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材料学(080502)
2016-9-3
研究方向:
1、聚合物基复合材料动态力学行为及机理
本研究方向以扩展聚合物基复合材料在航空航天结构件上的应用为目标,开展聚合物基复合材料在高频疲劳、动态冲击和超高速撞击等条件下的力学行为及损伤机理研究,综合运用现代测试分析方法,评价聚合物基复合材料在不同应变速率下的性能演化规律,考察聚合物基复合材料在不同动态加载条件下损伤行为及变形机制,揭示复合材料微观组织与动态力学行为的相关性。研究成果即可丰富聚合物基复合材料的力学性能数据,为聚合物基复合材料在航空航天飞行器及动态服役结构件上的应用提供设计参考,又有助于阐明聚合物基复合材料在动态加载条件下的变形损伤机制,为聚合物基复合材料的改进和新型聚合物基复合材料的开发提供指导,具有明确的理论和应用价值。
2、环境因素作用下复合材料损伤效应及机理
航空航天飞行器服役期间会经历高真空、冷黑、热循环、太阳辐射、带电粒子辐射、原子氧、微流星与空间碎片、电离层与等离子体等环境,发射之前在地面还会受到潮湿环境的影响。这些环境因素会导致聚合物基复合材料受到损伤,力学性能下降,降低航天器的结构稳定性和可靠性。本研究方向利用多种环境模拟设备,通过加速实验方法研究聚合物基复合材料力学性能、冲击性能、表面化学结构、析气质损、热膨胀系数、物理/化学老化等演化规律与损伤效应,探寻失效机理,评价环境老化寿命。
3、混杂多尺度复合材料的制备、结构和性能
本研究方向基于碳纳米管优异性能和RTM工艺低成本特性,开展以下研究:(1)纳米复合树脂基体组成、结构、表面与界面特性、动态流变性能;(2)碳纳米管混杂多尺度复合材料的RTM成型、结构表征与性能评价;(3)RTM成型混杂多尺度复合材料结构形成机制及其对复合材料物理性能的影响;(4)基于碳纳米管的低成本结构/功能一体化复合材料开发与应用。通过复合材料微观机构设计和工艺控制,发展结构功能一体化碳纳米管混杂多尺度复合材料的结构控制和纳米化技术。
4、多功能纳米复合材料及结构健康监测
本方向主要开展兼具隐身、阻燃及自传感等多功能于一体的多功能纳米复合材料研究,主要研究内容包括:(1)碳纳米管、氧化石墨烯及纳米功能材料的溶液单分散性研究及表征;(2)基于碳纳米管三维薄膜结构的优化制备及性能表征;(3)基于碳纳米管三维薄膜结构的阻燃、吸波及传感复合材料制备及功能验证;(4)基于碳纳米管/氧化石墨烯/POSS单体的多功能纤维上浆剂优化制备及性能研究;(5)基于光纤传感器及碳纳米三维薄膜结构的复合材料健康监测研究;(6)基于光纤传感器的复合材料制造过程监测及工艺调控研究。
5、新型环氧树脂及其复合材料的设计与制造
本研究方向对环氧树脂的固化反应机理、反应动力学、固化物结构与性能进行深入的研究,以潜伏性环氧树脂基体及高性能环氧泡沫材料为研究方向,开展以下的研究内容:(1)设计新型的环氧树脂固化剂、固化促进剂体系,该促进剂通过叔胺(或酸酐)与金属盐络合的方式,降低叔胺(酸酐)的亲核反应活性,使环氧树脂具有良好的潜伏性。该树脂体系在室温下具有良好的储存期,并在适当的温度条件下迅速活化,引发环氧基团的开环反应。该树脂不仅可满足RTM、RFI、模压成型等多种成型工艺,还可用于树脂基复合材料预浸料的制备,解决目前复合材料预浸料使用期短、难以储存运输的难题。(2)通过对环氧树脂固化剂、促进剂的筛选、复配,实现对环氧树脂固化速度的调控,使环氧树脂的凝胶速度与发泡剂分解速度相匹配,制备出强度高、密度低的环氧树脂泡沫材料,该材料可应用于轻质复合材料结构的设计与制造。
6、高性能树脂基纳米复合材料
本研究方向主要致力于以下问题的研究:(1)以双马来酰亚胺树脂、环氧树脂以及热塑性聚芳醚树脂等为基体,深入开展填充法、插层法等制备纳米复合材料的工艺研究,基于材料科学的新理论、新的计算技术,对纳米复合材料的结构和性能进行分析和预测,通过微观结构设计与控制,为开发高性能树脂基体奠定基础。(2)研究开发微米纤维和纳米无机组分共同作为增强体的树脂基复合材料,分析纤维和无机纳米组分的协同作用机制,探讨微观结构对宏观性能的影响,改善提高传统纤维复合材料的综合性能。(3)基于纳米粒子在声、光、热、电、磁等方面的独特性质,针对航空航天、国防工业等领域的需求,研究开发具有隐身、阻燃以及防弹等不同功能的树脂基纳米复合材料,系统研究材料组成、结构对功能的影响,对其作用机理进行深入分析。
导师队伍:高禹  李伟  王柏臣  陆春  卢少微  于祺
 
 
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