煤化工固废混凝土的制备及力学性能

为解决煤化工固废替代砂石制备混凝土时由于自身孔隙多导致的吸水量大、流动性差及强度低等问题,从固废粗渣表面封堵涂层处理及水泥水化产物形貌调控两个方面提出解决方案。首先制备了一种含有三嗪环、氨基及醛基的固废粗渣表面处理用黏附固化剂(ACA),将其与水泥混合,在固废粗渣表面形成填充封堵涂层,从而解决煤化工固废粗渣制备混凝土时吸水量大及流动性差的问题。其次,制备了氧化石墨烯(GO),并将其与聚羧酸减水剂(PC)混合形成插层复合物(PC-GO),通过掺入PC-GO实现超低掺量GO在水泥基体中的均匀分散及对水泥水化产物形貌结构的调控。在表面封堵涂层及水泥水化产物结构调控的协同作用下制备了高含量煤化工固废混凝土,表征了ACA的结构及其形成封堵涂层的作用原理,提出了超低掺量GO的吸附式分散机理及调控水泥水化产物形貌的晶核效应和模板效应。结果表明:含有60%和80%(质量分数)煤化工固废的混凝土的抗压强度分别大于40 MPa和30 MPa,抗折强度分别大于6 MPa和4.5 MPa,同时高含量煤化工固废混凝土具有良好的抗干缩性能;研究成果对于制备高含量煤化工固废混凝土及煤化工固废的大规模资源化利用具有积极的意义。

钛酸酯偶联剂改性二氧化钛/环氧树脂基超疏水涂层的制备及其性能研究

针对目前超疏水涂层存在的制备过程复杂及价格高等问题,研究了制备过程简单及价格较低的超疏水涂层.用环氧树脂及聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成复合涂层,用钛酸酯偶联剂改性的纳米TiO2与PDMS在涂层表面构筑微纳疏水界面.通过SEM、接触角测量仪、电化学工作站等仪器对疏水涂层进行了结构及性能表征.测试结果表明:所制备涂层的接触角达到了160°,滚动角4°,达到了超疏水的效果.在30次砂纸摩擦循环后仍旧保持超疏水性.电化学和极化测试结果表明涂层的最佳腐蚀电位为330 mV,腐蚀电流密度1.93×10^(-12)A/cm^(2),极化电阻为2.97×10^(10)Ω/cm^(2),总阻抗值为1.03×10^(10)Ω/cm^(2),保护效率为99.95%,在酸碱溶液96 h后仍旧保持超疏水性.本研究制备的超疏水涂层,具有优异的耐腐蚀性能、抗损坏能力和自清洁的功能.同时具有制备方法简单及价格较低等优点,其在超疏水自清洁纺织品、医疗器械及金属制品的抗菌及防腐蚀等方面具有广泛的应用前景.

新时代硕士研究生课堂教学及评价方法研究

课堂教学对于研究生素质及能力培养具有先导和引领的作用。教师在课堂教学中要发挥主导作用,围绕培养目标,按照探究式、体验式、互动式、讨论式、溯源式等教学模式,将教学内容按照理论知识的形成过程设计为问题链、思维链,实现以学生为主体的课堂教学过程。将硕士研究生的思想素质培养、创新思维培养、研究能力培养、团队精神培养与课堂教学内容融合为一体,使课堂教学成为提高硕士研究生思想素质及创新能力的重要途径。

风载荷下树木稳定性的无损评估方法

为解决树木在风载荷下易发生安全事故,造成人员伤亡和财产损失的问题,研究一种基于无损重构技术和有限元分析的风载荷下树木稳定性的评估方法,通过探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)无损获取根系构型,结合三维重构技术和阻力公式构建风载荷下的树木模型,根据模型的有限元分析结果评估树木稳定性状况。通过仿真和对古侧柏(Platycladus orientalis)现场试验,分析不同根系构型和不同土壤参数对树木稳定性的影响。结果表明,水平浅根和土壤参数是影响树木稳定性的2个重要因素,得到与现有研究中相同的等效应力变化趋势。研究证明GPR所获取的根系构型可以作为树木稳定性的重要评价指标,验证研究结果在实际树木风险评估工作中的可行性。

基于深度学习的树木根系探地雷达多目标参数反演识别

【目的】使用深度学习方法实现对根系雷达图像的多目标检测和多参数估计。【方法】构建了一种以YOLOv5s和CNN-LSTM为主要框架的网络模型实现对根系雷达扫描图像的多目标检测和多参数估计。首先,通过仿真模拟和预埋试验获取试验所需的根系雷达剖面图数据,同时为了增加数据的多样性,使用CycleGAN风格迁移网络获取了一批具有真实雷达图像特征的仿真数据;然后,使用YOLOv5s目标检测网络识别并提取根系响应区域;接着引入频域变换,获取频域特征,并将根系雷达图像的时域特征和频域特征融合;最后,利用卷积神经网络、卷积注意力机制以及长短期记忆网络强调和提取与根系参数相关的信息特征,并使用多任务学习的方法实现对根系半径、深度、相对介电常数以及水平倾角的预测。【结果】(1)仿真试验中,根系半径估计的最大误差是4.3 mm,R^(2)为0.980,均方根误差为1.32,深度估计的最大误差是35.1 mm,R^(2)为0.962,均方根误差为17.68,相对介电常数估计的最大误差是3.1,R^(2)为0.960,均方根误差为1.10,水平倾角估计的最大误差是10.2°,R^(2)为0.821,均方根误差是4.96。(2)在实测数据上对根系半径估计的平均相对误差是9.112%,深度估计的平均相对误差是5.772%,水平倾角估计的平均相对误差是11.25%。【结论】本文提出的基于深度学习与探地雷达的多目标检测方法可以为根系检测和根系参数估计提供便利。

低介电聚合物复合材料发展现状

随着航空、交通以及5G通信领域的快速发展,对聚合物材料的介电性能提出了更高的要求。在大型工业以及科研中,急需开发具有更低介电性能的聚合物材料。聚酰亚胺(PI)、环氧树脂(EP)、氰酸酯树脂(CE)、聚丁二烯树脂(PB)等低介电聚合物在电子通信领域具有较大的发展潜力。综述了PI、EP、CE及PB基复合材料在降低介电常数以及介电损耗等方面的研究进展。降低聚合物介电常数和介电损耗,可以通过生成的空芯或孔隙结构引入空气或者通过降低摩尔极化率,达到改善低介电复合材料介电性能的目的。深入研究了复合材料的介电性能与频率、温度及填料含量的关系,并且提出了关于低介电聚合物基复合材料应用前景和未来发展方向的展望。

通过构建陷阱能级策略提高聚合物电介质储能性能研究进展

本文系统阐述了空间电荷形成机理及空间电荷效应,重点综述了填充无机纳米粒子、掺入小分子半导体和分子结构设计3种构建陷阱能级的方法,深入探讨了提高电介质材料储能性能的设计策略,并对高性能聚合物电介质材料的制备方法进行展望。

纳米氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料的微观结构及作用机理

通过氧化反应和超声波分散作用制备了不同含氧量氧化石墨烯(GO)纳米分散液,研究了GO氧含量、用量和水化时间对水泥基复合材料微观结构和力学性能的影响。研究结果表明GO能够调控水泥水化产物的形状,促使水泥水化反应形成规整的花状晶体,使得水泥基复合材料的强度特别是拉伸强度和抗折强度显著提高。研究结果证实了GO在水泥复合材料水化过程中起到模板作用,能够调控水泥水化产物的微观结构及提高水泥基复合材料的韧性,同时提出了GO调控水泥基复合材料微观结构的作用机理。本文结果提供了一种可显著增强增韧水泥基复合材料的新方法,具有潜在的应用前景。

纳米氧化石墨烯对水泥复合材料中水化晶体结构的控制及增韧作用

通过氧化反应和超声波分散作用制备了含氧量19.31%、25.43%和31.78%的氧化石墨烯(GO)纳米分散液,研究了GO对水泥复合材料微观结构和力学性能的影响。研究结果表明含氧量为25.43%的GO能够调控水泥水化反应形成规整的花朵状晶体,使得水泥基复合材料的强度特别是拉伸强度和抗折强度显著的提高。提出了GO调控水泥水化产物微观结构的作用机理,认为GO在水泥水化过程起到模板作用具有组装效果,能够调控水泥水化晶体的微观结构。提供了可显著提高水泥浆体韧性的新方法,具有潜在的应用前景。

氧化石墨烯对水泥净浆流动度及水泥石结构和性能的影响

采用 Hummers 法及超声破碎分散法制备了氧化石墨烯（GO）纳米相分散液,研究了 GO 对水泥净浆流动度和水泥石微观结构的影响,用 FT-IR、AFM、XRD及SEM 对GO及水泥石结构进行了表征.结果表明GO的掺入降低了净浆流动性,每增加0．01％的 GO 需要增加0．02％的聚羧酸系减水剂（PCs）以保持水泥净浆流动度在3 h 内在200mm 以上,GO 的掺入能够使水泥石的微观结构发生明显的变化,当 GO/PCs 掺量为0．01％/0．24％～0．03％/0．28％时,水化龄期7d 的水泥石出现了大量分散均匀的花状微晶体,当 GO/PCs 掺量为0．05％/0．32％～0．07％/0．36％时,同龄期水泥石中出现大量的片状晶体,在水化龄期延长到28d 时有转化为密实结构的趋势,结果说明 GO 具有调控水泥水化产物形貌的能力及增强增韧的作用,此研究结果对于提高水泥基材料的力学性能具有重要意义.

氧化石墨烯对水泥基复合材料微观结构的调控作用及对抗压抗折强度的影响

通过氧化法制备得到氧化石墨烯(GO),通过GO与丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)进行插层聚合反应制备得到插层复合物GO/P(AA-AM)。检测结果表明,GO在插层复合物中具有较小的尺寸和均匀的分布,将GO/P(AA-AM)掺入水泥基复合材料中,发现水泥水化产物成为规整的针状、棒状或多面体状晶体,并且能够聚集形成具规整形貌的微观结构和宏观结构,水泥基复合材料中的裂缝及有害孔洞比对照样品明显减少,其抗压强度和抗折强度比对照样品有明显提高。提出了GO纳米片层对于水泥基复合材料规整结构的调控机理,认为GO纳米片层及活性基团能够促进水泥化产物形成规整形状的水化晶体,最初形成的水化晶体成为后续水化晶体形成的模板,通过晶体的生长最终形成规整水化晶体及规整的微观结构和宏观结构。

氧化石墨烯对水泥水化晶体形貌的调控作用及对力学性能的影响

用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)并用超声波将其分散制备了纳米片层分散液,用XRD和AFM表征了分散的效果。研究了不同含氧量GO对水泥水化晶体微观形貌及胶砂耐折强度和抗压强度的影响,结果表明含氧量为18.65%和25.53%的GO可使水泥水化产物成为花朵状微晶体,而且形状统一、分布均匀,具有显著的增韧增强效果。研究结果也说明了GO能够调控水泥水化晶体产物的形状和尺寸,GO对于水泥水化反应产物具有促进作用和模板效应。研究结果对于提高混凝土建筑的抗裂缝和耐久性具有积极的意义。

降解淀粉与乙烯基类单体接枝聚合物的合成及应用

适当降解的玉米淀粉与乙烯基类单体在引发剂作用下通过接枝聚合得到了改性淀粉鞣剂。当体系中w (降解淀粉 ) =10 %、w (乙烯基类单体 ) =2 0 %、引发剂质量为反应物质量的2 .0 %、反应温度为 5 0℃、反应时间为 1 5h时所得聚合物的接枝百分率为 87%、接枝效率为94%及接枝频率为 43。用其预鞣时可减少铬鞣剂用量 30 %～ 5 0 % ,铬鞣废液中铬含量降低到 ρ(Cr2 O3) =0 .2 6g/L ,用其复鞣时所得成革的选择填充性显著。成品革丰满柔软 ,粒面细腻。

氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料的研究

用Hummers法对石墨进行氧化后再用超声波进行分散制备纳米氧化石墨烯(GO)分散液。研究GO对掺有聚羧酸系减水剂(PCs)的水泥净浆流动度、粘度、凝结时间、石泥石孔结构和水泥砂石的耐折强度、抗压强度的影响。研究结果表明,纳米氧化石墨烯掺量为15mg/(100g水泥)时,使净浆流动度和凝结时间稍有降低,所得石泥石的中大孔隙率减少,结构致密,硬化水泥砂浆的耐折强度和抗压强度显著提高。硬化水泥石的XRD和SEM测试结果表明,纳米氧化石墨烯片层对水泥水化晶体产物的形成有模板效应,能够促使水泥石形成微小、形状统一的晶体结构,研究纳米氧化石墨烯增强增韧混凝土对于构建高性能、长寿命混凝土具有重要的意义。

氧化石墨烯在水泥基体中的分散性及对其结构和性能的影响

为了解决氧化石墨烯(GO)纳米片层在水泥基体中的分散问题,制备了丙烯酸(AA)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AAC)和丙烯磺酸钠(SAS)的共聚物(PAAS),PAAS与GO纳米片层形成PAAS/GO复合物并显示出分散作用。结果表明,w(PAAS)=2%分别与w(GO)=0.01%、0.02%和0.03%形成的复合物可使水泥基体分别形成由花状晶体、多面体状晶体和针状晶体构成的规整有序的微观结构,28 d时的抗折强度分别比对照样提高了63.0%、90.4%和87.9%,抗压强度分别提高了32.6%、74.2%和71.3%,同时这些水化晶体容易生长在裂缝、孔洞等缺陷处,具有修复结构缺陷的效果。PAAS通过与GO纳米片层形成复合物实现了GO在水泥基材料中的均匀分散以及对水泥基材料微观结构和性能的调控。

氧化石墨烯对水泥石微观结构及性能的影响

采用改进Hummers法和超声波分散方法制备纳米氧化石墨烯分散液(NGO),通过傅立叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)对其进行了结构表征。将NGO掺入到含有聚羧酸系减水剂(PC)的水泥浆体中,研究了NGO对水泥浆流动度及黏度、水泥石微观结构及力学性能的影响,结果表明NGO片层对水泥石中水泥水化产物晶体的形成有模板效应和调控作用,能够促进水泥水化产物形成整齐、规整的纳米级微晶体,对水泥石有显著的增强增韧作用。

GO纳米片层对水泥水化晶体及胶砂力学性能的影响

通过控制氧化反应时间和超声波处理,制备了含氧量(质量分数,下同)分别为19.15%,25.43%和32.30%的氧化石墨烯(GO)纳米片层分散液,研究了不同含氧量GO纳米片层对水泥水化晶体和胶砂力学性能的影响.结果表明:含氧量为25.43%的GO纳米片层能够促使水泥水化反应形成规整的花状晶体,同时使得胶砂的拉伸强度和抗折强度显著提高.阐述了GO纳米片层调控水泥水化晶体的作用机理,认为GO纳米片层对水泥水化晶体的形成具有模板作用.

二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的结构表征及应用

在引发剂过硫酸铵 (APS)的作用下 ,二甲基二烯丙基氯化铵 (DMDAAC)和丙烯酰胺 (AM)通过共聚合反应合成了一种新的阳离子型聚合物。在n(DMDAAC)∶n(AM) =2∶1、c(APS) =2 0×1 0 - 2 mol L、t=60℃、t=3h的条件下 ,所得共聚物的阳离子度 (聚合物链节中阳离子单体的链节所占摩尔分数 )为 45%、相对分子质量为 4 7× 1 0 6 、产率达 96%。用红外光谱对聚合物的结构进行了表征 ,同时对聚合物的絮凝与脱水作用也进行了实验。

UHMWPE纤维高强度绳索的研究

研究了纤维捻度、粘结剂对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维力学性能的影响及漫胶UHMWPE纤維表面的耐磨性能。UHMWPE纤维的断裂强力随着纤维捻度的增加而下降;纤维表面漫胶处理后断裂强力提高,当UHMWPE纤维中改性氯丁胶或聚氨酯粘结剂的含量为6％时,其断裂强力增加17.2％或13.9％。经聚氯酯粘结剂处理的UHMWPE纤维表面的耐磨性能最好。

高分子阻尼材料的研究进展

介绍了高分子材料的阻尼原理和评价方法 ,综述了高分子阻尼材料的最新研究进展 ,讨论了设计制备高性能阻尼高分子材料的原理和方法。