复合材料前沿研究的最新进展

复合材料出现于20世纪中叶，是现代技术研究的热点之一。它们的良好特性使其适用于航空航天、汽车、建筑、体育、生物医疗等工业领域的巨大应用。这些材料具有显著的结构和机械性能，如高强度重量比、耐化学品、耐火、耐腐蚀和耐磨性；制造起来是经济的。在此基础上，介绍了复合材料的概况、表征、分类以及与物理力学性能相关的主要优势。介绍了复合材料的传统制造技术及其应用。有人强调，迫切需要发现新一代复合材料，通过实施新的高效制造工艺，将合成或天然材料结合在一起。在基体材料和增强材料的组合中，必须使用天然材料作为成分，以获得可降解的、环保的完整材料。

过度使用合成材料引起的日益严重的环境问题，将世界的注意力转移到了可持续材料以及使用回收路线的循环经济方法上。如今，复合材料在不同的工业部门得到了广泛的应用，从而导致塑料垃圾在环境中严重堆积。塑料复合材料的报废处理是必不可少的，因为这些材料无法轻易处理。聚合物复合材料采用的回收方法有两个主要优点。首先，回收技术控制塑料复合材料废物的消耗。其次，与传统制造技术相比，塑料复合材料回收所需的能量相当低。在这篇综述中，我们重点介绍了塑料及其复合材料最近采用的一些回收和再利用技术。在所有已报道的聚合物复合材料回收技术中，热回收最适合碳纤维（CF）和玻璃纤维（GF）的回收。通过热回收，回收材料的性能可以满足原始材料的性能，并且能量显著低于化学回收。然而，与其他回收过程相比，机械回收对复合材料回收所需的能量非常低。得出的结论是，只有在对复合材料的回收和再利用给予同等考虑的情况下，不同行业的复合材料消耗才是合理的。此外，聚合物复合材料的回收利用将促进循环经济。

使用高度多孔的二氧化硅制备了新型配体基功能化复合材料（CpMA），并将其作为有效监测和吸附污染水中铜（Cu（II））离子的有效材料。在最佳实验方案下，CpMA的应用显著加强了Cu（II）离子的监测和吸附。介孔二氧化硅上的有机配体是有效监测和吸附Cu（II）离子并形成最佳颜色的关键因素。系统地测量了溶液pH、接触时间、初始浓度、选择性和灵敏度等不同实验参数的影响。溶液pH对监测和吸附起着关键作用，目前的CpMA在3.50的酸性pH区域工作良好。数据表明，即使在存在超痕量Cu（II）离子的情况下，CpMA也能检测到显著的颜色形成，这是CpMA的独特特征。CpMA提供了简单的一步监测程序，无需高度复杂的仪器。检测下限为0.36mg/L。CpMA对多混合物溶液中的Cu（II）离子作为环境样品。数据表明，即使在存在各种补偿离子的情况下，CpMA也能从二元和多种混合物中选择性地捕获Cu（II）离子。吸附等温线描述良好，最大吸附量高达189.35mg/g。Cu（II）离子从饱和CpMA中的洗脱成功地用0.30M HCl。保留下来的再生材料保持了对Cu（II）离子的高选择性，并表现出与原始吸附剂几乎相同的功能。因此CpMA为实际样品处理中有效捕获有毒Cu（II）离子提供了一种具有成本效益且被认为是一种替代方案。

近年来，为了提高聚合物复合材料的性能，科学家们在选择相容的填充材料方面面临着重大障碍。因此，人们对纳米填料增强聚合物复合材料的开发产生了浓厚的兴趣。纳米增强颗粒聚酯基复合材料（PMCs）因其高断裂韧性、轻量化、优异的强度重量比、高拉伸性能、高抗疲劳性和对恶劣环境的耐腐蚀性而在制造业中得到广泛应用。本文介绍了不同的制造工艺以及在PMCs制备过程中使用的各种增强元件。对增强颗粒PMCs制造过程中的影响条件进行了讨论，以更好地理解在PMCs中加入增强颗粒的有用性。综述了在聚酯复合材料中用作增强材料的天然纤维，包括棉花、香蕉、黄麻、红麻、椰壳、大麻和剑麻。本文综述的纳米粒子有纳米粘土、碳纳米管、纳米石墨烯和纳米氧化石墨烯。本文分别分析了近年来形成聚酯纳米复合材料的材料体系，展示了它们的科学发展。研究了其他研究人员报道的拉伸、压缩、疲劳、硬度和弯曲强度等一般力学特性，主要目的是证明所用钢筋的数量以及加工后实现的相应改进。最后，展望了天然纤维增强聚合物纳米复合材料的应用前景。