半纤维素对玉米秸秆皮Lyocell纤维性能的影响

探讨了半纤维素对Lyocell纤维制备时溶浆过程以及纺丝过程的影响,研究了半纤维素对Lyocell纤维的力学、抗原纤化和染色等性能的影响。试验可知:使用市售质量分数50%的NMMO溶剂在90℃温度下即可完全溶解玉米秸秆皮浆粕;半纤维素含量较高的玉米秸秆皮浆粕的流动性更好,制成的Lyocell纤维的染色性能和抗原纤化性能更好,断裂伸长率较大,结晶度较小。

黏重黑土条件下马铃薯挖掘铲仿生减阻特性分析与试验

针对黏重黑土地区马铃薯挖掘铲挖掘阻力大、能耗高等问题,以白茅根膜质叶鞘为仿生原型,设计了一种基于仿生波纹结构的马铃薯减阻挖掘铲。基于离散元(DEM)法仿真和土槽试验,确定减阻性能最优的设计参数;通过田间试验以油耗和阻力为指标验证仿生挖掘铲的减阻效果和挖掘性能。离散元仿真得到仿生挖掘铲最佳布置方式为纵向布置;在相同纵向布置方式下,通过土槽试验得到仿生挖掘铲的波纹参数在幅值为2.5 mm、频率为0.5时表现出较为优异的减阻性能。根据最佳参数研制仿生纵波纹铲,进行普通平铲和仿生纵波纹铲的作业对比试验,结果表明仿生纵波纹铲阻力减少了14.45%,单位油耗减少了17.15%。研究表明仿生纵波纹铲具有较好的减阻特性,仿生结构设计合理,能实现黏重黑土条件下马铃薯收获挖掘作业,可为整机节能减耗的研究奠定基础。

玉米秸秆浆粕溶剂法纺丝技术

为探究玉米秸秆的应用,采用无氧蒸煮法将玉米秸秆茎皮粉末制成玉米秸秆浆粕,再以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)为溶剂溶解玉米秸秆浆粕制成纺丝液,最后将纺丝液纺制成玉米秸秆Lyocell纤维。采用流变仪对纺丝液进行了测试,试验表明:纺丝液为假塑性非牛顿流体。采用强伸度仪、X射线衍射仪、扫描电镜等表征了玉米秸秆Lyocell纤维的力学性能、结构和表观形态,并将其与传统的木浆Lyocell纤维进行比较,结果显示:玉米秸秆Lyocell纤维的拉伸强度达到行业标准,断裂伸长率低于行业标准;玉米秸秆Lyocell纤维的结晶度要比木浆Lyocell纤维的低5.4%;玉米秸秆Lyocell纤维表面光滑,无沟槽等缺陷,其外观与木浆Lyocell纤维的基本一样。

仿生波纹形开沟器减黏降阻性能测试与分析

针对现有普通开沟器在工作过程中易粘土、阻力大等问题,提出一种仿生波纹形开沟器。该仿生开沟器依据土壤动物与生俱来的减黏脱土特性和超高分子量聚乙烯优异的减黏性能,在原有普通开沟器基础上进行设计制造。该文通过田间试验,将牵引阻力设为试验指标,使用正交设计检验仿生开沟器相对于普通开沟器减黏降阻的效果和探究仿生开沟器非光滑表面形态的减黏降阻机理。试验表明,仿生开沟器减黏降阻的效果高于普通开沟器9%左右;入土深度是影响开沟器牵引阻力的主要因素,其次是土壤湿度,工作速度影响最小;通过3因素4水平正交组合试验得出使用仿生开沟器的最优条件:土壤湿度达到16.3%,入土深度有6 cm,工作速度为1.8 km/h。仿生波纹形开沟器具有良好的减黏降阻效果,为后续的仿生开沟器或其他触土部件研究提供参考。

矿物纤维增强酚醛树脂基摩擦材料热压工艺

为优化矿物纤维增强酚醛树脂基摩擦材料的热压工艺,该文采用均匀试验设计方法对干法共混热压成型工艺对摩擦材料性能(摩擦磨损性能、冲击强度、硬度等)的影响规律进行了研究。得出摩擦材料的热压成型工艺,即热压压力40MPa、热压时间10min、热压温度200℃。用SAS软件对数据进行优化分析,得出了成型压力、保温时间和热压温度对摩擦材料的摩擦因数、冲击强度的回归关系,建立了摩擦因数、冲击强度与热压工艺参数的二次响应曲面回归模型。利用MATLAB软件,分析了热压压力和热压温度的交互作用。结果表明:当温度固定,摩擦因数随压力的升高而下降;当压力固定,摩擦因数随温度的升高而上升。在热压压力50MPa、热压时间40min时,冲击强度达到最大值。该研究可为研制高性能的摩擦材料制品提供技术参考。

挖掘机獾爪趾仿生斗齿提高其入土性能仿真与试验

为解决挖掘机斗齿入土阻力大,易断裂的问题,该文利用Handyscan700扫描仪获取獾右前爪中趾表面的三维点云,提取獾爪趾的侧面轮廓曲线,并进行拟合得到曲线方程,将获取的曲线方程运用到斗齿的设计中,利用三维软件建立斗齿模型。运用有限元分析软件对仿生斗齿和80型斗齿的力学性能和切土过程进行数值模拟,对比分析了力学性能的差异以及能量损耗与切土深度的关系。采用快速成型加工技术加工出了仿生斗齿与80型斗齿试样。利用电子万能试验机对2种试样进行了楔土试验,测定了楔入阻力与楔入深度的关系。结果表明：在施加相同载荷的情况下,仿生斗齿所产生的最大等效应力小于80型斗齿的,破坏的可能性小,比较安全;当斗齿的入土深度相同时,仿生斗齿的消耗的能量总小于80型斗齿;在同样条件下,仿生斗齿的楔入阻力较80型斗齿低11.9%～12.6%。该文以獾爪趾为仿生原型设计的挖掘机斗齿不仅解决了工程中遇到的问题,还为减阻部件的开发提供了新思路,具有重要的参考价值。

穿山甲鳞片表面的几何形态特征及其性能

对穿山甲鳞片的形态和组成进行了分析。穿山甲鳞片表面整体呈现出纵向棱纹与横向凹槽交错变化的非等格几何网状形态,其中纵向棱纹较大、较多,扇形分布;横向凹槽较小、较少,且以一定深度切断纵向棱纹。利用扫描电镜及X射线能谱仪对材料的拉伸、冲击断口及成分进行了分析。结果表明冲击断口为脆性断口;穿山甲鳞片是由极细的棱柱结构单元和叠片结构单元混合形成的;穿山甲鳞片除含有大量的碳、氢、氧及氮元素外,硫、硅、铁、铝、钙5种元素的含量也相对较高,鳞片内层中含有少量磷元素。在转盘式土壤磨料磨损试验机上,进行磨料磨损试验,结果表明磨料粒子滑动方向平行于穿山甲鳞片棱纹的试样与磨料粒子滑动方向垂直于棱纹的试样相比,具有较好的耐磨性;穿山甲鳞片表面的自由式磨料磨损量,随着磨料粒子尺寸或相对滑动速度的提高而增大。

环文蛤贝壳微观形貌及摩擦学行为特性

环文蛤贝壳具有优异的力学性能,对其进行仿生设计并开发新材料已经成为研究热点。该文以辽宁营口的环文蛤贝壳为研究对象,应用JSM—6700F冷场发射扫描电子显微镜对环文蛤贝壳各层微观形貌结构进行了观察,发现角质层表面比较光滑,背面布满大量无规则的球形颗粒,而棱柱层表面存在大量孔洞,颗粒与孔洞提高了二者的有效接触面积,增强了结合强度,环文蛤的分泌黏液通过这些孔洞到达角质层表面,当粒径与孔洞处于嵌合状态时,在黏液的作用下使角质层与棱柱层紧密结合在一起,能够进一步地提高环文蛤贝壳的机械强度;采用微观摩擦磨损试验机UMT对环文蛤贝壳的摩擦性能进行测量,试验表明,试验因素对摩擦因数的影响大小依次为砂纸规格、法向载荷、时间、滑动速度;对磨损量的影响大小依次砂纸规格、时间、滑动速度、法向载荷。采用JSM—6360LV扫描电子显微镜对环文蛤贝壳磨损表面微观形貌进行观察,环文蛤贝壳的主要磨损机理为较低试验载荷条件下的磨料磨损和轻微剥层磨损,以及在较高试验载荷条件下的磨料磨损和严重剥层磨损。

天然生物材料结构特征及仿生材料的发展趋势

自然界中一些生物体的优异结构和特性给人类在不断制造和更新新型材料的过程中带来灵感和启发。根据这些生物体的优秀特征,综述了仿生材料的主要设计思想和方法,重点分析了目前一些典型仿生材料,设计与制备研究的新进展和存在的困难,并提出一些新材料设计思想方法和制备的模型,对仿生材料的设计和研究等均具有指导意义,同时对仿生材料的发展前景进行了展望。

仿骨β相磷酸三钙多孔生物陶瓷制备及降解

以硝酸钙和2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)为原料通过化学合成前驱体,然后脱水缩合再高温烧结的方法制备β相磷酸三钙(β-TCP)粉体,以该粉体为基体、硬脂酸为致孔剂、PVA为粘结剂,通过模压成型的方法制取胚体烧结制备β-TCP多孔生物陶瓷。通过X射线衍射分析、扫描电镜观察、EDX能谱成分分析对制备的β-TCP多孔陶瓷进行研究。对添加致孔剂质量分数分别为15%、20%、25%、30%的4组陶瓷试样进行降解试验,发现质量分数为30%的试样降解效果最好,通过扫描电镜观察和EDX分析确认表面有类羟基磷灰石物质产生。

表面加工状态对Super 304H钢抗蒸汽氧化性能的影响

对6种不同表面加工状态(磨床粗磨、砂轮磨削、320号砂纸研磨、600号砂纸研磨、1200号砂纸研磨和抛光)的Super 304H钢在650℃/25MPa超临界水蒸气中的氧化行为进行了研究,采用增重法对氧化1 200h后的试样单位表面上的质量变化进行了测量,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对氧化膜表面和截面形貌、微观结构和元素分布进行了分析,并利用X射线衍射仪(XRD)对氧化膜物相进行了表征.结果表明:Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能对材料的表面加工状态比较敏感;不同表面加工状态的Super 304H钢经氧化后,试样单位表面上的质量变化、表面氧化物形态以及横截面氧化物形态差异明显;形成的典型氧化膜分内、外2层,外层氧化膜主要为Fe3O4,内层氧化膜主要为含Cr量较高的(Fe,Cr)3O4以及少量的Cr2O3;随着材料表面粗糙度的增加和比表面应变层的形成,越容易形成具有保护性的富铬氧化膜,Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能越好.

獾牙与狗牙的微观结构及摩擦学特性

以獾牙和狗牙为研究对象,采用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,考察了獾牙和狗牙的摩擦学性能,利用纳米压痕仪进行力学性能试验,测试了獾牙和狗牙的纳米硬度和弹性模量。试验表明:牙齿的摩擦磨损行为同其微观结构密切相关,獾牙釉质磨斑表面划痕和擦伤痕迹相对轻微,磨损深度为(13.521±1.034)μm,狗牙釉质磨斑表面有较多的裂纹,犁削和擦伤较为严重,磨损深度为(15.429±1.337)μm;牙齿的摩擦磨损性能与其硬度以及显微组织和结构密切相关;獾牙釉质的耐磨性和纳米硬度、弹性模量高于狗牙釉质。该研究为以獾的牙齿为原型将仿生耦合原理应用于刀具的开发提供了理论依据。

硅灰石纤维填充超高分子量聚乙烯基复合材料干滑动摩擦磨损的BP神经网络分析

超高分子量聚乙烯及其复合材料由于其优良的自润滑和防黏性能可用于农业工程装备中的滑动接触部件和触土部件。基于人工神经网络在复杂系统建模问题上的优越性,考察了几种因素对硅灰石纤维增强复合材料的摩擦和磨损性能影响的模型。考虑到输入、输出数据个数,调试设计了一个3×10×2的BP神经网络,其输入层由3个神经元构成,分别为硅灰石纤维的处理方法、硅灰石纤维的加入量和试验过程中的法向载荷。隐含层有10个神经元。输出层2个神经元分别为材料的摩擦系数和磨损量。基于上述BP神经网络对硅灰石纤维增强超高分子量聚乙烯基复合材料的干滑动摩擦磨损性能进行了模拟和预测。对神经网络的训练和检验表明该BP神经网络能够较好地预测影响因素对复合材料的干滑动摩擦和磨损的作用,大部分数据的预测值与试验值的误差在10%以内,其仿真精度能够满足实际的摩擦磨损预测要求。

甲状腺癌根治术中应用纳米碳分辨和保护甲状旁腺

目的探讨纳米碳淋巴示踪在甲状腺癌根治术中的应用,对甲状旁腺保护的作用.方法 10例甲状腺癌患者术中先向癌灶周围注射纳米碳,再行根治术,术后病理检查黑染组织中有无甲状旁腺.结果纳米碳使第Ⅵ区淋巴结黑染,而甲状旁腺不黑染.且在黑染组织中均未发现甲状旁腺.结论纳米碳淋巴示踪效果确切,而且甲状旁腺不黑染,使甲状旁腺易于识别和保护.

狗猪鹿牙齿的高耐磨特性对比

为解决土壤工作部件磨损严重的问题,该文以狗牙、猪牙、鹿牙为研究对象,采用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,考察了狗牙、猪牙、鹿牙的摩擦学性能,通过激光共聚焦扫描显微镜测量磨损深度,利用扫描电子显微镜观察狗牙、猪牙、鹿牙的磨损形貌,利用纳米压痕仪分别对狗牙、猪牙、鹿牙进行力学性能试验,测试其纳米硬度和弹性模量。试验表明:狗牙釉质磨斑表面磨屑剥落严重、附着大量的细小磨粒、有明显的龟裂现象,磨损体积为1.91×107μm3,猪牙釉质磨斑表面主要是磨屑剥落,磨损体积为1.56×107μm3,鹿牙釉质磨斑表面也表现为磨屑剥落,磨损程度比猪牙齿的轻,磨损体积为1.39×107μm3;牙齿的耐磨性与其硬度密切相关;鹿牙釉质的耐磨性、纳米硬度和弹性模量最大,狗牙釉质的最小。该文以动物牙齿为仿生原型,为耐磨触土部件的研发提供新的参考方向和理论依据。

四种锅炉管材料650℃/26MPa的蒸汽氧化研究

研究了S30432、TP347H、TP310HCbN和T91钢4种锅炉管材料在650℃/26MPa超临界水蒸气中的氧化行为,氧化1 500h后,采用增重法测量试样单位表面上的质量变化,用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析氧化膜表面及截面形貌、微观结构和元素分布,用X射线衍射仪(XRD)进行氧化膜物相表征.结果表明:4种材料氧化情况差异显著,其抗蒸汽氧化性能很大程度上取决于合金中Cr元素的含量;4种材料都形成了双层氧化膜结构,包括内层富Cr尖晶石型氧化物及外层铁氧化物(Fe3O4或Fe3O4+Fe2O3);氧化膜中形成的孔洞会成为阳离子由材料基体向氧化膜/蒸汽界面扩散,以及氧和水分子由氧化膜/蒸汽界面向金属基体扩散的快速通道,使氧化速率加快;S30432、TP347H及TP310HCbN氧化膜的剥落机制可用屈曲模型解释,T91钢氧化膜的剥落机制可用楔入模型解释.

双旋转卧式滚筒粉料混合造粒机的设计与试验

为了解决大多数粉体混合造粒设备存在对物料的针对性较强或混合设备与造粒设备分离的问题,基于搅拌和揉搓原理,研究开发了双旋转横卧式粉料混合造粒机,阐述了该设备的主要结构与工作原理。以铁粉做示踪物评价了混合均匀度,试验表明:该试验机的混合偏差为2.06%,混合均匀度最高可达到97.94%,混合周期在210s左右。利用颗粒直径散点图的线性回归曲线斜率评价了颗粒均匀度,在试验时间50～1050s内,造粒范围为3.89～18.78mm;在250～650s内,取样散点线性回归曲线的斜率在0.0644～0.1026之间。混合和造粒试验结果表明该设备对预混粉料适应性强、造粒范围较宽、混合均匀度和造粒均匀度较高、混合周期和造粒周期较短。

环文蛤角质层与棱柱层结合特性研究

采用JSM-6700F型扫描电子显微镜和CSM instruments Revetest Xpress Plus型划痕测试仪分别观察了环文蛤角质层与棱柱层表面微观形貌和测定环文蛤角质层与棱柱层之间结合特性。结果表明,当环文蛤角质层背面球形颗粒的粒径与棱柱层表面凹孔的孔径处在同一范围时,角质层和棱柱层的结合特性较好。环文蛤不同部位角质层表面形成的划痕存在一定差异,横向刻划时环文蛤各部分的摩擦因数变化波动比较大,纵向刻划时其摩擦因数变化波动均较小,角质层与棱柱层的结合情况相对较好,尤其是环文蛤腹部的角质层与棱柱层的结合情况更优。