Al_(2)O_(3)@SiO_(2)核壳纳米球添加对聚丙烯介电和空间电荷特性的影响

为研究核壳结构Al_(2)O_(3)@SiO_(2)球形纳米颗粒对聚丙烯(Polypropylene, PP)复合电介质性能的影响,本工作利用表面沉淀法合成了Al_(2)O_(3)@SiO_(2)核壳纳米球,并制备了聚丙烯基Al_(2)O_(3)@SiO_(2)核壳纳米球复合电介质,研究了添加不同含量Al_(2)O_(3)@SiO_(2)核壳纳米球的聚丙烯纳米复合电介质的理化性能、介电谱和空间电荷特性。结果表明:添加Al_(2)O_(3)@SiO_(2)核壳纳米球降低了聚丙烯复合电介质的储存模量,增强了其韧性;Al_(2)O_(3)@SiO_(2)核壳纳米球添加量对聚丙烯复合电介质介电性能和空间电荷特性影响较明显,添加含量较低时,核壳结构Al_(2)O_(3)@SiO_(2)纳米球增强了其与基体的相容性及界面区域的相互作用,受界面区及其对体内电荷密度和载流子迁移率的影响,聚丙烯复合电介质的相对介电常数和介质损耗因数均有所降低,且抑制了异极性空间电荷积聚,因此Al_(2)O_(3)@SiO_(2)/PP复合电介质的介电性能和空间电荷特性得到提高。

压缩载荷下锂离子电池锑碳负极的稳定性研究

采用锑碳复合材料作为负极活性材料组装纽扣锂离子电池,对其进行准静态平板和接触(钢球)挤压加载实验,研究其在载荷作用下的电化学循环稳定性、电极表面裂纹及其失效。结果表明,在0~960 N的范围内,接触压缩载荷和准静态平板载荷均会对电池容量造成损伤,随着载荷增大,电极表面裂纹越大,活性材料剥落越多,导致可逆容量损失越大。接触压缩载荷作用后,电池外壳出现凹陷,电极表面形成较大裂纹,导致电池可逆容量大幅度下降,循环稳定性差;准静态平板载荷作用后,电池可逆容量损失较小,循环稳定性没有明显变化,归因于电池外壳的保护作用。该研究为锑碳负极材料在压缩载荷作用下的失效提供了参考。

类向日葵夹芯圆柱壳的准静态轴向吸能特性与优化

采用实验、理论和数值模拟方法研究了类向日葵夹芯圆柱壳在准静态轴向加载下的吸能特性。首先,对3种内径的夹芯圆柱壳及其构件进行了准静态轴向压缩实验和数值模拟。结果表明:所有夹芯圆柱壳的比吸能和压溃力效率都大于其各个组成构件以及构件之和;芯壳的波浪形结构比圆柱壳结构具有更好的能量吸收能力;圆柱壳和波浪形曲线芯壳的联合使用可以有效地提高薄壁金属结构的吸能效率。其次,基于简化的超级折叠单元理论,推导了夹芯圆柱壳的轴向平均压溃力的理论公式。理论预测的平均压溃力与实验结果及数值模拟结果间的相对误差均在10%以内。最后,以比吸能最大和峰值压溃力最小为目标,进行了类向日葵夹芯圆柱壳吸能特性的多目标优化设计,得到了夹芯圆柱壳比吸能和峰值压溃力的Pareto前沿,优化后的夹芯圆柱壳的比吸能和平均压溃力均有提高,与此同时,质量减小。

基于Pt-Pb纳米花的无酶葡萄糖传感器性能研究

利用超声恒电流沉积法在金电极表面制备了Pt-Pb纳米花,并将其用于构建无酶葡萄糖传感器,采用阻抗谱、循环伏安和差分脉冲伏安法研究了其电化学性能。SEM结果表明,当沉积电流为10mA时,电极表面形成Pt-Pb纳米花结构。电化学测试结果表明,该电极对葡萄糖具有很好的电催化性能,在含有氯离子的溶液中不会失活。Pt-Pb纳米花电极构建的无酶传感器对葡萄糖的线性响应范围为0.5×10-3～22×10-3 mol/L,灵敏度为3.68mA·cm-2·(mol/L)-1,检测限为24×10-6 mol/L。此外,传感器具有良好的选择性、重复性和稳定性。

镁合金支架双重可控释放涂层的制备及药物释放性能研究

在镁合金支架材料WE42表面制备了双重可控腐蚀和药物缓释涂层,并对其药物释放性能进行了研究。DSC研究表明紫杉醇均匀分散在PLGA体系中。药物释放实验表明,PLGA可使紫杉醇长期持续释放,突释较弱,释放是由扩散-降解控制。随载药膜中PEG分子量和含量的增加,药物释放率增加。外层明胶涂层能有效降低药物释放率,延长药物释放时间。

N-2-亚甲基-呋喃-二茂铁芳胺衍生物的合成与晶体结构及电化学性质

以邻、间、对-二茂铁苯胺为原料,合成了新的含呋喃二茂铁苯基席夫碱衍生物,还原得到N-2-亚甲基-呋喃-二茂铁芳胺衍生物,通过元素分析,IR,1H NMR和X-射线单晶衍射等分析手段,确证了标题化合物的组成和结构,化合物2 c单晶结构解析表明,2 c属于单斜晶系,P2/n空间群;其HOMO轨道主要由Fe原子及茂环上C的原子轨道组成,LUMO主要由O、N和苯环上C原子构成;电化学实验证明:邻、间、对化合物的电化学性质相似,苯环上取代基位置的不同,对化合物在电极表面的扩散系数影响不大,但对反应速率常数有较大的影响.

等截面悬臂梁自由落体冲击实验分析

对等截面悬臂梁受静载荷和自由落体冲击作用两种情况下的受力状态进行了理论分析;同时对组合式材料力学多功能实验台进行升级改造。通过加装支座、伸缩杆、滑轮以及落锤等工装,使其实现自由落体冲击实验的功能,利用XH5699动态信号测试分析系统对等截面悬臂梁进行静态的和自由落体冲击下的实验。最后,利用ANSYS软件对等截面悬臂梁进行了静动态的有限元分析。结果对比表明:静载荷作用下理论、实验和ANSYS模拟结果基本一致,误差约1%;动载荷作用下实验和ANSYS模拟所得结果误差约5%。可见在相似情况下,ANSYS模拟结果可以近似分析悬臂梁受力状态。

不同热处理温度下纳米羟基磷灰石/聚酰胺66多孔支架制备及力学性能研究

热处理温度是热致相分离法制备多孔支架材料的关键因素。在不同热处理温度下(60℃、75℃和90℃)制备了纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合多孔支架材料。对比研究了不同热处理温度下制备的多孔支架孔隙结构、孔隙率及力学性能。结果表明:处理温度对多孔支架的孔隙结构,孔隙率,力学性能有显著的影响,随着温度的升高,多孔支架的孔隙率、平均孔径升高,贯通性改善,但弹性模量和屈服极限降低。多孔支架的热处理温度为75℃时,其孔径、孔隙率和力学性能与天然松质骨相当,是较为理想的骨组织工程支架材料。

缠绕图型对纤维缠绕复合材料力学性能影响的有限元模拟

针对纤维缠绕复合材料结构中存在纤维束交叉起伏和铺层走向交替的特点,建立了一种分析缠绕图型对缠绕复合材料结构力学性能影响的有限元方法。采用ABAQUS有限元软件,分析了考虑纤维束交叉起伏和铺层走向交替后缠绕复合材料圆柱壳的应力、应变分布规律,并且研究了缠绕图型对缠绕圆柱壳屈曲临界载荷的影响。结果表明:采用层合板模型计算得到的圆柱壳的应力分布比较均匀;考虑纤维束交叉起伏和铺层走向交替后,缠绕复合材料圆柱壳的应力不再均匀分布,应力云图出现规则分布的菱形图案,在菱形区域中纤维交叉起伏和铺层走向交替处的应力有明显的波动。本实验有限元模型中的菱形特征单元可以反映缠绕复合材料纤维交叉起伏和铺层走向交替的实际情况。

依托网络教学平台设计力学模型动态化教学新体系

以培养创新型人才为目标,依托现代化科学技术手段,构建力学教学新体系。该体系体现力学模型简化的过程,即以动画形式展现工程结构(或机构)建造、安装、运行等过程,并逐步简化为力学模型,实现理论教学与实践教学同步。该体系的构建,既提高了学生学习力学的兴趣,又解决了实践教学偏少的现状,同时有利于学生发现问题并进行改进创新。

测量摩擦系数的三力平衡装置研制与应用

介绍自行设计的实验教学装置,装置由固定支座、支杆、定滑轮、牵拉绳4部分构成。该装置能测量定滑轮的摩擦系数、验证静力学中三力平衡汇交定理并进行误差分析与矫正。学生通过对比分析理论值、矫正值和实测值,可以发现考虑摩擦系数的矫正值比不考虑摩擦系数的理论值更接近实测值,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。该装置调节灵活,易于操作。

聚酰胺多孔膜的可控制备及细胞生物学响应

利用相转移法,通过控制溶剂蒸发温度制备了不同孔隙结构的聚酰胺（PA）多孔膜,用扫描电镜（SEM）和材料力学试验机对不同孔隙结构的PA多孔膜的形貌和力学性能进行了表征.将PA 多孔膜与类成骨细胞（MG63）共培养来考察不同孔隙结构多孔膜的细胞生物学响应.结果表明,随着溶剂蒸发温度升高,制备的PA多孔膜孔径大小逐渐增大,在40℃下制备的多孔膜孔隙结构均匀,孔径为10~20μm,其弹性模量与拉伸强度分别达到（20．2±0．9）和（5．2±0．5）MPa.细胞实验表明,与40℃下制备的PA多孔膜共培养后,细胞在其表面伸展爬行,形态结构完整,增殖明显.具有可控特性的 PA 多孔膜能够满足其在骨组织引导再生临床中的应用.

气化炉运行引起楼层振动的实验研究和计算机模拟

设备机组振动对厂房的影响越来越受到人们的重视,已经成为厂房设计和使用中的一个关键问题。基于山西省"十一"五重点工程晋煤集团天溪煤制油分公司10万吨/年煤基MTG合成油示范工程项目,对气化炉运行引起的楼层振动进行了实验研究和计算机模拟,找出了设备机组振动的根源和规律,为减振方案设计提供了依据。

呼啦圈的旋转特性探讨

通过分析呼啦圈健身运动过程中旋转特性,给出了呼啦圈旋转运动方程及其特定位置的轨迹,定性分析了保持呼啦圈不下落的临界转速与人体旋转角速度之间的关系,以及呼啦圈转速与人体腰间摩擦力之间的关系,进一步分析了呼啦圈各点速度的变化规律。

钠离子电池磷基聚阴离子型正极材料研究进展

近年来,锂元素资源的大量消耗以及锂资源价格的强劲上涨,导致锂离子电池的应用受到一定限制。与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池迎来了大好的发展机遇,引起了诸多研究人员的广泛关注。聚阴离子型化合物具有电压平台高而稳定、结构多样且稳定、Na+扩散速度快等优点,已成为钠离子电池正极材料领域的研究热点。然而,庞大的阴离子基团导致聚阴离子型化合物的电子电导率低,进而影响了其比容量和倍率性能等参数指标。在聚阴离子型材料中研究最多的是磷基聚阴离子型材料。本文综述了磷基聚阴离子型正极材料的研究现状,重点阐述了材料的晶体结构和其电化学性能之间的关系、元素掺杂和取代、碳包覆以及正极材料纳米化的改性策略等。

基于电化学-应力耦合模型的锂离子电池硅/碳核壳结构的模拟与优化

硅基电极材料在应用中的一个主要问题是巨大的体积膨胀,以及由此带来的电极材料破裂、粉化.本文在有限变形假设前提下,基于电化学-力学耦合理论,研究球形Si/C核壳结构在嵌锂过程中的浓度、应力场的演化,并在此基础上讨论了核壳结构的优化设计.计算结果显示:壳层可以很好地保护硅颗粒的膨胀;然而核内产生的较大的径向压缩应力可能导致核壳界面的脱黏,而核壳界面处的切向拉伸应力可能会导致壳层的断裂.进一步为有效提高核壳结构的电化学与力学性能,从而实现锂离子电池更长的循环寿命,考虑了两种结构的优化:1)单层核壳结构;2)双层核壳结构.结果表明对于单层核壳结构应使用更软的包覆层材料;而双层核壳结构中优化的材料布置方案为内软外硬,对双层核壳结构的硬度分析表明,内层材料的杨氏模量应低于10 GPa,而外层材料的应不高于70 GPa.本文的结论对球形材料颗粒电极的设计及优化具有一定的指导意义.

聚苯胺改性有序介孔碳在漆酶生物传感器上的应用

利用电化学聚合法在固定有漆酶的有序介孔碳上制备了聚苯胺薄膜,并将其用于构建漆酶传感器。电化学结果表明,与未改性的介孔碳电极相比,聚苯胺改性介孔碳修饰的电极对酚类物质显示出很好的电催化氧化活性,构建的漆酶传感器的检测限低,线性范围宽,对邻苯二酚的选择灵敏度为0.08314 A/（mol/L）,线性范围为0.55~10.45μmol/L,检测限为0.173μmol/L。

充放电过程中锂离子电池负极铜集流体的电化学和力学行为研究

使用化学还原法结合聚吡咯软模板法制备了锑纳米颗粒@聚吡咯网络结构负极材料,对不同循环圈数后铜集流体的结构和不同温度下循环50圈后铜集流体的电化学和力学行为进行研究。结果表明,随着循环圈数的增加,铜集流体粉化层的厚度也会增加;0℃和60℃下循环50圈后铜集流体的弹性模量和硬度相比于原始集流体都有明显的降低,可能是由于Li、Sb和C扩散到集流体中形成的不溶体具有强化作用;而20℃下铜集流体的弹性模量和硬度有轻微的增加,说明其比原始集流体脆性增大,韧性下降,由此表明温度对电池的放电性能有显著影响。

基于有序介孔碳/PDDA固定化漆酶的邻苯二酚传感器性能研究

采用有机交联水性环氧树脂为碳源,以 SBA-15为模板,制备了有序介孔碳（OMC）,并对其电化学性能进行研究。透射电镜结果表明其具有典型的二维有序六角介孔结构,孔径大约为3 nm。电化学测试结果表明OMC/Lac/Au电极对邻苯二酚具有很好的电催化氧化活性。将 OMC 应用于构建漆酶生物传感器,结果表明,传感器对邻苯二酚的线性检测范围为0.67～8.59μmol/L,灵敏度为0.349 A/（mol/L）,检测限为0.117μmol/L。

高速铁路桥面防水层玻璃纤维混凝土配合比设计与优化

通过对玻璃纤维混凝土原材料技术指标研究、配合比试配、混凝土各项性能测试以及线外试验的施工,分析桥面防水混凝土各类缺陷的形成原因,提出对应改进措施,合理优化施工配合比,为京沈客专桥面防水玻璃纤维混凝土施工提供技术支持,同时对同类工程施工具有十分有益的借鉴作用。