东华大学学报（自然科学版）

十五五规划首次将“航天强国”正式写入国家五年规划重点任务，明确提出加快建设航天强国。航空航天被定位为战略性新兴产业和经济增长新引擎，将通过产业创新工程，一体推进创新设施建设、技术研发与产品迭代，形成万亿级产业集。整理《东华大学学报(自然科学版)》近2年相关发文如下：

空间电动力绳镀铜对位芳纶长丝的耐空间原子氧性能 

郭雨璠1,2；林芳兵3；张野1,2；王凯1,2；蒋金华1,2；陈南梁1,2；邵慧奇1,4（1.东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心；2.东华大学纺织学院；3.烟台泰和新材高分子新材料研究院有限公司；4.东华大学纺织科技创新中心）

摘要：对位芳纶作为一种高性能纤维，在航天领域应用广泛，但其在低地球轨道（LEO）环境中的耐原子氧侵蚀能力较差。在对位芳纶表面镀铜，利用铜的延展性、抗腐蚀性和导电性，提高对位芳纶的耐侵蚀性能。对镀铜对位芳纶长丝分别进行96、192、288 h的原子氧辐照处理，并对样品的表面形貌、化学结构和力学、摩擦、导电及热稳定性能进行表征。结果表明：原子氧辐照使未镀铜的芳纶纤维表面变得粗糙、出现孔洞，质量损失严重；镀铜后的芳纶长丝在原子氧辐照后表面形貌维持相对完整，但表面粗糙度增加，且镀层逐渐被氧化生成CuO，导致导电性能和镀层与基体的结合力变弱。此外，由于镀层的防护作用，原子氧辐照对镀铜芳纶长丝的影响主要集中在表面，因此原子氧辐照对样品的热性能影响较小，而对力学性能产生一定的影响。

大气环境中航空发动机垂直射流流动机理研究 

江召兵1;王丙2;王美丽2(1.南京欧帕提亚信息科技有限公司;2.陆军军事交通学院)

摘要：以航空发动机射流改善小区域大气流动条件为切入点，借助开源计算流体力学软件OpenFOAM，对航空发动机垂直射流作用下大气的扰动情况进行数值模拟。数值模拟结合了可压缩射流和不可压缩射流的模拟手段，并考虑了大气温度垂直变化对射流的影响。结果显示：单航空发动机射流在空间上的影响区域呈倒锥形。随着高度的增加，射流速度逐渐递减，而影响区域则逐渐拓展；对于双航空发动机射流，在不可压缩区域的影响呈驼峰型。两射流中心线速度起初沿各自轴线快速降低，达到一定高度后，两射流相互作用，导致两者中心线速度达到最大。本研究成果对航空发动机垂直射流在改善局域大气环境方面具备潜在的应用价值。

SiO₂辐射制冷纳米纤维膜的制备及其在太空极端环境下的应用

周涛1,2;崔博3;侯成义1,2(1.东华大学材料科学与工程学院;2.东华大学先进纤维材料全国重点实验室;3.东华大学物理学院)

摘要：将被动式辐射制冷技术应用于航天器的散热降温管理，可有效避免航天器内部器件因高温而无法正常工作的问题。以聚乙烯醇（PVA）、硅酸四乙酯（TEOS）、磷酸和去离子水为原料，采用静电纺丝法结合高温煅烧技术，制备具有辐射制冷性能的二氧化硅（SiO₂）纤维膜，并对其室外辐射制冷效果、纤维力学性能和极端高温与紫外辐照环境下的耐用性能进行研究。结果表明：SiO₂纳米纤维膜具有良好的日间辐射制冷性能，最大降温幅度达17℃;具有良好的柔性，有效解决了无机纤维膜因力学性能差而易断裂的问题。在长期紫外辐照下，光谱性能未发生衰减，紫外-可见-近红外波段的反射率为94.5%,中红外波段的发射率为81.6%,在极端高温环境下其表现出长期耐用性。SiO₂纳米纤维膜通过辐射制冷的方式，为航天器热管理应用提供了新的可能性。

真空条件下模拟月壤玻璃高温熔体的结构和性能

石艳洁1,2,3;丁梦钊1,2,3;罗理达2,3;汪庆卫1,2,3(1.东华大学先进纤维材料全国重点实验室;2.东华大学先进玻璃制造技术教育部工程研究中心;3.东华大学中国轻工业特种玻璃及搪瓷重点实验室)

摘要：月壤的原位利用是制备月球基地建设用建筑材料的重要途径，但月球的高真空环境对月壤高温熔融的影响机制尚不明确。以嫦娥五号探测器采集的月壤为模拟对象，通过熔融淬火工艺制备模拟月壤玻璃，利用真空炉研究其在真空中于不同温度和保温时长高温熔融时的结构与性能变化，探究真空环境下模拟月壤玻璃的熔融机制。结果表明，真空条件下月壤玻璃高温熔融后质量损失仅为0.1%,挥发极少。但是真空环境会影响熔体气氛：熔体中游离氧降低，导致铁化合价转向低价态；玻璃网络体中非桥氧增多，玻璃网络体结构趋于疏松，使得样品密度下降4.21%。

拉伸载荷下针刺C/SiC螺栓连接失效模式的细观力学模拟

王通;张盛;高希光;宋迎东(南京航空航天大学能源与动力学院)

摘要：陶瓷基复合材料(CMC)在航空航天领域应用广泛，其必要的机械连接结构最为薄弱。在常用的螺纹连接中，CMC螺栓因承受预紧力带来的拉伸载荷，最易失效。提出一种预测针刺C/SiC螺栓失效模式的细观力学方法。建立由0°/90°单向纤维层、网胎层和针刺纤维束组成的螺栓的细观几何模型；建立这些组分的本构模型、失效准则和退化模型，并在此基础上进行渐进损伤分析(PDA);预测螺栓的极限断裂载荷与损伤演变过程。失效单元的分布表明，C/SiC螺栓的宏观失效模式是螺纹牙断裂。在细观尺度上，单向层和针刺纤维束的剪切破坏引起了螺纹牙断裂。为验证建立的细观力学模型，对C/SiC螺栓进行拉伸试验，试验结果与预测结果一致。

穿刺C/C复合材料固体火箭发动机喷管烧蚀性能仿真

孙志宏;李俊杰;曲志洋(东华大学机械工程学院)

摘要：为预测无纬布复合毡穿刺C/C复合材料固体火箭发动机的喷管烧蚀性能，探究材料热导率与喷管烧蚀率之间的关系，在Fluent平台上建立喷管烧蚀模型，以70-lb BATES发动机为算例进行验证。对材料的单胞模型进行稳态热仿真，获得材料的导热属性；利用喷管烧蚀模型对材料烧蚀性能进行仿真分析。结果表明：喷管材料的烧蚀率随推进剂中Al质量分数的增加而降低，在Al质量分数为15%、18%、21%的工况下，无纬布复合毡穿刺C/C复合材料喷管的烧蚀率均低于石墨材料喷管，差值为0.045～0.070 mm/s;烧蚀过程在约4 s时达到稳定状态，烧蚀率在喷管喉部前端达到峰值；烧蚀率在低温下主要受温度影响，高温下则主要受组分扩散速率的影响；喷管喉部的烧蚀率在材料x、y方向上随热导率的增大而增大，在材料z方向上则随热导率增大而减小。

耐高温/高抗压单组分环氧树脂灌封胶制备及性能研究

李浩然1;魏毅1;孙泽玉1;余木火2,3;张晨宇4;侯彬红5(1.东华大学民用航空复合材料协同创新中心;2.东华大学材料科学与工程学院;3.东华大学先进纤维材料全国重点实验室;4.上海工程技术大学材料科学与工程学院;5.中国商飞上海飞机制造有限公司)

摘要：民用航空领域的芳纶蜂窝复合结构通常采用高性能灌封胶提升整体机械强度，但填充灌封胶后大厚度蜂窝在固化过程中易发生暴聚。以环氧树脂为基体，采用酸酐类固化剂并引入2-乙基-4-甲基咪唑（2E4MI）固化促进剂，通过复配触变剂和玻璃微珠等辅助填料，制备单组分环氧树脂胶黏剂；对其力学性能、热性能和工艺稳定性进行测试与表征。2E4MI质量分数为0.16%时，胶黏剂的玻璃化转变温度（tg）达237.44℃,较无促进剂体系提高31.14℃。在121℃/1.5 h固化制度下，胶黏剂的常温（25℃）压缩强度和177℃压缩强度分别达143.52和82.52 MPa,在177℃/1 h固化制度下，胶黏剂的常温压缩强度和177℃压缩强度分别达148.63和85.19 MPa,展现出优异的耐热性和力学性能。此外，胶黏剂在-18℃环境下具备3个月的储存寿命，室温下施工时间可达18 h。实际蜂窝填充及高温固化试验表明蜂窝无暴聚和膨胀现象，验证了胶黏剂在大厚度蜂窝结构中固化的稳定性和可靠性，对国产民用航空领域的蜂窝灌封具有参考价值。

基于PBO的复合气凝胶纤维制备及其阻燃隔热性能应用

戴骞玺;秦宗益;侯成义(东华大学材料科学与工程学院,先进纤维材料全国重点实验室)

摘要：具有阻燃性能、耐高温性能的气凝胶纤维在智能服装、航天航空具有广阔的应用前景。本研究旨在解决有机气凝胶纤维在实际应用中存在高温下结构崩溃、阻燃性差等问题。在聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）气凝胶纤维中掺杂α-Al₂O₃,开发一种兼具耐高温性能和阻燃性能的复合气凝胶纤维。试验表明：α-Al₂O₃能够在受热时吸收大量热量。这种吸热作用可以延缓气凝胶纤维的分解和燃烧过程。500℃下α-Al₂O₃-PBO气凝胶纤维仍具有一定的力学性能；α-Al₂O₃-PBO气凝胶纤维织物具有较低的导热性(0.0381 W·m^-1·K^-1);在3次循环加热到200℃的情况下，与初始状态相比，仍保持超过44℃的温差；α-Al₂O₃-PBO气凝胶纤维在火焰中超过60 s,没有出现燃烧断裂，具有优异的阻燃性能。结果表明，采用α-Al₂O₃复合PBO气凝胶纤维的策略成功满足了耐高温气凝胶纤维与阻燃气凝胶纤维的性能需求，为极端环境下阻燃隔热织物提供了一条可行的途径。 

钛/硅二元氧化物陶瓷纤维气凝胶的高温隔热与红外特征调控

曾思娟1,2;强思雨1,2;戴劲1,2;俞建勇2;刘一涛2;丁彬2(1.东华大学纺织学院;2.东华大学纺织科技创新中心)

摘要：针对传统气凝胶在极端环境下隔热性能和红外调控能力的不足，开发了一种钛/硅二元氧化物陶瓷纳米纤维（CNF）超轻质气凝胶。通过引入不同比例的Ti⁴⁺掺杂，系统研究其对气凝胶微观结构、力学性能、隔热特性及红外性能的调控作用。结果表明，Ti⁴⁺掺杂引入的Ti—O—Si键改变了CNF的均匀性和致密度，所形成的三维交联网络结构使CNF气凝胶表现出优异的综合性能。在隔热性能方面，Ti⁴⁺掺杂有效降低了CNF气凝胶的导热系数，最低可达0.025 W/（m·K）,展现出卓越的热绝缘能力。CNF气凝胶在高温（1100℃）和极低温（-195℃）下，均表现出优异的力学弹性和结构稳定性，能够承受多次可逆压缩而不发生结构坍塌。在红外性能方面，Ti⁴⁺掺杂显著提升了CNF气凝胶在中红外波段（7.0～12.5 μm）的红外反射率，进一步降低了其红外特性。钛/硅二元氧化物CNF气凝胶在隔热与红外隐身领域具有巨大潜力，适用于航空航天与军事防护等极端应用场景。

深冷处理对杂环芳纶的拉伸及耐磨性能改性研究

王晟宇;王芮杰;金乾博;王龙生;许福军(东华大学纺织学院)

摘要：芳纶纤维以其超高强度、高模量、耐高温和耐腐蚀等优异性能，在航空航天等尖端领域得到了广泛应用。然而，芳纶纤维弯曲和摩擦情况下容易原纤化，导致耐磨性能较差。为改善芳纶纤维耐磨性，采用深冷(-196℃)处理方法对芳纶纤维及织物进行改性。研究结果表明，深冷处理后的杂环芳纶表面粗糙度和结晶度有所增加。具体而言，拉伸强度提升了24%,经过20 s摩擦后纤维拉伸强度剩余率提高了28%,这表明纤维的拉伸性能和耐磨性也得到了显著提升。此外，深冷处理后的芳纶纤维束和机织物在磨损过程中，表面微纤维劈裂和起毛都得到明显改善，耐磨性能更加优异。因此，本研究采用的深冷处理方法对于芳纶等易原纤化的纤维耐磨性能具有一定的参考价值。

碳纤维复合材料格栅端框连接结构拉伸承载性能预测与试验验证

何志明1;张雪乐1;李茂2;韩涵2;江大志1(1.中山大学材料学院;2.上海航天技术研究院宇航系统工程研究所)

摘要：碳纤维复合材料格栅结构凭借其优异的承载能力和减重效果，在航空航天、汽车工业、建筑结构等多个领域展现出广阔的应用潜力。然而，由于其特殊的网格构型，连接结构的设计异常复杂且充满挑战，这些都成为制约其发挥承载性能和减重优势的关键因素。以Kagome格栅为具体案例，通过有限元模拟和试验验证，深入探究格栅端框连接结构设计及承载性能。采用铺层交替搭接工艺，整体制备格栅X型结构单元。在拉伸加载过程中，其破坏模式表现为上端横向肋条断裂及X交叉点处肋条基体的拉伸破坏。与试验研究结果相比，采用Hashing破坏准则和Camanho渐进损伤有限元模型预测时误差为13.3%。

纺织基电磁超材料的发展及研究现状 

周邦泽;韩绍坤;刘阳;许福军(东华大学纺织学院)

摘要：电磁超材料是一种通过人工微结构在亚波长尺度内精确调控特定频段下所需的电磁参数的复合材料，可通过这些结构的周期性排列和尺寸调整，操控电磁波的传播方式，具有负介电常数、负磁导率等特征。随着柔性电子的发展，学界研究重心逐渐从刚性材料转向柔性材料，其中纺织品因其柔软、轻便、透气、耐磨等优势，成为柔性电磁超材料的重要载体。综述了纺织基电磁超材料的主要加工工艺，包括机织、针织、刺绣、印刷与胶黏等，并总结了其在纺织天线、电磁吸波器、生物传感器和能量收集装置等领域的典型应用。在实际应用中，该类材料仍面临诸如电磁性能稳定性差、结构设计与加工工艺难以协同优化以及多功能集成难度大等挑战。未来应聚焦于高性能纤维材料、智能织造技术以及多功能一体化设计，以期推动纺织基电磁超材料在军事、航空航天、通信、电子设备中的深度应用。

基于近似模型的碳纤维复材薄壁透镜管承载性能分析及优化设计 

张文强1,2;闫莉雪2,3;朱姝2,3;高宇2,3(1.东华大学材料科学与工程学院;2.东华大学民用航空复合材料协同创新中心;3.东华大学先进纤维材料全国重点实验室)

摘要：碳纤维增强复合材料(CFRP)制作的复合薄壁透镜管(CTLT)是一种在卫星通信中常用的空间展开机构，具有收纳比高、质轻、功耗低等优势，常用于太阳帆的卷曲收纳。该结构在完全展开时易因刚度不高而引发屈曲失效。提出一种基于近似模型的CFRP薄壁透镜管承载性能分析及优化设计方法。利用Python语言实现CTLT几何结构的参数化建模，通过近似模型分析方法建立几何参数和承载性能之间的映射关系。以一阶屈曲特征值最大为优化目标，采用多岛遗传算法对结构的几何参数进行优化。结果表明，神经网络近似模型的拟合精度最高，预测相对误差为1.096%。相比传统的有限元方法，该方法的设计效率提升了约59.63%,优化后的结构一阶屈曲特征值提高了97.6%。研究结果可为CFRP大型空间展开结构设计提供有效的技术支持。

MXene基褶皱薄膜的制备及其三模态红外调控性能研究

李清洲;侯成义;张青红;李耀刚;王宏志;李克睿(东华大学材料科学与工程学院)

摘要：绝对零度以上的物体均辐射红外能量，通过调控辐射的方式，可实现目标红外隐身或热管理，该技术已广泛应用于航天器组件、伪装平台、防护服及容器包装等领域。然而，目前基于温度场、电场及机械应变的热辐射红外调控技术，仅能实现高发射-低发射或高反射-高透过两种模式间的切换，尚缺乏三模态间的灵活调控。采用苯乙烯嵌段共聚物苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）和苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）作为弹性体基底，碳化钛（Ti₃C₂T_x  MXene）作为红外调控层，通过预拉伸法制备褶皱MXene/SEBS-SBS三模态红外调控薄膜，对不同应变状态下的复合薄膜进行了微观形貌观察及红外光谱分析，旨在探究其红外性能与所施加应变之间的关联。研究表明：MXene薄膜的引入显著提高了SEBS-SBS弹性基底的断裂伸长率（475%）和拉伸强度（0.52 MPa）。在机械应变作用下，复合薄膜的微观结构发生变化，从而在中远红外波段实现了调控效果：发射率由0应变时的0.40降至100%应变时的0.26,而透过率则由100%应变时的0.56%显著提升至200%应变时的24%。这一发现为红外调控技术提供了新思路。 

编缠拉挤复合材料管件轴向压缩性能的温度效应 

竺铝涛；吴靖雄；刘溪；吴济琼；沈伟；陈立峰（1.浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院)；2.绍兴宝旌复合材料有限公司；3.现代纺织技术创新中心(鉴湖实验室)）

摘要：为研究编缠拉挤复合材料(braiding-winding-pultruded composite， BWPC)管件的轴向压缩破坏及吸能特性，采用新型的编缠拉挤一体成型工艺制备了相同铺层结构和不同直径的碳纤维/环氧树脂复合材料薄壁圆管，并测试不同温度环境下圆管的轴向准静态压缩力学特性，分析圆管压溃过程中载荷-位移曲线、试样外貌破坏特征和吸收能量特征。结果表明，圆管的压缩峰值载荷值在常温下最大，并随着温度的升高而降低；在相同温度下，直径为50 mm的圆管比直径40 mm的圆管具有更好的压缩特性。当温度由25℃升至180℃时，圆管的外貌破坏特征主要是由纤维脆性断裂、碎裂转变为塑性弯曲、剪切变形破坏，并都呈现花瓣开花（层束弯曲）破坏模式，相比塑性破坏模式，圆管的脆性破坏模式可吸收更大的压缩能量。

高强度低收缩超支化DOPO基阻燃环氧树脂复合材料

吕梦婷；张绮月；孙伟肖；杨郑佳；俞昊；孙宾；江晓泽；朱美芳（东华大学材料科学与工程学院；先进纤维材料全国重点实验室）

摘要：针对环氧树脂在固化过程中存在的体积收缩大、内应力集中、韧性不足及阻燃性差等问题，设计合成了一种超支化聚氨酯分子（HID）。以1,1,1-三羟甲基丙烷为核单体，N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯为支化单体构建超支化骨架，并在其表面引入双键，与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）进行加成反应。通过核磁共振和红外光谱等手段明确其结构。结果显示，HID可有效提升环氧树脂复合材料的综合性能。在其质量分数为8%时，EP-HID复合材料的冲击韧性、拉伸强度和弯曲强度分别达58.41 kJ/m²、59.5 MPa和102.24 MPa,相较纯环氧提高62.3%、24.1%、74.9%;固化收缩率从5.04%显著降低至3.39%;极限氧指数由19.2%提升至28.1%。高支化结构赋予材料优异的应力缓解能力，磷杂菲基团通过气相自由基抑制机制增强阻燃性，整体实现增强、增韧与阻燃性能的协同优化，展现出构建多功能环氧树脂新体系的设计潜力。

基于精确数学模型的混合型步进电机力矩波动抑制 

刘智东1；程欢2；陈厚龙1；张家梁1；陈家新1（1.东华大学机械工程学院；2.上海航天化工应用研究所）

摘要：混合型步进电机磁路复杂且高度非线性，加之存在齿槽转矩，导致步进电机数学模型误差较大。这使得在伺服系统中，出现控制精度低、力矩波动大等问题。为解决上述问题，利用磁网络模型分析永磁磁链高次谐波，构建更精确的混合型步进电机数学模型，并采用数值计算方法验证模型的正确性。基于精确数学模型分析力矩波动特性，设计力矩波动抑制算法，并在Maxwell仿真软件中进行验证。所设计的抑制算法可将额定负载工况下的力矩波动降至1%以下。根据精确数学模型和力矩波动抑制算法，对传统矢量控制系统进行改进，并在Simulink/MATLAB软件中验证算法的有效性。仿真结果表明，永磁磁链高次谐波和齿槽转矩会引起控制系统较大的力矩波动，本文所设计的抑制算法可降低70%以上的力矩波动，显著提升系统的控制精度。

基于FAE-Unet的碳纤维预浸料表面缺陷分割方法

卢瑶瑶1；吴哲彬2；刘香玉1；平安1；何凯龙1；甘学辉1,3（1.东华大学机械工程学院；2.北京理工大学材料学院；3.东华大学民用航空复合材料协同创新中心）

摘要：针对碳纤维预浸料在生产过程中存在人工检测误差大、效率低等问题，提出基于FAE-Unet的碳纤维预浸料表面缺陷分割方法。在骨干网络中，提出FAE（fusion attention encoder）编码器模块代替Unet编码器。FAE编码器模块融入注意力机制，分别从通道和空间层面增强了网络的特征提取能力，并为不同特征分配权重信息，该模块将提取的特征信息与解码阶段融合，保留了更多细节特征，提升对小尺度缺陷的关注度。此外，采用带权重的交叉熵损失函数，有效提高在样本量不均衡情况下，尤其是样本量较少时的缺陷分割精度。结果表明，该模型的平均交并比、平均像素准确率、准确率与召回率的调和平均数F1-score值分别达82.36%、91.78%、92.36%。相较于DeepLabV3+、PSPNet、Unet等方法，该模型的分割精度更优，能够精确分割碳纤维预浸料表面的缺陷。

高效酯键动态交换催化剂组合及其用于酸酐固化环氧树脂固塑体制备和性能研究

冯世成1;宁娜2;魏毅2(1.东华大学材料科学与工程学院2.东华大学民用航空复合材料协同创新中心)

摘要：在热固性环氧/酸酐体系树脂中添加酯交换催化剂能赋予其可重复成型、可回收等特性。单一酯交换催化剂普遍催化效率不高、松弛速率较慢，尤其是当这类酸酐固化的环氧树脂体系中含有固化促进剂时，由于酯交换催化剂与固化促进剂之间的化学干涉，酯交换催化剂活性降低或完全失效。开发一种由甲基丙烯酸锌（ZADM）和苄基三乙基氯化铵（TEBAC）构成的组合型动态酯交换催化剂，当环氧、酸酐、ZADM和TEBAC化学计量比为1∶1∶0.05∶0.015时，制备的环氧固塑体在250℃下应力松弛时间仅为17.2 min,拉伸强度高达83 MPa,玻璃化温度t_g为146℃,重复成型后t_g保有率高达93%。此外，组合型酯交换催化剂作用下的酯键在加热条件下可进行动态可逆交换，固化后环氧固塑体可通过热压进行重复成型，在乙二醇溶剂中完全降解，并在多种常规有机溶剂中表现出优良的耐溶剂性。

十二硼化物高熵陶瓷耐磨性能的预测与验证 

王钱钱1;张家华1;李斯勇2;梁拥成1;郑兴伟1,2(1.东华大学物理学院2.神州创为(苏州)科技有限公司)

摘要：为探究具有高温稳定性、高电导率和超高硬度的十二硼化物高熵陶瓷（HEDB）的耐磨性能，通过计算硬度与弹性模量的比值，推断出(Dy_0.2Ho_0.2Er_0.2Tm_0.2Lu_0.2)B₁₂具有卓越的耐磨性，进而采用改进的摩擦磨损模型对HEDB的体积磨损率进行预测，最后通过试验验证预测结果。结果表明：HEDB的体积磨损率预测值为10^-6 mm³/（N·m）数量级，与试验数据高度一致，验证了该模型在预测材料耐磨性能方面的有效性和可靠性；HEDB的体积磨损率明显低于单金属主元十二硼化物的体积磨损率(10^-5 mm³/（N·m）),比常见耐磨材料的体积磨损率低约两个数量级。因此，HEDB是一种前景广阔的耐磨材料。

PI/MWCNT复合上浆剂改善CF/PEEK复合材料的力学和电磁屏蔽性能

何艺1,2;杨雪勤2;任宏亮2;阳泽濠2;袁婷2;范翊2;蒋民强2;刘勇2;张辉2;俞建勇1,2(1.东华大学纺织学院;2.东华大学民用航空复合材料协同创新中心)

摘要：碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料正由单一力学结构材料向兼具电磁屏蔽性能的功能一体化材料发展。然而，碳纤维(CF)和聚醚醚酮(PEEK)界面结合差、电磁屏蔽填料在树脂基体中易团聚的问题限制了CF/PEEK复合材料的力学性能和电磁屏蔽性能。通过制备含醚酮结构的聚酰亚胺(PI)和多壁碳纳米管(MWCNT)的复合上浆剂，对CF表面改性，成功获得了力学与电磁屏蔽性能并优的CF/PEEK复合材料。研究发现，当复合上浆剂中MWCNT的质量分数为0.075%时，CF/PEEK复合材料的层间剪切强度(ILSS)、弯曲强度和弯曲模量分别为79 MPa、994 MPa和62 GPa,较未改性前分别提高38.6%、33.6%和17.0%。这得益于PI与PEEK之间的π-π相互作用，以及引入MWCNT提升CF表面粗糙度所带来的界面铆接效应。此外，改性后CF的电导率为180 S/cm, CF/PEEK复合材料在X波段的平均电磁屏蔽效能(EMI)达到42.6 dB,较未改性前分别提升59.3%和65.8%。这主要归因于CF和MWCNT构建的导电网络能够强反射电磁波并实现欧姆损耗。采用PI/MWCNT上浆剂处理CF表面，为开发高性能的CF/PEEK复合材料提供了简便有效的方法，具有广阔的应用前景。

碳纤维多轴向经编织物的应用及其制备工艺研究进展 

肖遥1;蒋金华1,2;陈南梁1,2(1.东华大学纺织学院;2.东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心)

摘要：多轴向经编技术是实现碳纤维复合材料性能提升、轻量化目标以及高效率制备的有力手段，也是战略新兴领域应用和发展的重要方向。多轴向经编织物增强复合材料的性能与织造技术密切相关，因此研究织造过程对提高织物及复合材料的性能至关重要。概述了碳纤维多轴向经编织物的结构、性能特点及应用，回顾碳纤维多轴向经编织造设备的发展历程，从铺层装置、经编成圈装置等关键机构的工作原理、存在问题、发展趋势及工艺优化等方面详述多轴向经编技术的研究进展。其中，通过分析衬纬纱的铺设轨迹、复合针和梳栉的运动配合规律及绑缚纱张力波动获得铺纬最佳速度函数与最优成圈位移曲线，是保障铺纬、织造张力一致性、降低织造损伤的有效方法，这将为多轴向经编产品及其复合材料设计提供新的解决方案。

碳纤维长度对碳纤维/聚丙烯纤维毡模压成型复合材料力学性能的影响 

邓思洁;阳玉球(东华大学纺织学院)

摘要：碳纤维增强热塑性复合材料因其环保、轻质且高强度的优势而被广泛应用。在生产加工碳纤维(CF)时，企业常面临纤维因质量或规格不达标而只能废弃的问题，若能有效地利用这些废弃纤维，不仅能降低成本，还能提升环保效益。利用企业生产过程中的CF尾料，短切成50 mm和70 mm,采用非织造技术将CF与改性后的聚丙烯纤维(PP)均匀混合，制备碳纤维/聚丙烯纤维混合毡(CF/PP)。模压成型后，测试复合材料的力学性能。借助图像识别软件ImageJ统计碳纤维毡和复合材料中CF的排布情况，实现纤维取向度的定性和定量表征，讨论不同长度CF的取向和力学性能的关联性。CF在梳理和铺网过程中，较多纤维沿梳理方向排列。纤维取向的定量结果显示，梳理方向(CD)上，模压过程中PP纤维熔融使得CF在层内伸直度提高，在-45°～45°,50复材-CD的纤维取向分布相比50毡-CD提高10.8%;纤维取向和力学性能变化趋势一致，50复材-CD与70复材-CD的纤维取向分布比值为1.16,拉伸强度比值为1.17,弯曲强度比值为1.06。纤维取向分布是影响其力学性能的重要条件之一，在本工艺条件下，CF50/PP展现出更为优异的纤维取向分布特性。 

对位芳纶的结构与缺陷对其力学性能的影响

路慧颖1;唐凯2;雒瑞银2;张建红2;刘书杰2;于宏广3;林威宏3;王忠伟3;杜志林3;滕翠青1(1.东华大学材料科学与工程学院,纤维材料改性国家重点实验室;2.宁夏泰和芳纶纤维有限责任公司;3.泰和新材集团股份有限公司)

摘要：聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维具有优异的力学性能、耐化学腐蚀性能以及阻燃性能，在航空航天、国防、民用等领域得到了广泛应用，是一种新型战略性材料。对4种不同规格的对位芳纶的力学性能、相对分子质量、聚集态结构以及纤维表面及内部缺陷进行研究，建立纤维结构、缺陷与性能之间的关系。结果表明：在具有相同化学分子结构的前提下，聚合物相对分子质量是影响纤维力学性能的重要因素之一，随着相对分子质量的增加，纤维的强度和模量增加。对位芳纶的拉伸强度主要与其结晶度、取向度、表面缺陷以及内部微孔缺陷有关，其中结晶度和微孔缺陷最为重要。纤维的模量主要与纤维的取向度有关，结晶度及纤维内外部缺陷对纤维模量影响较小。

25. 柔性莫来石纤维的离心纺丝制备及其结构调控

李洋1,2;孟胜楠3,2;张旋1,2;斯阳1,3,2;俞建勇1,3,2;丁彬1,3,2(1.东华大学材料科学与工程学院;2.东华大学纺织科技创新中心;3.东华大学纺织学院)

摘要：为探究莫来石纤维的制备工艺及其结构调控规律，通过铝源、硅源的水解-缩聚反应获得可纺性溶胶，结合高速离心纺丝法和陶瓷化工艺制得柔性莫来石纤维。采用黏度分析仪、扫描电子显微镜以及X射线衍射仪，探究可纺性溶胶的黏度、初生纤维及陶瓷纤维的形貌、陶瓷纤维的晶型的影响因素。试验结果表明，氧化物质量分数为28%、聚合物质量分数为10%的可纺溶胶(黏度为12.67 Pa·s),经60℃离心纺丝并于40℃干燥10 h后可获得溶剂残留量少、纤维形貌良好的初生纤维，同时莫来石初生纤维经1 300℃高温陶瓷化，所制备的莫来石纤维柔性好、纤维致密性高。