工程塑料优异的介电性能和金属可替代性， 使其成为5G建设的热门材料。 对外观相近但性能不同的几种工程塑料的检测与定性分析， 有助于工程塑料更好地应用于5G线路板和天线模块的制造。 应用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）对几种常见的工程塑料PEEK、 PPS、 ABS进行光谱检测， 分别得到三种工程塑料在太赫兹波段的光谱数据。 通过快速傅里叶变换， 将三种工程塑料的THz时域光谱进行转换， 获取工程塑料在0.1~1.2 THz下的THz频域光谱， 并经过计算提取出相应的吸收光谱。 分析THz时域光谱可知， 不同种类工程塑料的THz时域谱存在时间延迟线和振幅的差异， 可以直观地显示出各种塑料间的差异， 这表明工程塑料的THz-TDS分类识别具有一定的可行性。 但由于同属工程塑料， 在太赫兹波段上表现为峰位、 峰值相近， 且各个材料无明显的THz特征吸收峰， 因此无法直接以指纹谱进行判定。 鉴于此， 研究将非线性工具卷积神经网络（CNN）应用于无明显特征吸收峰的工程塑料识别研究的可行性， 通过对CNN的网络结构和重要权值参数的优化， 提出了一种改进的CNN分类模型。 该模型使用LeakyRelu激活函数， 添加BN层， 利用Adams梯度下降算法， 保证分类器的鲁棒性， 加快网络分类速度， 提高太赫兹吸收光谱识别精度， 同时可以有效地解决由于THz光谱数据量不足而容易陷入局部最优问题。 并将该方法同传统的线性工具主成分分析-支持向量机法（PCA-SVM）进行对比。 对比实验结果显示: 改进的CNN分类模型平均运行耗时为0.15 ms， 训练集准确率为99.6%， 测试集准确率达到98.8%; 相较传统的PCA-SVM分类模型， 其分类效率大幅提升， 同时测试集分类准确率提高了27.3%， 训练集分类准确率提高了30.9%。 研究结果表明: 将THz-TDS与改进的CNN分类模型相结合， 能够实现对上述三种工程塑料的精确鉴别与分类识别， 为工程塑料的非接触快速无损检测和识别提供了新方法， 也为其他无THz特征峰物质的识别与检测方法研究提供参考。

碳纤维复合增强材料（CFRP）作为一种力学性能优异的新材料，已经成为航空和汽车轻量化领域的优选材料。因此实现CFRP与铝合金的高强度连接是提升CFRP与铝合金复合结构件整体强度的关键。提出了一种激光阶梯扫描制备倒钩阵列的方法，并将该方法与硅烷表面改性相结合，实现了铝合金与CFRP接头的高强度连接。实验结果表明：激光阶梯扫描制备的倒钩阵列大大增强了胶接界面之间的机械互锁效应，进而增强了接头强度。硅烷偶联剂改性后铝合金与黏结剂之间出现了硅烷过渡层，接头强度得到进一步提升。与砂纸粗化处理相比，激光处理后强度提升了24.6%，达到16.7 MPa，硅烷改性后强度得到进一步提升，达到17.4 MPa。

为了探索不同冷却方式对激光加工的影响, 采用水、气体以及水气复合3种不同冷却方式辅助激光加工碳纤维复合材料进行了对比研究, 同时采用单因素实验研究了不同工艺条件对加工质量的影响, 并分析了作用机理。结果表明, 在3种冷却方式下, 热影响区、槽深均随着功率、频率的降低而降低, 随着扫描速率的增加而降低; 在相同工艺参数下, 水气复合辅助激光加工产生的热影响区最小, 气体辅助激光加工产生的热影响区次之, 水辅助激光加工产生的热影响区最大; 当激光功率为2250 W、频率为1200 Hz、速率为120 mm/s时, 水、气体以及水气复合 3种不同冷却方式的热影响区分别为378 μm, 283 μm, 196 μm, 槽深分别为401 μm, 789 μm, 647 μm; 采用水气复合辅助激光加工可以在加工过程中实现较好的冷热平衡, 获得最好的加工质量。该研究为更好地实现碳纤维复合材料低损伤加工提供了参考。

为了研究不同工艺参数对TC4钛合金与连续编织碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料（CFPEEK）的激光焊接接头的影响规律，并对焊接工艺窗口进行预测，使用ABAQUS软件建立基于热传导的有限元仿真模型，计算TC4钛合金/CFPEEK激光焊接接头的温度场分布。针对CFPEEK中连续编织碳纤维的实际铺层情况，在建模时对复合材料进行分层处理，将碳纤维层视为正交性质的材料。在此基础上探究了激光功率、焊接速度、光斑尺寸对焊缝熔化深度及宽度的影响规律，计算结果与实际试验结果吻合度较高，激光功率、焊接速度、光斑尺寸等工艺参数均对接头结合处的温度有较大影响。经过多组参数的计算，得到了TC4钛合金/连续编织CFPEEK激光连接的预测工艺窗口。结果表明，所建立的有限元模型能够有效模拟连续编织CFPEEK与TC4钛合金激光连接的温度场分布，对实际试验有一定指导意义，可降低试验成本。

随着人们环保意识的增强, 环保型聚氯乙烯(PVC)塑料添加剂正在不断推进, 利用天然矿物蛭石代替非环保PVC塑料添加剂成为行业新趋势。采用液相高速剪切/分级离心法制备了纳米蛭石片悬浮液, 通过溶剂置换法制备了纳米蛭石片/PVC复合塑料, 研究了纳米蛭石片含量对其紫外、导热性能, 阻燃性能、热稳定性和拉伸性能的影响。结果表明: 纳米蛭石片尺寸在150 nm～1.1 μm, 保持了蛭石原有结构特征。纳米蛭石片添加量为15% (质量分数)时, 纳米蛭石片/PVC复合塑料的拉伸强度提高了50.8%, 极限氧指数提高了7.3%, 导热系数降低了17.8%, 老化热稳定时间提高了140 min, 脱氢热解时间提高了24 min, 具有优异的热稳定性能和抗紫外性能。在PVC制品中加入蛭石将会提高复合塑料的各项性能, 对于高性能PVC制品制备具有重要的实际意义。

本文概括高精确度碳纤维复合材料天线反射器的发展状况, 针对高精确度天线反射器在材料选择、结构设计、热稳定性分析、工艺成型等方面的若干基本问题, 详述高精确度固面天线反射器在材料、空间结构、热变形、工艺等科技领域的具体研究进展, 并总结高精确度天线反射器在航天领域需进一步考虑的科学问题及未来发展方向。

碳纤维复合材料由碳纤维和树脂基体两种材料复合而成, 因为两者的热性能参数差距较大, 直接在空气中进行激光加工碳纤维复合材料会出现如较大的热影响区、纤维膨胀、纤维拔出和切面材料分层等损伤问题, 所以在激光加工碳纤维复合材料中, 对其热损伤的控制成为关键问题。本文对激光复合加工碳纤维复合材料的国内外研究现状进行综述, 重点聚焦在气体辅助和水辅助下两种激光加工方法的优缺点, 最后对两种情况下的激光加工质量进行分析并总结规律。气体辅助下, 不同的气体类型、不同的气压, 光气同轴或旁轴辅助会带来不同的加工影响; 水辅助有水射流、水层和水导加工三种形式。本文通过总结气/液辅助激光加工碳纤维复合材料的机理, 以平衡碳纤维和基体吸收激光能量差异性为目标, 为碳纤维复合材料激光低损伤加工提供参考。

为了解决目前水中纳米塑料颗粒难以富集和检测的问题，基于金（Au）纳米粒子和聚苯乙烯（PS）纳米粒子的混合流体，使用自搭建的光操控-显微拉曼系统实现了PS纳米粒子的光热效应捕获和检测，并研究了混合流体中PS纳米粒子的光热效应及表面增强拉曼散射（SERS）信号增强效果。结果显示，PS纳米粒子（80 nm）的运动速度受到金纳米粒子粒径和浓度的影响，随着时间的增加光热阱中会形成直径为30 μm的Au-PS聚集体。PS纳米粒子的SERS信号强度在聚集体内比金溶胶基底提高了7倍，并且密度随着聚集体半径的扩展先增加后减小。该方法实现大量PS纳米粒子的光热效应捕获和SERS检测，显著提高PS纳米粒子的SERS信号强度并且降低了检测限。该方法在纳米器件自组装、环境污染监测等方面具有极大的应用潜力。

采用太赫兹时域光谱技术，对高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯三种塑料的粒径、混合物的类型和含量以及吸附性能进行了表征。特别是对聚氯乙烯-聚丙烯混合物在0.2～1.6 THz范围内随含量和频率变化的光学参数(折射率和吸收系数)进行了对比分析，对三种塑料与填料碳酸钙和高岭土共混物在0.2～1.4 THz范围内随含量和频率变化的光学参数进行了表征，并建立了相关曲线，为太赫兹范围内塑料光学性质的有效利用提供了参考。所提方法作为近红外光谱塑料检测方法的补充，为工业生产中填料含量的监控提供了技术手段。此外，通过太赫兹时域光谱技术，可以区分不同微塑料吸附常见海水污染物甲基橙的现象，对不同时间点下经聚氯乙烯吸附后的甲基橙进行比较，发现不同粒径的塑料呈现不同的散射吸收，且经不同粒径聚氯乙烯吸附后的甲基橙溶液有显著差异，这些现象对微塑料的环境污染分析具有重要意义。