摘要：在自然进化中,众多生物材料因其内部多级结构的精巧配合表现出卓越的力学性能。碳纤维作为一种性能优异的人工材料,为仿生材料设计与制备提供了重要的原材料支撑。以短碳纤维和聚氨酯为原料,发展了一种针管挤制和蒸发固化方法,制备出具有特定纤维取向的短碳纤维增强聚氨酯复合材料薄膜,利用叠层固化成型方法,制备出具有不同层间夹角的仿螳螂虾螺旋叠层结构材料。在此基础上,通过拉伸性能测试及拉伸过程中材料内部微观形貌表征,对该仿生材料的力学增强机理进行研究。结果表明:短碳纤维在薄膜材料中具有良好的取向一致性,当纤维取向角为45°时,单层薄膜的拉伸强度最高;在螺旋叠层结构中,当层间夹角为30°时,仿生材料的拉伸强度最高,这主要是由材料内部纤维端部引起的损伤破坏以及界面脱粘引起的失效破坏所调控。研究结果对于设计和制备高性能短纤维增强复合材料、实现其性能优化具有指导意义。

摘要：碳纤维增强复合材料因其轻质高强等优异特性,在轨道交通、航空航天等领域具有重要作用。然而,作为高空飞行器表面结构材料,碳纤维复合材料在低温环境中存在力学性能衰减和结冰等问题,严重影响了其服役安全性。以单向碳纤维预浸料和不锈钢超薄带即手撕钢为原材料,采用铺层固化的方法,设计了不同裁剪形状的手撕钢与碳纤维铺层的“碳纤维-手撕钢”复合材料,并对其在电流驱动下的力学性能和除冰功能进行研究。研究表明,手撕钢不仅能够改善复合材料内部的应力分布,提升力学性能,而且由于手撕钢的电流致热效应,能够实现复合材料的温度调控,从而进一步改善材料的强度和吸能特性。此外,手撕钢的裁剪宽度对于调控电流通路及其致热效应具有重要影响,是优化材料力学性能和除冰功能的关键因素。研究结果对于“碳纤维-手撕钢”复合材料的力学设计和电流驱动除冰功能实现具有一定的指导意义,并有望在航天航空等领域得到重要应用。

摘要：博物馆是征集、典藏、陈列和研究代表自然和人类文化遗产的实物的场所，并对那些有科学性、历史性或者艺术价值的物品进行分类，为公众提供知识、教育和欣赏的文化教育的社会公共机构。近年来，随着免费开放的深入，各地博物馆发展迅速。创新博物馆办馆方式，延伸教育功能，开辟“第二课堂”已成当务之急。

摘要：为实现硬齿面面齿轮加工,促进面齿轮在航空齿轮传动中的应用,对面齿轮的磨齿加工方法展开研究,并研究了磨齿加工过程中的蜗杆砂轮设计方法及磨损蜗杆砂轮的修整方法。根据面齿轮、蜗杆砂轮及媒介齿轮的啮合关系,建立了啮合关系坐标系;结合媒介齿轮的齿廓方程和坐标转换关系,应用包络原理,推导出蜗杆砂轮和面齿轮的齿廓方程,得到蜗杆砂轮和面齿轮的加工方法;通过数值计算方法,对面齿轮和蜗杆砂轮的齿廓进行仿真,应用三维软件建立三维模型;对蜗杆砂轮的修整原理和修整方法进行研究,并对修整过程进行仿真,为面齿轮磨齿加工奠定了基础。