面,在此表面上可方便地沉积对电子和电信设备应用很重要的导电金属平面薄膜。在这里,银薄膜的微图案通过荫罩溅射到基板上,以展示双开口环谐振器超材料结构作为在亚太赫兹波段工作的射频滤波器。
泡沫在两个不混溶的阶段之间具有细胞网络结构。泡沫的结构动力学吸引了科学和工业应用中的研究人员。尤其是,由于物理和机械性能的组合,固体金属泡沫令人兴奋,例如与低特异性重量或高抗压强度结合使用,结合了合适的能量吸收特性,因此具有高度和机械性能。他们的网络结构使它们适合于汽车和航空航天行业的轻质结构或崩溃的能量吸收[1]。复合金属泡沫适用于锂离子电池[2]。流体泡沫或细胞流体由均匀分散的气泡和连续的液体组成。流体泡沫内部的气泡通常不稳定,并且随着时间的流逝而发展以最大程度地减少其表面能量[3]。在物理学中,泡沫是一种最小化表面能量的材料的模型系统:肥皂泡沫,乳液,磁石材和晶界[3],因为它们最终发展为统计平衡的固定状态[4]。在数学中,泡沫是一个模型系统,用于研究与最小周长相关的等速度问题,并且在一个区域中具有固定数量的气泡[3]。二维随机细胞网络(2D泡沫)无处不在,例如肥皂泡沫,破碎模式和生物表皮[4]。初始瞬态后,纤维破裂引发了气泡的动态重排,那里的气泡迅速融合并慢慢发展到新的准平衡状态。清洁泡沫最初不稳定的泡沫随着时间的流逝而发展,通过减少其总表面积,随着气泡的平均大小随时间的变化而通过气泡之间的破裂(聚结)破裂或通过气体的不同交换而增长(凝聚)[5]。在玻璃,凝胶和泡沫等均衡系统中缓慢的动态和老化影响是一个丰富而有趣的话题,但仍然知之甚少[6]。诸如泡沫之类的细胞模式在自然界中广泛出现,例如生物组织中的细胞,多晶中的晶粒,胶体材料中的谷物聚集体以及一品脱啤酒的气泡[7,8]。物理学家在理论上和实验上广泛研究了泡沫的集体静态和动力学[7-15]。泡沫不仅在工程上,而且在软物质物理学上都引起了很多关注[7]。
本卷记录了 1998 年 4 月 13 日至 15 日在旧金山举行的 MRS 春季会议上举行的“结构应用的多孔和蜂窝材料”研讨会。来自世界各地的专家齐聚一堂,介绍和讨论了多孔和蜂窝材料领域的最新发展,包括聚合物、陶瓷和金属基材料。研讨会的重点是正在开发的多孔材料,至少部分是用于结构应用。讨论了多孔和蜂窝材料的机械行为的理论方面,以及各种固体泡沫材料的具体机械性能。介绍了在结构中使用固体泡沫的设计原理,并展示了多孔和蜂窝材料的许多有前景的应用。介绍了有关固体泡沫制造和含有固体泡沫的零件生产的论文。研讨会的很大一部分内容是讨论不能归类为泡沫的新型多孔材料,例如空心球、热等静压和膨胀 (HICE) 材料和 QASAR 材料。关于这些新型材料的论文涵盖了它们的制造、特性和未来用途。研讨会表明,多孔和蜂窝状材料的开发和理解在过去十年中取得了长足进步,特别是在多孔金属材料领域。
