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产业用纺织品 2020年第5期38卷 27-31页

作者：杨梦琪陈晓钢高强南通大学纺织服装学院江苏南通226019 曼彻斯特大学自然科学学院英国曼彻斯特M139PL

以160 tex芳纶长丝束为原料,选用三维角联锁结构,织造不同纬纱密度的常规贯穿角联锁织物和添加衬经的角联锁织物。采用可模塑因子对制备的三维角联锁织物的可模塑性能进行预测,并测试它们的变形深度,分析影响三维角联锁织物可模塑性能... 详细信息

以160 tex芳纶长丝束为原料,选用三维角联锁结构,织造不同纬纱密度的常规贯穿角联锁织物和添加衬经的角联锁织物。采用可模塑因子对制备的三维角联锁织物的可模塑性能进行预测,并测试它们的变形深度,分析影响三维角联锁织物可模塑性能的因素。结果表明由于制备的三维角联锁织物的纬纱密度一般较大,所以其可模塑性能主要受纬纱密度的影响;随着纬纱密度的增加,三维角联锁织物的可模塑性能降低;相同纬纱密度的常规贯穿角联锁织物和带有衬经的角联锁织物,具有基本相同的可模塑性。考虑到强度及厚度,对增强复合材料来说,添加衬经是更好的选择。

关键词：三维角联锁织物纬纱密度锁紧角可模塑性能

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玄武岩三维角联锁织物表面处理及其复合材料性能探讨

玄武岩三维角联锁织物表面处理及其复合材料性能探讨

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作者：靳雯雯中原工学院

学位级别：硕士

玄武岩纤维是不同于传统纤维的一种无机非金属纤维。它具有好的力学性能、耐酸碱腐蚀、隔热、隔音等多种优异性能。制备玄武岩纤维的原料是天然的玄武岩矿石,成本低且来源充足,对人体和大自然不会造成影响和污染,是一种绿色环保的材料... 详细信息

玄武岩纤维是不同于传统纤维的一种无机非金属纤维。它具有好的力学性能、耐酸碱腐蚀、隔热、隔音等多种优异性能。制备玄武岩纤维的原料是天然的玄武岩矿石,成本低且来源充足,对人体和大自然不会造成影响和污染,是一种绿色环保的材料。但是玄武岩纤维有一些缺陷,纤维的表面比较光滑,作为增强体时与树脂基体间的结合欠好,从而影响其复合材料的一些优异性能的发挥。纺织复合材料作为一种新型材料,拥有很多优良的特性,如高强度、高模量、质轻的特点。三维纺织复合材料克服了传统复合材料易分层的缺点,而且利用三维纺织技术可以把各种高性能纤维编织成不同形状的预成型件。角联锁织物复合材料是三维复合材料的一种,该结构的织物在普通织机上就可以完成,加工比较简单而且设计较为灵活。本文采用偶联剂对玄武岩纤维进行改性,改善纤维与树脂间的的界面相容性;之后采用真空辅助树脂成型工艺将织物制作成复合材料;用扫描电镜来分析玄武岩纤维表面改性前后的微观形貌变化;通过红外光谱测试分析偶联剂改性前后玄武岩纤维的化学组成变化;对树脂基复合材料进行拉伸,三点弯曲实验;分析偶联剂表面改性对三维角联锁织物复合材料力学性能的影响;通过声学性能测试分析偶联剂改性对玄武岩纤维复合材料的声学性能影响。研究结果表明:通过扫描电镜观察出偶联剂改性后纤维的表面出现一些颗粒附着在上面,随着偶联剂浓度的增加,这些颗粒越来越多,单丝之间出现了抱和,这是因为随着偶联剂浓度的增大纤维表面的偶联剂密度也随着增大,从而出现了部分颗粒聚集的现象,同时也可以观察出,随着浓度的增加,纤维表面的膜也越来越厚。玄武岩纤维进行红外光谱测试,观察其化学组成的变化,在偶联剂处理下,偶联剂与树脂之间产生反应生成极性氢键使二者结合更紧密。纤维之间互相产生粘连作用,以致于为纤维之间的抱合提供了较好的条件。复合材料拉伸、弯曲实验可以得出:整体看来,浓度为8%的样品在拉伸测试的力学表现上最佳,浓度大于8%的样品各项指标随着浓度的增加而均有减小。复合材料声学实验得出:偶联剂改性前后材料的纤维体积分数略有增加,但差异不大。在某一频率范围内,改性后的复合材料隔声性能要优于未处理的复合材料。可能是复合材料厚度增加了,隔声性能也随着增加。

关键词：玄武岩纤维表面处理三维角联锁织物力学性能隔声性能

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三维角联锁结构摩擦纳米发电织物制备及性能

三维角联锁结构摩擦纳米发电织物制备及性能

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作者：何恩芳东华大学

学位级别：硕士

摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,简称TENG)因其能收集身边各种微小能源转化成电能,且具备成本低、输出高、材料来源丰富、能量转换效率高等优势而得到快速发展。TENG可作为供电装置,代替传统电池和超级电容器,为器件提供... 详细信息

摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,简称TENG)因其能收集身边各种微小能源转化成电能,且具备成本低、输出高、材料来源丰富、能量转换效率高等优势而得到快速发展。TENG可作为供电装置,代替传统电池和超级电容器,为器件提供可持续能源。制备具有柔性、生物兼容性、便于人体携带的TENG逐渐成为研究热点。柔性摩擦纳米发电机,常以复合薄膜制成平面结构形式出现。但这种结构应用在人体可穿戴器件上缺乏透气性和舒适性,且不易于被拉伸、扭转。本文利用纺织结构,考虑到织物整体性,设计一种三维角联锁结构摩擦纳米发电织物,分析其电输出性能,并与其他纺织结构TENG织物进行对比,探索该发电织物在自供电系统和自驱动传感应用。主要研究内容如下:(1)制备具有能量收集能力的皮芯结构TENG纱线。通过超声浸渍涂层,将氧化石墨烯与棉纱复合制成导电纱线作为芯层,皮层使用硅橡胶涂层。采用线性马达对其进行电输出性能测试,结果表明该柔性TENG纱线具有较好电输出性能、稳定性和耐久性。(2)设计两层三维角联锁结构,以柔性TENG纱线为纬纱,用导电纱线作为经纱按照一定交织规律编织成TENG织物。通过在1Hz频率下测试,得到开路电压～100V,短路电荷量～35n C,短路电流～2.5μA,具有较好电输出性能,且外接电阻下最大输出功率密度达到225m W/m。在500s内循环测试电信号,该三维角联锁TENG织物始终保持输出稳定性。(3)将三维角联锁结构TENG与其他纺织结构TENG织物进行电输出性能对比,通过探究织物结构及工作机理,发现增加织物层数、三维角联锁结构纱线交织轨迹和双电极工作模式对结果有积极影响。(4)展示该三维角联锁结构TENG织物应用在可穿戴/便携设备等领域作为自充电系统。通过拍打模拟人体运动,该发电织物能使得100颗LED发亮,且集合整流桥电路后,能为商用电子表和温湿度计充电。在自驱动压电传感方面演示一种安全信号地毯,通过压电传感器采集电信号,设计程序代码使不同电信号演示不同功能,说明其对外来人员入侵的预警作用。

关键词：摩擦纳米发电机纺织结构三维角联锁织物可穿戴技术自驱动

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三维角联锁机织铝基复合材料面内拉伸力学行为与失效机制

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复合材料学报 2021年第9期38卷 2989-2999页

作者：王忠远蔡长春王振军熊博文杨伟徐志锋余欢南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 中国直升机设计研究所景德镇333001

针对真空压力浸渗法制备的三维角联锁机织铝基复合材料,采用细观力学有限元模拟与试验结合的方法研究了其面内拉伸变形损伤与断裂力学行为。结果表明:复合材料拉伸应力-应变曲线的计算与试验结果吻合较好,经(纬)向拉伸初始弹性模量、极... 详细信息

针对真空压力浸渗法制备的三维角联锁机织铝基复合材料,采用细观力学有限元模拟与试验结合的方法研究了其面内拉伸变形损伤与断裂力学行为。结果表明:复合材料拉伸应力-应变曲线的计算与试验结果吻合较好,经(纬)向拉伸初始弹性模量、极限强度和断裂应变的计算误差分别为3.96%(1.11%)、1.40%(6.86%)和-5.49%(3.73%);经向拉伸载荷作用下,经纱界面及其邻近基体合金先后发生损伤,随拉伸应变增加损伤累积和交互作用依次引发界面、基体和纬纱失效,变形后期经纱的断裂最终导致复合材料经向拉伸失效;纬向拉伸变形前期,经纱界面和经纬纱之间薄弱的基体合金相继产生损伤和失效现象,经纱在变形中期即出现横向破坏,起主要承载作用的纬纱轴向断裂是纬向拉伸的主要失效机制,由于三维角联锁机织体中纬纱体分远低于经纱,复合材料纬向拉伸模量和强度分别仅为经向的81.8%和56.5%。

关键词：三维角联锁织物铝基复合材料力学行为损伤演化失效机制数值模拟

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