抗辐射复合材料

关于抗辐射复合材料抗辐射复合材料在高剂量辐射能量照射下，能长时间使用的复合材料电离辐射天然辐射人工辐射核工业地球放射性元素宇宙射线医学治疗第2页,共39页，2024年2月25日，星期天核辐射核能是能源可持续发展的希望，核裂变与核聚变+22放射性物质所放射出的α射线，β射线，γ射线和中子α射线氦核，质量大，电离作用强β射线γ射线β衰变产生，正电子流或负电子流通过任何物质时，均与物质中的原子发生作用第3页,共39页，2024年2月25日，星期天γ射线光电效应电子对效应康普顿效应低能γ射线，原子序数大的介质高能γ射线，原子序数大的介质中能γ射线，原子序数小的介质被全部吸收第4页,共39页，2024年2月25日，星期天应用1大型超导磁铁线圈电绝缘性易受高剂量辐射的影响玻纤增强/环氧树脂足够的电绝缘性适当的低温机械性能合理的制造成本辐射性能急剧降低能在高温和低温工作承受高辐射氰酸酯树脂复合材料第5页,共39页，2024年2月25日，星期天应用2陶瓷纤维增强复合材料高抗辐射陶瓷+少量环氧树脂SiC/SiC复合材料采用结晶的且配比更理想的纤维改变纤维与基体间的界面改变基体加工路线改变纤维结构尖晶石MgO•nAl2O3聚合物浸渍和热解法SiC基体为无定型含碳量过高大规模生产降低成本第6页,共39页，2024年2月25日，星期天应用3耐放射性辐射陶瓷材料用于制作贮存放射性核废料的容器萤石抵抗放射性作用下的破坏过程晶格中排列着柔性分子，在受辐照时，使自身结构发生可逆的弯曲和移位，有效阻止辐射引起的形变几百年内抵抗强辐射保持密封隔绝性能等离子体面对材料碳纤维复合材料第7页,共39页，2024年2月25日，星期天辐射类型紫外线X射线γ射线中子辐射波长逐渐变短研制用于宇航，核电站，电磁杂波防护等的复合材料抗辐射能力与材料组分有关重金属化合物纤维增强材料陶瓷粉末稀土金属氧化物无机材料树脂基体分子主链上含有芳环第8页,共39页，2024年2月25日，星期天抗辐射性能的参数表达吸收剂量（D）：单位质量的物质所吸收的电离辐射的平均能量D=dE/dm,Gy戈瑞屏蔽率光照射到物体上出现透射，反射，吸收反射率和吸收率之和，即屏蔽率=1–透射率单位体积内所有原子的微观截面之和为宏观截面，μ线性衰减系数第9页,共39页，2024年2月25日，星期天防紫外线复合材料180–400nm的电磁波反射作用原理选择吸收作用防紫外线纤维防紫外线织物具有抗紫外线破坏能力的纤维含有紫外线屏蔽剂的纤维织物上施加一种能屏蔽紫外线的物质，该物质对织物的使用性能影响小防紫外线涂料成膜树脂，高效紫外线吸收剂，自由基捕获剂-CN第10页,共39页，2024年2月25日，星期天防紫外线纤维本身具有抗紫外线破坏能力，含紫外线屏蔽剂紫外线屏蔽剂：具有吸收或反射紫外线作用的物质无机：反射或散射作用，无光能的转化高岭土，滑石粉，CaCO3，Fe2O3，ZnO，TiO2有机：具有强烈的，选择性吸收高能量紫外线的性质通过光物理或光化学过程将吸收的能量转换分子间能量转移，分子内结构变化颗粒达到纳米级分散时，比表面积增大，表面化学活性高第11页,共39页，2024年2月25日，星期天含紫外屏蔽剂纤维制备将紫外屏蔽剂与单体一起共聚得到防紫外线聚合物浸渍，印花，涂层等，直接黏附在纤维上共混熔融纺丝屏蔽剂与纤维有良好的相容性，屏蔽剂不升华，不分解，对人体安全，粒径小，对纤维质量影响小要求第12页,共39页，2024年2月25日，星期天防紫外线织物纤维法：利用具有防紫外线功能的纤维生产织物后处理法：用含屏蔽剂的溶液或胶粘剂对成品纤维或织物进行浸渍或涂覆处理交联剂将屏蔽剂的分子与纤维大分子连接胶粘剂将屏蔽剂机械的黏附在纤维上O第13页,共39页，2024年2月25日，星期天防X射线复合材料X射线X射线沉积在物质内一般为含铅的玻璃，有机玻璃以及橡胶等基体常用聚丙烯等，屏蔽剂为铅和钡等重金属化合物X射线应力波急剧升温材料拉应力使防热材料失效稀土元素的氧化物塑料薄膜闪烁器防热-抗辐射复合材料第14页,共39页，2024年2月25日，星期天防中子辐射复合材料中子具有很强的穿透力，在空气和其他物质中可以传播很远的距离，对人体的危害远大于X射线和γ射线能阻挡X射线和γ射线的材料，往往不能阻挡中子快中子的散射和减速慢中子被吸收后放出共化粒子或γ射线防中子辐射纤维聚合物基防中子辐射复合材料高分子弹性体快中子慢化剂慢中子吸收剂γ射线屏蔽剂SiC第15页,共39页，2024年2月25日，星期天防弹复合材料为阻挡弹丸，弹片和射流等的侵彻而设计制造的一类复合材料第16页,共39页，2024年2月25日，星期天防弹复合材料装甲结构的类型与用途单纯的纤维织物复合材料层合板不加树脂，只通过缝纫方法将多层平面织物缝合，或将纤维经三维，多维编织而成，软装甲。人体防护，手枪或软金属弹的防护，易内伤由树脂和纤维，织物复合而成单独防护，全复合材料靶板作为背板与陶瓷复合构成陶瓷/复合材料装甲陶瓷/复合材料装甲最有效的轻质复合防弹装甲体系复合材料背板陶瓷板第17页,共39页，2024年2月25日，星期天防弹复合材料组分防弹纤维尼龙纤维玻璃纤维芳纶纤维超高分子量聚乙烯纤维PBO纤维防弹陶瓷破碎弹体改变弹体运动方向阻挡和磨蚀弹体Al2O3，B4C，SiC，TiB2第18页,共39页，2024年2月25日，星期天防弹性能影响因素纤维种类树脂基体种类与含量织物结构面密度弹击速度防弹性能以材料对弹丸或弹片动能吸收程度来衡量防弹材料的能量吸收受材料的结构形式与特性影响第19页,共39页，2024年2月25日，星期天纤维类型的影响防弹性能主要由纤维决定，强度高，模量高，延伸率大，韧性好在高应变率下性能好Kevlar纤维软化，破坏前呈大变形，可吸收一定能量破坏前发生塑性变形，沿纤维纵向有撕裂现象，可吸收大量冲击能尼龙玻璃纤维脆性断裂，破坏前延伸率较低，吸能较小玻璃为凝固的过冷液体，呈离子结构芳纶纤维经液晶纺丝，氢键超高分子量聚乙烯高取向，高结晶结构第20页,共39页，2024年2月25日，星期天树脂基体及含胶量耐高温，高韧性，高强度，低模量，低成本聚氨酯树脂低密度聚乙烯交联聚异戊二烯聚丙稀聚乙烯醇缩丁醛改性酚醛树脂环氧树脂聚酯树脂双马来酰亚胺树脂树脂类型含胶量过低过高树脂与纤维，纤维与纤维间的粘结性下降与树脂粘结纤维数量增加，限制变形作用树脂层变厚，易造成破坏，纤维作用不充分第21页,共39页，2024年2月25日，星期天面密度影响弹速面密度越大，弹道吸能越大芳纶纤维复合材料的能量吸收增加玻璃纤维复合材料的能量吸收增加DyneemaUD66复合材料的能量吸收减小V弹道性能理论分析模型物理模型面密度统计模型能量分配模型第22页,共39页，2024年2月25日，星期天自修复功能复合材料一方面在现有加工条件下，材料内部不可避免地存在着微裂纹、杂质、微孔隙等微观缺陷；另一方面在材料的使用过程中，也经常受到外力冲击等破坏，使其在内部产生微裂纹。复合材料损坏的过程基体损伤增强纤维和基体脱层增强纤维断裂超声波和射线照相术等无损检测第23页,共39页，2024年2月25日，星期天生物体受到损伤后的自愈合功能自修复模型提出第24页,共39页，2024年2月25日，星期天自修复模型的提出材料的损伤，特别是那些内部不能被探测到的损伤在不使用外加修补材料的情况下，能得到一定程度的修复。混凝土保持材料的机械强度，消除隐患，延长使用寿命第25页,共39页，2024年2月25日，星期天

智能传感型自修复液芯纤维型自修复微胶囊型自修复热可逆交联反应型自修复自修复模型的种类第26页,共39页，2024年2月25日，星期天智能传感型自修复由包括传感器，控制器和执行器以及信息处理等部分组成的功能系统埋入材料中，使其具备敏感环境变化的自判断性，自适应性，自修复性等功能。光纤自修复体系制备复合材料光纤被拉伸相位差发热，软化基体压合力，修复第27页,共39页，2024年2月25日，星期天电场下的自修复模型电流体力学原理修复材料导电层绝缘粒子层绝缘层破坏电极系统激活胶状粒子集中在损伤处实现自修复第28页,共39页，2024年2月25日，星期天液芯纤维型自修复埋入基体的液芯纤维于裂纹扩展时释放修复物质治愈裂纹中空玻璃纤维增强复合材料中空玻璃纤维中加入修复剂实现损坏前期的自修复中空玻璃纤维/玻璃纤维/环氧树脂复合材料纤维与基体材料的匹配问题第29页,共39页，2024年2月25日，星期天液芯纤维型自修复导致材料内部损伤的因素修复剂释放的驱动力空芯纤维封入纤维内的化学试剂修复剂的加工处理及固化方法纤维管与基材的匹配修复前后的强度变化纤维管的数量第30页,共39页，2024年2月25日，星期天微胶囊型自修复将微胶囊化的修复剂包埋于基体材料中将引发剂，催化剂直接或微胶囊化包埋于基体材料中裂纹囊壁破裂释放到裂纹中固化修复第31页,共39页，2024年2月25日，星期天微胶囊型自修复优势技术相对成熟生产容易得到微胶囊容易分布于基体中小粒子能起到增韧作用胶囊要求粒径大小合适胶囊的壁厚适中刚度要适中修复剂体系要求修复剂粘度尽可能低，流动性好修复体系的储存时间长，寿命长聚合迅速，修复较快第32页,共39页，2024年2月25日，星期天胶囊性质表征基体的固化工艺潜伏固化剂固化动力学环氧树脂基复合材料单边缺口弯曲实验（SENB）玻璃纤维布增强环氧复合材料冲击后压缩实验（CAI）玻璃纤维布增强环氧复合材料双悬臂梁实验（DBC）微胶囊的制备微胶囊和潜伏固化剂对复合材料自修复性能和力学性能的影响潜伏固化剂的制备第33页,共39页，2024年2月25日，星期天题目讲解功能复合材料包括哪些种类？复合材料由什么组成？可降解吸收高分子包括哪些？合成的高分子包括哪些？抗辐射复合材料包括哪些？复合材料的反弹性能与哪些因素有关？阻燃复合材料的阻燃剂包括哪些？磁性复合材料中的磁性功能体一般为粒状，即磁粉，主要包括哪两类？第34页,共39页，2024年2月25日，星期天分别写出导电聚乙炔和导电聚苯胺的结构式什么叫光导纤维？光在光导纤维中传播数据的基本原理是什么？画出光导纤维结构的示意图阻尼复合材料的阻尼原理是什么？金属基阻尼复合材料的阻尼性能与哪些因素有关？请阐述树脂基防热复合材料的烧蚀防热原理和碳/碳防热复合材料的优点。磨檫复合材料包括哪几类？由哪些组分组成？其特点有哪些？阻燃复合材料中的阻燃剂包括哪些？第35页,共39页，2024年2月25日，星期天复合材料根据基体的不同可分为哪些？稀土类磁粉发展的四个阶段？导电复合材料按照基体和导电体可分为哪些？羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的制备方法？自修复复合材料的种类？植物纤维/大豆油基复合材料中的大豆油功能基团的改性

？抗菌塑料由什么组成？阻燃复合材料的阻燃机理？热适应复合材料的组成？第36页,共39