多壁管增强泡沫铝结构动态响应及吸能性能研究

为了提高泡沫铝吸能性能,该文将多壁管及泡沫铝材料相结合,提出了一种多壁管增强泡沫铝结构.通过Hopkinson压杆试验以及有限元分析软件ABAQUS/Explicit,研究了泡沫铝、多壁管及其增强泡沫铝的动态压溃特性.对比分析了泡沫铝复合多壁管前后的变形模式、吸能性能,并讨论了多壁管增强泡沫铝的应变率效应以及应变率对多壁管增强泡沫铝耦合增强作用的影响.研究表明,有限元仿真能够较好地模拟试验结果.测试结果表明所采用的泡沫铝应变率效应不明显,而多壁管及多壁管增强泡沫铝应变率效应较为明显,在高应变率下其能量吸收可进一步提升.在动态冲击条件下,多壁管增强泡沫铝峰值力相比单一多壁管或泡沫有明显的耦合增强,其能量吸收相比单一多壁管及泡沫铝能量吸收之和提升10.34%.通过研究多壁管增强泡沫铝的动态压溃特性,可为承载吸能构件的应用提供依据和参考.

高温环境下多壁管增强泡沫铝压溃行为的理论分析与数值模拟研究

通过理论和数值模拟方法研究了新型高效吸能结构——多壁管增强泡沫铝在高温环境下的压溃特性及能量吸收性能。采用能量法预测了多壁管增强泡沫铝的轴向压缩平均力,在此基础上研究了温度以及泡沫铝与多壁管材料流动应力之比对结构吸能效率的影响。结果表明:理论预测值与有限元结果吻合较好,最大误差值为-6.7%;环境温度从室温上升至350℃,温度升高导致材料力学性能下降,多壁管增强泡沫铝平均力下降了1/3;另外,流动应力之比会影响多壁管半折叠波长或塑性铰数目,因此通过控制合适的流动应力之比可以提高结构吸能效率。

宏观尺度多壁管的超分子自组装

据美国 Science,2004,303:65报道,上海交通大学化学化工学院的颜德岳等通过研究,得到长度达厘米级、直径达毫米级、单臂厚度为400纳米的多壁管,将自发超分子自组装研究拓展到宏观尺度。

多壁碳纳米管对水蕨配子体发育及孢子体产生的影响

探究多壁碳纳米管在水蕨配子体发育及孢子体产生中的作用,以期为濒危蕨类植物的保护和繁育奠定基础。以蕨类模式植物水蕨(Ceratopteris thalictroides)为供试材料,设置0(对照)、0.5、1.0、2.5、5.0 mg·L^(-1)多壁碳纳米管5个处理组,采用光学显微镜观察不同质量浓度多壁碳纳米管对水蕨配子体发育及孢子体产生的影响。结果显示:与对照组相比,0.5~2.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管处理可使水蕨孢子萌发提前约15 d,其中,0.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管对水蕨孢子萌发的促进效果最好,0.5~1.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管对丝状体和片状体产生的促进效果最好,2.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管对原叶体和孢子体产生的促进效果最好。高质量浓度(5.0 mg·L^(-1))多壁碳纳米管处理会导致部分配子体出现畸形,精子器退化,细胞中叶绿体出现失绿现象,部分发育出的孢子体上的细胞也出现叶绿体失绿等衰退现象。此外,多壁碳纳米管的加入促进了水蕨雄配子体的产生。综上所述,0.5~2.5 mg·L^(-1)多壁碳纳米管处理可以明显促进水蕨配子体发育和孢子体的产生,且精子器数量明显增多,有雌雄同株和雌雄异株配子体同时出现,高质量浓度多壁碳纳米管处理会使水蕨配子体发育出现“高浓度抑制”现象,在实际应用过程中应根据具体的需要选择相应的添加量。

磁性多壁碳纳米管的制备及用于类芬顿反应催化降解橙黄Ⅱ

为了提高非均相类芬顿体系的催化效率,采用原位生长法和直接混合法分别合成了Fe_(3)O_(4)修饰的磁性多壁碳纳米管(Fe_(3)O_(4)-MWCNTs)纳米复合材料,并对其作为类芬顿催化剂降解偶氮染料橙黄Ⅱ的效果进行了研究。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)和磁学性能(VSM)检测对制备的Fe_(3)O_(4)-MWCNTs磁性纳米复合材料的组成、结构、形貌及性能等进行了表征,结果表明:原位生长法获得的Fe_(3)O_(4)-MWCNTs纳米复合材料具有良好的磁学性能,且Fe_(3)O_(4)纳米粒子均匀分布于碳纳米管的表面。降解实验结果表明:在Fe_(3)O_(4)-MWCNTs磁性纳米复合催化剂用量为0.025 g、H_(2)O_(2)用量为555μL、pH值为2.5、反应温度为25℃、橙黄Ⅱ溶液初始浓度为50 mg/L的条件下,6 h后橙黄Ⅱ的去除率达到99.9%。该复合材料也表现出良好的稳定性和可重复使用性,磁分离循环使用四次后对橙黄Ⅱ的去除率仍能保持在97%以上。

氨基化-多壁碳纳米管QuEChERS-液相色谱-串联质谱法测定热带水果中110种农药及其代谢物残留量

建立基于氨基化-多壁碳纳米管(amino-functionalized multi-walled carbon nanotubes,NH2-MWCNTs)改进的QuEChERS净化方法,结合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)测定3种热带水果中110种农药及其代谢物残留量。样品经乙腈提取,采用欧洲标准(EN.15662)萃取缓冲体系QuEChERS盐包提取,NH2-MWCNTs改良的分散固相萃取(d-SPE)净化管净化,多反应监测模式(MRM)分析,基质匹配标准曲线外标法定量。结果表明:在0.002~0.2 mg/L范围内110种农药及其代谢物具有良好的线性关系,决定系数(R2)均高于0.9902,定量限(LOQ)为0.005~0.05 mg/kg,添加回收率为61%~120%,相对标准偏差(RSD)为0.30%~15%(n=6)。该方法净化效果好,能在短时间内可靠地分析样品。灵敏度、正确度、精密度均满足日常检测定性、定量需求,适用于荔枝、龙眼和香蕉等热带水果中农药多残留的快速检测。

多壁碳纳米管对无石棉垫片力学性能和耐老化性能的影响

为了研究热氧老化条件下多壁碳纳米管(MWCNTs)对无石棉垫片性能的影响,以加入不同种类和不同添加量MWCNTs制备的无石棉垫片为研究对象,测试了老化前后无石棉垫片的压缩率、拉伸强度和老化系数。结果表明:老化试验后,无石棉垫片压缩率降低、拉伸强度提高;未添加MWCNTs的原始垫片压缩率和拉伸强度变化最大,压缩率下降6.06%,拉伸强度提高5.02MPa;添加MWCNTs的垫片压缩率和拉伸强度相对差均小于原始垫片的相对差;不同种类MWCNTs对垫片老化后的性能影响不同;添加羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)的垫片老化前后性能变化最小;添加质量分数1.2%MWCNTs-OH的垫片老化前后性能变化最小,垫片的耐老化性提升最明显。

磁性羟基化多壁碳纳米管萃取结合气相色谱-质谱法检测水中28种农药

采用共沉淀法合成了Fe_(3)O_(4)纳米粒子修饰的羟基化多壁碳纳米管(Fe_(3)O_(4)-MWCNTs-OH),利用扫描电子显微镜、振动样品磁力计、X射线衍射多种方式表征,并确定Fe_(3)O_(4)粒子附着于MWCNTs-OH,形成直径约100~300 nm的纳米颗粒,这使得材料的磁力强度最大达到了5.48 emu/g,证明了其具有良好的顺磁性。以此为基础,结合气相色谱-质谱联用,选择离子扫描技术,建立了同时测定水中28种农药(如甲拌磷、甲草胺和甲氰菊酯等)的方法。实验分别考察了萃取剂用量、萃取时间、解析溶剂等因素对萃取效果的影响,并对萃取条件进行优化。结果表明,在震荡混匀时间为10 min、材料使用量为10 mg和乙酸乙酯作为最佳解吸溶剂的条件下,该方法能够呈现良好的线性关系,相关系数R^(2)≥0.991,方法检出限为13.5~300 ng/L,定量限为44.8~1000 ng/L,证明了本方法具有灵敏度高、线性范围宽的优点,适用于水中多种农药的同时测定。

多壁碳纳米管杂化改性苯乙烯-二乙烯基苯共聚物载体的制备及性能

苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(SDB)为载体的Pt/SDB疏水催化剂是氢-水液相催化交换(LPCE)技术的重要材料。针对SDB载体疏水性不强和强度低等问题,通过KH570,KH560和KH550硅烷偶联剂改性多壁碳纳米管(MWCNTs),再杂化改性SDB载体。结果表明:杂化改性的SDB载体的水接触角提高了20°以上,抗压强度为基础SDB载体的1.6~3.8倍,热重分析的初始热分解温度提高了4.6~15.8℃。KH570处理的MWCNTs含有双键,可实现与苯乙烯、二乙烯基苯的三元共聚且掺杂均匀,杂化改性SDB载体效果最佳。

基于多壁碳纳米管改进QuEChERS法结合气相色谱-串联质谱法测定云木香中35种禁用农药残留

本研究以中药材云木香中的35种禁用农药为研究对象,利用多壁碳纳米管(MWCNTs)、十八烷基键合硅胶(C18)和无水硫酸镁(MgSO_(4))作为净化吸附剂,建立了QuEChERS技术与气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)相结合的快速检测方法。样品由乙腈提取,经改进的QuEChERS净化后,用GC-MS/MS检测,多反应监测模式(MRM)分析,内标法定量。针对云木香的特点,对比了C_(18)、MWCNTs、N-丙基乙二胺(PSA)、石墨化炭黑(GCB)4种净化材料不同配比下的净化效果,确定了最优的吸附剂组合为450 mg MgSO_(4)、400 mg C_(18)和50 mg MWCNTs。该吸附剂组合比传统净化包具有更优异的净化效果,且不会吸附目标物,实验结果稳定可靠。方法学研究表明,35种农药线性良好,相关系数(r^(2))均≥0.9970;3个添加水平下的平均回收率为69.6%~126.9%,相对标准偏差(RSD)均小于10%;检出限(LOD)为0.2~5.4μg/kg,定量限(LOQ)为0.6~18.1μg/kg。用该方法检测了20批送检云木香样品中35种农药的残留情况,其中6批样品中检出目标物。本方法简便、灵敏、准确,可用于云木香中农药残留的检测,为云木香的种植生产和质量管控提供技术支撑。

功能化多壁碳纳米管与L-亮氨酸复配体系中甲烷水合物动力学特征

加快天然气水合物形成,对基于水合物法的天然气储运、气体分离和二氧化碳捕集技术的推动具有重要意义。采用恒温恒容法研究了w_(B)=0.05%功能化(羟基化、羧基化和氨基化)多壁碳纳米管和w_B=1.0%L-亮氨酸复配体系中甲烷水合物动力学特征。研究表明,多壁碳纳米管、羧基化和羟基化多壁碳纳米管与L-亮氨酸的复配,可使甲烷水合物诱导成核时间大幅缩短至25,22,13 min左右,促进效果与典型促进剂十二烷基硫酸钠相当,且促进效果优于单一添加剂体系。复配体系甲烷储气质量分数具有良好表现,可达136~142 mg/g。对甲烷平均吸收速率和瞬时吸收速率的分析表明,多壁碳纳米管对生长阶段甲烷水合物的生长动力学影响很小。复配体系和L-亮氨酸体系中甲烷水合物的生长具有相似性,均呈现出甲烷气体吸收速率快速增加到最大值,然后迅速下降并完成生长的特点。综合分析表明,多壁碳纳米管和L-亮氨酸的复配对甲烷水合物的成核速率具有协同增强效应,而生长阶段的进程与速率主要受L-亮氨酸影响。该研究为探索不同类型添加剂在强化甲烷水合物生成动力学上的差异化机理提供了新思路。

多壁碳纳米管/水纳米流体的蓄冷特性研究

目的探究多壁碳纳米管的浓度、管径以及超声声强对纳米流体的蓄冷特性和换热性能的影响规律。方法将5~12 nm、10~20 nm、20~30 nm 3种不同管径的多壁碳纳米管和质量分数为0.05%~0.2%的多壁碳纳米管分别制备成不同的纳米流体样品,并搭建试验台对样品进行蓄冷实验。结果在质量分数从0.05%变为0.2%时,纳米流体的平均过冷度减小了0.7℃,管径由20~30 nm变至5~12 nm时,平均过冷度下降了64.3%;1级超声声强使传热能力提高了5.3%,而4级超声声强使传热能力提高了7.8%。结论研究表明,多壁碳纳米管浓度的增加及管径的减小,可使纳米流体的换热能力增大,过冷度减小,超声声强对多壁碳纳米管/水纳米流体有强化传热作用。

硅橡胶/多壁碳纳米管复合材料应变感知性能研究

通过开炼法制备出甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)/多壁碳纳米管(MWCNT)复合材料,研究MWCNT含量对复合材料分散性能、导电性能及电阻-应变响应性能的影响。结果表明:适量的MWCNT能够均匀分散在VMQ中,形成三维隧穿导电网络,使复合材料具备较低的渗流阈值(2.51%,质量分数,下同),较大的传感范围(>200%)及高灵敏度(GF>2 546.16),在多次循环过程中具有稳定的电阻响应信号,特别是在4 000次循环中展现出优异的电阻信号稳定性,同时没有出现肩峰现象。通过隧道效应理论模型分析,解释了电阻-应变响应机理,明确复合材料具有对大变形隔震支座进行实时应变监测的潜力。

多壁碳纳米管/聚苯胺纳米纤维复合材料的制备及其吸附性能研究

为了探究掺杂后聚苯胺(PANI)吸附染料的性能,以有机酸、多壁碳纳米管(MWCNTs)为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,通过原位氧化聚合法合成了多壁碳纳米管/聚苯胺(MWCNTs/PANI)纳米纤维复合材料,利用紫外-可见光分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其结构、组成及微观形貌进行表征。使用MWCNTs/PANI纳米纤维复合材料和PANI对刚果红溶液进行吸附实验,发现复合材料吸附效果更优异,吸附率达到95%左右。通过吸附动力学研究复合材料的吸附机理,结果表明MWCNTs/PANI纳米纤维复合材料吸附刚果红的过程符合准二级动力学模型。

多壁碳纳米管对‘夏黑’葡萄果实品质及着色的影响

以九年生‘夏黑’葡萄为试材,采用多壁碳纳米管(MWCNTs)对‘夏黑’葡萄叶面以及果实表面进行喷施的方法,分别设置0 mg·L^(-1)(CK)、4 mg·L^(-1)(M1)、8 mg·L^(-1)(M2)、12 mg·L^(-1)(M3)MWCNTs 4个处理,研究了MWCNTs对‘夏黑’葡萄果实品质的影响,筛选出提高‘夏黑’葡萄果实品质的最佳MWCNTs浓度,以期为纳米材料在葡萄生产中的应用提供参考依据。结果表明:MWCNTs显著提高了葡萄果实质量、纵径。处理后第35天,M1、M2、M3处理的果实色泽指数(CIRG)、固酸比、花色苷含量、苯丙氨酸裂解酶(PAL)及查尔酮异构酶(CHI)活性均高于CK,果皮叶绿素含量及可滴定酸含量低于CK。处理后第35天,M2处理的果实色泽指数、可溶性固形物含量、pH、固酸比、花色苷含量、PAL活性、CHI活性均显著高于CK 7.7%、5.9%、3.8%、26.6%、19.7%、25.22%、16.55%;可滴定酸含量、叶绿素含量分别比CK低16%、16%。综合得分表明M2>M1>M3>CK。对‘夏黑’葡萄喷施8 mg·L^(-1)MWCNTs(M2)对其综合品质提升效果最好。

磁性多壁碳纳米管固定化脂肪酶及其催化合成1,3-二油酰-2-棕榈酰甘油的研究

本试验采用磁性多壁碳纳米管固定化疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶(TLL)用于制备1,3-二油酰-2-棕榈酰甘油(OPO)。研究了TLL添加量、反应时间、反应温度对固定化条件的影响以及固定化TLL添加量、反应时间、反应温度和底物摩尔比对制备OPO的影响。结果表明:固定化酶具有更好的耐酸碱性和热稳定性,固定化最优反应条件为酶添加量6%,反应时间5 h,反应温度45℃;合成OPO的最佳条件为反应时间为6 h,反应温度为50℃,酶添加量为8%,底物摩尔比为5∶1。

聚对氨基苯磺酸/多壁碳纳米管修饰电极灵敏检测恩诺沙星

以聚对氨基苯磺酸(PABSA)和多壁碳纳米管(MWCNTs)为修饰材料,构建了一种灵敏检测恩诺沙星(ENR)的电化学传感器,并通过差分脉冲伏安法(DPV)及循环伏安法(CV)对传感器的电化学性能进行了表征和研究。结果表明,PABSA与MWCNTs具有良好的协同效应,其修饰电极对ENR的催化效果优于单独的PABSA和MWCNTs修饰电极。在优化条件下,ENR的峰电流与其浓度在0.005~3.0μmol·L^(-1)范围内呈线性关系,检出限(S/N=3)为0.5nmol·L^(-1)。该传感器具有较好的选择性、稳定性和重现性,应用于鸡肉和虾中ENR检测,回收率为81.1~95.0%。

多壁碳纳米管修饰电极电化学降解四环素效果

在前期修饰电极的制备和表征基础上,采用循环伏安法(CV)和差示脉冲伏安法(DPV)对四环素在多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰电极上的电化学行为进行了研究,探讨并优化了柠檬酸-柠檬酸三钠缓冲溶液pH值、MWCNTs修饰量、扫描速率等测定条件。最终确定了最佳的电化学降解条件为柠檬酸-柠檬酸三钠缓冲溶液pH=3.5,MWCNTs修饰量20μL,扫描速率80 mV/s,溶液中初始ρ(四环素)=0.5 mg/mL。采用计时电流法研究了偏压、初始ρ(四环素)、降解时间等因素对四环素降解效果的影响。结果表明,偏压对四环素的降解效果影响不大;初始ρ(四环素)越大,四环素降解速率越缓慢;随着降解时间增加,四环素去除率逐渐增大,ρ(四环素)与降解时间呈良好线性关系,线性系数为0.981。

多壁碳纳米管/还原氧化石墨烯气凝胶的水蒸发性能研究

石墨烯片层间由于π-π相互作用会形成堆叠结构,不利于水体传输,影响石墨烯基材料的水蒸发性能。为改善石墨烯片层间的堆叠结构,形成较多的水体传输通道,提高石墨烯基材料的水蒸发性能,在氧化石墨烯(GO)中复合不同含量的多壁碳纳米管(MWCNT),采用水热还原法得到复合水凝胶,最后利用冷冻干燥法得到多壁碳纳米管复合还原氧化石墨烯气凝胶(MWCNT/rGOA)。研究了MWCNT含量对还原氧化石墨烯气凝胶微观结构与水蒸发性能的影响,并对MWCNT/rGOA的结构和性能进行了表征。结果表明,当MWCNT含量较低(MWCNT与GO质量比为0~0.4)时,随着MWCNT含量的增加,石墨烯片层间距增大,气凝胶内部水通道更加丰富,水蒸发性能增强。随着MWCNT含量的继续增加(MWCNT与GO质量比为0.4~0.7),MWCNT大量团聚,破坏了气凝胶内部的水通道,水蒸发性能减弱。当MWCNT与GO质量比为0.4时,MWCNT/rGOA的水蒸发速率和光热转化效率均达到最大值,分别为1.75 kg/(m^(2)·h)和91.1%。

磁性多壁碳纳米管——微生物联合修复石油污染土壤

将多壁碳纳米管与磁性介质混合后制备出的磁性多壁碳纳米管,不仅会使其吸附性增强,还便于其快速从环境中分离。为了强化修复石油污染土壤效果,弥补单一修复的不足,选用LD23、NYJ3.6这两种石油降解菌和磁性多壁碳纳米管进行联合修复。首先利用SEM、FTIR、Zeta、XPS对不同方法制备的磁性多壁碳纳米管和多壁碳纳米管进行表面特征分析对比,然后分别设置不同修复组合的实验组,并将其添加至石油污染土壤,最后测定土壤的含水量、铵态氮和有效磷变化以及不同组合的石油降解率,根据以上指标得到修复效果明显的组合方式。结果表明:通过附加磁性氧化铁介质可以改变多壁碳纳米管在水中的聚集程度,氧化基团的增加有利于增大多壁碳纳米管的稳定性。土壤被石油污染后,含水量、铵态氮和有效磷降低,通过四种不同的处理方式修复石油污染土壤后,土壤的含水量、铵态氮和有效磷的含量均发生明显的增加。LD23和Fe_(3)O_(4)/碳纳米管(CF)、NYJ3.6和Fe_(3)O_(4)/碳纳米管(CF)这两种微生物和物理修复的组合方式修复石油污染效果最为明显。