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科研成果

超高温材料研究团队《Advanced Materials》在“糖衍生新型纳米晶耐烧蚀碳基复合材料”研究方面取得创新性成果

近日，航天学院复合材料与结构研究所张幸红教授研究团队在“糖衍生新型纳米晶耐烧蚀碳基复合材料”研究方面取得创新性成果，报道了一种具有3000℃优异耐烧蚀性能的糖衍生纳米晶石墨基体C/C复合材料，相关研究以“Sugar-Derived Nanocrystalline Graphite Matrix C/C Composites with Excellent Ablative Resistance at 3000℃” 为题发表在材料领域国际期刊《Advanced Materials》上。纤维增强可提升原始材料的可靠性，对于脆性材料尤其重要，这促进了各种复合材料的发展，如纤维增强树脂、金属、陶瓷和碳。碳纤维增强碳基复合材料（C/C）的发现被认为是材料史上的一项重大成就，在航空航天、热核反应堆、车辆制动、热光伏、测试和生物医学等领域得到了广泛应用。此外，C/C复合材料在航空航天飞行器的热防护领域具有极其重要的意义，是唯一能够承受3000℃以上烧蚀环境的热防护材料。然而，由于致密化周期长、制备温度高、石油化工碳源昂贵等原因，C/C复合材料制备复杂且成本高，是其广泛应用的主要障碍。因此，迫切需要开发
王长国教授课题组Composites Part A：复合材料固化本征应变场的反演方法

1.导读固化工艺诱导的残余应力是一个长期困扰连续纤维增强复合材料制造的问题。现有的残余应力预测方法主要基于工艺建模仿真，需要用到十分复杂的树脂固化本构，精确建模难度大、耗时长、成本高。而对于几何形状复杂、丢层较多以及混杂铺设的复合材料结构，残余应力预测更为困难。本征应变法是一类有效预测残余应力的方法，该方法认为残余应力是由层间本征应变失配、模具与表层预浸料之间剪切诱导机械预应变引起的。该方法可以涵盖树脂固化过程中几乎所有的非线性力学行为，基于本征应变场和弹性理论实现对残余应力场的预测，将复杂的固化动力学非线性问题转化为线弹性问题，具有效率高、精度高、成本低，工程应用潜力巨大。这其中，如何准确获取固化过程引起的本征应变场分布是层压复合材料残余应力预测的难点和关键。2023年10月，哈尔滨工业大学复合材料研究所王长国教授课题组，在复合材料期刊《Composites Part A: Applied Science and Manufacturing》上在线发表了题为“An inverse method for curing process-induced eigenstrain recons
王兵教授课题组《Nature Communications》在非互易和非牛顿力学超结构研究方面取得重要进展

近日，航天学院复合材料与结构研究所王兵教授课题组和法国国家科学研究中心Vincent Laude首席研究员、FEMTO-ST研究所Muamer Kadic副教授课题组在非牛顿流体的启发下，提出并研究了一种同时具有非互易性和非牛顿响应的力学超结构/超材料,相关研究成果Non-reciprocal and non-Newtonian mechanical metamaterials以研究长文的形式发表在国际期刊Nature Communications上。非牛顿流体具有应变率依赖的粘度，其粘度可以在不同的动态外载荷作用下急剧变化，表现出更“硬”或者更“软”的行为。从物理或力学的角度来看，非牛顿流体的粘度（由剪切力引起的变形）取决于剪切速率。对于牛顿流体而言，剪切应力与剪切速率呈线性关系，即剪切应力不随外界激励的速度或者频率而改变。与之相反，在非牛顿流体中，这种关系原则上可以为任意形状。虽然非牛顿流体的研究历史悠久，由于其温度敏感性高、不可拉伸、不易携带等局限性，所以其相关的工程应用很少报道。此外，在流体和固体中，声学和弹性动力学中的互易性原理规定了作用和反应之间的对称关系，这在时间反演对称

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