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连续碳纤维增强聚醚酮酮复合材料的3D打印制备及性能研究

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连续碳纤维增强聚醚酮酮复合材料的3D打印制备及性能研究

作者：周子彦东华大学

学位级别：硕士

连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTPCs)是重要的轻质高强复合材料类型,广泛应用于航天航空等高技术领域。然而,目前用于制备CFRTPCs的主要工艺仍然局限于生产制造与加工中大型板材、部件以及构件。生产定制化程度高、几何结构复杂以及体... 详细信息

连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTPCs)是重要的轻质高强复合材料类型,广泛应用于航天航空等高技术领域。然而,目前用于制备CFRTPCs的主要工艺仍然局限于生产制造与加工中大型板材、部件以及构件。生产定制化程度高、几何结构复杂以及体积小巧的零部件的方法较为有限。3D打印技术的出现则为生产该类CFRTPCs提供了新的方向。在众多3D打印技术中,熔融沉积成型(FDM)工艺适用于热塑性树脂以及热塑性树脂基复合材料的成型,在近几年逐渐应用于CFRTPCs的生产与研究。然而,在已报道的研究中,所采用的基体材料仍集中于加工温度不超过300℃的常规热塑性树脂或工程塑料,采用面向航空航天的高热性能热塑性树脂作为基体的研究仍然较少。另外,在3D打中引入连续纤维,会使孔隙率、层间剥离以及各项异性等问题更加明显,导致制品力学性能较低;商用增强纤维与热塑性树脂基体之间孱弱的界面结合也是限制产品性能提升的又一因素。针对以上问题,本文选择高热性能热塑性树脂——聚醚酮酮(PEKK)作为基体材料,以连续碳纤维(CCF)作为增强体,通过原位浸渍3D打印工艺制备连续碳纤维增强聚醚酮酮复合材料(CCF/PEKK),并采取工艺优化以及利用预浸料等手段逐步提高制品的力学性能。首先,研究3D打印工艺参数对CCF/PEKK性能的影响,在未对CCF进行任何预处理的情况下确立最佳的成型工艺参数,为后续使用CCF预浸料进行3D打印奠定工艺基础。研究表明,降低喷嘴直径以及打印层厚的影响主要在于减小孔隙率以及增加纤维含量,且降低打印层厚的效果更为明显;加大基体流量可以改善内部结构、提高制件力学性能,但会使制件表明粗糙;升高成型温度可以改善基体间结合、增强浸渍效果并提高结晶度,从而提升制件力学性能,但成型温度过高会破坏基体的晶体结构,导致力学性能的下降;不同成型方向下CCF/PEKK的力学性能差异明显,垂直成型方向制品的层间剪切性能大幅降低。优化后CCF/PEKK的打印参数为:喷嘴直径0.8 mm,打印层厚0.2 mm,基体流量85%,成型温度395℃并采用水平成型方向,此时CCF/PEKK的弯曲强度、弯曲模量以及层间剪切强度较工艺优化前分别提升164.2%、322.2%和183.5%。其次,针对树脂对CCF丝束浸渍程度差以及纤维-基体界面结合差等问题,采用溶液浸渍法以聚醚酰亚胺(PEI)作为上浆剂对CCF进行浸渍,制备出可适用于3D打印的PEI@CCF预浸料,并考察了不同上浆液浓度对PEI@CCF的含胶量、表面形貌、元素基团以及3D打印稳定性等的影响。结果表明,改变上浆液浓度可以有效调控预浸料的含胶量,且采用PEI含量为5 wt%的上浆液制备的PEI@CCF中树脂包覆均匀性最佳;EDS扫描以及红外吸收光谱结果显示PEI@CCF表面出现了PEI的典型元素和基团;后续打印稳定性测试结果则显示含胶量量增加会加大PEI@CCF预浸料的硬挺程度,导致其连续作业时长降低。最后,采用不同PEI@CCF以最佳工艺参数制备PEI@CCF/PEKK复合材料,并对其内部结构、热性能以及力学性能等进行研究。结果表明,PEI@CCF/PEKK仍然保持优良的热稳定性,且其熔融结晶性能变化不大;此外,得益于PEI树脂覆盖的均匀性,5PEI@CCF对纤维-基体界面以及复合材料浸渍程度的改善效果最佳。采用此预浸料制备水平方向制件,其弯曲强度、弯曲模量以及层间剪切强度较CCF/PEKK分别提升13.9%、27.6%和12.4%;垂直方向制件的弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度较CCF/PEKK分别提升9.2%、21.7%和27.1%,说明采用溶液浸渍法制备的PEI@CCF在一定程度上提高了3D打印CCF/PEKK的力学性能,使其具备成为具有复杂结构的力学零件的潜力。

关键词： 3D打印连续纤维聚醚酮酮力学性能界面改性

3D打印连续碳纤维/聚醚酮酮复合材料工艺及其性能调控

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复合材料学报 2023年第9期40卷 5070-5084页

作者：周子彦范天翔张慧颖吴杰陈烨王华平东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心上海201620

以高热性能热塑性树脂−聚醚酮酮(PEKK)为基体与连续碳纤维(CCF)进行原位浸渍3D打印,制备连续碳纤维/聚醚酮酮复合材料(CCF/PEKK),并系统研究了3D打印工艺参数中分层厚度、流量比、打印温度及成型方向对复合材料内部结构、基体结晶、表... 详细信息

以高热性能热塑性树脂−聚醚酮酮(PEKK)为基体与连续碳纤维(CCF)进行原位浸渍3D打印,制备连续碳纤维/聚醚酮酮复合材料(CCF/PEKK),并系统研究了3D打印工艺参数中分层厚度、流量比、打印温度及成型方向对复合材料内部结构、基体结晶、表面质量及力学性能等方面的影响。通过扫描电子显微镜观察3D打印CCF/PEKK的微观结构,采用X射线衍射分析复合材料中基体的结晶性能,使用超景深显微镜观察分析3D打印CCF/PEKK的表面形貌,同时对复合材料进行弯曲性能和层间剪切性能测试。结果显示:当分层厚度为0.2 mm、流量比为85%、打印温度为395℃,并使用水平成型方向时,3D打印CCF/PEKK复合材料的综合性能最优,其中弯曲强度达302.0 MPa,层间剪切强度达24.1 MPa。CCF/PEKK的弯曲强度较3D打印纯PEKK提升194%,层间剪切强度较工艺调控前提升113%。表明在未使用任何附加优化手段的情况下,3D打印CCF/PEKK具备制造复杂结构工程零部件的潜力。

关键词： 3D打印连续碳纤维聚醚酮酮弯曲性能层间剪切

民主监督、村庄公共生产投资与农户正规信贷可得性

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山西财经大学学报 2022年第3期44卷 87-99页

作者：王剑锋吕文雅周子彦对外经济贸易大学金融学院北京100029 中共深圳市南山区委党校理论室广东深圳518000

基于中国家庭追踪调查(CFPS)数据,考察了民主监督对农户正规信贷可得性的影响机制。实证研究发现:在设立举报箱的村庄,农户正规信贷可得性将提高28.1%,非正规信贷可得性将提高7.1%,且在使用“村务公告栏数量”“村庄公告栏是否公布集体... 详细信息

基于中国家庭追踪调查(CFPS)数据,考察了民主监督对农户正规信贷可得性的影响机制。实证研究发现:在设立举报箱的村庄,农户正规信贷可得性将提高28.1%,非正规信贷可得性将提高7.1%,且在使用“村务公告栏数量”“村庄公告栏是否公布集体资产处置信息”进行稳健性检验,同时将“村庄选举投票率”作为工具变量使用IVprobit模型回归后,结果依然显著;民主监督有利于增加村庄公共生产投资,并由此改善农户的正规信贷可得性;民主监督的融资效应在第一大姓占比较低、不存在家族祠堂以及农业劳动力比例较高的村庄更强。

关键词：民主监督村庄公共生产投资农户正规信贷可得性宗族网络农业劳动力比例

苯氧基萘并萘醌衍生物的合成与光致变色性能研究

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化学学报 2006年第10期64卷 1036-1042页

作者：连慧琴周子彦侯军吴学延边大学理学院延吉133002

设计合成了16个新的具有不同迁移基团、不同取代基及双苯氧基萘的苯氧基并萘醌化合物;通过红外光谱、核磁共振、质谱等方法对其结构进行了表征;利用紫外-可见光谱研究化合物的光致变色性,结果表明,化合物的结构影响其变色性能,当迁移基... 详细信息

设计合成了16个新的具有不同迁移基团、不同取代基及双苯氧基萘的苯氧基并萘醌化合物;通过红外光谱、核磁共振、质谱等方法对其结构进行了表征;利用紫外-可见光谱研究化合物的光致变色性,结果表明,化合物的结构影响其变色性能,当迁移基团为芳香基时,其变色性较好;主链醌环上有取代基时,化合物成色体最大吸收波长红移;双苯氧基萘并萘醌化合物较相应的单化合物有较大的摩尔吸光系数;随着苯基上取代基增大,其成色速率常数变小.

关键词：苯氧基萘并萘醌光致变色合成

村务公开、宗族组织与村庄公共支出的融资效应

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农村金融研究 2022年第2期 38-48页

作者：王剑锋周子彦对外经济贸易大学金融学院深圳市南山区委党校

基于中国家庭追踪调查(CFPS)全国基线调查数据,论文首先研究了村庄公共支出在提高农户融资可得性中的作用,而后,又分别分析了村务公开程度、宗族组织发展水平对村庄公共支出融资效应的影响。结果表明:村庄公共支出通过增加农户的投资水... 详细信息

基于中国家庭追踪调查(CFPS)全国基线调查数据,论文首先研究了村庄公共支出在提高农户融资可得性中的作用,而后,又分别分析了村务公开程度、宗族组织发展水平对村庄公共支出融资效应的影响。结果表明:村庄公共支出通过增加农户的投资水平以及信任水平,能够显著提高农户非正规融资的可得性。且随着村庄到县城距离的缩短,公共支出的正规融资效应愈发明显。另外,村务公开程度越高,公共支出效率及其融资效应会越强,而宗族组织的发展可能会降低公共支出效率,使公共支出的融资效应不再显著。

关键词：村庄公共支出村务公开宗族组织农户融资可得性

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基于移动网络的便携式光谱快速检测系统研究

基于移动网络的便携式光谱快速检测系统研究

作者：周子彦北京工商大学

学位级别：硕士

随着食品安全问题越来越受到关注,传统的食品品质检测方法无法满足食品安全快速无损检测的需求,因此光谱技术在食品安全检测中的优势愈加凸显,光谱仪器也朝着便携式、小型化、网络化的方向不断发展,适应了现场快速检测的需求。本课题结... 详细信息

随着食品安全问题越来越受到关注,传统的食品品质检测方法无法满足食品安全快速无损检测的需求,因此光谱技术在食品安全检测中的优势愈加凸显,光谱仪器也朝着便携式、小型化、网络化的方向不断发展,适应了现场快速检测的需求。本课题结合移动网络技术与便携式光谱检测仪器,开发了基于移动网络的便携式光谱快速检测系统,完成了系统搭建、软件开发、分析模型建立与测试、模型转移的研究。(1)设计了基于移动网络的便携式光谱快速检测系统的整体架构。以Micro NIR1700近红外光谱引擎为核心,集成了一款手持式便携光谱检测仪(NIR1700);以智能手机作为移动网络终端,结合服务器构成便携式光谱快速检测系统,可实现食品样本的现场快速检测与海量样本的快速筛查功能。(2)设计与实现了便携式光谱快速检测系统的软件功能架构。基于java语言和C#语言在移动网络终端和服务器端分别开发了相应的功能软件,实现了光谱引擎硬件驱动、光谱引擎参数设定、光谱数据采集、光谱数据存储、光谱模型建立及参数固化、光谱数据上传、模型参数下载、样本品质快速筛查等功能。(3)设计与实现了便携式光谱快速检测系统的分析模型建立与测试。采用手持式NIR1700、AMBERⅠ和AMBER II便携式近红外光谱仪,分别选取面粉和苹果作为实验样本,以面粉的水分、灰分、面筋含量和苹果的糖分作为品质参数,采集相应光谱数据并建立PLS定量分析模型,其中建立的面粉水分、灰分、面筋的定量分析模型的相关系数分别为0.90、0.89、0.88,结果表明该检测系统在食品的快速检测分析具有可行性。(4)研究了近红外光谱仪器的模型转移问题。针对不同光谱检测仪器建立的近红外光谱模型无法共享的问题,将迁移学习方法用于模型转移研究。以食用油的酸值、过氧化值和面粉的水分、水分、面筋含量作为品质参数进行建模分析,结果表明面粉灰度定量模型的相关系数由0.62上升至0.81,验证了迁移学习在解决便携式光谱检测仪器之间模型共享问题的可行性。本课题研发的便携式光谱检测系统能够在数秒内实现一个食品样本的检测操作与筛查,为食品安全监管部门提供了有效的食品快速检测手段。

关键词：移动网络便携式光谱仪器食品检测模型转移

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沙发在室内空间设计中的运用

沙发在室内空间设计中的运用

作者：周子彦中央美术学院

学位级别：硕士

沙发已经不仅仅是我们日常生活学习中坐卧依靠的物质载体,其本身也参与到塑造室内空间形象,提升室内空间舒适感的作用中来。作为软体家具的一种,沙发有着其他硬质表面家具所没有的表现效果,影响着室内空间的使用。沙发在室内设计中作为... 详细信息

沙发已经不仅仅是我们日常生活学习中坐卧依靠的物质载体,其本身也参与到塑造室内空间形象,提升室内空间舒适感的作用中来。作为软体家具的一种,沙发有着其他硬质表面家具所没有的表现效果,影响着室内空间的使用。沙发在室内设计中作为重要的艺术陈设品,成为了体现设计品位的重要标志。有什么样的空间环境就该有与之相适应的沙发。这样才能起到画龙点睛锦上添花的效果,所以沙发不论是大小、形式、位置都要与整个环境取得良好的比例关系。设计师对沙发的研发与制造,对室内空间环境的影响、室内空间主题的表达、室内空间中心的强化、室内空间层次关系的丰富具有极为重要的作用,沙发的表现语言丰富而又生动,不仅孕育了室内空间装饰气质,还提升了室内空间设计文化,沙发在室内空间中的合理运用会使空间表现出独特的设计美感和视觉美感,具有强烈的心理和视觉冲击力。本课题论文研究沙发在室内空间设计中的运用,首先是分析沙发作为独立产品的基本属性既形、色、质,阐明沙发的艺术表现语言形式与特征。以此为基础研究沙发在空间中如何运用、组配,总结出沙发在空间设计中的运用和发展,探究出沙发在空间中的艺术表现的构成方法,反映出沙发的艺术表现语言对现当代室内设计语言的深刻影响,论述以此体现出沙发的艺术表现力与空间设计的内在关系。

关键词：沙发室内设计相互作用应用创新

应用便携式近红外光谱仪研究苹果糖度的快速分析模型

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食品科学技术学报 2018年第6期36卷 95-100页

作者：雷鹰刘翠玲周子彦北京工商大学计算机与信息工程学院北京100048

为了利用便携式近红外光谱仪实现苹果糖度快速无损的现场检测。利用K-S算法划分样本集,偏最小二乘法和间隔最小二乘法算法优选苹果糖度的最佳波长区间,对比分析9种预处理组合,建立苹果糖度的近红外预测模型。结果表明:使用偏最小二乘法... 详细信息

为了利用便携式近红外光谱仪实现苹果糖度快速无损的现场检测。利用K-S算法划分样本集,偏最小二乘法和间隔最小二乘法算法优选苹果糖度的最佳波长区间,对比分析9种预处理组合,建立苹果糖度的近红外预测模型。结果表明:使用偏最小二乘法选出优化糖度区间为1 198～670 cm^(-1),使用一阶求导、S-G卷积平滑和标准归一化处理后的模型预测性较好,校正集的相关系数和均方根系数分别为0.922 3和0.423,预测集的相关系数和均方根系数分别为0.918 9和0. 237。研究表明,利用精度较低的便携式光谱仪器可以快速、无损地现场检测出苹果糖度。

关键词：苹果糖度便携式近红外光谱仪光谱预处理现场无损检测偏最小二乘法

基于联吡啶的π-共轭有机电致发光分子的合成和光学性质研究

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有机化学 2007年第5期27卷 674-677页

作者：夏艳周子彦孟凡坤吴学延边大学长白山生物功能因子省部共建教育部重点实验室延吉133002

利用Wittig-Horner方法合成了一系列新的基于联吡啶的π-共轭分子,并用1HNMR,13CNMR、红外光谱、元素分析和MS进行了表征.通过热重分析(TGA)测定结果表明所合成的化合物具有良好的热学稳定性;化合物的光致发光(PL)最大发射峰在439～441n... 详细信息

利用Wittig-Horner方法合成了一系列新的基于联吡啶的π-共轭分子,并用1HNMR,13CNMR、红外光谱、元素分析和MS进行了表征.通过热重分析(TGA)测定结果表明所合成的化合物具有良好的热学稳定性;化合物的光致发光(PL)最大发射峰在439～441nm之间,对应于蓝光区域.

关键词： Wittig-Homer反应联吡啶热重分析热学稳定性蓝光