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张兴国
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教授   博士生导师   硕士生导师

性别: 男

毕业院校: 大连理工大学

学位: 博士

所在单位: 材料科学与工程学院

联系方式: 0411-84706183

电子邮箱: zxgwj@dlut.edu.cn

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碳纤维增强固体浮力材料性能研究

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论文类型: 期刊论文

发表时间: 2018-08-30

发表刊物: 功能材料

卷号: 49

期号: 8

页面范围: 8205-8210

ISSN号: 1001-9731

关键字: 碳纤维;环氧树脂;空心玻璃微珠;力学性能;数值模拟

摘要: 使用浓H2 SO4/浓HNO3的混酸体系对碳纤维(CF)的表面进行处理得到氧化碳纤维(OCF).采用超声分散和模具浇注成型法制备氧化碳纤维/空心玻璃微珠(HGMs)/环氧树脂固体浮力材料,研究了材料的密度、抗压强度、吸水率和断面形貌.使用ABAQUS数值模拟软件,建立了碳纤维增强固体浮力材料的模型,研究了碳纤维对材料应力分布的影响.结果表明,碳纤维经过氧化后,表面形成了羟基和羧基等基团,提高了自身与环氧树脂的界面结合状态.随着氧化碳纤维含量的增加,复合材料的占空比逐渐提高,但密度变化不大,而其抗压强度呈现先升高后降低的趋势.当碳纤维含量为5%(质量分数)时,抗压强度达41 MPa,提高约13.8%.固体浮力材料吸水率随碳纤维含量增加而提高,但所有试样的吸水率均小于2%.复合材料模型受压后的应力云图表明,碳纤维能够有效代替固体浮力材料基体承载很大一部分载荷,空心玻璃微珠球壳所受应力降低,减少了空心玻璃微珠破碎和裂纹源的产生,从而对固体浮力材料起到增强作用.

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