高响应温度传感器在液压系统中的应用分析

在目前的液压系统试验中,工作人员通常只重视静动态压力及流量参数,而对其他参数重视不够,比如温度等。事实证明,温度对液压系统具有不可忽视的重要影响,如果没有及时严格地对温度进行监控,很有可能造成系统出现误差,因此一定要重视液压系统中的温度。该文设计了一种高响应温度传感器,并对温度传感器在液压系统中的应用与实践进行了分析。

古建筑用火源感温探测器响应温度研究

采用Pyrosim 2015构建古建筑模型,在模型内不同位置设置监测点,在不同的火灾热释放速率下进行数值模拟,得出不同位置的温度变化曲线,分析温度分布规律以及大气温度对温度分布的影响。结合感温探测器响应温度计算公式,讨论不同位置处感温探测器的选型。

分散用火建筑热探测器响应温度数值模拟研究

为合理选择、设置分散用火建筑物天花板内的热探测器,确定其测量响应温度数值,采用PyroSim软件建立分散用火建筑模型;在模型天花板平面内布置一系列用于测量温度的热电偶,在热释放速率（HRR）为1、5、10、20、30 k W/m^2,天花板高度为3、5、7m的条件下分别进行15次数值模拟,并处理、分析、拟合模拟数据;最后,考虑室内全年最高温度及安全温度,提出分散用火建筑物内热探测器报警温度的计算公式。研究表明：分散用火建筑物天花板平面内温度分布均匀,温度与HRR有显著的二次函数关系;温度随高度的增加而降低,相同天花板高度差下HRR越小,温度变化幅度也越小。

聚集用火下热探测器响应温度的研究

为得出聚集用火下建筑物天花板平面热探测器响应温度的计算公式,采用PyroSim 2015软件进行建模,在模型天花板平面内设置一系列的热电偶代替热探测器监测温度变化,在热释放速率(HRR)分别为1,5,10,20,30 kW和天花板高度分别为3,5,7 m的条件下进行15次数值模拟,对模拟结果数据分析、处理及拟合。研究表明:羽流中心线处温度远高于其他位置;羽流中心线处响应温度随着天花板高度的升高而降低,且与HRR存在显著的二次函数关系;其他位置处响应温度随着天花板高度的升高而降低,随着到羽流中心线距离的增大而降低,且与HRR和到羽流中心线的距离存在显著的二次函数关系。结合室内全年最高温度及补偿温度,建立出聚集用火下热探测器响应温度的计算公式。

氮化钽薄膜换能元微秒量级瞬态响应温度研究

为研究氮化钽薄膜换能元在不同激励条件下的温度响应特性,利用瞬态光学高温计,分别在恒定电压激励和电容激励下对不同结构尺寸的氮化钽薄膜换能元进行瞬态响应温度测试。结果表明:相同尺寸时,在电容激励下换能元可在几十微秒内达到最高温度,而在恒压激励下需要100多微秒;在电容激励下,随着换能元长度的增加,换能元的最高温度以幂函数的形式不断减小,且与仿真结果的总体变化趋势一致;在恒压激励下,随着激励电压的增加,换能元的最高温度呈线性关系增加,在高电压激励下,换能元的发热持续时间较短。本研究为对换能元的结构尺寸设计与激励条件的选择提供参考。

温度敏感型缓/控释肥料的温度响应特征、养分释放性能与温敏机理研究进展

温度是影响缓/控释肥料养分释放特性的重要因素,开发温度敏感型缓/控释肥料可以使肥料养分释放与作物养分需求更加匹配,从而提高肥料利用效率,促进农业可持续发展。本文综述了聚酰胺类、聚醚类、聚酯类、多糖类以及温敏聚氨酯等常见的温敏聚合物材料的来源、类型和机理,详细阐述了聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)、聚N-乙烯基己内酰胺(PNVCL)、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物(EO/PO)、甲基纤维素和温敏聚氨酯等常见温敏聚合物材料用作温敏缓/控释肥料包膜材料的国内外研究进展,并评估了其在温敏缓/控释肥料中应用的可行性与优缺点。根据温敏特性,将温敏缓/控释肥料分为低临界溶解温度(LCST)响应型和结晶转变温度(Tm)/玻璃化转变温度(Tg)响应型两大类,并详细总结了这两种类型的制备方法、特征、养分释放性能以及分子作用机制。最后,指出温敏型缓/控释肥料的研发尚处于初级阶段,未来应深入开展天然高分子温敏材料的基础研究和创新,筛选绿色可生物降解温敏聚氨酯材料,研发作物和区域专用型温敏缓/控释肥料。

高导热相变水凝胶的制备及温度响应性

传统的相变水凝胶用于温度监测时会面临响应时间长、力学性能不佳、导电性能差、相变焓低等问题。因此,文中以黄原胶和聚乙烯醇为主要原料,利用黄原胶分子的多官能团活性和分散性,对石蜡进行乳化,结合Zn2+和纳米氧化铝的离子导电性和高导热性,制备了兼具高热焓、高导热、高导电和强力学的双网络交联黄原胶/石蜡/聚乙烯醇/硼酸/锌离子/纳米氧化铝(XPPB-Zn^(2+)-Al_(2)O_(3))相变水凝胶。扫描电镜图片显示,相变微粒均匀嵌入到水凝胶的微结构中;力学测试结果显示,双交联网络赋予相变水凝胶优异的力学性能,其拉伸强度达到(0.38±0.01) MPa;差示扫描量热分析显示,水凝胶相变焓高达(180.98±3.12) J/g。此外,相变水凝胶展现出高的导热性,其热传导系数达到(0.558±0.035)W/(m·K),电阻温度系数达到1.23%℃-1,在25~60℃范围内,显示出良好的温度循环稳定性。文中所制备的高性能相变水凝胶在温度监测领域具有良好的应用前景。

pH/温度响应型聚合物PMAA-b-PDMAEMA的合成、性能调控及应用

以甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)为原料,通过原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了两亲性嵌段聚合物聚甲基丙烯酸叔丁酯-b-聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PtBMA-b-PDMAEMA),将其进行水解得到功能可调控的pH/温度双重响应性共聚物PMAA-b-PDMAEMA。采用核磁共振波谱(1H NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、动态光散射(DLS)及荧光分光光度计等对共聚物的结构及性能进行表征和分析,研究共聚物的嵌段比、分子量及溶液pH对响应性能的调控,并初步考察了共聚物的抗肿瘤潜能。研究结果表明,随着PMAA链段长度增加,等电点向酸性偏移,在等电点时溶液透过率降到最低,表现出良好的pH响应性;温度响应性受溶液pH、分子量及嵌段比的影响,pH越接近等电点、分子量越大,低临界溶液温度(LCST)越低;共聚物与模拟肿瘤细胞膜相互作用后,在pH=5.5酸性微环境下膜中内容物的泄漏率接近100%,实现了对模拟肿瘤细胞的靶向破坏作用,展现了该共聚物良好的环境响应性。

温度响应型水凝胶的生物应用研究

温度响应型水凝胶是目前研究最广泛的一种智能响应型水凝胶,在低温下呈现溶液状态,可以被注射;注射到体内后,体温的刺激使处于溶液状态的水凝胶材料原位凝胶化,覆盖在皮肤/组织表面。主要阐释了温度响应型水凝胶的温度响应机理及其在生物领域中的应用,结合国内外相关研究,讨论了近年来温度响应型水凝胶向临床转化存在的问题及未来研究的方向。

智能钻井液温度响应控制处理剂研究进展

智能钻井液作为一种性能可控的流体,相对常规钻井液体系对复杂地层的适应性更强。地层温度变化为环境刺激的主要方式,因此,温度响应控制处理剂在钻井液中得到广泛应用。文章将钻井液主要的温度响应性控制处理剂类型分为聚合物、纳米材料和膨润土,综述了各类型温度响应型处理剂的合成及控制方式,讨论了其在钻井液中的作用机理、使用范围以及功能特点。最后基于目前温度响应型材料的不足,探讨了未来高性能温度响应控制处理剂的研究发展方向。

温度响应性聚丙烯酸酯分散体的制备及性能研究

为缩短丙烯酸氨基体系高温固化时成膜时间,采用溶液聚合将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)引入到聚合物链段中,制备具有温度响应性的水性含羟基聚丙烯酸酯二级分散体,并采用氨基树脂作为固化剂对分散体进行高温交联固化。结果表明:当温度高于较低临界溶解温度(LCST)时,聚合物链段的亲水性降低,疏水基团占主导地位,胶束结构坍塌,使聚合物从水中分离出来,达到快速失水的效果。固化剂氨基树脂的加入并不影响其LCST,且当水性含羟基聚丙烯酸酯与氨基树脂MR-4608的质量比为8∶1,并在140℃下固化40 min时,涂层的凝胶率达到85.90%,铅笔硬度为3H,附着力为0级,耐水性达到48 h不起泡不脱落,玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度均得到提高。

低临界共溶温度可调聚氨酯的合成及温度响应性能研究

温度响应聚合物是一种重要的刺激响应智能材料,在诸多重要领域展现出了巨大的应用价值。本研究合成了一种在水中具有低临界共溶温度(LCST)的温度响应聚氨酯,可以通过向水体系中加入不同质量十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的方式轻松、快速调整其LCST,而无需通过改变反应物中亲水链段和疏水链段的质量比来预先调节。文中同时探究了聚氨酯在水中的温度响应性能,结果表明SDBS可以提高聚氨酯疏水链段在水中的溶解性,防止相互聚集,因此SDBS含量越大,温度响应聚氨酯的LCST越高。

新型温度响应型蠕虫状胶束堵漏剂合成与评价

针对水泥浆在封堵大尺度裂缝或溶洞出现的浆体滞留性差无法有效封堵、固化选择性差伤害储层等典型缺陷,利用表面活性剂分子缔合蠕虫状胶束理论,以N,N-二甲基环己胺(DMCHA)和山嵛酸(BA)合成堵漏剂TDL,并采用傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振仪对合成堵漏剂进行结构表征;将TDL与煤油形成堵漏工作液,使其与水接触发生相间自组装,采用小角度X-射线散射仪(SAXS)和设计的倒置承压装置以评价堵漏体系的壁面稳定性和承压能力。结果表明:红外光谱和核磁氢谱均发现R—COO—NH^(+)(CH_(3))_(2)—R′的特征结构显示,且原料无残留;堵漏体系在地层水-封堵剂界面之间形成层间距为123.20Å的液晶层状凝胶结构,单位质量封堵剂承压压强达到78 MPa,承压下稳定时间超过30 d;堵漏体系在温度低于65℃时稳定存在,高于80℃流动性好,失去封堵效果。新型响应型蠕虫状胶束堵漏剂对中低温漏失层具有良好的封堵性能,亦可作为水泥堵漏前置段塞以应对恶性漏失。

大温差循环作用下混凝土温度响应及损伤模拟

通过数值模拟和试验相结合的方法,建立了混凝土三维球体随机骨料模型,利用有限元软件分析了温度响应和损伤积累过程,并通过大温差循环试验验证了模拟结果.结果表明:随着温差循环次数的增加,混凝土导热性能变差,温度梯度呈增大趋势;骨料与砂浆界面处产生较大拉应力,损伤由界面开始产生;每次循环的升温过程拉应力增大,使得损伤逐渐积累并从界面向基体扩展,最终损伤区域连通;温度响应和静弹性模量损失率模拟结果与试验测定值吻合良好,数值模拟方法合理有效.

温度响应型油田解堵剂的研究与应用

采用高温灼烧法和X射线衍射仪对堵塞物成分进行了分析测试,针对堵塞物特征采用聚乙二醇、氨基磺酸和十二酰氯作为反应单体,制备了温度响应型油田解堵剂(MSA),并对MSA解堵剂的综合性能进行了评价。结果表明:堵塞物以方解石(CaCO_(3))为主;解堵剂在20℃下pH值为6.05,在60℃下pH值为0.99,表明解堵剂在60℃下可以分解出大量的氨基磺酸,从而溶蚀堵塞物达到解堵目的。在60℃下作用30 min后,解堵剂对4种堵塞物的解堵率均可以达到82%以上,且在90℃时解堵剂中各成分活性依然较高,拥有较好的解堵能力和与地层水的配伍性。现场应用结果表明,试验井投产满6个月后,累计增油66.9 t。

温度和pH双重响应的改性纳米纤维素制备及表征

通过表面引发单电子转移活性自由基聚合和自由基聚合法,分别将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酸(AA)接枝聚合到纤维素纳米晶(CNCs)的羟基上,制备了PNIPAM和PAA双重接枝的改性CNCs(PNIPAM-g-CNCs-gPAA)。利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)和粒度仪等对改性CNCs进行了测试表征。FT-IR和XPS分析证实了改性CNCs的成功制备;TEM显示改性CNCs依旧保留棒状晶体形态但直径变宽;TGA表明改性CNCs的热稳定性较CNCs有显著提升;UV-Vis分析改性CNCs的低临界相转变温度(LCST)约为37℃,此时该纳米颗粒发生体积收缩,粒径收缩为原来的68%,且随着温度的提高,完成体积相转变的时间越短,此外该温度响应具有可逆性;UV-Vis对pH响应测试可知,在pH<5时,悬浮液的光透过率显著下降,表明接枝后的CNCs在强酸性条件下易团聚,而在中碱性环境下,亲水性良好,该p H响应具有可逆性。温度和pH双重响应的改性CNCs以期应用于如智能药物缓释、智能响应开关膜等领域。

3,4,5-三(甲氧基乙氧基乙氧基)-N-炔丙基苯甲酰胺的合成及温度响应性能研究

通过3,4,5-三(甲氧基乙氧基乙氧基)苯甲酸与炔丙基胺的反应,合成了3,4,5-三(甲氧基乙氧基乙氧基)-N-炔丙基苯甲酰胺,用1H NMR谱和ESI-MS确定了产物结构;并研究了三种溶剂(N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和二氯甲烷)对目标产物产率的影响;用紫外-可见分光光度计研究了产物的温度响应性能。结果表明,采用二氯甲烷为溶剂时,产物的产率最高,为81.36%;产物具有温度响应性,其低临界溶液温度(LCST)随产物浓度的增加而降低。

新型拟双子表面活性剂构筑的蠕虫状胶束及其pH和温度响应行为

将短链二元酸(丁二酸(SA)、戊二酸(GA)、己二酸(AA))和长链N-(3-(二甲基氨基)丙基)硬脂酰胺(C18N3N)以1∶2的摩尔比混合,通过静电相互作用,构筑了三种新型的拟双子表面活性剂。该过程无需复杂的合成。通过表面张力仪和流变仪测试了该系列表面活性剂的表面活性和流变性能。结果发现,2C18N3N/GA拟双子表面活性剂的cmc为4.60×10^(-5)mol/L,该值远低于传统双子表面活性剂,说明构筑的拟双子表面活性剂2C18N3N/GA具有很强的胶束聚集能力,2C18N3N/SA和2C18N3N/AA体系也具有类似的特征。在浓度超过50 mmol/L时,该系列表面活性剂可形成蠕虫状胶束,溶液表现出黏弹行为,且黏弹溶液具有较好的耐温耐剪切性能。还考查了上述黏弹溶液的pH和温度响应性,发现体系pH为6.1时,溶液黏度很高,pH为4.0或9.3时,黏度下降。随着温度的升高,体系的黏度也会迅速增加。在60℃时,该体系的零剪切黏度可高达11967.73 Pa·s。该表面活性剂制备简单,性能优良,拓展了新型表面活性剂的制备方法和应用范围。

可切换温度响应离子液体-水体系同时萃取和原位富集山药皮黄酮成分的研究

目的:开发一种可切换温度响应离子液体(TRIL)-水系统,并用于山药皮黄酮成分的萃取。通过调控温度,实现混合溶剂体系“高温均相萃取、低温异相分离”的目的。冷却后,IL相和水相分离,亲水性和亲脂性化合物分别在水相和IL相中重新分配,从而实现目标化合物的原位分离。方法:选取1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM][BF 4])-水体系用于山药皮黄酮类化合物的萃取与富集,考察离子液体含量、萃取温度、萃取时间对目标化合物萃取效率的影响。结果:离子液体含量、萃取温度、萃取时间显著影响TRIL-水体系在萃取山药皮黄酮成分时的萃取效率,优化的萃取山药皮黄酮成分的条件为:萃取温度50℃、萃取时间3 h、[BMIM][BF 4]-水的体积比为1∶1。结论:可切换温度响应离子液体(TRIL)-水系统与传统的有机溶剂相比,IL-水混合物对目标化合物具有更高的萃取效率。

非离子-阴离子Bola型表面活性剂和纳米SiO2颗粒协同稳定的双重响应型O/W乳状液

合成了一种非离子-阴离子Bola型智能表面活性剂,通过pH-响应可以在非离子型CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH(pHpKa)之间转换。单独使用时,非离子型和Bola型分别表现为不良乳化剂和优良乳化剂。与纳米SiO_(2)颗粒复配使用时,非离子型能与SiO_(2)颗粒协同稳定O/W(正癸烷)型Pickering乳状液,其中表面活性剂通过氢键作用吸附到颗粒表面产生原位疏水化作用,提高了颗粒的表面活性,并且这种Pickering乳状液具有pH-和温度-双重响应性,能够通过改变pH或者温度使乳状液在稳定和破乳之间实现多次转换。另一方面,Bola型CH_(3)O(EO)5-R_(11)-COONa能够与纳米SiO_(2)颗粒协同稳定分散液包油(oil-in-dispersion)乳状液,该乳状液具有良好的耐温性,但对调节pH时产生的盐较为敏感。然而与破乳后能完全返回水相便于回收再利用的同系物CH_(3)O(EO)7-R_(11)-COOH相比,具有较短EO链的CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH无论处于非离子型还是Bola型状态仍具有相当的油溶性,破乳后不能完全返回水相,表明EO数大小对这类新型智能表面活性剂的性能有显著的影响。