摘要：通过一体化仿形织造技术制备的圆顶形层联机织预制体(DIWP)具有可设计性好、结构稳定、承载能力强等特点。探究DIWP微细观结构并构建其参数化几何模型,对于预测DIWP力学性能并指导其工艺设计十分重要。基于预制体宏观结构特征、织造工艺参数对DIWP参数化模型构造方法进行了全面研究,并使用SolidWorks软件建立了实体几何模型。结果表明:通过引入纬斜角可以描述DIWP纱线的空间坐标与运动路径之间的关系;一元二次函数形式的抛物线凸透镜形纱线截面假设适用于DIWP;讨论3种不同细观结构的DIWP参数化模型,进一步得到了具有系统性、可靠性、普适性研究价值的DIWP的参数化模型构造理论;模型解析式全部由MATLAB软件推导得出,可求解且唯一;参数化模型能够有效表征DIWP的空间拓扑关系、计算纤维体积含量,与实测值对比,误差为-3.43%。所得结论为DIWP的仿真模拟提供了理论依据,并对其实际制备工艺的设计具有指导意义。

摘要：3D机织复合材料在航空航天领域有着广泛应用,作为复合材料的增强结构,纤维预制体的几何构造对复合材料的力学性能有着决定性影响。但预制体是一种柔性结构,在成型过程中容易发生显著的几何结构变异,包括纱线路径的变化和截面的挤压变形。实现预制体的精细化、高保真度建模是对复合材料进行性能预测和结构设计的重要前提。针对碳纤维3D机织预制体的复杂纤维结构,基于虚拟纤维的概念提出了准纤维尺度建模方法,模拟了织造过程中纱线的运动和变形,实现了预制体的精确重构。利用Micro-CT技术表征了预制体样件的内部单胞结构,验证了模型的可靠性。

摘要：纺织复合材料具有质量轻、强度高,可设计性强等诸多优势,在航空航天领域得到广泛应用。纺织预制体的纤维结构对复合材料的最终力学性能有着决定性影响。然而,预制体的纤维结构在织造过程中不可避免地会发生宏观尺寸和微细观结构的变形,甚至产生褶皱缺陷。纺织预制体作为一种柔性骨架,其变形机制十分复杂。采用试验测试来表征预制体的力学变形特性是最直接、最有效的方法,也是建立理论和数值分析模型的基础。本文对纺织复合材料预制体的拉伸、压缩、弯曲、剪切和成型试验等测试方法进行了综述,讨论了不同测试方法的优缺点及适用条件,对后续的研究工作进行了展望。本研究将为预制体力学测试技术的改进、测试标准的建立和成型过程中的准确控形提供理论指导,对纺织复合材料的结构设计和工程应用起到推动作用。

摘要：预制体是复合材料的增强骨架,由成千上万根纤维束织造而成.预制体中的纤维束由于织造过程中的交织运动会发生不同程度的摩擦损伤,而纤维的磨损会导致预制体力学性能损失率高达9%~12%.因此,揭示纤维束在织造过程中的摩擦磨损机理对提升预制体力学性能具有重要意义.本文中综述了近年来有关纤维束摩擦行为的研究进展:首先,概述纤维束-金属和纤维束-纤维束摩擦测试方法的优缺点;其次,分析得出摩擦角度、摩擦频率、预加张力和法向载荷对纤维束摩擦性能的影响机制;最后,总结纤维束摩擦磨损行为的理论分析模型.本综述中对复合材料预制体成形工艺设计和纤维束摩擦损伤的量化分析具有指导意义.

摘要：微针是一种微凸起阵列组成的微创装置,能够穿透角质层到达表皮及真皮层,具有安全、无痛、微创、自我给药及便捷等优点。作为一种新型微针,水凝胶微针因其优良的性能在医学领域备受关注。水凝胶微针具有良好的生物相容性及力学性能,在皮肤作用之后可以被完整取下而不会在体内残留聚合物;其特有的溶胀性可以实现人体检测物微创提取及药物缓释,未来可以在个人身体健康监测及药物控释领域发挥巨大作用。本文围绕水凝胶微针的作用机理、微针设计、制备方法及应用进展进行了综述,重点探讨了水凝胶微针的设计参数及其在药物递送、提取监测及伤口愈合领域的应用现状,并指出水凝胶微针在皮肤感染风险、药代动力学及佩戴舒适性等方面存在的问题。未来的重点研究方向应是与智能设备相结合,在微针贴片上同时实现人体监测与药物智能控释。

摘要：为更好地了解涤/棉混纺机织物起毛起球过程,基于对织物起球过程表面毛羽测量得到的毛羽分布特征,借助PYTHON语言建立了织物及其表面毛羽的几何模型,同时利用有限元软件ABAQUS研究了涤/棉混纺机织物表面毛羽的起球过程,分析了涤纶弹性模量对涤/棉混纺机织物起球过程的起球等级、能量吸收形式的影响规律,并将有限元仿真的起球结果和实测起球结果进行对比分析。结果表明:涤纶弹性模量的增加使得涤/棉混纺机织物的起毛起球等级降低;摩擦耗散能是涤/棉混纺机织物起毛起球过程的主要能量吸收形式,织物起毛起球等级的仿真结果与实验结果的差异在7.4%以内,证明有限元仿真的可行性。

摘要：水凝胶是一种交联的三维网状亲水性聚合物材料,具有与生物组织相似的特点并且能够吸收大量的水分。作为智能水凝胶的一种,pH敏感性水凝胶因其结构中含有大量碱性或酸性基团从而具有一定的pH敏感性。凭借这些特性,近年来pH敏感性水凝胶在生物、医学、物理、环境、纺织等众多研究领域备受关注。本文围绕pH敏感性水凝胶的响应机制、分类以及应用三个方面进行综述。在响应机制上,本文从响应过程、影响因素和溶胀扩散模型三方面进行综述;在分类上,根据水凝胶敏感性的不同分为溶胀-收缩类和溶胶-凝胶类两类,并进一步根据pH作用范围的不同将溶胀-收缩类细分为阴离子类、阳离子类以及两性离子类,溶胀-收缩类细分为硼酸酯类、酰腙类以及亚胺类;在应用研究上,本文总结了其在医学、环境、生物、智能检测、功能材料等热门领域的研究情况。最后,对pH敏感性水凝胶的未来的发展方向进行了展望。

摘要：为开发具有高防水、透湿透气性好且力学性能优异的防水透湿面料,将聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶黏剂引入聚氨酯基纺丝液中,结合静电纺丝技术和热压工艺制备出聚氨酯基纳米纤维复合面料。研究了热塑性聚氨酯(TPU)纳米纤维膜和聚氨酯(PU)/含氟聚氨酯(FPU)/PVB纳米纤维膜的结构形貌及其与基布(涤纶布)热压复合后面料的性能。结果表明:当TPU质量分数为22%,聚氨酯基纺丝液的质量分数为14.5%, PVB占PU的质量分数为50%时,所得TPU纳米纤维膜中的串珠结构最均匀,平均粒径为5.5μm,且形成的点状结构不仅能有效黏合纤维膜和基布,也保障了复合面料的透气性;聚氨酯基纳米纤维复合面料的断裂强度达89.6 MPa,耐水压高达51.6 kPa,透湿量达7.6 kg/(m^(2)·d),透气量为14.6 mm/s。该复合面料优异的防水透湿性能可以满足其在户外运动服、化学防护服、野外作战服等领域的多元化应用。