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碳纳米管协同六亚甲基四胺增韧改性酚醛树脂及其性能研究

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复合材料学报 2025年第1期42卷 173-181页

作者：张威李敏毕浩宇周钰博王绍凯李庆辉韩建超顾轶卓北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

传统热固性酚醛树脂脆性大,本文采用六亚甲基四胺(HMTA)对酚醛树脂进行了化学增韧改性,并考察了碳纳米管协同改性提高酚醛树脂耐热性能的综合效应。研究发现,不同含量HMTA对酚醛树脂力学性能影响规律呈先增长后下降趋势,2.5wt%HMTA改性... 详细信息

传统热固性酚醛树脂脆性大,本文采用六亚甲基四胺(HMTA)对酚醛树脂进行了化学增韧改性,并考察了碳纳米管协同改性提高酚醛树脂耐热性能的综合效应。研究发现,不同含量HMTA对酚醛树脂力学性能影响规律呈先增长后下降趋势,2.5wt%HMTA改性酚醛的力学性能最为突出,其压缩强度达到393 MPa,弯曲强度为149 MPa,相比未改性酚醛树脂分别提升24%与62%,断口分析表明增韧体系中形成的“海-岛”结构显著提升了树脂基体的力学性能。但是,HMTA导致酚醛树脂的耐热性能明显下降,在2.5wt%HMTA增韧酚醛体系中加入碳纳米管可将树脂体系的T_(d5)(T_(d5)为质量损失5wt%时的热解温度)提升至初始酚醛树脂的水平,同时兼具优异的增韧后力学性能。这一结果对结构/防热一体化新型酚醛树脂基体的设计研制具有重要参考价值。

关键词：酚醛树脂化学增韧碳纳米管六亚甲基四胺(HMTA) 耐热性能

TC4钛合金不等间隙结构自适应激光焊接熔池动态行为研究

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焊接学报 2025年

作者：马超赵艳秋康绪枫占小红南京航空航天大学材料科学与技术学院

针对航空复杂薄壁组件的激光焊接过程普遍存在焊前装配间隙不均匀的难题，开展1.2 mm薄板TC4钛合金不等间隙自适应激光焊接试验，建立焊接过程三维瞬态热-流耦合模型，分析不同焊接间隙对熔池动态行为的影响.研究结果表明，为兼顾焊接... 详细信息

针对航空复杂薄壁组件的激光焊接过程普遍存在焊前装配间隙不均匀的难题，开展1.2 mm薄板TC4钛合金不等间隙自适应激光焊接试验，建立焊接过程三维瞬态热-流耦合模型，分析不同焊接间隙对熔池动态行为的影响.研究结果表明，为兼顾焊接质量与线性增大的焊缝间隙，在匹配相应激光光斑半径的同时，激光能量密度呈逐步下降的趋势.随着焊缝间隙的增大，激光能量密度的减小，匙孔内壁所受的表面张力及反冲压力显著下降，难以维持长锥形熔池所需的高温高速Marangoni环流，匙孔尖端流体速度发生显著下降，匙孔形状由长锥形转向扁平状的陀螺形，难以对熔池底部形成强烈的冲击作用，熔池底部涡流消失，焊缝轮廓形状由起始段的X形逐渐过渡至终末段的Y形.

关键词：激光焊接不等间隙自适应焊接熔池动态行为

缠绕张力对T800级碳纤维力学性能转化率的影响

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复合材料学报 2025年第1期42卷 200-209页

作者：吴俊勇顾轶卓杨中甲刘新宇曾慧王绍凯李敏北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191 北京航空航天大学化学学院北京100191 四川玄武岩纤维新材料研究院(创新中心) 广安611138 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

为探究碳纤维在缠绕工艺中纤维性能转化率的影响因素,对3种T800级碳纤维进行了NOL环性能测试,研究了缠绕张力对环氧树脂基复合材料力学性能及纤维性能转化率的影响,进一步测试了缠绕损伤纤维的力学性能及微结构参数。结果表明:缠绕张力... 详细信息

为探究碳纤维在缠绕工艺中纤维性能转化率的影响因素,对3种T800级碳纤维进行了NOL环性能测试,研究了缠绕张力对环氧树脂基复合材料力学性能及纤维性能转化率的影响,进一步测试了缠绕损伤纤维的力学性能及微结构参数。结果表明:缠绕张力变化引起了NOL环纤维含量、孔隙率、拉伸性能及破坏模式的变化;采用X射线衍射、拉曼光谱、小角X射线散射表征了纤维的结晶结构、石墨结构完整程度及微观缺陷,发现缠绕损伤纤维微晶结构参数未发生明显变化,故纤维拉伸模量下降较少;张力增大,损伤纤维孔洞缺陷增多,导致纤维和复合材料拉伸强度下降;进口纤维较国产纤维有更高的性能转化率,在相同张力水平下纤维损伤较小。

关键词：碳纤维环氧树脂基复合材料缠绕成型 NOL环微结构

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冲击荷载作用下黄土动力特性研究

中国公路学报 2025年第1期38卷 73-82页

作者：童朝霞邢大鹏郝志宾许国一冯锦艳北京航空航天大学交通科学与工程学院

为了研究黄土在冲击荷载作用下的动力响应特性，利用可靠的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验技术，对含水率分别为13%、16%、19%和22%的黄土试样进行了多组不同应变率的冲击压缩试验，撞击杆的设计速度分别为4、6、8、10 m·s-1。试验结... 详细信息

为了研究黄土在冲击荷载作用下的动力响应特性，利用可靠的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验技术，对含水率分别为13%、16%、19%和22%的黄土试样进行了多组不同应变率的冲击压缩试验，撞击杆的设计速度分别为4、6、8、10 m·s-1。试验结果表明：冲击荷载作用下黄土试样的动应力-应变响应过程具有明显的分段性，可划分为弹性变形、塑性流动和破坏3个阶段；应变率和含水率的变化对黄土试样的动力特性影响显著，其中应变率的增加导致黄土试样出现塑性流动阶段延长的现象，含水率的增加则使得黄土试样的动应力-应变发展过程表现出由以塑性流动为主向以脆性破坏为主的转化趋势；黄土试样的屈服强度、破坏强度和破坏应变均随着应变率的增加而增加，随着含水率的增加而减小；黄土试样的压缩波速主要受含水率的影响，含水率越高，波速越大。采用考虑损伤演化的Z-W-T元件组合模型对由试验获得的黄土试样动力响应进行了模拟，结果显示由元件组合模型模拟得到的黄土试样动应力-动应变关系曲线与由分离式霍普金森压杆试验得到的动应力-应变曲线具有很好的一致性；在此基础上，对元件组合模型参数进行了深入分析，发现黄土试样对高应变率的响应比对低应变率的响应更为敏感。

关键词：路基工程动力特性分离式霍普金森压杆黄土含水率元件组合模型高应变率

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电解水制氢技术:进展、挑战与未来展望

工程科学学报 2025年第2期47卷 282-295页

作者：张正宋凌珺北京航空航天大学交通科学与工程学院北京102200

实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一,旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源,凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性,被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标,利用电... 详细信息

实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一,旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源,凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性,被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标,利用电解水制取氢气已经成为解决全球碳中和问题的重要关键方案之一.本文综述了碱性电解水、质子交换膜电解水、阴离子交换膜电解水和固体氧化物电解水制氢技术的最新进展,并对这四种电解水技术的工作原理、结构特点以及优缺点进行了详尽比较.此外,总结了电解水制氢催化剂材料的研究进展,尤其是新型材料的开发与结构优化,旨在提升材料的催化活性与稳定性.讨论了海水电解制氢和耦合制氢等新兴技术,强调通过电解质组成优化、高效双功能催化剂开发及利用小分子氧化反应热力学优势,可有效提升电解水制氢效率和系统稳定性.最后,提出了电解水制氢技术的发展趋势与未来研究方向,包括提升催化剂性能、降低电解过程能耗、开发新型电解设备等,旨在促进电解水制氢技术的进步,助力全球碳中和目标的实现,并为未来的研究提供参考与指导.

关键词：碳中和氢能电解水制氢催化剂电极材料

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Ni-Ti基合金的应变玻璃转变及其研究进展

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航空材料学报 2025年第1期45卷 1-14页

作者：赵新青王凯吕超张凯超侯慧龙北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

近等原子比Ni-Ti合金因热弹性马氏体相变而呈现形状记忆效应和超弹性,并广泛应用于生物医疗和诸多工业领域。近年来的理论和实验研究表明,当近等原子比Ni-Ti合金引入足够的缺陷(如溶质原子、位错以及纳米析出物)时,这些缺陷导致的相变... 详细信息

近等原子比Ni-Ti合金因热弹性马氏体相变而呈现形状记忆效应和超弹性,并广泛应用于生物医疗和诸多工业领域。近年来的理论和实验研究表明,当近等原子比Ni-Ti合金引入足够的缺陷(如溶质原子、位错以及纳米析出物)时,这些缺陷导致的相变阻力可有效抑制合金的一级马氏体相变,并代之以短程有序的晶格应变微区(纳米马氏体畴)为显著特征的应变玻璃转变。Ni-Ti基应变玻璃具有宏观晶体结构不变、各态遍历性缺失、动态力学性能随频率弥散分布和高阻尼等特征。尽管应变玻璃在冷却过程中不发生一级马氏体相变,但因应力加载诱发应变玻璃向马氏体转变及应力卸载时的逆转变,应变玻璃仍然可呈现出优异的形状记忆效应和超弹性。应变玻璃合金的超弹性与缺陷类型及浓度密切相关,缺陷浓度不高的应变玻璃具有与传统Ni-Ti基合金类似的超弹性行为;高缺陷浓度的应变玻璃在温度场和应力场作用下发生应变玻璃↔R相变,其超弹性具有小回复应变、窄滞后和宽温域特征。Ni-Ti合金可通过变形引入大量位错缺陷,以实现其应变玻璃转变。应变玻璃在应力作用下如果只涉及纳米畴演化而不发生B19′马氏体转变,可表现出具有窄滞后特征(近线性)的大超弹性,其物理机制在于应力作用下纳米畴的演化不需要形核过程,从而避免因形核导致的能量损耗。本文综述了Ni-Ti基合金应变玻璃转变的提出、奇异性质及其研究进展,并对基于应变玻璃转变的Ni-Ti基宽温域超弹性合金设计原理及工程应用作了简要介绍。

关键词： Ni-Ti基马氏体相变应变玻璃转变形状记忆效应超弹性

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高性能铅锡硫族热电材料的制备、性能调控与应用

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科学通报 2025年第6期70卷 621-623页

作者：赵立东北京航空航天大学材料科学与工程学院

热电材料是一类能够通过热电效应将热能直接转换为电能的功能材料.这种材料在温差存在时可以产生电势差,或者在电流通过时引起温度梯度,因此被广泛应用于热电发电和热电制冷领域.在发电方面,热电材料主要应用于深空探测、航天器、工业...

热电材料是一类能够通过热电效应将热能直接转换为电能的功能材料.这种材料在温差存在时可以产生电势差,或者在电流通过时引起温度梯度,因此被广泛应用于热电发电和热电制冷领域.在发电方面,热电材料主要应用于深空探测、航天器、工业废热发电等关键领域.在制冷控温方面,热电制冷技术因其体积小巧、模块化设计、低温制冷、快速响应以及高精度温度控制等优势,在5G通信技术和集成电路领域备受青睐.

关键词：

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多轴向叶片预制体三维织造成形工艺研究

南京航空航天大学学报 2025年第01期57卷 100-108页

作者：边金帅王尧尧孙正郭子桐檀晨晨郭科宏南京航空航天大学机电学院南京航空航天大学航空航天结构力学与控制全国重点实验室南京航空航天大学材料科学与技术学院

为实现复合材料多轴向叶片预制体三维织造成形，开展多轴向复合材料预制体微观结构研究，发现正交纱线与斜向纱线单层织造厚度存在差异，提出三维模型非等厚度分层准则，基于Python开发三维模型非等厚度切片测试程序，对叶片模型进行切... 详细信息

为实现复合材料多轴向叶片预制体三维织造成形，开展多轴向复合材料预制体微观结构研究，发现正交纱线与斜向纱线单层织造厚度存在差异，提出三维模型非等厚度分层准则，基于Python开发三维模型非等厚度切片测试程序，对叶片模型进行切片测试，获取每层纱线织造范围，根据切片结果进行分层织造。试验结果表明，根据非等厚度切片算法对三维模型进行切片所得到的各层织造轮廓进行织造可以实现样件预制体的近净成形，对于多轴向异形构件近净成形具有重要工程意义。

关键词：三维织造多轴向叶片碳纤维复合材料近净成形预制体

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可变形超材料技术发展现状及应用综述

中国科学:物理学、力学、天文学 2025年第3期55卷 155-175页

作者：王惠添王铖玉陈卓殷莎北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

未来智能飞行器将向跨速域、跨介质、多种应用场景自由切换的需求方向发展,对其外形结构设计提出了严苛的挑战.飞行器的可变形能力可以大幅提高其环境适应性,是该领域未来的重要发展方向.可变形超材料具有独特的多功能特性和不依赖机械... 详细信息

未来智能飞行器将向跨速域、跨介质、多种应用场景自由切换的需求方向发展,对其外形结构设计提出了严苛的挑战.飞行器的可变形能力可以大幅提高其环境适应性,是该领域未来的重要发展方向.可变形超材料具有独特的多功能特性和不依赖机械机构的可变形能力,展现出巨大的应用潜力.本文对可变形超材料的发展现状及其在载运工具领域的应用进行综述,为进一步研究提供参考和指导,有望推动包括先进飞行器在内的载运工具的创新设计.

关键词：智能飞行器智能材料可变形超材料微结构设计

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