设计了三种微观定向结构的Cu-W复合电触头材料,用差异显著的形状因子对其表征,研究了形状因子对其导电性能和力学性能的影响。基于有效介质方程(GEM)和导电通道理论并结合仿真计算,得到不同骨架结构复合材料的电流密度分布及其与形状因子的关系。结果表明,形状因子F越接近1导电通道越容易形成团簇,导电性能越好；基于Mises屈服准则计算力学性能,仿真分析了不同结构复合材料的形变特性,提出其力学性能与形状因子的关系,即随着形状因子圆形度的增大力传导微元的稳定性随之提高；形状因子的圆形度越大,力传导微元越不易发生变形,机械性能越好。根据Cu-W复合电触头材料的导电性能和力学特性,可进一步优化其综合性能。

用水热合成法和冻干操作制备石墨烯/聚苯胺/二氧化锰三元复合材料(rGO/PANI/MnO2),使用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征。结果表明,用这种简单高效的方法制备的复合材料,具有相互交联的网络状结构和自支撑特性。在反应过程中MnO2与聚苯胺形成不规则的块状结构,共沉积在石墨烯自组装形成的网络片层上。这种复合材料具有良好的电容性能,比电容为388 F·g-1(0.5 A·g-1),优于单纯的石墨烯(rGO,234 F·g-1)和聚苯胺电极(PANI,176 F·g-1)。使用这种复合材料作为正极、rGO作为负极组装的一种不对称超级电容器,能在0~1.6 V范围内可逆循环,功率密度为17.48 W·kg-1时最大能量密度为13.5 Wh·kg-1。

用水热法合成了不同长径比的钛酸钡纳米线(BaTiO3 nanowires (BTN)),用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)调节其表面化学能和静电力(标记为P-BTN)。将P-BTN加入聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)基体中制备出P-BTN含量(质量分数)为10%的介电复合材料P-BTN/PMIA。研究了合成温度对BTN长径比的影响、P-BTN对P-BTN/PMIA复合材料介电性能和电学性能的影响以及P-BTN/PMIA复合材料在不同温度下的介电性能和电学性能。结果表明：随着BTN合成温度的提高其长径比明显增大,从130℃时的7.2增大到250℃时的46；随着PMIA复合材料中P-BTN长径比的增大其介电常数从6.6增大到9.8,其介电损耗在整个频率范围内小于0.025并保持了良好的绝缘性能；在-20℃-200℃复合材料P-BTN-250-10介电常数和介电损耗保持稳定。高长径比的BTN更利于提高耐高温聚合物基复合材料的介电常数,进而提高其储能密度。

通过控制沉积时间制备S5-C/ZrC-SiC、S15-C/ZrC-SiC、S30-C/ZrC-SiC和S50-C/ZrC-SiC等不同热解碳界面层厚度的复合材料,研究了不同热解碳界面层厚度C/ZrC-SiC复合材料的密度与微观组织、烧蚀性能的变化规律及其机理。结果表明：随着热解碳界面层厚度的增大,C/ZrC-SiC复合材料SiC基体含量、密度和气孔率不断降低,但是裂解ZrC基体的含量表现出先降低而后增大的变化规律。S30-C/ZrC-SiC复合材料20 s短时间氧乙炔烧蚀性能最优,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别-0.84 mg/s和3.00 μm/s；但是S15-C/ZrC-SiC复合材料长时间循环60 s烧蚀性能最优,其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.22 mg/s和3.80 μm/s。其原因是,C/ZrC-SiC复合材料20 s氧乙炔烧蚀作用机理主要为机械冲刷,而C/ZrC-SiC复合材料的第二次60 s氧乙炔烧蚀发生了由机械冲刷向热物理和热化学烧蚀机理的转变。

先合成反应型BBDMP30-clay有机化粘土和非反应型CPDMP30-clay有机化粘土,然后以其为纳米增强体分别制备了两种界面强度不同的环氧树脂/粘土纳米复合材料。用透射电子显微镜(TEM)、拉伸实验表征这两种环氧树脂/粘土纳米复合材料并进行动态力学分析(DMA),研究了界面强度对其力学性能的影响。结果表明：这两种纳米复合材料具有几乎相同的无规剥离结构,反应型BBDMP30-clay比非反应型CPDMP30-clay能更有效地提高材料的热/机械性能。粘土质量分数为3.5%时BBDMP30-clay可使纳米复合材料的拉伸强度提高250%,而CPDMP30-clay只能使材料的拉伸强度提高190%。BBDMP30-clay使纳米复合材料的玻璃化转变温度(Tg)提高了6.5℃,而CPDMP30-clay只能使材料的Tg提高2.5℃。这些不同都可归因于这两种纳米复合材料界面强度的差异。

使用氧化石墨烯和乙酰丙酮钴为原料,用溶剂热和高温煅烧法合成了一系列三维多孔rGO@Co/CoO纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了材料的晶体结构及元素组成,用拉曼光谱分析了材料内部的石墨化程度及结构缺陷,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察和分析了材料的形貌及微观结构。结果表明,煅烧温度为350、500及650℃制备的产物分别为rGO@CoO复合材料、面心立方(fcc型)rGO@Co纳米复合材料以及双晶型(fcc和hcp型)rGO@Co纳米复合材料。填充量(质量分数)为10%时,S500的吸波性能最优异,RLmin值为-74.5 dB,对应的频率为13.9

先用水热法合成氧化石墨烯(GO)/苯甲酸钠(Sb)复合成核剂(GO-Sb),然后用熔融共混法制备尼龙6(PA6)/GO-Sb纳米复合材料,研究了分别添加GO和Sb、同时添加GO-Sb对PA6纳米复合材料的形态、力学和热性能的影响。结果表明：GO与Sb之间存在静电相互作用和π-π共轭,Sb的加入能促进PA6中γ晶的形成。GO-Sb作为异相成核剂均匀分散在PA6中, 使PA6纳米复合材料的结晶温度、结晶度和热变形温度提高。PA6-GO-Sb(100/0.05/0.25)纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度分别比纯PA6提高了69.9%和157.1%。PA6-GO-Sb(100/0.05/0.25)纳米复合材料的拉伸强度、冲击强度和弹性模量分别比PA6-GO-Sb(100/0.3/0)纳米复合材料提高了13.6%、186.4%和52.6%。与纯PA6(k=0.238 W/m·k)相比,PA6-GO-Sb(100/0.3/0)纳米复合材料(k=0.536 W/m·k)的热导率提高了125.2%,PA6-GO-Sb(100/0.05/0.25)纳米复合材料(k=0.854 W/m·k)的热导率提高了258.8%。

使用铜模铸造法制备(Ti45.7Zr33Ni3Cu5.8Be12.5)(1-0.01x)Nb x (x=0、2、4、6、8和10,记为Nb0、Nb2、Nb4、Nb6、Nb8和Nb10)的TiZr基非晶合金复合材料,研究了添加Nb元素对TiZr基非晶复合材料性能的影响。结果表明,Nb元素含量的提高使材料中β相的晶粒尺寸更大、体积分数提高和形变诱发马氏体相变受到抑制。Nb元素的添加,使这种非晶复合材料的塑性大大提高,而屈服强度降低。值得注意的是,Nb元素的添加还提高了非晶复合材料力学性能的可重复性。在Nb0~Nb4等具有形变诱发相变的非晶复合材料生成的小板条α''马氏体,能诱导多重剪切带的生成。在Nb6~Nb10这种未发生形变诱发相变行为的非晶复合材料中,大量位错在β相中产生并在界面处积累形成位错台阶,从而引发多重剪切带的形成,最终使非晶复合材料的塑性提高。

选用正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,用溶胶-凝胶法制备不同C/Si(原子比,下同)比的SiOC气凝胶,再用大气喷涂法将其喷涂在柔性陶瓷纤维隔热毡中制备出SiOC气凝胶/柔性陶瓷纤维复合材料。C/Si比,是影响SiOC气凝胶/柔性陶瓷纤维复合材料性能的主要因素。随着C/Si比的提高SiOC溶液的凝胶时间延长且更易浸入隔热毡,材料的密度和热导率先降低后提高。C/Si比为0.67的材料热导率最低,其室温热导率为0.026 W/m·K,1000℃时的热导率为0.174 W/m·K。与未改性的隔热毡相比,其热导率显著降低,尤其是在高温下热导率降低47%；同时,这种材料还具有优异的耐高温和抗氧化性能,在1200℃空气中静烧1 h后试样的质量损失只约为1%,静烧3 h后约为5%,随着C/Si比的提高其质量损失随之提高；同时,SiOC气凝胶复合材料还具有良好的疏水性能、柔性和回弹性。

在二氧化硅微球表面包覆一层酚醛树脂并在高温下将其转化为碳壳，然后进行溶剂热反应、多巴胺包覆、高温硫化以及氢氧化钠刻蚀，制备出碗状C@FeS2@NC(氮掺杂碳层)复合材料。这种复合材料具有开放性三维碗状结构，能释放体积变化产生的应力，其较大的比表面积(70.67 m2·g-1)有很多的活性点位。内外双层碳壳提高了这种复合材料的导电性并提供了稳定的机械结构，外层NC具有很好的保护作用。将这种复合材料用作锂离子电池负极，在0.2 A·g-1电流密度下首圈放电比容量和充电比容量分别为954.3 mAh·g-1和847.2 mAh·g-1，对应的首圈库伦效率为88.78%。循环100圈后，其放电比容量稳定在793.8 mAh·g-1。

将纳米ZnO粉末和Al粉球磨后冷压成Al-ZnO预制块,然后将其加到Al-Zn-Cu熔体中进行Al-ZnO原位反应,制备出纳米Al2O3颗粒增强Al-Zn-Cu基复合材料。能谱面扫描分析和透射电镜观察结果表明,复合材料由纳米Al2O3颗粒和Al2Cu析出相两种颗粒/析出相组成。纳米Al2O3颗粒通过异质形核和晶界钉扎,细化了Al-Zn-Cu合金晶粒组织和Al2Cu析出相。原位纳米Al2O3颗粒的生成提高了基体合金的拉伸性能,轧制+热处理使Al2O3/Al-Zn-Cu复合材料的拉伸强度比相同处理的基体合金提高约100%,总伸长率提高约98%。

先以氧化石墨烯和三氯化铁为原料并用高温水热法制备还原氧化石墨烯/ Fe3O4(rGO/Fe3O4)复合物，再用其改性环氧树脂制备出rGO/Fe3O4/环氧树脂复合材料，研究了(rGO/Fe3O4)复合物的添加对其性能的影响。结果表明，(rGO/Fe3O4)复合物的添加量为30%的复合材料其冲击强度达到27 kJ/m2，比纯环氧树脂的冲击强度提高了58.8%。在环氧树脂中添加rGO/Fe3O4复合物，使其吸波性能显著提高。rGO/Fe3O4复合物的添加量为20%的复合材料，其反射率在小于-10 dB的频率范围为7.7~12.3 GHz，有效吸收频宽达4.6 GHz，覆盖了整个X波段。随着石墨烯含量的提高rGO/Fe3O4/环氧树脂复合材料达到最小反射率的位置向低频位置移动，控制rGO和Fe3O4的相对含量可调控这种复合材料的吸波性能。

采用粉末冶金法,通过“湿法混合”、放电等离子烧结和热挤压相结合的三步工艺分别制备了石墨烯纳米片(GNP)增强铜基复合材料(GNP-Cu)和GNP-Ni增强铜基复合材料(GNP-Ni/Cu)。通过物相组成和显微组织表征,并结合致密度、电导率和力学性能测试,结果表明：GNP和Ni的含量(质量分数)分别为0.2%和1.5%的GNP-Ni/Cu复合材料,其显微硬度和屈服强度比纯Cu分别提高了38%和50%、比0.2GNP/Cu复合材料分别提高了14.0%和11.6%。这些结果表明,Ni的添加改善了GNP与Cu的界面结合,使GNP-Ni/Cu复合材料的力学性能显著提高。GNP的载荷传递强化和热失配强化以及Ni的

用两步水热法合成了BiOCl-RGO复合材料。先在乙二醇和去离子水的混合溶液中合成直径约为400 nm、由纳米片构成的微球状单一BiOCl样品，在此基础上引入RGO载体制备出BiOCl-RGO纳米复合材料。使用Raman光谱、XRD、XPS等手段表征样品的物相构成，用SEM和TEM观测其微观形貌，通过降解甲基橙评定样品的光催化性能。结果表明，水热温度显著影响复合材料的光催化性能，在140℃制备的BiOCl和石墨烯结合的样品具有最高的光催化性能。

以纳米管(MWCNTs)和纯钛为原料，用微波烧结法原位合成TiC增强钛基复合材料，研究了这种材料的组织和性能并探讨了TiC增强相的生成机理。结果表明，微波烧结时MWCNTs与Ti原位生成TiC增强相。MWCNTs的添加量(质量分数，下同)低于1%时TiC呈现颗粒状且分布均匀，Ti基体致密；MWCNTs的添加量高于1.5%时TiC呈树枝晶形貌，Ti基体的组织粗化使复合材料出现较多的孔洞。MWCNTs的添加使材料由粘着磨损为主转变为磨粒磨损为主。随着MWCNTs添加量的提高，复合材料的显微硬度先提高后降低。MWCNTs添加量为1%的复合材料显微硬度最高(约为527HV)、耐磨性能最好(摩擦系数约为0.35)。与纯钛相比，TiC增强钛基复合材料的显微硬度提高了1.2倍，摩擦系数降低了0.4。

先水热合成MoS2/CoFe2O4纳米复合吸波材料，再通过合理的物料配比并使用无水葡萄糖作为碳源和还原剂，使MoS2/CoFe2O4复合材料在氮气氛中还原为MoS2/CoFe/C三元纳米复合材料。对这种复合材料的形貌、相结构及电磁参数进行表征、模拟分析其最佳匹配厚度和吸波性能，研究了碳源浓度对复合材料的组成和性能的影响并根据弛豫理论讨论其吸波机制。结果表明，厚度为3 mm的这种复合材料在12.4 GHz处的最低反射损耗可达-42.9 dB；厚度为4 mm时低于-10 dB的频带宽度可达7.1 GHz。

在650℃不同压力下将熔融的LiF-NaF-KF盐(46.5%-11.5%-42.0%，摩尔分数，FLiNaK)浸渗入2D C/C复合材料中，测试2D C/C复合材料的增重率、密度和力学性能的变化并用X射线断层扫描(X-ray CT)和扫描电子显微镜(SEM)观察FLiNaK熔盐的分布，研究了FLiNaK熔盐浸渗对2D C/C复合材料力学性能的影响。结果表明，FLiNaK熔盐分布在2D C/C复合材料开放的孔隙中、纤维束中和相邻层的裂缝中；随着浸渗压力的提高2D C/C复合材料的增重率增大、压缩强度和弯曲强度提高。FLiNaK熔盐浸渗产生的“二次增密”作用和2D C/C复合材料中残余应力的耦合效应，使其力学性能提高。

采用优化的SLM成形参数，用激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备了三维Ni-Cu合金。使用三维Ni-Cu合金基底材料用化学气相沉积法(CVD)制备Ni-Cu合金/石墨烯复合材料，研究了CVD法生长反应温度对石墨烯结构的影响并分析其原因。结果表明，石墨烯层的厚度随着反应温度的提高而减小。与未生长石墨烯的样品相比，在100℃石墨烯复合使复合材料的热扩散系数提高了12.5%。用SLM增材制造技术和金属模型结构设计成形三维Ni-Cu合金，实现了对石墨烯片层取向的控制，结合CVD法优化在Ni-Cu合金表面生长石墨烯工艺可调控石墨烯的结构。

以氧化石墨烯和乙酰丙酮镍为原料，用溶剂热法合成了三维多孔RGO@Ni纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了材料的晶体结构和组成，根据拉曼谱分析了材料内部的石墨化程度和结构缺陷，用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了材料的形貌和微观结构。结果表明，当RGO@Ni纳米复合材料的填充量(质量分数)为25%时在最小反射损耗(RLmin)和最大有效吸收带宽(EAB)方面显示出优异的EMW吸收性能；厚度为2.2 mm的RGO@Ni纳米复合材料其RLmin为-61.2 dB，而在2.5 mm匹配厚度下覆盖的EAB范围最广，为6.6 GHz(10.5~17.1 GHz)。这种复合材料优异的微波吸收性能，归因于协同效应的增强和特殊的多孔结构。

使用热重分析仪测定尼龙66(PA66)和两种不同玻纤增强尼龙66复合材料(GF/PA)的热分解曲线，用Kissinger法和Crane法研究了PA66和GF/PA的热分解动力学。结果表明:PA66、GF/PA-1和GF/PA-2的热分解反应级数分别为0.949、0.912和0.921，表明均为一阶热分解过程；热分解活化能分别为218.65 kJ/mol、121.81 kJ/mol和132.23 kJ/mol，表明玻纤的加入显著降低了PA66的热分解活化能。在加热速率相同的条件下两种GF/PA达到最大热分解速率的温度都比PA66的低，表明玻纤虽然改善了PA66的性能，但是加快了PA66的热分解过程，说明存在着“灯芯效应”。