于海洋[1]（2021）在《聚乙烯醇-玄武岩纤维混杂增强水泥基复合材料力学性能研究》文中指出本文在PVA/钢纤维-ECC和BF-ECC的研究基础上提出一种新型混杂纤维增强水泥基复合材料体系——聚乙烯醇-玄武岩纤维混杂增强水泥基复合材料（PVA/BF-ECC）,旨在研究聚乙烯醇（PVA）纤维与玄武岩纤维（BF）混杂时的协同效应,通过混杂两种纤维实现PVA/BF-ECC强度与延性的统一。文中设计了两类纤维混杂方式,一类是基于协同效应的混杂方式,即保持纤维总体积掺量为2.5%不变,以等体积的BF替代PVA纤维;另一类是基于主纤维掺量不变的混杂方式,即在保留延性的基础上保持PVA纤维体积掺量为1.7%不变,复掺不同体积的BF。在两类纤维混杂方式下,试验测试了PVA/BF-ECC的抗折性能、抗压性能两个基本力学性能,并基于预切口梁三点弯曲试验,辅以声发射技术测定了PVA/BF-ECC的断裂性能参数。重点关注基材强度（4个水胶比）、BF体积掺量对复合材料力学性能的影响。结果表明:基于协同效应混杂时,相比单掺PVA纤维,在高强度基材系列（M0.25、M0.30）中,混杂0.5vol%的BF能在保留复合材料延性的基础上提高其1%～3%的极限抗折强度,在低强度基材系列（M0.35、M0.40）中,混杂BF仍能使复合材料具有较高延性;混杂BF能提高起裂断裂韧度,但会使失稳断裂韧度大幅度下降。通常情况下,水胶比越大,PVA/BF-ECC的延性越好,断裂韧度越低,但掺0.5vol%BF、1.0vol%BF混杂组的抗折强度在水胶比为0.30时最高。基于主纤维掺量不变混杂时,在各水胶比下均获得了强度与延性相统一的PVA/BFECC材料,复掺BF能提高复合材料的抗压强度和抗折强度,水胶比越大,BF的增强作用越明显;复掺BF能提高起裂断裂韧度,在高强度基材系列下复掺BF会使失稳断裂韧度大幅度下降,但在低强度基材系列下,复掺0.3vol%BF可提高失稳断裂韧度。根据复合材料理论和纤维间距理论分别对PVA/BF-ECC的基本力学性能和断裂性能进行了分析讨论,认为BF在混杂体系中主要起到增强作用,能够抑制裂缝引发和约束裂缝扩展,PVA在混杂体系中主要起到增韧作用,在对裂缝的稳态扩展和提高延性上效果显着。两种纤维混杂后,会在不同损伤破坏阶段改变水泥基复合材料的性能。本文从纤维混杂方式、纤维混杂比例和基材强度多方面对PVA/BF-ECC的力学性能进行研究,试验得到了多强度系列、多韧性水平的PVA/BF-ECC复合材料,分析了混杂纤维增强增韧水泥基复合材料的作用机理。此外,断裂性能试验研究也为后续逆推混杂纤维桥接裂缝的本构关系奠定了基础。
沈亮[2]（2021）在《面向生态车辆的聚乳酸复合材料制备与研究》文中指出随着汽车工业快速发展,石油资源匮乏、大气污染等环境问题日益突显,国家工信部提出汽车产业绿色化要求。可降解生物基材料具有天然性、环保性等优点,生物基复合材料代替石油基材料应用于汽车行业非金属产品是未来的一大趋势,但在实际应用中较石油基材料普遍存在韧性、机械性能及热性能的制约。本文采用聚乳酸（PLA）和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）,添加少量增容剂4,4’-亚甲基双异氰酸苯酯（MDI）熔融共混的设计方案以提高PLA的韧性;在共聚物PLA-PBAT-MDI中添加玄武岩纤维（BF）,以提高共聚物（PLA-PBAT-MDI）/BF的强韧性和热稳定性。通过改变BF的比例,可以影响复合材料的综合性能。通过综合对比复合材料显微组织、广角X射线衍射（WAXS）、傅里叶红外光谱等分析检测结果,分析复合材料的微观组织成分、结晶度和混合均匀性;通过静态拉伸试验、拉-拉疲劳性能试验（应力比=0.1）、疲劳S-N曲线及疲劳断口形貌,探究复合材料强韧性和疲劳断裂机理;通过差式扫描量热法（DSC）,研究复合材料的热稳定性能和结晶度。通过DSC和WAXS分析表明,BF的加入能够提高共聚物的强韧性、结晶度和热稳定性能。根据拉伸断口形貌分析表明,PBAT的加入导致共聚物断口明显粗糙,由脆性断裂转化为塑性变形,即PBAT在少量增容剂MDI的作用下,与PLA熔融共混得到的共聚物的韧性增强,随着BF含量的增加,断口形貌逐渐从银纹现象,变成以纤维拔出、纤维断裂为主,但40%BF+60%（PLA-PBAT-MDI）（以下简称40%BF）配比下的共聚物虽然出现纤维断裂现象,但是BF纤维与基体的连接性依旧很好。疲劳S-N曲线及疲劳断口形貌分析表明,同一应力水平下,40%BF共聚物的寿命最高,20%BF的共聚物寿命次之,10%BF的共聚物寿命最低;同一BF质量分数的共聚物在低应力水平下的寿命高于高应力水平;10%BF的疲劳断口以银纹、剪切带为主;20%BF和40%BF的断口形貌以纤维断裂和纤维拔出为主,纤维与基体结合紧密,基体无明显裂纹。建立电池箱上盖板模型,并分别赋予40%BF与原盖板片状模塑料（SMC）两组材料力学属性,经过模态分析、静力学分析、随机振动分析及随机振动疲劳分析,对比研究发现生物基复合材料性能均优于SMC材料,可替代SMC材料应用于电池箱盖板。基于整车模型建立副仪表板总成有限元模型,并赋予相应材料参数。对有限元中连接好的整车模型上各硬点位置进行单位载荷静力学分析,并将所有分析结果导入n Code Design Life。基于Duty Cycle编制可用于疲劳研究的载荷谱,搭建“五框图”,以获取的整车生命周期的疲劳载荷作为零件的疲劳寿命考核目标,赋予材料疲劳性能试验获取的S-N曲线,获得整车疲劳寿命云图,研究该材料参数下副仪表板处的疲劳性能,云图显示副仪表总成损伤值均未超过1,验证了生物基复合材料应用的可行性。本文对生物基复合材料进行了一系列的设计与研究,并通过仿真验证了其在汽车产品中的应用,结果表明40%BF生物基材料性能优越,可以代替石油基材料在用于产品设计中,为深入探索生物基复合材料以推进汽车产业生态化、绿色化提供了途径。
张晓郡[3]（2021）在《绿色合成纳米铁-坡缕石复合材料对土壤重金属的钝化效果研究》文中提出纳米铁材料常因其比表面积大和反应活性高的优点,被广泛用于环境污染修复研究。但是,常因其自身的一些缺点,如易发生团聚、合成成本费用高及试剂的安全性问题限制了它在环境中的应用。通过绿色合成纳米铁材料是一种高效环保的合成途径,可减少合成过程中化学药剂的使用。坡缕石作为一种天然的层链状硅酸盐黏土矿物,因其独特的晶体结构对重金属具有强吸附能力。但目前,我国对坡缕石资源的开发利用水平相对较低,对资源造成了严重浪费,并且将纳米铁复合坡缕石用于土壤重金属污染的修复研究甚少。因此,开展相关研究,可为当前重金属污染土壤的治理提供理论依据与现实指导方向。本研究利用茶叶提取液合成纳米铁材料,按不同质量比负载甘肃省临泽坡缕石（3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:0、0:1）合成新型纳米铁-坡缕石复合材料,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶红外光谱仪（FTIR）分析样品的微观特征和元素组成,确定纳米铁、坡缕石和纳米铁-坡缕石复合材料的结构变化。将制备的7种纳米铁-坡缕石复合材料,分别按4%的投加量施加到重金属污染土壤中进行钝化实验和后续验证实验（盆栽实验与种子萌发实验）,结合重金属的生物有效态含量、化学形态组分、钝化效率和植物生长指标等因子对纳米铁-坡缕石复合材料的钝化效果及生态毒性进行研究。结果表明:（1）通过X射线衍射、电镜扫描和傅里叶红外分析可知,纳米铁是以酚羟基、羧基和苯环等有机官能团为框架,包裹于铁氧化物外部形成的颗粒状物质。其结构整体呈现较为规则的球状,但部分团簇出现不规则形状。坡缕石主要由凹凸棒石和石英等矿物质组成,其结构是由针状晶体和束状集合体堆积而成的晶束聚集体,其棒状晶体较粗大,形态不对称,结构致密不松散,致使其吸附性能降低。在纳米铁-坡缕石复合材料中,均存在纳米铁与坡缕石材料中的共有基团,说明纳米铁与坡缕石负载良好。同时,纳米铁-坡缕石复合材料中,物质组成未发生明显变化,但随着纳米铁-坡缕石复合材料中坡缕石占比的增加,凹凸棒石和石英等物质成分逐渐增加。（2）施加不同钝化材料均可提高土壤的pH、电导率（EC）和阳离子交换量（CEC）。钝化土壤pH较对照组相比,最大可增加15.06%;施加不同钝化材料可使重金属污染土壤中电导率分别增加2.11～4.66 m S/m;使土壤阳离子交换量增加0.21～7.89 cmol/kg。其中,较土壤pH和EC相比,施加纳米铁-坡缕石复合材料对CEC的影响较显着。（3）施加纳米铁-坡缕石复合材料处理组,土壤重金属生物有效态含量（TCLP萃取态、DTPA萃取态、水溶性萃取态）均较单施纳米铁与坡缕石处理组低。同时,同一钝化材料对不同重金属的钝化能力存在差异。对重金属含量的降低效果依次为:Pb>Ni>Cr>Zn>Cu>Cd。（4）施加不同钝化材料,均可促使土壤重金属由活性较高的酸溶态组分向活性较低的残渣态组分转化。其中,对重金属Pb和Cd的作用效果最佳。钝化后土壤中重金属Pb的酸溶态与残渣态分别占总组分的2%和65%,可实现土壤重金属Pb由酸溶态向残渣态的最大转化。同时,施加纳米铁-坡缕石复合材料效果优于单施纳米铁与坡缕石处理组。（5）施加不同钝化材料,均可促进玉米幼苗生长,降低玉米幼苗茎部重金属含量、生物富集/转运系数和生物吸收因子,可减缓重金属对植物的毒害程度;增加种子萌发速率,减缓重金属胁迫对种子发育的影响,促进种子在适宜环境中生长。其中,单施纳米铁和坡缕石处理组玉米幼苗根长,分别较对照组可增加23.91%和5.62%,玉米幼苗株高可分别降低5.88%和9.79%。施加纳米铁-坡缕石复合材料处理组玉米幼苗根长,较对照组增幅为7.01%～66.16%,并可显着增加玉米幼苗株高。（6）施加纳米铁-坡缕石复合材料,均可显着降低重金属的生态风险。但对土壤重金属的钝化和修复效率均优于单施纳米铁和坡缕石处理组。其中,对土壤中重金属Pb、Ni和Cd的钝化效果最佳。施加纳米铁-坡缕石复合材料处理组,对重金属Pb的钝化效率最高可达78.44%,相比单施纳米铁和坡缕石处理组,可分别增加49.87%和76.03%,同时,可将对重金属Pb的修复效率,由对照组5.15%增加到65.22%。因此,绿色合成纳米铁-坡缕石复合材料可显着提高纳米铁和坡缕石对土壤重金属的钝化修复效能,可使纳米铁-坡缕石复合材料具有规模化应用在土壤重金属污染原位修复工程中的潜力。
王丽[4]（2020）在《木材/石墨烯三维各向异性导电材料的制备与性能研究》文中提出利用天然立体多通道且富含活性官能团-OH、-COOH的木材,与集导电、疏水及机械性能为一体的二维石墨烯有机结合,制备出一种绿色、触觉特性优良的三维导电木材,为我国人工林木材功能性改良及高附加值利用提供新途径,并为导电领域提供一种新型绿色材料。本文以实体木材为基质模板,氧化石墨烯（GO）前驱体进行浸渍处理,采用绿色化学法、间歇式机械力热压法、隔氧热还原法致使还原性氧化石墨烯（rGO）在木材基质模板中原位生长,制备出三种新型三维导电木材,并对rGO在三种条件下的生长机理、材料的导电机理、材料的电磁屏蔽-吸波性能及物理力学性能进行了探讨,取得如下研究成果:1.实体木材基质模板的制备工艺优化。对比了杨木素材（PPW）、多次水循环处理木材（WEW）及碱法抽提木质素制备木材（AEW）的孔隙形貌结构及成分变化,将三种木材与GO前驱体结合,并通过抗坏血酸（AA）还原出木材机体内部具有导电性的rGO,得到导电木材,对三种导电木材的导电性能、形貌结构及成分进行了分析,得出WEW保持了 PPW原有的三维各向异性骨架结构,孔隙连通性好,GO可畅通地进入并原位生长出连续性的rGO,形成完整的导电线路,利于电子的穿行。2.石墨粉粒度与GO分散液的关系分析。采用5种不同粒径的石墨粉制备出5种GO前驱体,对其片层尺寸、氧化程度及含氧官能团种类进行了分析,并将5种GO前驱体与WEW复合,经AA还原制备出5种导电木材,对其导电性、rGO的分布、与WEW的结合进行了分析。结果表明,D4.0μm石墨粉制备的GO（GO4）含有的游离态-COOH和-OH最多,-O-最少,最有利于与木材中的游离态-OH及-COOH发生化学键合,其横向尺寸约为1.6nm,进入到木材基质模板的三维结构中原位生长的rGO还原程度最大,构建的导电线路最完整。3.绿色化学还原法制备木材/石墨烯导电材料。首先确定出本研究的最佳还原剂为AA,之后对AA处理方式导电性能的变化进行了系统研究。结果表明,GO前驱体浓度5mg·mL-1,AA浓度5mg·mL-1,水热反应时间4h,反应温度为100℃时,材料的纵向电阻率为36.7Ω·cm,弦向电阻率为591.4Ω·cm,径向电阻率为3231.3Ω·cm。导电材料弦向的电磁屏蔽效应在高频段39.8Ghz为18.4dB,径向在中频段26.5GHz为17.6dB,纵向在低频段13GHz为18.5dB。导电材料径向的吸波损耗在拟合厚度为4.0mm,10-15Ghz波段为-58dB,弦向为-33.5dB,纵向在拟合厚度5.0mm,35-40Ghz波段为-11.4dB。导电材料的吸水率比素材降低25%,体积膨胀率降低45%,体积干缩率降低73.3%,径向硬度提高26.4%,抗弯强度及抗弯弹性模量均值分别增大了 25%及13%。4.间歇式机械热压力还原法制备木材/石墨烯导电材料。考察了机械热压过程中,GO前驱体浓度、热压力、热压温度及时间对rGO还原度及导电线路重新构建的影响,并对材料的电磁屏蔽-吸波性能及物理力学性能进行了分析。结果表明,当浸渍的GO浓度为3mg·mL-1,热压温度为200℃,热压时间为45min,试件压缩率达到45%时,电阻率数值分别为:纵向3.8Q·cm,径向48.04Ω·cm,弦向70.70Ω·cm。导电材料弦向的电磁屏蔽效应在26.5-40GHz范围内最大值为26.8dB,径向为18.5dB,纵向为16.3dB。导电材料弦向的吸波损耗在拟合厚度为4.5mm,35-40GHz范围内为-33.5dB,径向在拟合厚度为5.5mm时,25-30GHz范围内为-52.5dB,纵向在拟合厚度为4.5mm,35-40GHz范围内为-38.5dB,导电材料的吸水性能降低43%,体积膨胀率由素材的22.12%降低到8%,体积干缩率由素材的18.14%下降至4.43%,静曲强度和抗弯弹性模量由素材的83.185MPa,7310.8MPa提高至168.921MPa,17563.8MPa。5.隔氧热还原法制备木材/石墨烯导电材料。用两种热法还原的方式对材料进行处理,一是在保留木材原有力学性能前提下低温隔氧热还原法制备的导电木材,评价了木材基质模板中GO还原度对材料三维导电性能的影响,并分析了 rGO还原度与材料电磁屏蔽性能、吸波性能及物理力学性能之间的关系。结果表明:GO前驱体浓度为3mg·mL-1,温度为210℃,时间为2h时,导电材料的弦向电阻率为2100Ω·cm,径向为6073Ω·cm,纵向为1903Ω·cm,导电材料弦向的电磁屏蔽效应在26.5-40GHz范围内最大值为13.8dB,径向为9.8dB,纵向为14.6dB。导电材料弦向的吸波损耗在拟合厚度为5.5mm,35-40GHz范围内为-31.1dB,径向为-22.8dB,纵向为-26.4dB,导电材料的吸水率降低18.6%,体积吸湿膨胀率降低78.70%,体积干缩率降低76.10%,导电材料的径向硬度降低26.25%,静曲强度提高26.56%,抗弯弹性模量提高20.75%。二是在在不考虑木材原有力学性能变化的前提下,将木材/GO复合材料在高温隔氧条件下进行处理,考察材料导电性能的变化,并对导电机理及高温条件下rGO与木材基质模板之间的关系进行了分析。结果表明,GO前驱体浓度在4mg·mL-1,炭化温度750℃、时间30min的条件下,材料在纵向、弦向、径向三个不同方向的体阻率分别为0.641Ω·cm,2.153Ω·cm,2.932Ω·cm,导电材料的三维各向异性差距明显缩小,电磁屏蔽性能提高至40dB,吸波性能提高至-12dB。
刘美军[5]（2020）在《植物纤维缠绕复合材料成型机理及其优化研究》文中认为由树脂基体与玻璃、芳纶和碳等传统增强纤维结合而成的复合材料已经在航空航天、休闲、汽车、建筑和体育领域获得广泛的应用,然而其不可降解且不易回收利用而引起环污染和资源浪费问题愈发突出。应用植物纤维代替传统增强纤维用于复合材料成型可在保证产品性能要求的基础上有效缓解环境破坏和资源危机。然而,相比于传统复合材料用增强纤维,植物纤维具有独特的空腔结构、纤维束的加捻结构以及由加捻结构造成的非均匀缠绕结构,影响着植物纤维增强复合材料成型质量及力学性能。为实现新材料-植物纤维缠绕增强复合材料结构和工艺设计、性能分析及预测、成型质量控制,需研究考虑植物纤维结构的植物纤维束力学及物理性质、复合材料成型工艺过程及成型后复合材料力学性能等问题。本文开展了以下几个方面的研究:考虑结构的植物纤维束模量及热物理性质预测,植物纤维缠绕复合材料固化化过程中模量及热物理性质预测,植物纤维缠绕复合材料固化过程多物理场及残余应力应变分析,植物纤维缠绕复合材料成型工艺特异性分析及优化。主要工作和研究成果如下:植物纤维在缠绕复合材料应用中,首先需要将植物短纤维进行纤维束的加捻以实现连续化。基于细观力学、加捻纤维束滑移及强力理论、均习化理论及热传导数学模型并应用COMSOL平台建立了考虑植物纤维束结构特性的纤维束模型。通过仿真分析发现,空腔结构的存在降低了植物纤维的模量及热传导性能,捻度结构使植物纤维束力学强度及模量在一定捻度范围内存在极值,对不同方向上的导热性能也有显着影响。为了提高固化成型过程模拟的精度并获取各物性参数的动态变化规律,基于空腔及捻度结构对连续植物纤维束在力学及热物理性质的影响规律,应用复合材料细观力学及等效均匀化等理论建立植物纤维缠绕复合材料导热及模量等效模型,获取了植物纤维复合材料导热系数在一定温度范围内随温度变化的线性递增规律及复合材料等效模量随树脂基体固化度变化的抛物线递增规律,进而获取不同纤维捻度及纤维体积含量的复合材料等效参数的回归方程,为植物纤维缠绕复合材料固化过程模拟提供动态输入。为揭示植物纤维复合材料成型工艺过程中温度场、固化度场及应力应变场变化规律,基于植物纤维复合材料模量及热物理性质的规律研究,建立了考虑植物纤维束结构的复合材料固化过程精确预测模型,分析仿真结果获得相对准确的复合材料固化过程中的温度场、固化度场及应力应变演变规律。结果表明:考虑了植物纤维结构的复合材料各热及力学性质作为固化过程模拟的动态输入可以有效提高模拟的预测精度,且固化温度工艺和复合材料厚度结构对成型过程中各物理场及应力应变影响相对显着,纤维束捻度、纤维含水率及纤维体积分数对复合材料成型过程的多场变化具有相对较小的影响。基于植物纤维缠绕复合材料成型和检测实验及复合材料性能测试,分析了植物纤维缠绕复合材料成型的结构、材料及工艺特异性对复合材料力学性能的影响规律。建立了植物纤维缠绕复合材料成型工艺响应面及基于满意度函数的多目标优化模型,获取参数设计范围内的最优成型工艺参数,针对优化结果进行了可靠性分析并对优化设计进行了灵敏度分析。结果表明:响应面和满意度函数法可以有效进行多目标工艺优化设计;固化温度对植物纤维复合材料力学性能影响显着,且不同工艺参数成型的复合材料内部的孔隙含量是影响复合材料力学强度的主要原因,优化的工艺结果可以在设计范围内有效提高植物纤维缠绕复合材料成型质量及成型后的力学性能。基于结构建模、模拟仿真、测试试验及工艺优化的研究,发现植物纤维及纤维束的结构和材料特性对纤维束、复合材料固化成型过程及成型后复合材料力学性能都产生了重要影响。因此,在进行绿色可回收的新材料-植物纤维增强复合材料的结构、材料、工艺及力学的研究时,都无法忽视植物纤维及纤维束的结构对材料、工艺过程及力学强度的影响,应当充分利用植物纤维束结构及植物纤维复合材料的功能性特点开发功能性复合材料,并降低结构对复合材料结构性能的影响。
吴静[6]（2020）在《基于Affordance的原竹特性在竹坐具设计中的应用研究》文中研究表明中国有丰富的竹林资源与悠久的竹文明史,是世界上竹子利用最为丰富的国家。目前竹子的利用主要有两种形式,一种是直接利用原竹加工成产品,是基于传统工艺辅助以一定的现代技术手段,另一种是以原竹为原材料经过工业化加工后得到符合一定标准的成品或半成品。其中后者“以竹代木”下的竹材工业化利用占据主导地位,这使得原竹的应用与研究主要是围绕原竹的材料设计展开,而对具有原竹特性的产品设计研究相对滞后。本论文以竹坐具产品为设计载体进行分析研究,目前市面上的竹坐具产品以基于传统弯曲工艺的竹坐具为主,表现为同质化较为严重。当然随着设计水平的发展也出现了一些具有鲜明原竹特色的竹坐具,但很大程度取决于设计师本身对原竹材料特性的认知经验,缺乏与之相关的设计理论或设计流程引导。在此背景下,论文选取认知心理学中的Affordance在设计生态学中的概念和设计理论为基础,探索基于Affordance的原竹特性在竹坐具产品中的应用,通过文献归纳、理论研究、学科交叉等研究方法,归纳了Affordance在设计生态学中的设计流程图,并结合原竹的材料特性认知得出了原竹的Affordance;同时对具有原竹特色的竹坐具产品进行分析和案例研究,提取原竹特性相关的关键设计现象,形成了基于原竹Affordance的原竹特性在竹坐具设计中的设计流程策略,为实际应用原竹特性的竹产品设计提供相应的理论应用和设计方法引导。将设计流程策略运用到竹凳子设计实践中并通过设计测试表明,基于Affordance的原竹特性在竹坐具设计中的流程策略图可以有效辅助竹坐具设计,在结合原竹特性与坐具产品的功用性同时,能合理进行跨学科知识交叉应用并满足竹文明史下人们对原竹的情感认知需求,而且使竹坐具设计思考和设计步骤更具逻辑性,帮助设计师了解原竹基本特性认知的同时为与竹子相关的设计提供一种新的设计思考方式。
张传伟[7]（2020）在《全开放式泡孔结构的生物质复合材料成型工艺及性能研究》文中研究说明塑料具有较高分子量,耐酸碱,自然条件下难以降解。工业与生活用品大量使用塑料制品,塑料废弃物不断堆积带来了严重的环境生态问题,阻碍了世界的可持续发展。为治理塑料带来的环境问题,国内外推出多种替代方案,包括淀粉基塑料制品、聚乳酸类制品、全降解生物质制品等。其中,生物质制品原料可再生,产品短时间内可实现降解,资源来源广泛且产量巨大。发展功能可替代塑料的生物质制品具有显着的资源优势和良好的环境效益。材料内部结构影响着材料的使用性能,发泡材料具备质量轻和良好缓冲、隔热、隔声等良好使用性能。因此,以地球产量最丰富的生物质材料（淀粉、植物纤维）为原材料,利用发泡工艺制备具有泡孔结构的生物质全降解制品具有重要意义。本文以淀粉、植物纤维为研究对象,利用发泡成型工艺,制备一种绿色化、轻质化、性能优良的全开放式泡孔结构的生物质制品。然而,由于生物质原材料本身属性存在的不足,发泡成型工艺及装备的不成熟,导致生物质制品制备过程存在困难。具体存在如下问题需要解决:1)原材料处理方面,淀粉具有再回生的自然属性,淀粉回生存在玻璃态转化过程,导致淀粉基材料的机械性能较差,植物纤维与其他他聚合物材料之间的兼容性差,限制了植物纤维作为增强体制备高强度生物质制品的应用;2)发泡工艺方面,植物纤维/淀粉生物质制品为异质体系聚合物,其内部泡孔成长破裂机制的研究较为缺乏,泡孔结构的影响因素不明确,导致泡孔结构尺寸形貌难以控制;3)发泡装备方面,目前采用模压发泡方法,模具一次定型,原料定型至发泡结束,模具型腔没有变化,无法给气泡长大预留发泡空间,限制了材料内泡孔自由生长,影响泡孔性能;4)制品性能方面,由于发泡过程大量气体从制品表面排出,导致生物质制品表面空隙较多,粗糙度较大,水汽易通过空隙结构进入制品内部,生物质制品防水性能较差。针对以上存在的问题,论文以原材料的改性工艺、制品的成型原理、制品的成型装备、制品的性能提升为主线,系统研究了全开放式泡孔结构的生物质复合材料成型工艺及其性能。论文来源于国家自然科学基金面上项目“植物纤维/淀粉异质类材料制品的全开放式泡孔结构形成机理及性能调控”。论文的主要研究内容如下:第一部分（论文第二章）面向淀粉再回生特征的淀粉塑化-氧化交叉改性工艺研究。针对淀粉再回生问题,学者们提出了各种淀粉改性方法,包括淀粉塑化、氧化、酯化、醚化等,淀粉单一改性未能很好解决其再回生的难题。不同于淀粉单一改性工艺,本章研究内容将氧化过程引入到淀粉塑化阶段,提出淀粉塑化-氧化交叉改性工艺。天然淀粉的结晶区含有大量超螺旋结构,超螺旋结构在高温水的作用下螺旋结构中的氢键断裂导致其解螺旋,从而形成无序状,热量和水分流失后,淀粉分子逆行,重新组合为有序的结晶结构。塑化-氧化交叉改性中的氧化过程淀粉分子中氢原子的电子发生偏移从而形成带有正电性的极性官能团,而塑化过程中的塑化剂含有大量负电性原子,从而氧化淀粉与塑化剂之间形成氢键结构。淀粉氢键结构的重新组配使超螺旋结构解聚后重聚过程无序化,淀粉无定型区增多结晶区减少,从而使淀粉再结晶过程被抑制。以塑化-氧化改性淀粉为原料,制备了淀粉基生物质复合材料,研究改性淀粉微观结构变化对淀粉基材料宏观性质的影响。结果表明,改性淀粉结晶度明显降低,由19.95%降低到0.89%,淀粉结晶区减少,无定形区增加。无定形区的增加有利于淀粉与增强体（植物纤维）之间的紧密结合,材料机械性能得到了较大提升,材料的抗拉强度由4.5MPa上升至7.9MPa,抗压强度由5.7MPa上升至11.6MPa。第二部分（论文第三章）过氧化氢-尿素改性的植物纤维与淀粉间相容性研究。植物纤维外表面含有大量的蜡质、果胶等物质,以及植物纤维内含有大量的极性官能团,导致植物纤维与其他聚合物结合困难,难以与淀粉等聚合物相容。植物纤维碱化处理可以去除其表面的蜡质果胶等物质,有利于植物纤维与其他聚合物结合,但碱化过程会造成环境污染。不同于传统植物纤维碱化处理,本章研究内容在低温环境下,利用过氧化氢-尿素改性植物纤维,实现了植物纤维与淀粉的相容。在自然环境状态下,过氧化氢可以分解为氧气和水,而尿素可以被植物吸收用于光合作用,整个改性处理过程绿色化,避免了高碱处理过程对于环境的污染。本章研究了上述改性植物纤维与改性淀粉之间的相容性。建立了改性淀粉与改性植物纤维之间的氢键搭接模型,揭示了改性植物纤维与改性淀粉的相容的内在机理。利用本章改性植物纤维与第第二章改性淀粉进行混配,制备了生物质复合材料包装制品,并与传统包装材料（聚乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、瓦楞纸板）做了对比分析。结果显示,制备的生物质复合材料的机械性能及环境友好性指数均优于传统包装材料。第三部分（论文第四章）植物纤维/淀粉异质体材料内气泡破裂模型构建。气泡破裂是形成开放式泡孔结构必然要经历的阶段,揭示气泡壁破裂机理有利实现开放式泡孔结构的参数化控制。与传统的核孔模型和溶质运移模型从能量和波的角度揭示气泡壁破裂的机理不同,此部分从应力角度提出“局部收缩-应力极限”模型,揭示植物纤维/淀粉非均质聚合物的气泡壁破裂机理。从气泡生长的动量平衡方程出发,建立了应力极限数学模型。制备了不同配比的生物质浆料,控制浆料粘度变量,分析了不同粘度下气泡破裂模型的泡孔尺寸,并将实验值与理论计算值进行了对比验证。结果显示,计算值与实验值具有较高的一致性。“局部收缩-应力极限”模型分析表明,粘度越大,气泡破裂时的气泡半径越大。随着粘度的增加,气泡半径的增加趋势减缓,异质体结构的大小对气泡破裂有很大影响。异质颗粒越小,气泡破裂越容易。第四部分（论文第五章）单边空腔自由式发泡工艺及成型模具研究。为满足植物纤维/淀粉生物质材料发泡工艺过程,实现生物质材料内泡孔结构的自由生长,本章研究内容提出了一体式和分布式的单边空腔自由式发泡工艺,并开发了相应的单边空腔自由式发泡的成型模具。在发泡材料定型后模具自动回弹,生物质材料发泡浆料上部形成空腔,实现了材料内部泡孔自由生长。由于生物质浆料的成分配伍具有多样性的问题,不同配伍成分的生物质材料,其泡孔生长所需要不同的发泡空间,模具中浆料上部的预留空腔大小可控,实现发泡空腔与生物质材料配伍成分的匹配,有利于制备不同的性能优良的生物质材料。同时,设计了排气凹槽,气体溢出后先进入凹槽缓冲,使发泡空腔内形成一定的压强场,避免气体瞬间排出导致气泡急速长大而快速合并贯通,同时避免了发泡过程的喷料现象,从而实现发泡过程的柔性控制,第五部分（论文第六章）全开放式泡孔结构的生物质制品表面性能提升。生物质材料具有吸水后机械性能急剧下降的特征,全开放式泡孔结构的生物质制品表面孔洞的大量存在,环境中的水汽易于穿过制品表面进入材料内部,从而影响其使用性能。为提升全开放式泡孔结构的生物质制品的表面性能,本章内容以树皮为原材料,制备了含木质素的纳米纤维素,并与改性淀粉结合制备生物质薄膜。由于树皮中含有大量木质素,木质素内部含有芳香族官能团,本章中制备的生物质薄膜具有良好的防水性能和热稳定性能。此外,实验测试表明,含木质素的纳米纤维素的添加使生物质薄膜具有良好的机械性能。将生物质薄膜铺在全开放结构的生物质制品表面以提升其表面性能,实验结果表明,生物质薄膜与全开放式泡孔结构的生物质制品结合良好,铺膜后生物质制品的表面变得光滑致密,表面粗糙度降低,同时表面的防水性能有较大提高。发展以上生物质前沿技术,制备性能优良的全降解生物质制品,对缓解塑料废弃物堆积造成的环境压力,实现绿色可持续发展具有重要意义。同时,上述淀粉和植物纤维等生物质材料改性新方法可对其他生物质材料改性处理提供技术借鉴,上述异质体发泡理论及材料发泡成型工艺研究可对其他发泡类材料的研究工作提供理论借鉴。
郑萍璇[8]（2020）在《棉籽蛋白/剑麻纤维复合材料的优化加工制备与性能研究》文中进行了进一步梳理为更好地保护环境,更合理地利用资源,研究人员利用废弃棉籽蛋白,将其加工转化为一种生态友好型的绿色材料。本论文针对纯棉籽蛋白制成的塑料存在机械强度低、耐水性差、热稳定性不高等问题,采用取向长天然剑麻纤维作为增强相、双醛淀粉（DAS）作为交联剂的加工方法,改善了棉籽蛋白基复合材料的相关性能。研究了不同含量的DAS对棉籽蛋白/剑麻纤维复合材料力学性能和热稳定性的影响,探讨了DAS、棉籽蛋白与剑麻纤维之间的界面结合作用机理。论文主要研究内容如下:（1）以棉籽蛋白（蛋白含量50%,简写为CP）为原料,对CP进行尿素变性、DAS交联、甘油增塑后,与经过预浸渍得到的单向均匀排列的剑麻纤维（SF）进行热压加工,制得不同DAS含量的CP/SF绿色复合塑料。力学性能测试表明,5wt%SF的引入提高了棉籽蛋白基体的力学强度（断裂应力从0.35MPa提高到1.28MPa）。随着DAS的添加,CP/SF复合塑料的韧性得到提高。其中,20wt%DAS交联的CP/SF复合塑料表现出更好的力学强度（断裂应力为7.55MPa）、更高的热稳定性和玻璃化转变温度,这主要是DAS与CP/SF之间稳定的网络交联结构以及CP与SF之间的氢键作用所致。SEM和FT-IR结果显示,20wt%DAS与CP和SF具有更好的相容性,且亚胺键的生成表明DAS与CP/SF形成较好的交联作用。纤维对照试验表明,以取向排列且经预浸渍处理的纤维复合加工方式是提高棉籽蛋白塑料力学强度的关键。（2）为降低灰分等杂质对棉籽蛋白基体的影响,探究DAS、棉籽蛋白与纤维之间的界面结合机理,对CP进行提纯处理,得到蛋白含量为74.2%的纯化棉籽蛋白（PCP）。以PCP为原料,采用浇铸法与预浸料SF（保持纤维取向性）加工得到一系列DAS交联的PCP/SF薄膜。FT-IR和13C NMR结果表明,DAS通过与PCP形成亚胺键、与SF形成酯键而形成了蛋白质-蛋白质交联和蛋白质-纤维化学界面粘合的相互作用机制,维持了DAS、PCP与SF三相之间的稳定性,改善了PCP基薄膜。性能测试结果表明,20wt%DAS交联的PCP/SF薄膜具有更高的机械强度、更好的耐水性和更高的热稳定性,其断裂应力、吸水率和热降解残余率（600℃）分别达到21.0MPa、38.41%和27.56%。本论文所制得的一系列DAS交联的棉籽蛋白/剑麻纤维复合材料是绿色环保的复合材料,可应用于食品包装等领域。
韩露[9]（2020）在《面向生态车辆的聚乳酸复合材料性能与优化设计方法研究》文中认为提高汽车产品生态性,使汽车产品绿色化,是减少汽车废旧产品污染,降低有害物质排放量的重要手段。基于生态汽车设计原则,提出增加绿色可回收材料在汽车产品设计中的使用比例,是提高汽车生态性的有效方法。本文基于汽车产品设计对非金属材料的要求,将聚乳酸以玄武岩纤维增强,用于汽车产品开发。主要对材料的力学性能、热力学性能及耐老化性能开展研究,并通过多材料优化方法设计聚乳酸零部件,实现汽车零件轻量化,最后考虑到汽车产品的疲劳耐久性能,对材料进一步改进,使材料的疲劳性能明显提高。研究内容对提高汽车产品生态性,增加汽车产品的可回收利用材料使用量具有参考意义和应用价值。本文研究工作在吉林省省校共建计划专项项目《生物基微结构材料在汽车轻量化上的应用》支持下完成,具体研究内容和结论如下:研究了纤维含量与聚乳酸/玄武岩纤维复合材料力学性能的关系。玄武岩纤维提升了聚乳酸复合材料的机械强度,但各个性能极值及变化趋势与纤维含量密切相关。复合材料的拉伸性能有效提高,拉伸强度最大达141MPa,弹性模量增至5GPa。但纤维含量超过50%时,随着含量增加,材料的拉伸力学性能下降。弯曲性能:纤维含量达到40%,弯曲强度增至159.5MPa,弯曲弹性模量增至18.2GPa,达到峰值。当纤维质量分数达到30%时,复合材料的冲击性能达到最佳。基于Voigt的假设,结合S.Y.FU和Lauke模型,改进修正系数,建立聚乳酸复合材料拉伸弹性模量的预测模型。当纤维与基体界面结合充分时,精度较高。研究结果表明,玄武岩纤维可以较大程度提高聚乳酸复合材料力学性能,性能普遍高于有机天然纤维复合聚乳酸材料。同时力学性能预测模型为短纤维复合聚乳酸材料的拉伸力学性能预测提供有效方法。对材料的热性能及耐老化性能进行了研究,同时,依据《乘用车用内外饰供货技术条件—耐热性》对材料进行老化试验。结果表明,玄武岩纤维在提高材料的热性能方面有着积极作用。DSC试验结果表明,玄武岩纤维含量的增加可以提高材料结晶度。纤维含量增加到60%时,材料的结晶度为54.6%比单纯聚乳酸提高了20%,效果明显。DMA试验结果显示,玄武岩纤维可以提高复合材料的储存模量,且在材料受热时的力学损耗明显降低。老化试验表明,玄武岩纤维可以延缓复合材料降解,且纤维含量较高的复合材料仍保持较高弹性模量。不同老化时刻下,纤维含量与材料的拉伸强度保持稳定的关系。这种稳定的纤维含量与拉伸性能的关系是材料广泛应用的重要前提。促进该种绿色材料的进一步应用。设计多材料聚乳酸汽车零件,实现零件轻量化。首先,结合最优拉丁抽样方法,建立样本点。以样本点分别建立三组有效的代理模型,并与MIGA算法结合,得出满足约束下质量最小的参数组合,经计算验证了优化结果。该方法使零件由单一材料时质量的253.7g减小了约21g。在本文案例中,MIGA-Kriging方法的计算效率高等特点优于其他两组。研究表明,多材料代替单一材料制造零件,可以发挥材料最大功能,利用Kriging-MIGA算法可以快速有效的得出最佳多材料零件设计方案,使多材料设计方法在汽车轻量化上发挥作用。为提高聚乳酸复合材料的疲劳性能,在前文研究的基础上添加己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯。经试验分析,以20%己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯+80%聚乳酸为复合材料基体,同时添加0.5%MDI作为增容剂,材料疲劳极限明显提高。利用Kriging-MIGA和多材料设计方法,以20%己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯+80%聚乳酸为基体,设计汽车副仪表板总成。同时,基于累积损伤理论及CAE疲劳分析方法,分析在整车生命周期载荷下,聚乳酸复合材料零件的疲劳寿命。结果表明,通过引入上述两种材料及合适的材料配比,使聚乳酸复合材料的疲劳性能提高,为使聚乳酸复合材料在多变复杂工况下应用提供有效数据支持。
谭晓文[10]（2020）在《结构—保温一体化碱矿渣复合材料力学和保温性能研究》文中进行了进一步梳理随着全球环境的持续恶化和现代建设技术的迅速发展,人们对建筑材料功能性和结构性能都提出更高要求,如亟需开发出具有优异保温功能和高力学强度的建筑材料,以解决建筑能耗高的问题。然而,由于传统保温墙体材料具有力学强度差及成本高等缺点,其无法满足上述现代建筑材料的要求。因此,结构-保温一体化的建筑材料研究已成为当今研究的关键方向之一。本研究首先选取轻骨料聚苯乙烯颗粒（Expanded polystyrene beads,简称EPS）替代传统骨料掺入碱矿渣复合材料（Alkali activtated slag mortars,简称AASMs）中降低材料导热系数,以制备绿色墙体保温材料,促进EPS的绿色回收应用。同时,由于加入轻骨料EPS后会急剧降低碱矿渣材料的力学强度,因此,本研究还通过掺入纳米材料还原氧化石墨烯（Reduced graphene oxide简称rGO）的方法,提升EPS碱矿渣复合材料的力学强度,以实现结构-保温一体化的目标。本文通过通过力学强度、导热系数、密度、流动度及微观特征等实验和全生命周期评估及建筑信息化模型的方法,研究了rGO增强EPS碱矿渣复合材料结构-保温一体化的可行性和经济性。基于以上研究,本文结论主要包括以下几个方面:（1）随着EPS掺量增加,EPS碱矿渣复合材料的干、湿密度、工作性能和力学强度均降低。同时,EPS碱矿渣硬化浆体的孔隙率总是随着EPS掺量的增加而增大,从而使得EPS碱矿渣材料导热系数随着EPS掺量增加而降低,60EPS、80EPS和100EPS的导热系数分别比0EPS分别降低了68.3%、75.7%和83.8%。最后,利用均质化理论,计算出EPS碱矿渣复合材料的有效导热系数,实现了通过EPS掺量预测轻骨料EPS碱矿渣复合材料的保温性能。（2）rGO增强EPS碱矿渣复合材料的干、湿密度随着EPS掺量增加而降低,随着rGO掺量增加而略微增加。实验结果表明,将rGO掺入到碱矿渣复合材料中是一种提高力学强度的有效方法,这是因为rGO可促进碱矿渣浆体反应,改善EPS和浆体之间的界面过渡区。在保温性能方面,E8-G4的导热系数比E0降低了74.5%。此外,通过对抗压强度、导热系数和成本三者关系研究可得,E8-G4的效率值（EI）为798,比E0增加了8.7%。因此,rGO增强EPS碱矿渣复合材料在力学强度、保温性能和成本之间达成良好地平衡,实现了结构-保温一体化。（3）根据全生命周期评估的计算结果可得,E8-G4的能源消耗、CO2排放量和经济成本分别为3382.27 MJ/m3、190.75 kg CO2e/m3和933.75 Yuan/m3。E8-G4的ECO2e对比E0降低了16.8%,对环境更加友好。此外,本研究用建筑信息模型技术建立了办公楼模型,将此模型应用于深圳、北京、武汉、哈尔滨和昆明五个城市中,其结果表明:与使用传统混凝土墙体材料相比,使用E8-G4作为墙体材料可使总能耗分别减少1.2%、20.5%、11.6%、31.8%和8.0%。因此,rGO增强EPS碱矿渣复合材料不仅能够实现结构-保温一体化,还能达到减少能源消耗和CO2排放的效果。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 单纤维增强工程水泥基复合材料研究现状 |
| 1.2.2 混杂纤维增强工程水泥基复合材料研究现状 |
| 1.2.3 玄武岩纤维增强水泥基复合材料研究现状 |
| 1.2.4 研究现状小结 |
| 1.3 研究内容与目的 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究目的 |
| 第2章 理论基础与试验设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 理论基础 |
| 2.2.1 PVA-ECC配合比优化设计理论基础 |
| 2.2.2 纤维增强水泥基复合材料的理论基础 |
| 2.2.3 混凝土断裂力学理论基础 |
| 2.3 试验设计 |
| 2.3.1 试验原材料 |
| 2.3.2 试验技术路线 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基材配合比优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验内容 |
| 3.2.1 液化机理及设计方法 |
| 3.2.2 基材流变学性能测定 |
| 3.2.3 PVA-ECC单轴拉伸试验 |
| 3.3 试验结果 |
| 3.3.1 ECC砂浆的流变学性能 |
| 3.3.2 PVA-ECC单轴拉伸性能 |
| 3.4 分析与结论 |
| 第4章 混杂纤维增强水泥基复合材料的基本力学性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验方案 |
| 4.2.1 配合比 |
| 4.2.2 试件成型及养护 |
| 4.2.3 测试方法 |
| 4.3 PVA/BF-ECC的抗折性能 |
| 4.3.1 基于协同效应混杂的PVA/BF-ECC的抗折性能 |
| 4.3.2 基于主纤维掺量不变混杂的PVA/BF-ECC的抗折性能 |
| 4.3.3 结果与讨论 |
| 4.4 PVA/BF-ECC的抗压性能 |
| 4.4.1 基于协同效应混杂的PVA/BF-ECC的抗压性能 |
| 4.4.2 基于主纤维掺量不变混杂的PVA/BF-ECC的抗压性能 |
| 4.4.3 结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 混杂纤维增强水泥基复合材料的断裂性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双K断裂参数的确定 |
| 5.2.1 起裂荷载 |
| 5.2.2 断裂韧度 |
| 5.2.3 临界等效长度 |
| 5.3 PVA/BF-ECC断裂试验设计 |
| 5.3.1 试件准备 |
| 5.3.2 试验装置及设备 |
| 5.3.3 断裂过程中的声发射监测 |
| 5.4 PVA/BF-ECC的断裂性能 |
| 5.4.1 基于协同效应混杂的PVA/BF-ECC的断裂性能 |
| 5.4.2 基于主纤维掺量不变混杂的PVA/BF-ECC的断裂性能 |
| 5.4.3 结果与讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的学术成果 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 生物基材料研究现状 |
| 1.2.2 生物基材料在汽车上的应用 |
| 1.2.3 疲劳性能研究 |
| 1.3 聚乳酸复合材料 |
| 1.3.1 聚乳酸 |
| 1.3.2 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯 |
| 1.3.3 玄武岩纤维 |
| 1.4 聚合物改性 |
| 1.4.1 共混改性 |
| 1.4.2 填充改性及纤维增强复合材料 |
| 1.4.3 化学改性 |
| 1.5 研究目的及意义 |
| 1.6 研究内容 |
| 第2章 复合材料制备与机理研究 |
| 2.1 材料配置 |
| 2.1.1 试验原料 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.1.3 复合材料制备 |
| 2.1.4 样件注塑成型 |
| 2.2 材料机理分析 |
| 2.2.1 显微形貌分析 |
| 2.2.2 广角X射线衍射 |
| 2.2.3 傅里叶红外光谱 |
| 2.3 热力学性能试验及分析 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 复合材料性能研究 |
| 3.1 拉伸性能试验及分析 |
| 3.1.1 拉伸性能分析 |
| 3.1.2 拉伸断裂机理分析 |
| 3.2 疲劳性能试验及分析 |
| 3.2.1 疲劳试验参数设置 |
| 3.2.2 疲劳S-N曲线 |
| 3.2.3 等寿命曲线理论 |
| 3.3 疲劳断裂机理分析 |
| 3.3.1 疲劳断裂机理 |
| 3.3.2 疲劳断口形貌 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 复合材料电池箱盖板力学性能分析 |
| 4.1 电池箱盖设计 |
| 4.1.1 电池箱盖设计方案 |
| 4.1.2 电池箱盖材料选择 |
| 4.2 电池箱盖力学性能分析 |
| 4.2.1 网格划分 |
| 4.2.2 模态分析 |
| 4.2.3 静力学分析 |
| 4.2.4 随机振动疲劳分析 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 复合材料副仪表板疲劳性能研究 |
| 5.1 复合疲劳分析理论 |
| 5.1.1 复合材料疲劳测量方法 |
| 5.1.2 疲劳损伤累积准则 |
| 5.2 整车及副仪表板建模 |
| 5.2.1 整车有限元模型 |
| 5.2.2 副仪表盘总成建模 |
| 5.3 载荷谱预处理 |
| 5.3.1 载荷谱预处理 |
| 5.3.2 载荷谱编制 |
| 5.4 疲劳寿命分析 |
| 5.4.1 整车模型单位载荷静力学分析 |
| 5.4.2 整车模型疲劳寿命 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 土壤重金属的污染现状及危害 |
| 1.1.1 我国土壤重金属污染的现状 |
| 1.1.2 土壤重金属污染的主要来源 |
| 1.1.3 土壤重金属污染的危害 |
| 1.2 土壤重金属污染修复研究现状 |
| 1.2.1 土壤重金属污染修复技术研究现状 |
| 1.2.2 土壤重金属污染修复材料研究现状 |
| 1.3 纳米铁在土壤重金属污染修复中的应用研究 |
| 1.3.1 纳米铁的概述 |
| 1.3.2 绿色合成纳米铁的研究现状 |
| 1.4 坡缕石在土壤重金属污染修复中的应用研究 |
| 1.4.1 坡缕石的概述 |
| 1.4.2 坡缕石的研究现状 |
| 1.5 研究目的、意义及内容 |
| 1.5.1 研究目的及意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 1.5.3 技术路线 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 重金属污染土壤与供试植物 |
| 2.1.1 重金属污染土壤 |
| 2.1.2 供试植物 |
| 2.2 钝化材料 |
| 2.2.1 纳米铁 |
| 2.2.2 坡缕石 |
| 2.2.3 纳米铁-坡缕石复合材料 |
| 2.3 钝化材料表征测定 |
| 2.4 土壤理化性质测定 |
| 2.5 土壤钝化实验与盆栽实验 |
| 2.5.1 土壤重金属钝化实验 |
| 2.5.2 盆栽实验 |
| 2.6 土壤重金属生物有效态测定 |
| 2.6.1 DTPA萃取态重金属含量测定 |
| 2.6.2 TCLP萃取态重金属含量测定 |
| 2.6.3 水溶性萃取态重金属含量测定 |
| 2.7 土壤重金属化学形态测定 |
| 2.8 植物中重金属含量测定 |
| 2.9 种子萌发和根芽伸长实验 |
| 2.10 土壤重金属钝化效果与生态风险评定方法 |
| 2.11 数据处理 |
| 3 结果与讨论 |
| 3.1 纳米铁-坡缕石复合材料表征 |
| 3.1.1 X射线衍射图谱(XRD)分析 |
| 3.1.2 扫描电子显微镜图(SEM)分析 |
| 3.1.3 傅里叶红外光谱(FTIR)分析 |
| 3.2 纳米铁-坡缕石复合材料对土壤理化性质的影响 |
| 3.2.1 土壤pH |
| 3.2.2 土壤电导率和阳离子交换量 |
| 3.3 纳米铁-坡缕石复合材料对土壤重金属生物有效性的影响 |
| 3.3.1 DTPA萃取态重金属含量 |
| 3.3.2 TCLP萃取态重金属含量 |
| 3.3.3 水溶性萃取态重金属含量 |
| 3.4 纳米铁-坡缕石复合材料对土壤重金属化学形态的影响 |
| 3.5 纳米铁-坡缕石复合材料对植物生长的影响 |
| 3.5.1 玉米幼苗根长与株高 |
| 3.5.2 玉米幼苗生物量 |
| 3.6 纳米铁-坡缕石复合材料对植物重金属富集特性的影响 |
| 3.6.1 玉米幼苗内重金属含量 |
| 3.6.2 玉米幼苗重金属富集和转运特性 |
| 3.7 纳米铁-坡缕石复合材料对种子萌发和根芽伸长的影响 |
| 3.7.1 种子萌发情况 |
| 3.7.2 种子根芽伸长情况 |
| 3.8 纳米铁-坡缕石复合材料对土壤重金属钝化效果和生态风险的影响 |
| 3.8.1 土壤重金属钝化效果 |
| 3.8.2 生态风险评价 |
| 3.9 相关性分析 |
| 3.9.1 幼苗重金属含量与土壤理化性质、重金属化学形态相关性分析 |
| 3.9.2 幼苗生长与土壤理化性质、重金属化学形态相关性分析 |
| 4 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略语表 |
| 1 引言 |
| 1.1 木质材料概述 |
| 1.1.1 我国木材资源与利用现状 |
| 1.1.2 人工林杨木及其功能性改良 |
| 1.2 导电材料概述 |
| 1.3 木基导电材料国内外研究现状 |
| 1.3.1 木基导电材料的制备方法 |
| 1.3.2 性能评价与表征技术 |
| 1.3.3 木基导电材料的功能与应用 |
| 1.4 选题意义和主要研究内容 |
| 1.4.1 选题意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2 实体木材基质模板与GO前驱体的制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 试验材料与试剂 |
| 2.2.2 试验仪器设备 |
| 2.2.3 实体木材基质模板的制备 |
| 2.2.4 GO前驱体的制备 |
| 2.2.5 实体木材/rGO复合材料制备工艺 |
| 2.2.6 导电材料的表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 实体木材基质模板孔隙连通性分析 |
| 2.3.2 石墨粉粒度与GO分散液的关系 |
| 2.4 小结 |
| 3 绿色化学法制备木材/石墨烯导电材料 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料制备 |
| 3.2.1 试验材料及设备 |
| 3.2.2 材料制备 |
| 3.2.3 表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 还原剂对材料导电性能的影响 |
| 3.3.2 优化条件下复合材料的制备与性能 |
| 3.3.3 rGO在木材基质模板内部的生长机理及导电机理探讨 |
| 3.3.4 三维异性导电木材的性能分析 |
| 3.3.5 三维导电线路的结构分析 |
| 3.3.6 导电材料的成分分析 |
| 3.3.7 导电材料的电磁屏蔽-吸波性能分析 |
| 3.3.8 导电木材的物理力学性能分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 间歇式机械力热压法制备木材/石墨烯导电材料 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验材料与方法 |
| 4.2.1 试验材料 |
| 4.2.2 试验仪器与设备 |
| 4.2.3 材料制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 试验因素对材料导电性能的影响 |
| 4.3.2 材料的三维导电性分析 |
| 4.3.3 导电材料的机理探讨 |
| 4.3.4 导电材料的结构分析 |
| 4.3.5 导电材料的成分分析 |
| 4.3.6 电磁屏蔽-吸波性能分析 |
| 4.3.7 导电材料的物理力学性能分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 热法还原制备木材/石墨烯导电材料 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验材料与仪器 |
| 5.2.1 试验材料 |
| 5.2.2 试验仪器与设备 |
| 5.2.3 导电材料的制备 |
| 5.3 低温还原法结果与分析 |
| 5.3.1 材料的导电性能分析 |
| 5.3.2 导电材料的导电机理探讨分析 |
| 5.3.3 rGO在木材机体孔隙中的生长分布规律评价 |
| 5.3.4 导电材料的孔隙结构分析 |
| 5.3.5 导电材料的成分分析 |
| 5.3.6 电磁屏蔽及吸波性能分析 |
| 5.3.7 rGO对木材基质模板物理力学性能的影响 |
| 5.4 高温炭化法制备导电材料 |
| 5.4.1 实验步骤 |
| 5.4.2 制备条件的优化 |
| 5.4.3 导电性分析 |
| 5.4.4 导电形成过程分析 |
| 5.4.5 导电材料的电磁屏蔽-吸波吸波性能分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 总结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外植物纤维研究现状 |
| 1.2.1 植物纤维结构 |
| 1.2.2 植物纤维机械性质 |
| 1.2.3 植物纤维热性质 |
| 1.3 国内外植物纤维增强复合材料研究现状 |
| 1.3.1 植物短纤维增强复合材料 |
| 1.3.2 连续植物纤维增强复合材料 |
| 1.4 植物纤维缠绕复合材料成型工艺及优化研究现状 |
| 1.4.1 植物纤维缠绕复合材料成型工艺 |
| 1.4.2 植物纤维缠绕复合材料成型工艺优化 |
| 1.5 国内外植物纤维及复合材料模拟研究现状 |
| 1.5.1 植物纤维微观模拟 |
| 1.5.2 植物纤维复合材料热模拟 |
| 1.5.3 植物纤维复合材料力模拟 |
| 1.6 论文的主要研究内容 |
| 第2章 加捻植物纤维束及复合材料结构及模拟 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 纤维束捻度 |
| 2.3 热物理性质 |
| 2.3.1 导热系数 |
| 2.3.2 密度和比热容 |
| 2.3.3 热膨胀系数 |
| 2.4 加捻植物纤维束结构分析模型 |
| 2.4.1 加捻短纤维纱束的力学模型 |
| 2.4.2 考虑空腔结构的热传导模型 |
| 2.5 复合材料细观力学分析理论 |
| 2.5.1 体积均匀化 |
| 2.5.2 微分近似 |
| 2.5.3 刚度的材料力学分析方法 |
| 2.5.4 缠绕复合材料等效模量预测理论 |
| 2.6 纤维束模拟及结果分析 |
| 2.6.1 考虑结构的植物纤维热物理性质 |
| 2.6.2 考虑结构的植物纤维模量预测 |
| 2.7 植物纤维复合材料模拟及规律分析 |
| 2.7.1 复合材料热物理性质 |
| 2.7.2 复合材料刚度 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 植物纤维缠绕复合材料内固化机理及模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁加热内固化原理 |
| 3.2.1 感应加热原理 |
| 3.2.2 电磁效应 |
| 3.3 复合材料固化过程机理 |
| 3.3.1 传热模型 |
| 3.3.2 固化模型 |
| 3.3.3 应力应变模型 |
| 3.4 复合材料固化模拟数值解法 |
| 3.4.1 空间域离散 |
| 3.4.2 时间域离散 |
| 3.5 植物纤维缠绕复合材料固化模拟及规律分析 |
| 3.5.1 材料及固化动力学参数 |
| 3.5.2 固化过程有限元模拟 |
| 3.5.3 复合材料固化过程 |
| 3.5.4 固化残余应力和变形 |
| 3.6 实验验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 植物纤维缠绕复合材料成型工艺 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结构设计与分析 |
| 4.2.1 纱片宽度 |
| 4.2.2 缠绕角 |
| 4.2.3 缠绕厚度 |
| 4.2.4 孔隙 |
| 4.3 材料特性与分析 |
| 4.3.1 纤维束捻度 |
| 4.3.2 含水率 |
| 4.4. 成型工艺与分析 |
| 4.4.1 固化工艺温度 |
| 4.4.2 纤维体积含量 |
| 4.4.3 缠绕张力 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 植物纤维缠绕复合材料成型工艺优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验设备 |
| 5.3 响应面算法 |
| 5.4 基于响应而及满意度函数的多目标优化设计 |
| 5.4.1 设计参数和目标函数 |
| 5.4.2 响应面建模 |
| 5.4.3 工艺参数交互作用 |
| 5.4.4 基于满意度函数的多目标优化设计 |
| 5.5 可靠性及灵敏度分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 专利 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 研究现状及发展动态 |
| 1.2.1 原竹的应用现状 |
| 1.2.2 原竹的发展现状 |
| 1.2.3 小结 |
| 1.3 研究目标和研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 研究方法和技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 原竹特性认知 |
| 2.1 原竹的基本形式 |
| 2.1.1 天然原竹 |
| 2.1.2 改性竹材 |
| 2.1.3 小结 |
| 2.2 原竹的化学组成 |
| 2.3 原竹的物理性能 |
| 2.4 原竹的分级结构 |
| 2.4.1 生物学特性 |
| 2.4.2 解剖构造 |
| 2.4.3 小结 |
| 2.5 原竹的材料力学性质 |
| 2.5.1 多尺度拉伸力学特性 |
| 2.5.2 多尺度断裂特性 |
| 2.5.3 多尺度增韧机制 |
| 2.5.4 小结 |
| 2.6 原竹的破坏形式与处理 |
| 本章小结 |
| 第三章 基于Affordance的原竹供给 |
| 3.1 Affordance理论 |
| 3.1.1 Affordance理论的起源 |
| 3.1.2 Affordance在设计领域的发展 |
| 3.2 Affordance与设计 |
| 3.3 原竹的Affordance |
| 3.3.1 自然性 |
| 3.3.2 不规则性 |
| 3.3.3 中空性 |
| 3.3.4 高弯曲性 |
| 3.3.5 各向异性 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 基于Affordance的原竹特性与竹坐具设计 |
| 4.1 坐的行为要素认知 |
| 4.2 坐具的设计要素分析 |
| 4.3 原竹的Affordance与竹坐具设计 |
| 4.3.1 基于原竹特性认知的竹坐具设计 |
| 4.3.2 基于原竹特性认知的修正的竹坐具设计 |
| 4.3.3 基于原竹特性认知的改性/复合的竹坐具设计 |
| 4.4 原竹的Affordance与竹坐具设计的设计现象的梳理 |
| 4.4.1 基于原竹材质自然性的表现 |
| 4.4.2 基于原竹不规则性的连接方式的处理 |
| 4.4.3 基于原竹弯曲工艺的表现 |
| 4.4.4 基于原竹多尺度力学行为的表现 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于Affordance的原竹特性在竹坐具设计中的应用 |
| 5.1 设计步骤 |
| 5.2 设计思考——设计关键词的确定 |
| 5.3 设计探索——原竹的Affordance与坐具设计 |
| 5.4 设计实践1——原竹特性认知的改性/复合 |
| 5.4.1 原竹的Affordance与配置的性质 |
| 5.4.2 原竹特性的改性/复合 |
| 5.4.3 实验 |
| 5.4.4 竹凳——呼吸 |
| 5.5 设计实践2——原竹特性认知的修正 |
| 5.5.1 原竹的Affordance与配置的性质 |
| 5.5.2 原竹特性认知的修正 |
| 5.5.3 竹凳——盛开 |
| 5.6 设计实践3——改性竹材在竹坐具设计中的一些实践应用 |
| 5.6.1 定格椅 |
| 5.6.2 欧米伽Ω椅 |
| 5.7 设计应用测试 |
| 5.8 本章小结 |
| 结论 |
| 结论 |
| 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要的研究成果 |
| 发表论文 |
| 申请专利 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 附录1 设计测试问卷 |
| 附录2 问卷者访谈 |
| 附录3 基于Affordance的原竹特性在竹坐具设计中的设计流程图 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究目的 |
| 1.3 淀粉的物化性质及改性工艺的国内外研究现状 |
| 1.3.1 淀粉资源概述 |
| 1.3.2 淀粉内部结构及性能研究 |
| 1.3.3 淀粉的物理改性研究 |
| 1.3.4 淀粉的化学改性研究 |
| 1.4 植物纤维的物化性质及改性工艺的国内外研究现状 |
| 1.4.1 植物纤维资源概述 |
| 1.4.2 植物纤维内部结构及性能研究 |
| 1.4.3 植物纤维物理改性研究 |
| 1.4.4 植物纤维化学改性研究 |
| 1.5 聚合物发泡成型的国内外研究现状 |
| 1.5.1 聚合物的气泡成核研究 |
| 1.5.2 聚合物的气泡生长研究 |
| 1.5.3 聚合物的气泡破裂研究 |
| 1.5.4 发泡成型工艺及设备 |
| 1.6 国内外研究现状小结 |
| 1.7 研究内容与论文框架 |
| 1.7.1 主要研究内容 |
| 1.7.2 论文框架 |
| 第二章 面向淀粉再回生特征的淀粉塑化-氧化交叉改性工艺研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料与仪器 |
| 2.2.2 塑化-氧化交叉改性方法与工艺 |
| 2.2.3 改性淀粉生物质制品的制备 |
| 2.2.4 实验表征方法 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 塑化-氧化交叉改性淀粉的结晶结构分析 |
| 2.3.2 塑化-氧化交叉改性淀粉的官能团变化 |
| 2.3.3 塑化-氧化交叉改性淀粉的差示量热分析 |
| 2.3.4 改性淀粉浆料流变性分析及优化 |
| 2.3.5 改性淀粉生物质制品的机械性能分析 |
| 2.3.6 改性淀粉生物质制品的防水性能分析 |
| 2.3.7 改性淀粉及其生物质制品的内部结构表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 过氧化氢-尿素改性的植物纤维与淀粉间相容性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与仪器 |
| 3.2.2 植物纤维的过氧化氢-尿素低温处理工艺 |
| 3.2.3 实验表征方法 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 过氧化氢-尿素改性植物纤维的官能团变化与氢键构建 |
| 3.3.2 改性植物纤维与改性淀粉间氢键搭接的理论模型 |
| 3.3.3 改性植物纤维与改性淀粉相容性分析 |
| 3.3.4 改性植物纤维生物质制品的机械性能分析 |
| 3.3.5 改性植物纤维生物质制品的环境友好性评价 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 植物纤维/淀粉粉异质体材料内气泡破裂模型构建 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 异质体材料制品内气泡生长过程研究 |
| 4.2.1 植物纤维/淀粉异质体材料气泡碰撞与破裂 |
| 4.2.2 气泡弹性回缩与固化 |
| 4.3 “局部收缩—应力极限”气泡破裂模型 |
| 4.3.1 “局部收缩—应力极限”数学模型建立 |
| 4.3.2 气泡破裂模型理论分析 |
| 4.3.3 气泡破裂理论的应用验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 单边空腔自由式发泡工艺及成型模具研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 植物纤维/淀粉生物质制品的发泡工艺 |
| 5.2.1 一体式发泡工艺 |
| 5.2.2 分步式发泡工艺 |
| 5.3 单边空腔自由式发泡模具 |
| 5.3.1 整体透气钢镶嵌整体设计 |
| 5.3.2 自动回弹发泡空腔设计 |
| 5.3.3 凹槽及排气孔设计 |
| 5.3.4 单边空腔自由发泡模具应用验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全开放式泡孔结构的生物质制品表面性能提升 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验原料与仪器 |
| 6.2.2 全开放式泡孔结构生物质制品的制备 |
| 6.2.3 纳米级植物纤维增强的淀粉基生物质薄膜的制备 |
| 6.2.4 全开放式泡孔结构的生物质制品表面铺膜 |
| 6.2.5 实验表征方法 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 TPS/LCNF生物质复合薄膜的内部形态分析 |
| 6.3.2 TPS/LCNF生物质复合薄膜的机械性能分析 |
| 6.3.3 TPS/LCNF生物质复合薄膜的防水性能分析 |
| 6.3.4 铺膜后全开放式泡孔结构生物质制品的表面性能分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研项目 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 前言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 蛋白质基绿色复合材料的研究进展 |
| 1.2.1 蛋白质基复合材料的改性进展 |
| 1.2.2 棉籽蛋白简介 |
| 1.2.3 棉籽蛋白基复合材料的研究现状 |
| 1.3 剑麻纤维增强生物基复合材料的研究进展 |
| 1.3.1 剑麻纤维简介 |
| 1.3.2 国内外研究现状 |
| 1.3.3 剑麻纤维的表面改性 |
| 1.4 课题来源与研究方案 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 研究方案与内容 |
| 1.4.3 选题特色与创新之处 |
| 第二章 实验材料与表征测试 |
| 2.1 主要试剂与仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 物相表征与性能测试 |
| 2.2.1 场发射扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.2 X射线能谱(EDS) |
| 2.2.3 傅里叶红外光谱分析(FT-IR) |
| 2.2.4 热重分析(TG) |
| 2.2.5 差示扫描量热仪(DSC) |
| 2.2.6 固体核磁共振技术(SSNMR) |
| 2.3 部分实验原料的前期处理及结果表征 |
| 2.3.1 双醛淀粉(DAS)的制备及其结构表征 |
| 2.3.2 剑麻纤维(SF)的碱化处理及其结构表征 |
| 第三章 DAS交联的棉籽蛋白/剑麻纤维绿色复合塑料的加工制备与性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 热压加工法制备原料棉籽蛋白基复合塑料(蛋白质含量为50%) |
| 3.2.2 复合塑料的力学性能评价 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 物相结构表征 |
| 3.3.2 力学性能测试 |
| 3.3.3 复合塑料的热分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 DAS交联的纯化棉籽蛋白/剑麻纤维薄膜的界面结合与性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 纯化棉籽蛋白基薄膜的加工制备 |
| 4.2.2 纯化棉籽蛋白(PCP)的表征及测试 |
| 4.2.3 薄膜的耐水性能测试 |
| 4.2.4 薄膜的力学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 物相结构表征 |
| 4.3.2 力学性能测试 |
| 4.3.3 薄膜的疏水性能 |
| 4.3.4 薄膜的热分析 |
| 4.3.5 DAS交联的PCP/SF薄膜之间的相互作用形式 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间获得成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 生物聚合物材料 |
| 1.3 聚乳酸 |
| 1.3.1 力学性能 |
| 1.3.2 降解机理 |
| 1.3.3 加工方法 |
| 1.4 聚乳酸复合材料 |
| 1.4.1 力学性能 |
| 1.4.2 热力学性能 |
| 1.4.3 制造工艺及方法 |
| 1.5 玄武岩纤维 |
| 1.5.1 玄武岩纤维复合材料 |
| 1.5.2 玄武岩纤维作为聚乳酸增强材料的优势 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 第2章 复合材料失效机理研究 |
| 2.1 复合材料的断裂、冲击以及疲劳破坏机理 |
| 2.1.1 复合材料的断裂机理 |
| 2.1.2 复合材料的冲击破坏机理 |
| 2.1.3 复合材料的疲劳破坏机理 |
| 2.2 提高复合材料纤维与基体界面性能方法 |
| 2.2.1 纤维表面处理 |
| 2.2.2 基体改性 |
| 2.2.3 加工条件 |
| 2.3 纤维预处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 聚乳酸/玄武岩纤维复合材料力学性能研究 |
| 3.1 材料配置 |
| 3.1.1 试验材料 |
| 3.1.2 分析测试仪器 |
| 3.1.3 原料预处理及复合材料配置 |
| 3.2 材料性能表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 纤维长度分布 |
| 3.3.2 拉伸性能 |
| 3.3.3 弯曲性能 |
| 3.3.4 冲击性能 |
| 3.4 复合材料拉伸力学性能预测模型 |
| 3.4.1 随机取向短纤维复合材料弹性模量预测模型 |
| 3.4.2 修正系数优化 |
| 3.4.3 模型精度验证 |
| 3.4.4 拉伸强度预测模型 |
| 3.5 复合材料拉伸性能数学模型 |
| 3.5.1 弹性模量的数学模型 |
| 3.5.2 拉伸强度的数学模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 聚乳酸/玄武岩纤维复合材料热性能及耐老化性能分析 |
| 4.1 试验方法 |
| 4.2 热力学能分析 |
| 4.2.1 结晶度对聚乳酸性能的影响 |
| 4.2.2 差示扫描量热法 |
| 4.2.3 热性能分析 |
| 4.3 动态热性能分析 |
| 4.3.1 动态力学性能测量基本原理 |
| 4.3.2 动态热力学性能 |
| 4.4 加速老化拉伸力学性能变化 |
| 4.4.1 加速老化结果分析 |
| 4.4.2 老化后的拉伸性能数学模型 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 汽车结构件多材料优化设计 |
| 5.1 多材料设计方法 |
| 5.2 基于多材料轻量化的零件设计 |
| 5.2.1 多岛遗传算法 |
| 5.2.2 代理模型方法 |
| 5.3 多材料汽车零件设计 |
| 5.4 基于代理模型与MIGA结合的优化设计 |
| 5.4.1 RSM-MIGA多材料优化设计 |
| 5.4.2 BP-MIGA多材料优化设计 |
| 5.4.3 Kriging-MIGA多材料优化设计 |
| 5.5 参数相关性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 聚乳酸/玄武岩纤维复合材料疲劳性能研究 |
| 6.1 拉伸力学性能分析 |
| 6.1.1 试验材料 |
| 6.1.2 分析测试仪器 |
| 6.1.3 试验方法 |
| 6.1.4 试验结果分析 |
| 6.1.5 材料弹性模量预测 |
| 6.2 疲劳性能分析 |
| 6.2.1 试验材料 |
| 6.2.2 分析测试仪器 |
| 6.2.3 试验方法 |
| 6.2.4 试验结果分析 |
| 6.3 基于材料疲劳性能的汽车多材料副仪表板总成设计 |
| 6.3.1 复合材料疲劳理论 |
| 6.3.2 基于CAE疲劳分析的整车疲劳载荷 |
| 6.3.3 整车及副仪表板区域有限元建模 |
| 6.3.4 多材料副仪表板总成设计 |
| 6.4 汽车多材料副仪表板总成疲劳寿命分析 |
| 6.4.1 有限元模型预处理 |
| 6.4.2 疲劳寿命分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 工作总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在校期间研究成果 |
| 作者简介 |
| 在校期间研究成果 |
| 参与的科研项目 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 碱矿渣复合材料国内外研究现状 |
| 1.3 聚苯乙烯颗粒(EPS)在建筑材料中的研究现状 |
| 1.4 结构-保温功能一体化在建筑材料中的研究现状 |
| 1.5 还原氧化石墨烯(rGO)在碱矿渣复合材料中的研究现状 |
| 1.6 建筑材料的全生命周期评估研究现状 |
| 1.7 本课题主要研究内容及技术路线图 |
| 1.7.1 本课题主要研究内容 |
| 1.7.2 本课题技术路线图 |
| 第2章 原材料与实验方法 |
| 2.1 实验原材料 |
| 2.1.1 胶凝材料 |
| 2.1.2 骨料 |
| 2.1.3 碱性激发剂 |
| 2.1.4 纳米材料 |
| 2.2 实验仪器与方法 |
| 2.2.1 砂浆搅拌机 |
| 2.2.2 抗压、抗折强度测试仪 |
| 2.2.3 流动性测试 |
| 2.2.4 导热系数测试仪 |
| 2.2.5 场发射环境扫描电镜仪 |
| 2.2.6 热重分析仪 |
| 2.2.7 压汞仪 |
| 2.3 全生命周期评估(LCA) |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 轻骨料EPS对碱矿渣复合材料力学和保温性能影响研究 |
| 3.1 实验方案及试样制备 |
| 3.2 EPS对碱矿渣复合材料的物理性能影响研究 |
| 3.2.1 EPS对碱矿渣复合材料干、湿密度的影响 |
| 3.2.2 EPS对碱矿渣复合材料吸水率的影响 |
| 3.3 EPS对碱矿渣复合材料工作性能影响研究 |
| 3.4 EPS对碱矿渣复合材料力学性能影响研究 |
| 3.4.1 EPS对碱矿渣复合材料抗压、抗折强度的影响 |
| 3.4.2 EPS对碱矿渣复合材料折压比的影响 |
| 3.5 EPS碱矿渣硬化浆体微观特性 |
| 3.5.1 孔隙率及孔结构分析 |
| 3.5.2 微观结构分析 |
| 3.6 EPS对碱矿渣复合材料保温性能影响研究 |
| 3.6.1 EPS对碱矿渣复合材料导热系数的影响 |
| 3.6.2 密度、孔隙率和EPS掺量与导热系数的关系 |
| 3.6.3 EPS碱矿渣复合材料的保温性能机理研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 rGO增强EPS碱矿渣复合材料结构-保温一体化性能研究 |
| 4.1 实验方案与试件的制备 |
| 4.2 rGO-EPS碱矿渣复合材料物理性能研究 |
| 4.2.1 rGO对EPS碱矿渣复合材料干、湿密度的影响 |
| 4.2.2 rGO对EPS碱矿渣复合材料吸水率的影响 |
| 4.3 rGO-EPS碱矿渣复合材料的工作性能研究 |
| 4.4 rGO-EPS碱矿渣复合材料的力学性能研究 |
| 4.4.1 rGO对EPS碱矿渣复合材料的抗压、抗折强度的影响 |
| 4.4.2 rGO对EPS碱矿渣复合材料折压比的影响 |
| 4.5 rGO-EPS碱矿渣复合材料保温性能研究 |
| 4.5.1 rGO-EPS碱矿渣复合材料的导热系数研究 |
| 4.5.2 EPS与rGO在碱矿渣复合材料中的协同作用 |
| 4.6 rGO增强EPS碱矿渣复合材料结构-保温一体化的反应机理分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 绿色新型建筑保温材料全生命周期评估 |
| 5.1 全生命周期评估 |
| 5.1.1 研究对象及系统范围的确定 |
| 5.1.2 LCA 的清单数据来源 |
| 5.1.3 基于建筑信息模型(BIM)的LCA数据提取及处理 |
| 5.2 LCA的影响评价及BIM的计算结果 |
| 5.2.1 EPS碱矿渣复合材料体系 |
| 5.2.2 rGO-EPS碱矿渣复合材料体系 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
| 学位论文答辩委员会决议书致谢 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的成果 |
