材料科学与工程学院介绍

北京化工大学材料科学与工程学院由聚合物科学系、聚合物工程系、功能材料系、碳及复合材料系、金属表面工程系、分析评价中心和国家碳纤维工程技术中心七部分组成。共有教职员工163人，其中教授（研究员）39人，副教授（副研究员、高级工程师）43人，博士生导师17人，具有博士学位的教师有45人。聚合物科学与工程是学院教学与科研的传统强项，高分子材料学科（属材料学）为全国重点学科，     

快离子导体中的离子传输——类自由离子态模型及其应用

本文介绍了快离子导体中的离子传输一类自由离子态模型的一般理论,将其应用于Na_2SO_4和新快离子导电相Na_2Mo_(0.1)S_(0.2)O_4体系,说明了Na_2Mo(0.1)S_(0.2)O_4电导率较Na_2SO_4高的原因,结果令人满意.这一模型的应用成功为进一步认识A_2BX_4型离子导电机制提供了依据.     

地铁车辆牵引变流器的复合材料柜体研制

针对轨道车辆的轻量化问题,以某地铁车辆牵引变流器铝合金柜体为开发原型,首先开展柜体缩比件的研制,利用仿真与试验相结合的方法获得柜体缩比件的强度和抗振动冲击性能,利用防护试验和电磁兼容试验获得柜体缩比件的防护性能和电磁兼容性;在此基础上,开展复合材料柜体的研制,采用纵向主承载隔板与外框一体成型方案和真空灌注工艺制作柜体框架,采用RTM工艺制作柜门。仿真与试验结果表明,复合材料柜体较铝合金柜体减重30%,可以满足地铁车辆牵引变流器的技术要求。地铁车辆牵引变流器的复合材料柜体研制,为复合材料在轨道交通领域的工程应用积累了经验。     

伪连续导电模式Boost PFC变换器研究

分析工作于伪连续导电模式(PCCM)的Boost功率因数校正(PFC)变换器,设计电压环与电流环并行的控制环路。针对传统连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)Boost PFC变换器负载功率范围受限的问题,研究以负载电流为基准量实时调整参考电流的控制策略,给出其网侧输入电流和功率因数的表达式。为了在宽输入电压范围内提高正弦参考电流控制三态PCCM Boost PFC变换器的功率因数(PF),提出非正弦参考电流控制算法。此外建立小信号模型给出其频域分析结果。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。     

复合分层土壤导电模型简化方法研究

针对如何构造合理的土壤导电模型来准确计算流过变压器中性点直流量的难题,基于特定土壤导电模型,分析了不同土壤配置下模型简化对地表电位的影响,结果表明在一定条件下简化模型仅改变地表电位绝对值,对各变电站间电位差影响可以忽略,提出了合理选取土壤导电模型的判据及其阈值。研究结果有助于准确评估流过变压器中性点直流量,为实际工程中直流接地极附近变电站的选址提供了理论参考。     

碳纤维多向铺层板的雷达反射特性

提出一个计算雷达反射电场的传输矩阵方法。把碳纤维多向铺层板相邻层间的分界面两侧的电场用一个简洁的矩阵表示，并将相应的矩阵串接起来，可以方便地处理任意层数和任意纤维取向的反射问题。数值计算结果显示反射率随入射电场的极化变化很小，说明不同铺层互相补偿了各向异性，可使碳纤维部件的场计算问题得到简化。     

敏化剂的特性及其在光电转换中的作用

把具有光电转换效能的有机染料或导电高聚物作为光敏剂修饰到半导体超微粒多孔膜上，使宽禁带宽度半导体吸收光波长扩展至可见和红外区，大大提高和改善了该复合电极的光电转换效率。本文对敏化剂的作用机理、修饰电极的光增感作用进行了研究与探讨。     

基于模糊聚类-模糊模式识别的复合材料高温机械性能评价

将模糊聚类和模糊模式识别相结合的识别方法应用于具有多模糊特征变量的复合材料高温机械性能的识别中。对给定特征的复合材料进行模糊分类,建立群体模式。通过模糊模式识别在模式库中对检验样本进行匹配,实现对未知材料的聚类识别。结果表明:对于多因子相关的复合材料性能,两种方法的结合是有效可行的,可以满足经济性和准确性的要求。     

基于单纤维压出实验分析硼纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度

界面剪切强度是复合材料设计的重要指标,如何通过试验方法测定复合材料的界面性能是复合材料研究的一个重要领域。本文以硼纤维/环氧树脂叠层板(0/90)复合材料为载体,利用S-3400扫描电镜(SEM)与Gatan公司的拉伸台Microtest 2000组合,且在电镜上安装了自行设计制作的单纤维压头,测定界面的剪切强度。得知:在室温负荷作用下硼纤维呈阶梯式脱粘,当压出硼纤维长度为总压出长度约一半时,界面剪切强度达到最大值,并估算出界面的剪切模量,为进一步有限元法模拟研究复合材料的界面的力学行为提供依据。     

硼纤维/环氧树脂复合材料界面剪切强度实验分析

本文以0/90硼纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,采用单纤维推出的实验方法对其界面剪切强度进行细观分析。在单纤维推出实验过程中,获得使界面脱粘失效的平均载荷,进一步推算出该材料脱粘失效时界面层的最大切应力,即复合材料界面切应力达到该值时,复合材料首先在界面处发生脱粘滑移进而失效破坏;实验结果显示,硼纤维/环氧树脂复合材料构件在界面切应力达到170MPa左右时,界面层开始脱粘失效。