基于便携式地物高光谱仪的文物材料分析研究进展

文物承载着灿烂文明,传承着历史文化,是全人类的宝贵遗产。由于文物不可再生的珍贵性,以及最少干预的文物保护基本原则,无损分析技术始终是文物制作工艺研究、劣化机理及保护修复研究中材料分析的最主要技术手段。因此,研发、应用新型无损分析技术是文物保护利用的重要研究方向。近年来,源于遥感领域的便携式地物高光谱仪在文物材料分析中展现出强大应用潜力,并且已在石质古建筑、绘画等文物修复中成功应用。作为一种无需采样的非侵入式光谱技术,便携式地物高光谱仪可在极短时间获取一个涵盖可见光-近红外-短波红外波段(350~2500 nm)的全波段、高分辨率反射光谱。同时,其便携程度很高,对工作环境、光源等无特殊要求,可在野外文物或遗址现场原位使用。此外,在采集光谱数据的同时还可通过遥感技术实现数据的远程传输和分析。上述技术特点使其在文物材料分析中具有独特的应用优势。以光谱技术的基本原理为基础,首先介绍了目前文物材料分析中常用便携式地物高光谱仪的设备型号及其性能指标;其次细致梳理了近十年来其在有机质/无机质文物材料定性和定量分析、文物保护材料分析,以及文物修复原位、实时监测等方面的应用现状;之后深入探讨了谱图预处理的规范和建立标准波谱库等两个影响该技术应用效果的关键问题;最后展望了该技术的发展趋势,预期在脆弱有机质文物分析、多种分析技术联合应用和定量分析研究方面前景广阔。

能量选择中子成像技术及其应用

能量选择中子成像技术是利用特定范围波长(能量)的中子进行成像。在热/冷中子范围内(<25 meV),能量选择中子成像技术主要基于布拉格边效应和衍射机制,相比常规中子成像技术不但可以显著提高图像对比度,而且能分析应变、应力、织构。在超热中子范围内(>1 eV),能量选择中子成像技术主要基于中子共振吸收,中子截面随能量变化是同位素特有的,存在明显的共振吸收峰,因此可以进行同位素的“指纹”识别。概述了能量选择中子成像技术的基本原理及特点、单色化技术及其应用现状,重点探讨了能量选择中子成像技术的应用前景和科学价值。未来,能量选择中子成像技术将在工程、材料、化学、物理、生物、考古等众多科研领域发挥重要作用。

海上疏松砂岩井间优势通道识别与表征方法

为了识别井间优势渗透流道,基于井间连通性方法,综合考虑井间连通单元渗透率差异程度及占比,提出并建立了渗透率不均匀系数,实现井间优势连通单元定量表征,结合模型分析和油田实际数据建立了分级标准,并在渤海S疏松砂岩油田开展了实际应用。结果表明:随渗透率不均匀系数增加,累产油持续下降、无水采油期持续缩短且注入不均现象加剧;当渗透率不均匀系数大于3时,注入井单一方向劈分量可达70%,对应生产井无水期缩短75%;实际区块模型计算渗透率与示踪剂解释渗透率相对差异为4.5%,与油田动态和测试结果相符,并筛选P07-P01、P07-P08、P09-P04等优势连通单元组作为后续调堵优化目标。

含细观缺陷固体推进剂非冲击点火性能研究进展

含有细观缺陷(微裂纹、微孔洞)的固体推进剂在受到低压长脉冲的载荷时可能发生意外起爆事故,严重影响着固体推进剂的安全性。从固体推进剂的点火机理出发,综述了固体推进剂中细观缺陷观测实验与表征方法及非冲击点火试验;梳理了含细观缺陷固体推进剂非冲击点火数值模拟的相关研究手段及成果;并基于固体推进剂内细观缺陷类型,系统地总结了细观缺陷对固体推进剂非冲击点火性能的影响,对含细观缺陷固体推进剂非冲击点火性能的数值模拟研究及非冲击点火的试验设备发展作了展望。

基于交流电磁场的高铁钢轨表面裂纹无损检测研究及展望

针对高铁钢轨表面产生滚动接触疲劳(RCF)裂纹导致对钢轨带来危害的问题,本文分析了钢轨表面滚动接触疲劳裂纹的形成机理及扩展规律,系统归纳了高铁裂纹的无损检测与表征方法。聚焦于交流电磁场检测(ACFM)技术,重点研究了ACFM技术发展及研究现状、理论研究成果以及存在的问题,综述了ACFM技术的特点及应用,通过与其他无损检测方法进行分析比较,阐述了ACFM测量法对钢轨表面裂纹的精准量化表征的优势。结果表明:ACFM探针传感器沿45°方向扫描,通过结合ACFM信号补偿量算法可将非均匀裂纹口袋深度误差降到5.5%,垂直深度误差降到7.1%,裂纹簇误差减小到7.1%;经过人工神经网络训练对钢轨RCF裂纹尺寸进行精准表征,最终计算的误差在10%以内。进一步讨论了融合人工智能技术的钢轨表面裂纹无损检测技术的发展趋势,为后续ACFM技术对钢轨表面RCF裂纹的检测和表征研究提出相关建议和展望。

金属半固态浆料非枝晶微观组织形成机制与表征

半固态技术自20世纪70年代由麻省理工学院开发以来,因其独特的优势而在全球范围内得到了广泛的研究。非枝晶组织的形成机理是半固态成形技术的基石,它决定了在特定条件下应采用哪些工艺来获得优质的半固态组织,对开发新工艺具有重要的指导作用。经过近半个世纪的发展,半固态浆料制备过程中非枝晶结构的形成机理已经发展出许多不同的观点。由此衍生了丰富的半固态浆料制备技术,大大促进了半固态领域的发展。为了进一步理解凝固过程中球晶的形成机制,对各种非枝晶组织的形成机制进行了梳理,基于制备原理将半固态制浆技术分为搅拌制备技术类和低过热度制备技术类,并对常见的几种技术的原理和应用进行了总结。半固态产品的性能在很大程度上取决于其微观组织结构,但半固态形态复杂,传统的二维表征手段对材料内部空间结构的理解可能存在误差。对半固态浆料的二维微观组织和三维显微组织表征技术进行总结分析,为理解金属半固态浆料的微观结构演变和微观组织与性能之间的关系提供了理论基础。

非齐型度量测度空间上Herz-Morrey-Hardy空间的分子刻画

在一个既满足上双倍条件又满足几何双倍条件的非齐型度量测度空间上,引进了一类分子HerzMorrey-Hardy空间,讨论了它的分子表示.利用非齐型度量测度空间的性质,原子块和分子块的特征,以及离散系数的性质,证明了在非齐型度量测度空间上原子Herz-Morrey-Hardy空间和分子Herz-Morrey-Hardy空间是等价的,也即得到了Herz-Morrey-Hardy空间的分子刻画.

煤直接液化催化剂活性形态研究进展

煤直接液化技术是煤炭资源清洁利用的有效途径之一,煤液化的关键在于其催化过程,研究煤直接液化催化剂在反应过程中的活性形态有助于深入认识煤炭液化过程,为优化煤直接液化催化剂制备工艺提供理论指导。介绍铁系催化剂、有色金属催化剂和酸性催化剂3种煤直接液化催化剂,简述催化剂活性形态研究过程中常用的表征技术,汇总分析铁系催化剂、有色金属催化剂和酸性催化剂在煤直接液化反应过程中的活性形态。在煤直接液化技术的研究中,铁系催化剂是煤直接液化反应过程中使用最多的催化剂,γ-FeOOH是较好的铁系催化剂前驱体,铁系催化剂在反应过程中的活性形态为Fe 1-x S;有色金属催化剂的活性形态是其硫化后所形成的硫化物;酸性催化剂在煤直接液化反应过程中的作用是促进煤中有机大分子结构和分子间桥键裂解及促进裂解产生活性基团加氢。建议未来探索适合于煤直接液化反应条件下的催化剂原位表征技术,实现对反应过程中催化剂活性形态的动态观测。

PE管道的近场微波成像及缺陷定量表征

为有效对聚乙烯(PE)管道内部缺陷进行检测,采用微波无损检测技术对PE管道进行检测及缺陷定量。针对PE管道缺陷图像的提取,提出了一种基于主成分分析(PCA)杂波抑制成像增强方法。针对已增强图像,使用阈值分割技术提取缺陷特征。实验结果表明,所提方法能有效对PE管道进行成像并对缺陷进行凸显,其成像质量优于未进行杂波抑制的图像,与理论值进行对比,缺陷定位的平均相对误差为2.38 mm,缺陷面积相对误差为13.25%。

中国陆相页岩油勘探理论与技术进展

陆相页岩油是一个全新领域,近期的勘探实践已在鄂尔多斯盆地、松辽盆地、渤海湾盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地等不同页岩层系取得了重要进展,截止2022年底,页岩油探明、控制、预测三级地质储量达44亿t,2022年产量达318万t。页岩油勘探理论和技术也取得了一系列进展,创新了有机母质类型分析与有机质生排烃实验、储层表征技术、页岩油赋存状态与含油性分析、保压取心与现场测试等页岩实验测试分析技术,基本上能满足页岩油相关实验测试要求;在细粒沉积与有机质富集机理、陆相页岩纹层结构与组合类型、储层孔缝结构与储集性、页岩油富集机理取得了一系列新的认识,指导了重点地区选区选带评价研究。研发了烃源岩品质测井评价、储层品质测井评价、工程品质测井评价、岩石物理敏感参数分析和定量预测、多任务学习储层参数预测、各向异性地应力预测、水平井地震地质导向评价、富集层(甜点)综合评价等技术,并推广应用,在页岩油储量提交、甜点区优选、水平井部署、随钻导向预警和钻完井工程改造方面提供了重要且面向全周期的技术支撑。但陆相页岩油规模勘探与效益开发目前还面临诸多挑战,必须建立全新的研究内容与研究重点,特别需要把研究精度升级并要加强微观研究,加强固/液/气多相多场耦合流动机理研究,加强多学科交叉研究等,以建立页岩油成藏新学科。

沥青质分子缔合作用机制、表征、理论计算与应用研究进展

石油中沥青质分子的缔合聚集现象对于石油(尤其是重质油或致密油藏等非常规石油)的开采、储运、加工等具有重要影响,直接决定了原油的体相和界面性质,是矿物或管道器壁表面石油组分吸附沉积、油水(固)乳化、原油高黏等现象的主要成因。系统地综述了沥青质分子间缔合现象及理论发展,从分子间非共价相互作用角度探究了沥青质分子缔合聚集的作用机制,阐述了静电与色散作用主导的非共价相互作用对于沥青质缔合聚集的决定性影响规律。在此基础上,总结了近年来分子模拟等理论计算与界面表征技术在沥青质界面现象研究中的应用现状与发展方向。最后,基于沥青质分子缔合现象与理论,探讨了其在固体表面吸脱附、沉积、分散、破乳技术开发、降黏技术开发等领域的应用与思考。

电池无损检测监测方法分析

电池作为可以实现能源时空调节的器件,是优化能源应用、提高能源综合使用效率的最佳方法之一。随着储能需求的增加及大规模储能系统的广泛应用,高能量密度、长循环寿命的电池成为当前研究的重点。然而,随着电池性能的提升,其安全性问题也日益凸显,电池安全事故往往与电池的有机电解液体系易燃易爆属性、大电流充放电而诱发的热蓄积、电池单体结构以及模组的热电环控技术紧密关联。无损的表征手段可最大限度避免外界干扰,在真实的环境和使用工况下对电池实施原位检测分析,从而更清晰准确地表达和监测电池使役行为,获得电池的反应瞬态和健康状态等关键信息,精准分析电池热失控、寿命衰减等性能衍变规律和反应原理,进一步指导电极材料的制备、电池结构的设计及模组控制,提升电池的安全性和可靠性。本综述对近些年报道的电池无损检测监测表征方法进行了梳理,包括传感器、磁共振、X射线、中子散射、超声波检测、拉曼散射技术等,分别阐述了其原理、应用方式及获取信息的特征,并对各表征技术进行了综合比较,尤其是电池数据的互为支撑关系,为深入探究电池在不同工况下的内部微结构演变与电性能、安全性等的关系提供方法和技术手段,提高电池使用效能,为电池事故预警和寿命预警机制的建立提供支撑。

钢中夹杂物形成机理与调控技术研究进展

目前,我国正大力推进“绿色冶金”创新产业可持续发展,寻求突破能源、资源与环境各方限制的有效模式,因此,传统钢铁冶金领域的产业技术升级迫在眉睫。无论是探索钢中夹杂物高效去除的方法,还是将夹杂物“变害为益”以实现性能提升,钢中夹杂物形成机理及调控机制研究,一直是生产高品质钢的重要方向之一。介绍了钢中夹杂物来源和分类,以及目前主流的夹杂物检测方法;整理计算材料学在夹杂物形成与调控过程的应用现状;介绍钙处理、镁处理等夹杂物去除技术,简述了利用夹杂物实现性能提升的研究进展。

基于红外吸收光谱的NEPE推进剂贮存寿命无损监测

硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂在老化过程中释放的混合气体组分复杂,红外吸收光谱技术利用氮氧化物的“指纹谱线”避免了多组分混合气体在测量过程中的交叉干扰,实现了气体浓度的无损实时测量,验证了氮氧化物浓度与安定剂含量动态变化的关联关系。加速老化实验结果表明,NO 2浓度在安定剂接近耗尽时会急剧增加,可作为NEPE功能寿命终止的表征气体;N 2O的浓度累积增量与安定剂消耗量正相关,是NEPE剩余贮存寿命的表征气体之一。此外,NEPE老化过程释放的气体中,部分烃类气体的浓度也与安定剂消耗量正相关,这为采用神经网络框架开展NEPE推进剂寿命预测模型研究的可行性提供了实验基础,从而促进机器学习与推进剂研究领域的交叉学科发展。

有色冶炼场地重金属污染特征与修复研究进展

重金属污染是世界各国面临的重大环境问题。随着有色金属产业升级,资源型城市及周边地区出现大面积的工业遗弃场地,存在极大的环境风险。针对我国有色冶炼工艺多样、地质条件复杂、污染溯源难等问题,对2002~2022年间发表的冶炼场地污染特征研究和工程修复案例进行系统分析。综述了有色金属冶炼场地的精细刻画、污染形成、污染传输、污染阻控等方面的研究进展;明晰土壤-地下水系统重金属的生物地球化学过程,厘清污染物在复杂水文地质条件下的迁移转化规律,探讨污染场地土壤-地下水协同修复技术耦合与策略制定;分析了重金属污染场地修复技术的优缺点,提出了有色冶炼场地土壤-地下水协同修复的主要研究方向,为工业遗弃场地的环境风险管控与重金属污染防治提供科学参考。

脉冲电晕低温等离子体协同负载型催化剂降解乙硫醇

采用共沉淀—喷涂法制备了3种负载型催化剂用于协同脉冲电晕低温等离子体降解乙硫醇,采用SEM、TEM、XRD及XPS对其进行了表征,并以污染物降解率和矿化率、能量效率、催化剂工作温度和失活等为评价指标,筛选出最佳催化剂。表征结果显示,负载活性组分后的(γ-Al_(2)O_(3))0.1/堇青石蜂窝陶瓷粒径更小、孔隙率更高、分布更加均匀。实验结果表明,脉冲电晕等离子体协同Pd_(0.001)/(Ce_(4)La_(1)O_(9.5))_(0.03)/(Cu_(5)Mn_(7)Zr_(1)O_(22))0.08/(γ-Al_(2)O_(3))_(0.1)/堇青石蜂窝陶瓷催化剂降解乙硫醇具有高降解率、高矿化率、高能量利用率以及低有害副产物生成率等优势,同时更低的催化剂工作温度和长时间保持较高催化活性均有利于降低系统能耗和运行成本。

“华龙一号”安全级三相交流调功器的设计与鉴定

为解决核电厂调功器全部依赖进口、进口产品价格昂贵且供货周期长的问题,以“华龙一号”项目为例,创新性地研制了国产化安全级三相交流调功器。根据核电厂调功器的性能需求完成了外形、接线、原理设计,实现了对电加热器的功率调整功能,顺利通过了所有型式试验及K3类鉴定试验。试验结果证明:自主研发的三相交流模拟量调功器可以满足各项性能指标及鉴定试验的相关要求,符合核电厂安全级/非安全级设备使用要求;大幅度缩短了供货周期,保证了现场施工进度,降低了工程造价;为后续核电厂安全级仪控设备出口项目奠定了技术基础。

涉刑药品案件定性现状分析及思考

新修订《药品管理法》对假药范畴的修改,引发了涉刑药品案件产品定性难题。本文旨在分析涉刑药品案件定性难的原因,并提出措施建议,希望通过法律法规的补充完善与深度解读解决这一问题,进一步实现法律的公平正义。

ESR 1.2343模具钢夹杂物成分及形成原因分析

由于某ESR 1.2343注塑模具钢存在麻点,导致家电产品出现外观质量问题,为探寻麻点产生原因对该模具钢的表面进行了表征分析。通过SEM对夹杂物的形貌进行了表征,在EDS模式下对基材及夹杂物成分进行分析。结果表明,钢体表面存在较粗的夹杂物,其尺寸在10~30μm,且分布较密,根据GB∕T 10561-2005国标归类为粗系D类2.5级环状氧化物,是由Ca包裹在内的MgO-Al_(2)O_(3)尖晶石构成的近球形析出物,其在电渣重熔生产的钙处理精炼过程中产生,同时由于其表面电位低,在硫和氯腐蚀环境下会引起点蚀,为保障塑件成型质量及生产效率,从企业及用户的角度分别提出了解决方案。

四点弯曲加载下RC梁内钢筋的漏磁效应研究

针对RC梁桥内部钢筋应力状态难以检测和定量表征问题,采用基于钢筋自发漏磁效应的无损检测方法,对RC梁四点弯曲加载下钢筋应力与漏磁信号之间的力磁关系进行研究。结果表明:弹性阶段钢筋表面Y-B_z曲线基本重合,荷载对磁信号的影响较小;当梁带裂缝工作阶段时,Y-B_z曲线随荷载的增加呈逆时针旋转;当梁处于破坏阶段时,Y-B_z曲线产生较大变化;提离高度和检测路径的差异会影响磁场强度的数值,但不影响磁场的整体分布特征;无量纲特征参数A_σ在RC梁带裂缝工作阶段内随钢筋应力线性递减,且函数的拟合优度R~2均大于0.95,表明该参数可有效定量表征RC梁内钢筋的应力状态。