抗輻射復合材料

關于抗輻射復合材料第1頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四抗輻射復合材料在高劑量輻射能量照射下，能長時間使用的復合材料電離輻射天然輻射人工輻射核工業(yè)地球放射性元素宇宙射線醫(yī)學治療第2頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四核輻射核能是能源可持續(xù)發(fā)展的希望，核裂變與核聚變+22放射性物質(zhì)所放射出的α射線，β射線，γ射線和中子α射線氦核，質(zhì)量大，電離作用強β射線γ射線β衰變產(chǎn)生，正電子流或負電子流通過任何物質(zhì)時，均與物質(zhì)中的原子發(fā)生作用第3頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四γ射線光電效應電子對效應康普頓效應低能γ射線，原子序數(shù)大的介質(zhì)高能γ射線，原子序數(shù)大的介質(zhì)中能γ射線，原子序數(shù)小的介質(zhì)被全部吸收第4頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四應用1大型超導磁鐵線圈電絕緣性易受高劑量輻射的影響玻纖增強/環(huán)氧樹脂足夠的電絕緣性適當?shù)牡蜏貦C械性能合理的制造成本輻射性能急劇降低能在高溫和低溫工作承受高輻射氰酸酯樹脂復合材料第5頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四應用2陶瓷纖維增強復合材料高抗輻射陶瓷+少量環(huán)氧樹脂SiC/SiC復合材料采用結(jié)晶的且配比更理想的纖維改變纖維與基體間的界面改變基體加工路線改變纖維結(jié)構尖晶石MgO?nAl2O3聚合物浸漬和熱解法SiC基體為無定型含碳量過高大規(guī)模生產(chǎn)降低成本第6頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四應用3耐放射性輻射陶瓷材料用于制作貯存放射性核廢料的容器螢石抵抗放射性作用下的破壞過程晶格中排列著柔性分子，在受輻照時，使自身結(jié)構發(fā)生可逆的彎曲和移位，有效阻止輻射引起的形變幾百年內(nèi)抵抗強輻射保持密封隔絕性能等離子體面對材料碳纖維復合材料第7頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四輻射類型紫外線X射線γ射線中子輻射波長逐漸變短研制用于宇航，核電站，電磁雜波防護等的復合材料抗輻射能力與材料組分有關重金屬化合物纖維增強材料陶瓷粉末稀土金屬氧化物無機材料樹脂基體分子主鏈上含有芳環(huán)第8頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四抗輻射性能的參數(shù)表達吸收劑量（D）：單位質(zhì)量的物質(zhì)所吸收的電離輻射的平均能量D=dE/dm,Gy戈瑞屏蔽率光照射到物體上出現(xiàn)透射，反射，吸收反射率和吸收率之和，即屏蔽率=1–透射率單位體積內(nèi)所有原子的微觀截面之和為宏觀截面，μ線性衰減系數(shù)第9頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四防紫外線復合材料180–400nm的電磁波反射作用原理選擇吸收作用防紫外線纖維防紫外線織物具有抗紫外線破壞能力的纖維含有紫外線屏蔽劑的纖維織物上施加一種能屏蔽紫外線的物質(zhì)，該物質(zhì)對織物的使用性能影響小防紫外線涂料成膜樹脂，高效紫外線吸收劑，自由基捕獲劑-CN第10頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四防紫外線纖維本身具有抗紫外線破壞能力，含紫外線屏蔽劑紫外線屏蔽劑：具有吸收或反射紫外線作用的物質(zhì)無機：反射或散射作用，無光能的轉(zhuǎn)化高嶺土，滑石粉，CaCO3，F(xiàn)e2O3，ZnO，TiO2有機：具有強烈的，選擇性吸收高能量紫外線的性質(zhì)通過光物理或光化學過程將吸收的能量轉(zhuǎn)換分子間能量轉(zhuǎn)移，分子內(nèi)結(jié)構變化顆粒達到納米級分散時，比表面積增大，表面化學活性高第11頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四含紫外屏蔽劑纖維制備將紫外屏蔽劑與單體一起共聚得到防紫外線聚合物浸漬，印花，涂層等，直接黏附在纖維上共混熔融紡絲屏蔽劑與纖維有良好的相容性，屏蔽劑不升華，不分解，對人體安全，粒徑小，對纖維質(zhì)量影響小要求第12頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四防紫外線織物纖維法：利用具有防紫外線功能的纖維生產(chǎn)織物后處理法：用含屏蔽劑的溶液或膠粘劑對成品纖維或織物進行浸漬或涂覆處理交聯(lián)劑將屏蔽劑的分子與纖維大分子連接膠粘劑將屏蔽劑機械的黏附在纖維上O第13頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四防X射線復合材料X射線X射線沉積在物質(zhì)內(nèi)一般為含鉛的玻璃，有機玻璃以及橡膠等基體常用聚丙烯等，屏蔽劑為鉛和鋇等重金屬化合物X射線應力波急劇升溫材料拉應力使防熱材料失效稀土元素的氧化物塑料薄膜閃爍器防熱-抗輻射復合材料第14頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四防中子輻射復合材料中子具有很強的穿透力，在空氣和其他物質(zhì)中可以傳播很遠的距離，對人體的危害遠大于X射線和γ射線能阻擋X射線和γ射線的材料，往往不能阻擋中子快中子的散射和減速慢中子被吸收后放出共化粒子或γ射線防中子輻射纖維聚合物基防中子輻射復合材料高分子彈性體快中子慢化劑慢中子吸收劑γ射線屏蔽劑SiC第15頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四防彈復合材料為阻擋彈丸，彈片和射流等的侵徹而設計制造的一類復合材料第16頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四防彈復合材料裝甲結(jié)構的類型與用途單純的纖維織物復合材料層合板不加樹脂，只通過縫紉方法將多層平面織物縫合，或?qū)⒗w維經(jīng)三維，多維編織而成，軟裝甲。人體防護，手槍或軟金屬彈的防護，易內(nèi)傷由樹脂和纖維，織物復合而成單獨防護，全復合材料靶板作為背板與陶瓷復合構成陶瓷/復合材料裝甲陶瓷/復合材料裝甲最有效的輕質(zhì)復合防彈裝甲體系復合材料背板陶瓷板第17頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四防彈復合材料組分防彈纖維尼龍纖維玻璃纖維芳綸纖維超高分子量聚乙烯纖維PBO纖維防彈陶瓷破碎彈體改變彈體運動方向阻擋和磨蝕彈體Al2O3，B4C，SiC，TiB2第18頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四防彈性能影響因素纖維種類樹脂基體種類與含量織物結(jié)構面密度彈擊速度防彈性能以材料對彈丸或彈片動能吸收程度來衡量防彈材料的能量吸收受材料的結(jié)構形式與特性影響第19頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四纖維類型的影響防彈性能主要由纖維決定，強度高，模量高，延伸率大，韌性好在高應變率下性能好Kevlar纖維軟化，破壞前呈大變形，可吸收一定能量破壞前發(fā)生塑性變形，沿纖維縱向有撕裂現(xiàn)象，可吸收大量沖擊能尼龍玻璃纖維脆性斷裂，破壞前延伸率較低，吸能較小玻璃為凝固的過冷液體，呈離子結(jié)構芳綸纖維經(jīng)液晶紡絲，氫鍵超高分子量聚乙烯高取向，高結(jié)晶結(jié)構第20頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四樹脂基體及含膠量耐高溫，高韌性，高強度，低模量，低成本聚氨酯樹脂低密度聚乙烯交聯(lián)聚異戊二烯聚丙稀聚乙烯醇縮丁醛改性酚醛樹脂環(huán)氧樹脂聚酯樹脂雙馬來酰亞胺樹脂樹脂類型含膠量過低過高樹脂與纖維，纖維與纖維間的粘結(jié)性下降與樹脂粘結(jié)纖維數(shù)量增加，限制變形作用樹脂層變厚，易造成破壞，纖維作用不充分第21頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四面密度影響彈速面密度越大，彈道吸能越大芳綸纖維復合材料的能量吸收增加玻璃纖維復合材料的能量吸收增加DyneemaUD66復合材料的能量吸收減小V彈道性能理論分析模型物理模型面密度統(tǒng)計模型能量分配模型第22頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四自修復功能復合材料一方面在現(xiàn)有加工條件下，材料內(nèi)部不可避免地存在著微裂紋、雜質(zhì)、微孔隙等微觀缺陷；另一方面在材料的使用過程中，也經(jīng)常受到外力沖擊等破壞，使其在內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋。復合材料損壞的過程基體損傷增強纖維和基體脫層增強纖維斷裂超聲波和射線照相術等無損檢測第23頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四生物體受到損傷后的自愈合功能自修復模型提出第24頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四自修復模型的提出材料的損傷，特別是那些內(nèi)部不能被探測到的損傷在不使用外加修補材料的情況下，能得到一定程度的修復?；炷帘３植牧系臋C械強度，消除隱患，延長使用壽命第25頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四

智能傳感型自修復液芯纖維型自修復微膠囊型自修復熱可逆交聯(lián)反應型自修復自修復模型的種類第26頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四智能傳感型自修復由包括傳感器，控制器和執(zhí)行器以及信息處理等部分組成的功能系統(tǒng)埋入材料中，使其具備敏感環(huán)境變化的自判斷性，自適應性，自修復性等功能。光纖自修復體系制備復合材料光纖被拉伸相位差發(fā)熱，軟化基體壓合力，修復第27頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四電場下的自修復模型電流體力學原理修復材料導電層絕緣粒子層絕緣層破壞電極系統(tǒng)激活膠狀粒子集中在損傷處實現(xiàn)自修復第28頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四液芯纖維型自修復埋入基體的液芯纖維于裂紋擴展時釋放修復物質(zhì)治愈裂紋中空玻璃纖維增強復合材料中空玻璃纖維中加入修復劑實現(xiàn)損壞前期的自修復中空玻璃纖維/玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復合材料纖維與基體材料的匹配問題第29頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四液芯纖維型自修復導致材料內(nèi)部損傷的因素修復劑釋放的驅(qū)動力空芯纖維封入纖維內(nèi)的化學試劑修復劑的加工處理及固化方法纖維管與基材的匹配修復前后的強度變化纖維管的數(shù)量第30頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四微膠囊型自修復將微膠囊化的修復劑包埋于基體材料中將引發(fā)劑，催化劑直接或微膠囊化包埋于基體材料中裂紋囊壁破裂釋放到裂紋中固化修復第31頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四微膠囊型自修復優(yōu)勢技術相對成熟生產(chǎn)容易得到微膠囊容易分布于基體中小粒子能起到增韌作用膠囊要求粒徑大小合適膠囊的壁厚適中剛度要適中修復劑體系要求修復劑粘度盡可能低，流動性好修復體系的儲存時間長，壽命長聚合迅速，修復較快第32頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四膠囊性質(zhì)表征基體的固化工藝潛伏固化劑固化動力學環(huán)氧樹脂基復合材料單邊缺口彎曲實驗（SENB）玻璃纖維布增強環(huán)氧復合材料沖擊后壓縮實驗（CAI）玻璃纖維布增強環(huán)氧復合材料雙懸臂梁實驗（DBC）微膠囊的制備微膠囊和潛伏固化劑對復合材料自修復性能和力學性能的影響潛伏固化劑的制備第33頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四題目講解功能復合材料包括哪些種類？復合材料由什么組成？可降解吸收高分子包括哪些？合成的高分子包括哪些？抗輻射復合材料包括哪些？復合材料的反彈性能與哪些因素有關？阻燃復合材料的阻燃劑包括哪些？磁性復合材料中的磁性功能體一般為粒狀，即磁粉，主要包括哪兩類？第34頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四分別寫出導電聚乙炔和導電聚苯胺的結(jié)構式什么叫光導纖維？光在光導纖維中傳播數(shù)據(jù)的基本原理是什么？畫出光導纖維結(jié)構的示意圖阻尼復合材料的阻尼原理是什么？金屬基阻尼復合材料的阻尼性能與哪些因素有關？請闡述樹脂基防熱復合材料的燒蝕防熱原理和碳/碳防熱復合材料的優(yōu)點。磨檫復合材料包括哪幾類？由哪些組分組成？其特點有哪些？阻燃復合材料中的阻燃劑包括哪些？第35頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四復合材料根據(jù)基體的不同可分為哪些？稀土類磁粉發(fā)展的四個階段？導電復合材料按照基體和導電體可分為哪些？羥基磷灰石/聚乳酸復合材料的制備方法？自修復復合材料的種類？植物纖維/大豆油基復合材料中的大豆油功能基團的改性

？抗菌塑料由什么組成？阻燃復合材料的阻燃機理？熱適應復合材料的組成？第36頁，共39頁，2022年，5月20日，22點17分，星期四什么叫光導纖維？光在光導纖維中傳播數(shù)據(jù)的基本原理是什么？畫出光導纖維結(jié)構的示意圖本征導電復合材料可分為電子導電復合材料，離子導電復合材料和氧化還原型導電復合材料。請簡述其電子導電機制石英光纖的主要成分是什么？生產(chǎn)石英光纖所需要的主要原料有哪些？光纖生產(chǎn)工藝主要包括哪兩個過程？說明金屬基阻尼復合材料的阻尼性能與哪些因素有關？如何提高碳/碳防熱復合材料的抗氧化能力？熱適應復合材料的熱導率與哪些因素有關？摩阻復合材料和減摩復合材料各有什么特點？請分別舉出一些有代表性的摩阻和減摩復合材料。第37頁，共39頁，2