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
图2。使用BERT衍生特征与(a)预测和(b)材料属性分类的模型性能比较模型性能。SMA,Ti合金和HEA的10倍MAE图与广泛的平行测试中所选特征数量(1-8)的函数相同。蓝线使用传统的经验特征(例如电负性,原子半径)表示模型性能,而红线表示BERT衍生的材料特征。检查的特性包括相变温度(MP,AP),转化焓(ΔH),屈服强度(σs),终极拉伸强度(σb),Vickers硬度(VH)和伸长率(EL)。Classification tasks include binary classification of Solid Solution (SS) vs. Non-Solid Solution (NSS), ternary classification of phase forms (Face-Centered Cubic (FCC), Body-Centered Cubic (BCC), and FCC-BCC mixed), and quaternary classification of SMA phases (B19'-B2, B19'-B19-B2, B19'-R-B2, B19-B2, and R-B2)。bert衍生的特征始终在几乎所有属性和特征数量上产生较低的预测误差,从而突出了它们捕获合金组成和属性之间内在关系的卓越能力。阴影区域代表跨平行测试的标准偏差。
植物纤维与水泥基质的结合在材料新鲜状态和硬化状态下会产生不同的问题。一些研究建议用化学、物理或热处理方法处理植物纤维。这项研究的目的是通过使用无污染产品白醋来处理掺有短亚麻纤维的水泥砂浆,以改善其性能。选择这种天然处理方法是为了清洁纤维表面,部分去除已知会严重干扰材料在新鲜状态下的行为(尤其是在稠度和凝固时间方面)的非纤维素化合物。测试了两种处理的浸泡时间,分别为 2 小时和 24 小时。为了评估这种处理的效率,对处理过的纤维和原始纤维进行了拉伸、热和吸水测试。制备了不同的砂浆配方(对照砂浆、含有原始纤维的砂浆和含有处理过的纤维的砂浆),并在新鲜和硬化状态下进行了表征。结果表明,纤维的吸水率显著降低,平均拉伸强度增加。水泥复合材料的稠度、初凝时间和机械性能等方面的性能也得到了改善。
印尼市场上出售的聚合物基质复合屋面材料通常由 30%wt 短切毡玻璃纤维嵌入不饱和聚酯树脂中,并填充 30 PHR 碳酸钙。这项研究的目的是评估天然苎麻纤维是否有可能取代玻璃纤维。在研究的第一阶段,我们比较了印尼丰富的三种天然纤维:香蕉茎纤维、甘蔗渣和苎麻。结果表明苎麻纤维的性能最佳。其弯曲强度、弯曲模量和冲击韧性最高,分别为 191.57 MPa、6691 MPa 和 0.056 J/mm²。在第二阶段,我们生产了与商用屋面材料成分相同的复合材料样品,但用苎麻纤维代替了玻璃纤维。与不含苎麻纤维的材料相比,用苎麻纤维增强的复合材料的抗拉强度从 34.62 MPa 增加到 47.53 MPa,14 天内的最大吸水率从 1.145% 增加到 3.746%,声音传输等级从 23 dB 提高到 26 dB。此外,苎麻纤维对复合材料的密度没有显著影响。然而,加入苎麻纤维会导致弹性模量从 1630 MPa 降低到 1324 MPa,TGA 检测中的质量损失更高,为 86.95%,而 74.65% 则为 74.65%。苎麻纤维复合材料达到了 40 MPa 抗拉强度的最低屋顶要求,因此有可能取代玻璃纤维。
Mg-CAp 和 Mg-HAp 作为生物复合植入材料的开发。已经进行了制造这些生物复合材料的各种方法,例如烧结、微波、涂层、铸造和挤压。从制造过程中,对机械性能和化学结构进行了观察。结果表明,CAp 和 HAp 可以抑制镁的腐蚀速率,这是必须改进的弱点之一。然后它可以增加 Mg 复合材料的生物活性,并具有骨诱导和骨传导能力。此外,在拉伸、压缩和显微硬度测试中机械性能有所提高。然而,到目前为止,对 Mg-HAp 和 Mg-CAp 的研究仅限于动物试验,尚未应用于人类。因此,开发和研究的潜力实际上仍然可以在骨科领域实施。
表面工程是一个多学科领域,侧重于修改和增强材料表面的特性,以实现所需的功能和性能。它包含了一系列旨在改变材料表面特征而不显着影响其批量特性的技术和过程。表面工程的目的是改善属性,例如硬度,耐磨性,耐腐蚀性,生物相容性,润滑性和电导率等。摘要探讨了表面工程的基本原理,技术和应用。首先要强调各个行业和技术进步的表面特性的重要性。摘要然后讨论表面工程中采用的不同方法,包括物理和化学过程,例如沉积,扩散,离子植入和通过涂层或表面处理。抽象探讨了表面分析技术评估和表征修饰表面的重要性。它强调使用高级分析工具,例如扫描电子显微镜,X射线衍射,原子力显微镜和表面经量仪来研究表面形态,化学组成和机械性能。摘要还展示了各个部门的表面工程的广泛应用,例如航空航天,汽车,电子,生物医学和能源行业。抽象强调了表面工程作为一个关键领域的重要性,弥合了材料科学与工程之间的差距。它突出了表面工程在改善符合极端条件,增强产品功能和启用新技术的组件的性能和耐用性方面的作用。它展示了如何操纵材料的表面特性如何导致各个行业的重大进步,最终推动创新和技术进步。
GIVIDI FABRICS 在全球最先进的织造设施之一生产技术织物;该公司成立于 1962 年,如今拥有最先进的技术生产结构,年产能超过 3000 万平方米。GIVIDI FABRICS 基于 E 玻璃、高模量 R 玻璃和高强度 S 玻璃、碳纤维、芳纶纤维、其他高强度/高性能纤维和混合纤维,为您最苛刻的应用生产最高质量的技术织物。凭借我们在高性能纤维方面的长期经验和知识以及我们广泛的研发设施和能力,我们很自豪能够提供创新解决方案的资源和专业知识,以满足不断变化的客户需求。GIVIDI FABRICS 还生产经过多种编织类型、热固性粉末和热塑性涂层处理的增强材料。这些产品非常适合预成型和稳定,以及有机片材应用。 GIVIDI FABRICS 是一家高效、可靠且技术先进的意大利公司,隶属于 GIVIDI 集团。产品质量、持续改进的追求和对创新的热情是 GIVIDI FABRICS 活动的特点,并通过提供高质量的创新解决方案为客户实现价值最大化,使 GIVIDI FABRICS 成为其细分市场中无可争议的参考点。50 多年来,GIVIDI FABRICS 产品一直用于复合材料应用,从赛艇和汽车到豪华游艇;如今,GIVIDI FABRICS 的增强材料用于多种先进的
第三个千年工程正在应对材料科学和工程领域的新挑战。特别是,材料工程的进步,加上数据采集、处理和挖掘以及人工智能的进步,为设计新材料和新产品提供了新的思维方式。此外,这还催生了将原材料数据和加工与诱导特性和性能联系起来的新范式。一方面,这种联系可以完全基于数据驱动,即仅基于获得的实验数据从头开始创建模型,例如使用统计方法或高级机器学习方法。这类模型特别明显的优势是不需要先验地纳入任何简化或假设,并且可以实时预测,从而实现特定材料/工艺的所谓数字孪生。然而,这种方法通常面临一些普遍的挑战,例如需要(可能不必要地)庞大而全面的数据集,因为它们仅依赖于数据本身,并且只允许在调查/训练的数据空间内进行预测。应对预测材料中复杂的加工-结构-性能关系的挑战的另一种方法是通过数据和机器学习工具增强现有的基于物理的模型,即将基于物理的模型(通常称为虚拟孪生)与基于数据的模型结合起来,得到所谓的混合孪生 [1]。在这方面,基于物理的模型可能存在的偏差依赖于大量的简化和假设,可以通过基于数据驱动的方法修正模型来弥补,即结合两种模型的优点。本专题汇集了有关新颖的想法和概念的贡献,利用数据和人工智能解决了几个关键挑战: • 提出新的数据生成和数据挖掘技术; • 提出新的数据和数据驱动模型的可视化、分类、建模、提取知识、解释和认证技术; • 处理数据,当其他模型不存在、太复杂或太差而无法做出有价值的预测时,从头创建数据驱动模型; • 处理数据以增强现有的基于物理的模型,提高预测能力的质量,同时使数据更加智能。
摘要 多尺度增强聚合物由于包含三种不同的尺度而具有增强的功能:微纤维、纳米纤维和纳米颗粒。这项工作旨在研究通过静电纺丝制备的不同聚合物基纳米织物作为多层纤维增强聚合物复合材料的增强夹层的适用性。研究了三种不同的聚合物:聚酰胺 6、聚丙烯腈和聚偏氟乙烯,包括纯的和掺杂有多壁碳纳米管 (MWCNT) 的。还研究了纳米管浓度对所得纳米织物性能的影响。制备了九种不同的纳米织物系统。研究了最终用作增强夹层的不同纳米织物系统的应力-应变行为,以评估机械性能的增强并评估其作为夹层增强材料的潜力。采用扫描电子显微镜来可视化静电纺丝纳米织物的形貌和微观结构。通过差示扫描量热法研究纳米织物的热行为,以阐明纳米织物的玻璃化温度和熔点,这可用于确定复合材料的最佳加工参数。引入 MWCNT 似乎可以增强聚合物纳米织物的机械响应。在玻璃化转变温度以上进行热处理后,对这些夹层增强材料的机械性能进行检查表明,形态和微观结构的变化可以进一步增强机械响应。