氟化石墨烯的理化性能、制备改性及摩擦学研究进展

氟化石墨烯(FG)作为1种石墨烯衍生物,兼具石墨烯材料低剪切、高承载的力学性能以及氟化碳材料独特的理化性能.相较于其他固体润滑材料,FG在极压性与减摩抗磨性等方面表现出了巨大的性能优势,成为当前固体润滑领域研究的热点材料.本文中梳理总结了近年来FG在制备方法、修饰改性、分散稳定性、润滑机制与润滑应用等方面的研究进展以及在应用过程中存在的主要问题,并对未来FG在摩擦学领域的主要研究方向与应用前景提出了一些建议和展望.

石油烃污染土壤阴燃反应特性及修复效果研究

石油开采和运输过程中会产生大面积的石油污染场地,亟需修复。本研究以石油烃污染土壤为研究对象,采用自制的阴燃小试装置研究土壤热值、含水率和空气流量等因素对污染土壤阴燃反应特性及修复效果的影响,并探究了石油烃污染物在阴燃过程中降解路径。结果表明:石油烃污染土壤的阴燃反应温度区间为200~600℃,修复率普遍高于98.5%。当含水率增加5%时,阴燃峰面传播速率约减小46.3%,土壤含水率越高则阴燃峰面传播速率越小;当热值增加1.81 MJ/kg时,阴燃平均峰值温度会升高300℃。阴燃峰值温度随污染土壤热值的升高而增加;当空气流量为15~25 L/min时,阴燃峰面传播速率随空气流量的提高而增加。污染土壤阴燃过程中烯烃类物质的双键基团易被氧化断裂生成醛类物质,同时长链烷烃类物质的碳键易断裂生成中链烷烃类物质。研究显示,阴燃对石油烃污染土壤的修复效果显著,并且可以通过对影响因素的调控实现对阴燃过程的控制,相关结果将为有机污染土壤阴燃修复技术的工程化应用提供理论支撑。

含表面活性剂溶液的雾化特性及对细颗粒物的强化去除效果

喷雾技术在气体净化、粉尘控制、化学合成等领域应用广泛,其中液滴尺寸控制及提高喷雾均匀性是该技术面临的挑战。为此,本文拟利用表面活性剂对水雾的雾化特性进行调控,以提高喷雾均匀性,并进一步探究其对细颗粒物去除的促进作用。本文采用实验研究,首先对三种不同性质表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、吐温80)溶液的雾化特性进行了分析,探究了表面活性剂的种类和浓度对于雾化特性的影响。结果表明,与去离子水相比,表面活性剂的加入可以显著提升喷雾的均匀性,喷雾总体粒径减小,并且非离子型表面活性剂吐温80雾化形成的小液滴数量占比最高。当表面活性剂溶液浓度达到临界胶束浓度(CMC)时,三种类型表面活性剂溶液的液滴数达到峰值,以此作为最佳雾化浓度。此外,通过喷雾去除细颗粒物实验表明,含表面活性剂溶液喷雾可以加快细颗粒物去除速率。

天马13 m射电望远镜高精度指向模型的建立

天马13 m射电望远镜是专为空间大地测量的新一代甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)天线,即VGOS(VLBI Global Observing System)系统。VGOS观测将从调度、相关、观测策略到分析各方面改变甚长基线干涉测量。与传统测地观测相比,VGOS观测将数据精度提高1~2个数量级。天马13 m射电望远镜安装了3~15 GHz宽频制冷接收机,一般要求天线指向偏差小于最高频率波束宽度的1/10。为满足高精度指向要求,详细介绍了建立指向的方法和天线控制扫描策略,给出了系统误差修正模型的完全表达式,明确了指向修正模型中的参数意义。基于该天线指向扫描的实测数据,实测评估了望远镜的指向精度。采用最小二乘法对覆盖全天区的数据样本进行拟合,得到天马13 m射电望远镜指向模型,并加载到天线伺服控制系统进行验证,得到了优于10″的盲指误差。

聚丙烯基介电复合材料的研究进展

随着电子、通信和能源领域的不断发展,器件不断朝着高性能化,小型化和低延迟化演变,对材料的介电性能提出了越来越高的要求。聚丙烯(PP)基介电复合材料,由于其低介电损耗、高击穿强度和优异的加工性能受到工业界和学术界关注。本文从介电复合材料的多层次结构出发,总结了其基本的影响因素:分子链化学结构,分子链结晶结构,填料含量,填料介电常数,填料形貌与取向和填料表面改性。其次从聚丙烯基介电复合材料的应用场景(电容器薄膜、5G通信)出发,归纳了聚丙烯基介电复合材料在高储能、耐高温和低介电方面的最新研究进展,最后对聚丙烯介电复合材料的研究进行展望,为聚丙烯介电材料的高性能化指明了前景。

经食管超声心动图联合组织速度成像对持续性房颤患者左心耳血栓形成的预测价值

目的分析经食管超声心动图联合组织速度成像对持续性房颤患者左心耳血栓形成的预测价值。方法选取2018年1月至2019年6月于台州市第一人民医院确诊的持续性房颤患者55例纳入研究组,选取同期进行健康体检的志愿者55名纳入对照组。两组受试者均进行经食管超声心动图、组织速度成像检测,比较两组受试者的常规左心房指标、左心耳前后壁中间段、基底段的峰值速度。结果研究组患者的心率、左心房最大容积显著高于对照组,左心房射血分数显著低于对照组(P<0.05)。55例持续性房颤患者中,共检出左心耳内血栓20例,其中血栓位于左心耳入口处6例,左心耳顶部6例,左心耳中部8例。无血栓组和血栓组患者左心耳壁各节段的收缩期峰值速度、舒张期峰值速度均显著低于对照组(P<0.05);血栓组患者左心耳壁各节段的收缩期峰值速度、舒张期峰值速度均显著低于无血栓组(P<0.05)。无血栓组和血栓组患者的左心耳最大容积(left atrial appendage maximum volume,LAAVmax)显著高于对照组(P<0.05),左房主动射血分数(left atrial active ejection fraction,LAAEF)、左心耳排空速度(left atrial appendage emptying velocity,LAA-EV)、左心耳血流平均排空速度(left atrial appendage average emptying flow velocity,LAA-AEV)、左心耳血流峰值充盈速度(left atrial appendage filling peak flow velocity,LAA-FV)均显著低于对照组(P<0.05);血栓组患者的LAAVmax显著高于无血栓组(P<0.05),LAAEF、LAA-EV、LAA-AEV、LAA-FV均显著低于无血栓组(P<0.05)。与经食管超声心动图、组织速度成像单项诊断相比,联合诊断对左心耳血栓形成的敏感度、特异性、准确性均更高(P<0.05)。结论经食管超声心动图联合组织速度成像可全面评估患者的左心房功能、左心耳功能,在预测左心耳血栓的形成中具有较高价值。

西藏昌都地区水系沉积物异常特征与成矿地质条件分析

西藏昌都地区位于北羌塘-昌都成矿带北段,大地构造位处澜沧江构造带与金沙江结合带之间。区内上三叠统、侏罗系变质程度较浅,褶皱构造发育,煌斑岩脉等脉岩发育。本文分析了区域成矿背景和水系沉积物异常特征,认为该区煌斑岩脉体与玉龙铜矿含矿斑岩体具有相似的动力学背景;区内水系沉积物异常以Sn、W、Pb、Zn、Ag异常为主,伴生Au、Hg、Sb等要素异常,其中日通异常发育有高、中、低温元素分带,且Bi、Sb、Pb、Ag异常规模大、均值及极值高,衬值也高,此异常内已发现铜钼矿化、铜铅锌矿点,应属于矿致异常,建议对日通异常开展进一步的检查评价工作。

多环芳烃污染土壤热修复预干燥过程中水分与污染物析出特性研究

针对目前有机污染土壤直接热脱附装备在处理高含水率土壤时存在的高能耗问题,提出利用系统余热对土壤进行预干燥的方法以降低土壤含水率.以多环芳烃污染土壤为对象,采用非等温干燥特性测试、污染物析出测试以及转筒式干化机干燥特性实验,对土壤干燥过程与污染物析出特性进行研究.结果表明:(1)土壤非等温干燥过程分为升速和降速干燥两个阶段,处于升速阶段时土壤的干燥效果较好.通过实验获得了5、10、15和20℃/min升温速率下的临界温度,发现升温速率为5℃/min时,临界温度和土壤含水率均为最低,分别为66.7℃和2.57%,即低升温速率时土壤的干燥效果最好,但干化时间较长,影响土壤处理量.(2)干化机转速显著影响土壤停留时间,转速越高,停留时间越短,土壤处理量越大.干化机转速为1、2和3 r/min时,土壤出口温度分别为107.7、103.9和101.9℃,均超过临界温度,由于干化机筒内扬料板的强扰动作用,3种转速下土壤出口含水率均较低,与非等温干燥测试结果吻合较好.(3)土壤初始含水率为12.10%、16.05%和24.03%时,出口土壤含水率分别为0.23%、0.27%和0.22%,干化机能满足宽范围初始含水率土壤的干燥效果.(4)由于多环芳烃污染物沸点较高,土壤干燥过程中不易析出此类污染物.(5)经传热计算,对于初始含水率为12.10%~24.03%的土壤,其干化机体积传热系数为89~98 W/(m^(3)·℃).研究显示,使用转筒式干化机干燥多环芳烃污染土壤,可以大幅降低土壤的含水率,减少热脱附能耗,同时,干燥过程不易析出污染物.上述研究结果可为转筒式干化机在污染土壤干燥领域中的应用提供理论和设计指导.

有机污染土壤堆式热脱附过程中热湿迁移试验及数值模拟

堆式燃气热脱附技术因具有二次污染小、污染物去除率高和处理周期短等优势而得到快速发展.土壤中的水分是影响堆体热修复过程中土壤升温的关键因素,然而其热湿迁移机理尚不明晰,工程设计主要依赖于实践经验.该研究以山东省某污染场地的砂质壤土开展堆体热湿迁移试验,结合COMSOL仿真模拟,系统分析加热过程中土壤温度和湿度在竖直及水平方向上的变化规律.结果表明:热源附近土壤水分呈逐渐升高并出现短暂峰值(高于初始值10.9%)后再下降的趋势,水分峰值随温度提高而升高;热源温度越高,土壤中水汽的对流和扩散作用愈加明显,当热源温度由50.0℃升至100℃时,监测点体积含水量下降率由4.50%升至27.2%,且水汽的浓度扩散机制在水分迁移过程中占主导作用;对于相同热源作用下,初始体积含水量较高的土壤具有相对较高的温度变化,温升过程中对流传热以及热传导的作用更显著,当初始体积含水量由0.0700 m^(3)/m^(3)升至0.160 m^(3)/m^(3)时,监测点的温度由37.1℃升至40.0℃,其中多孔基体间的热传导作用占主导.研究显示,堆体热脱附过程中土壤水分迁移规律与土壤体积含水量、距热源的距离、热源温度有关,且多孔基体间的热传导是引起土壤升温的主要机制.

升温条件下多孔介质内气泡的生长和聚并行为

设计了两种横向和纵向喉道宽度比值(wh∶wz)分别为1.48∶1和1∶1的各向异性和各向同性多孔介质微流体芯片,以CO_(2)为气体,二甲基硅油为液体,采用可视化实验,系统地研究了升温条件下多孔介质结构对气泡生长和聚并规律的影响。结果表明,温度升高引起的传质生长是气泡突破喉道的动力。单个气泡在多孔介质内生长方向的选择依赖于喉道的门阙压力,气泡倾向于突破门阙压力小的喉道。随着温度的升高,气泡侵入和突破喉道速度加快。在各向异性多孔介质中,气泡倾向于在横向生长时与其他气泡发生聚并,而在各向同性多孔介质中,气泡更易发生纵向聚并。当多个气泡存在于各向异性多孔介质内时,气泡的初始分布会显著影响气泡间的生长和聚并过程;在各向同性多孔介质内时,影响则较小。各向异性多孔介质在实际工程应用过程中更易实现气泡流型调控。

深空探测器大口径天线指向在轨标定方案

基于深空探测器配备的大口径天线的指向精度要求,给出了一种深空探测器大口径天线在轨指向的标定方案,以解决深空探测器安装的大口径天线的在轨指向评价问题。通过对飞行器特点和约束条件的分析,结合"嫦娥4号"中继星天线的具体情况,采用星地协同工作的方法,给出了天线指向在轨标定的方案,并明确了标定的实施流程,最后对标定过程中的误差情况进行了分析。本方案可推广应用于其他深空探测器大口径天线指向标定方案的设计。

多孔PI/MSNT复合含油润滑薄膜的设计制备及其摩擦学性能研究

以聚苯乙烯(PS)微球为致孔剂、介孔二氧化硅纳米管(MSNT)为填充剂来改性多孔聚酰亚胺(PI),设计制备了多孔PI/MSNT复合薄膜,并对其孔结构和形貌进行了表征;在此基础上,以液体石蜡油为存储介质制备了多孔PI/MSNT复合含油润滑薄膜,系统考察了MSNT的添加对多孔PI薄膜的热稳定性、储油性能、力学性能和摩擦学性能的影响.结果表明:与单组分PI含油薄膜相比,MSNT的加入不仅改善了多孔PI基体的热稳定性和力学性能,而且使得复合薄膜的储油性能和摩擦磨损性能均得到了显著提高,证实多孔PI/MSNT复合含油薄膜更适用于高载荷下的摩擦工况.

α-ZrP层状纳米片的修饰改性及其摩擦学性能

采用一步水热法制备了阳离子表面活性剂修饰改性的α-磷酸锆(α-ZrP)纳米片.利用X-射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电镜和透射电子显微镜对α-ZrP纳米片在表面活性剂修饰前后的组成、晶体结构以及微观形貌进行了表征分析和观察,并对改性前后的α-ZrP在合成基础油PAO-6中的分散稳定性进行了对比分析,利用SRV-Ⅳ型微动摩擦磨损试验机对含有改性α-ZrP纳米片的PAO-6润滑油的摩擦学性能进行了研究.结果表明:表面改性的α-ZrP纳米片在PAO-6润滑油中具有良好的分散稳定性,其作为添加剂时可显著提高润滑油的极压性能和抗磨损性能.

细颗粒物声波团聚的微观机理研究

为拓展声波团聚机理,对声波团聚过程中的声流与声涡作用进行了理论和实验研究。利用声流测试系统,发现在0~1 kHz低频与5 kHz高频时,团聚室内声流现象较为明显;并通过可视化测试,在7 kHz高频时观察到明显的漩涡。结果表明,流场中的声流与声涡对颗粒团聚会产生很大的影响,声流或声涡越强,团聚效果越好。在0~1 kHz低频与5 kHz高频时,声流产生的切应力带动气溶胶颗粒发生碰撞团聚;高频时声涡力矩较大,其产生的轨道角动量带动粒子发生圆周和自旋运动;当声压级大于132 dB时,声涡团聚开始发挥作用,与声流一起促进颗粒团聚,且声压级越大团聚效果越强;与波节相比,波腹处的声流速度更大,声涡现象更明显,团聚效果也更好。

循环肿瘤细胞检测系统性能验证研究

目的:针对前期研发出的循环肿瘤细胞(CTC)检测设备CTCBiopsy®-D100存在的“堵管”(凝血)现象,采用真空负压及半自动的过滤方式对样本进行处理,研发出了CTCBiopsy®-A10,通过试验验证其检测性能。方法:通过对仪器的堵管率、CTC的检出率、仪器运行过程中对细胞形变的影响,以及是否自发产生循环肿瘤微栓(CTM)四个方面比较了CTCBiopsy®-A10和CTCBiopsy®-D100的性能优劣。结果:与CTCBiopsy®-D100相比,CTCBiopsy®-A10的堵管率更低,CTC和CTM检出率更高,存在显著性差异;两种检测设备对细胞形变的影响无显著性差异,二者均可检出样本中的CTM,且在仪器运行过程中不自发产生CTM。结论:D100和A10对CTC和CTM均表现出了较好的检出率和较低的堵管率,A10在性能方面有进一步的优化和提升,降低了堵管率,提高了CTC的检测效率。

VLBI深空测控的单光纤多测站频率传递系统设计

月球与行星探测中,甚长基线干涉(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)技术为实现高精度测角,需要稳定的频率基准。设计了一种仅用单套设备、单根光纤实现多用户传输的频率传递系统。该系统通过混频器与环形器等组合实现无锁相环的全自动快速往返校正,以补偿频率标准信号传输中的相位漂移,为测站提供稳定的频率基准,降低测量误差。该系统兼容电缆和光纤传输介质,兼具实时补偿和事后补偿模式,能满足有多天线的测站的需求。经地面验证,实时补偿模式天稳达10−17量级,并有能力升级到天稳10−19量级;事后补偿模式天稳达10−18量级。经VLBI射电源观测和对“天问一号”火星探测器的观测验证,两站钟速差降至10−14量级,能满足为多天线或多测站提供稳定本振进行VLBI观测的需求。目前该系统已在VLBI深空测控和地球定向参数(Earth Orientation Parameters,EOP)测量中应用,表现出较高可靠性。

炉内喷涂ZST高温纳米陶瓷涂料对大型电站煤粉锅炉性能的影响

为了解决受热面沾污结渣、高温腐蚀和侵蚀磨损等影响大型电站煤粉炉安全运行和经济效益的关键问题,提出对受热面管道及炉衬施用ZST纳米陶瓷涂层的方案。基于外形图像分析方法设计高温悬滴法接触角测定系统,分析了纳米陶瓷涂料对煤灰黏附特性的影响。在某530 MW煤粉锅炉上喷涂纳米陶瓷涂料,对比分析技术改造前后热态运行与冷态停炉检查效果。结果表明:黏附特性试验结果证实陶瓷涂层能够减弱熔融煤灰在钢基体表面的黏附性,有助于提高钢基体的防结渣性能;喷涂纳米陶瓷涂料后,锅炉效率较喷涂前提高了0.21%,炉膛沾污结渣问题明显减轻,改造区域水吹灰频次降低了约70%;纳米陶瓷涂料有效阻断了高温烟气对受热面的腐蚀和侵蚀作用,增加了炉膛的吸热量,排烟温度下降了1.5K,并且对NO_x具有一定的减排作用。

通过相位校准信号定标绝对链路时延方法及应用

甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)通过相位校准(Phase Calibration,PCAL)信号来校准链路时延。现有系统的相位校准信号只能获取链路时延的相对变化。面对UT1精准测量、台站钟差补偿、维护诊断和提高未来深空探测精度等需求,天线链路的绝对时延定标至关重要。在天线链路中,由于存在变频器等器件,测量绝对时延较为困难。利用梳状谱相位随频率线性变化的特点,提出了一种不需要参考变频器,采用相位校准信号定标绝对链路群时延的方法。同时,设计了一款用于台站快速诊断和绝对时延定标的轻量级相位校准提取软件,该软件目前已在调试工作中应用。

h-BN基复合陶瓷涂层防锅炉受热面的硫酸盐腐蚀性能

针对燃煤锅炉受热面存在的硫酸盐腐蚀问题,采用料浆法在20CrMn表面制备h-BN基复合陶瓷涂层,分析了涂层的抗热震性能、孔隙率和耐磨性能,并研究了350～450℃范围内未喷涂和喷涂涂层试样的防硫酸盐腐蚀性能。结果表明,涂层的抗热震性能良好,孔隙率低,耐磨性能与基材相近。结合热分析动力学对腐蚀试验数据进行处理,得出两种试样腐蚀的反应机理均符合二级相界面反应类型。计算得到未喷涂涂层和喷涂涂层试样的反应活化能分别为1 431.172 J·mol^(-1)和2 200.217 J·mol^(-1),可见喷涂涂层试样的腐蚀反应活化能高于未喷涂涂层试样,表明喷涂涂层试样的防腐蚀性能优于未喷涂涂层试样。分析试验后喷涂涂层试样的形貌、成分和物相,发现该试样仅表面出现少量Na_2SO_4晶粒,而内部基本未检测到Na_2SO_4,表明喷涂涂层提升了基材的防腐蚀性能。

有机聚硅氮烷先驱体陶瓷涂层的耐高温氯腐蚀性能

在TP347不锈钢片表面制备了有机聚硅氮烷先驱体陶瓷涂层,对有无涂层试样分别进行高温HCl气体和KCl堆盐腐蚀试验,并采用增重法对试样的腐蚀质量增加曲线进行分析。结果表明:制得的涂层表面均匀致密,与基体紧密连接;在500,525,550℃HCl气体中,涂层试样的腐蚀速率较空白试样的均有所降低;在KCl堆盐中,无涂层试样的质量随时间的延长呈先增加后减小的趋势,涂层试样的耐蚀性较好,且在500℃下基体内部未检测到Cl元素,在550℃下基体内部Cl含量较高,表明Cl-逐渐向试样内部扩散;服役温度在涂层玻璃粉软化温度以下时,涂层可有效阻隔Cl-扩散至基体内部,提高涂层的保护性能。