电子非广延分布的多离子磁化等离子体鞘层特性

等离子体磁化鞘层在半导体加工、材料表面改性、薄膜沉积等方面都发挥着重要作用.在等离子体实验和放电应用中,常存在由两种以上离子组成的多离子等离子体;对于长程相互作用的等离子体系统,非麦克斯韦分布的电子可通过Tsallis的非广延分布来描述.本文针对多离子等离子体鞘层建立一维空间坐标三维速度坐标的流体模型,假设鞘层中电子速度服从非广延分布,本底氦离子和不同种类的杂质离子在有一定倾斜角度的磁场中被磁化,通过数值模拟探究了非广延参量、杂质离子及斜磁场对多离子磁鞘中离子的数密度、速度、壁面电势和离子动能等物理量的影响.结果表明,在氦氢或氦氩混合等离子体鞘层中,随着非广延参量增大,离子沿垂直壁方向的速度减小,鞘层中离子、电子数密度均减小,鞘层厚度减小,壁面处离子动能减小;当杂质离子浓度增大时,壁面处离子动能与离子种类无关.随着磁场强度的增大,氦离子数密度和沿垂直壁方向的速度在鞘边出现起伏,且波动幅度随着非广延参量的减小而增大,而重离子则无明显的波动.此外,还分析了杂质离子种类和浓度对鞘层相关特性的影响.

荷载作用下开裂混凝土中多离子传输的数值研究

临海地区的混凝土结构因氯离子侵蚀会导致严重的耐久性问题,尤其是在同时承受荷载作用的情况下。服役中的混凝土往往存在初始缺陷,荷载的持续作用会使得混凝土内部的孔隙结构进一步粗化并引起开裂,进而加剧氯盐侵蚀。同时,混凝土孔隙液中存在的多种离子也会影响到氯离子的传输。为了深入研究荷载-氯盐影响下的混凝土结构耐久性劣化,本工作针对前述机理开展多相数值研究,通过全面考虑荷载引起的混凝土开裂和孔隙损伤,以及异种离子间的电化学耦合效应的共同影响,提出了经过第三方试验验证的荷载-多离子传输耦合模型。研究发现,荷载大小和荷载施加方式的改变不仅会影响孔隙结构和裂缝形态,也会使静电势的分布产生差异,进而共同影响离子浓度的变化。荷载作用下的多离子电化学耦合效应会显著影响离子的传输规律,仅考虑单一离子会导致氯离子摄入量的预测偏低。荷载的作用同时还会放大环境条件(如盐溶液浓度)对氯传输的影响。

多离子复合对Q235碳钢在供热管网输配再生水过程腐蚀行为研究

【目的】为了考察将供热管网用于再生水输配时其管道的腐蚀行为,并分析腐蚀的影响因素以及各因素之间的相互作用。【方法】以组成供热管网的主要材料Q235碳钢为基础,通过电化学方法研究再生水中多离子(Cl^(-),SO_(4)^(2-),HCO_(3)^(-),Ca^(2+))复合作用以及不同pH值对碳钢的腐蚀性,同时配合挂片法对试验的可靠性和实践性进行验证。【结果】结果表明,O和Cl^(-)是碳钢腐蚀的主要因素,其它离子根据离子属性和浓度不同对Cl^(-)的腐蚀起抑制或者促进作用。根据浓度不同,SO_(4)^(2-)离子会和Cl^(-)产生竞争吸附或者由于溶液导电性的提高,从而抑制(ρ(SO_(4)^(2-))为50~100mg/L)或者促进(ρ(SO_(4)^(2-))为150~250mg/L)Cl^(-)对Q235的腐蚀;HCO3-的加入提高了溶液的导电性,因此会促进腐蚀的产生,当浓度较高(ρ(SO_(4)^(2-))为100~200mg/L)时过多的H+将抑制Cl^(-)对碳钢的腐蚀;低浓度Ca^(2+)(小于150mg/L)的添加会由于导电性的增加促进腐蚀,当浓度较高(ρ(SO_(4)^(2-))为150~200mg/L)时与水中OH-生成Ca(OH)_^(2)沉淀,抑制了Cl^(-)对碳钢的腐蚀。同时SEM和EDS表明,材料的表面状态不同,其腐蚀形貌不同。【结论】将电化学法和挂片法相结合,多离子作用腐蚀原理和实际腐蚀状况相互对应,为再生水进入热力管网前的预处理提供理论依据和数据支持,具有较强的现实意义。

基于复合材料理论的混凝土内多离子扩散模型

根据Nernst-Einstein方程以及离子的浓度和电导率关系,探究多离子传输时离子浓度对离子扩散系数的影响,比较单离子传输和多离子传输的离子扩散系数差异.根据通用有效介质(GEM)理论,分别计算水泥浆、骨料和ITZ内部的离子扩散系数和体积分数,得到混凝土内部离子扩散系数,探究混凝土的构成组分对离子扩散系数的影响.综合考虑混凝土的构成组分以及离子的种类和浓度,提出基于多相复合材料理论的混凝土内部多离子扩散预测模型.比较计算结果与试验数据可知,离子的扩散系数随着离子浓度的增加而明显下降.和传统的离子扩散预测模型相比,该模型可以通过混凝土内部离子的种类和浓度预测离子的扩散系数,预测结果更加合理.

多离子体系中黄河沉积物对重金属的竞争吸附研究

以黄河包头段上游清洁河段的沉积物为吸附剂 ,以Pb2 + 、Cu2 + 、Zn2 + 、Cd2 + 4种离子的混合溶液体系为吸附质 ,开展了重金属离子在黄河沉积物中的竞争吸附及其影响因素等实验研究。结果表明 ,混合溶液体系中不同离子间的吸附竞争有显著的拮抗或协同效应关系 ,4种重金属离子在黄河沉积物中竞争吸附的能力依序为Pb2 + ≥Cu2 +>Zn2 + ≥Cd2 + 。

考虑扩散势作用的多离子扩散模型及影响因素分析

扩散是成岩作用、溶质在沉积物和地下水中运移等过程中的重要机制。实际工程中主要是多离子共存系统,已有研究忽略了离子带电产生的静电效应对扩散进程的影响,使得各离子间的相互作用在扩散模型中未得到体现。基于经典Fick定律,考虑离子间静电效应产生的扩散势作用,借助电中性约束条件,通过推导建立了考虑扩散势作用的多离子扩散模型,采用COMSOL Multiphysics有限元软件对多离子的扩散行为开展了数值模拟,重点分析了扩散势影响因素的作用。结果表明:扩散势对阳离子的扩散具有加速作用,对阴离子的扩散具有阻滞效果。当阴离子扩散系数相同时,扩散势对离子的加速作用随阳离子扩散系数的减小逐渐增强。当溶液中阴、阳离子扩散系数均固定时,扩散势对离子的加速作用随离子价位的增加略有提高。

色质联机多离子检测法(MID)用于黄瓜农药多残留分析的探讨

用GC／MS多离子（MID）检测法，探讨了黄瓜中农药多残留分析问题。根据各种农药的质谱断裂规律选择特征离子，可避免生物样本中干扰物的影响，简化分析过程并提高质谱仪灵敏度。

含杂质多离子成分等离子体中的碰撞鞘结构

采用流体模型，研究含杂质多离子成分等离子体的碰撞鞘，首先导出描述碰撞鞘的非线性方程组，然后采用数值方法研究鞘宽和离子注入能量与等离子体参数的依赖关系。结果表明，碰撞率及杂质（尘埃）密度对鞘宽和离子注入能量有显著影响。

非理想体系多离子非稳态扩散模型及数值模拟

在众多工程领域中均存在扩散现象。大多数扩散模型均是采用经典的Fick定律,仅考虑理想溶液中离子浓度梯度对扩散的驱动,未考虑多离子溶液环境对扩散的影响。溶液中离子间的静电作用导致溶液偏离理想状态,使得各离子浓度不能完全有效发挥,实际的扩散现象得不到合理的解释。基于广义线性扩散通量方程,引入Guntelberg修正的活度系数表征理想溶液与实际溶液中离子浓度的偏差,结合质量平衡方程,建立了适用于非理想体系的多离子非稳态扩散模型。采用已有试验数据与模型结果进行了对比分析,验证了所建模型的正确性和有效性。选用有限元软件Comsol Multiphysics对所建模型进行数值求解,结果表明:溶液非理想性特征对离子扩散具有显著的阻滞作用。当离子价位一定时,初始浓度越高对离子扩散阻滞效果越明显;在源浓度一定的情况下,离子价位越高对扩散阻滞效果越强。

联合机制下黏土垫层多离子扩散模型

扩散是工程领域中的一种重要现象,尤其是针对填埋场底部的压实黏土垫层。扩散过程受多种因素影响,如离子种类、离子价态和离子浓度等,因此建立准确的扩散模型对填埋场垫层系统设计和评估具有极其重要的意义。引入简化的Guntelberg活度系数表示真实溶液与理想溶液浓度值的偏差,采用化学势和扩散势共同表征多离子扩散的驱动力,并考虑黏土介质特有的半透膜性能对离子扩散规律的影响,建立了复杂机制联合作用下多组分并存时离子在黏土垫层中的扩散模型。采用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics对所建扩散模型进行数值求解,结果表明,黏土半透膜效应、溶液非理想性和扩散势均显著影响多离子扩散行为,考虑黏土半透膜效应及溶液非理想性条件下,多离子扩散进程明显减缓,考虑扩散势时,阳离子扩散速度显著提高。复杂机制联合作用下,多离子扩散规律并非单一影响机制的简单叠加,各机制之间相互制约共同影响多离子扩散行为。

多离子复合掺杂对水泥熟料性能和岩相结构的影响

研究了复掺氟、磷离子和金属离子(水泥)熟料的抗折强度、抗压强度和岩相结构,分析了熟料主要矿物阿利特在XRD图谱指纹区的衍射特征.结果表明:当氟、磷离子掺量(以CaF2和P2O5计,质量分数)分别保持为0.7%,0.5%时,氟、磷离子和低掺量金属离子的复掺可以提高熟料的28d抗压强度,其中以氟、磷离子和低掺量锌离子的复掺效果最佳.当氟、磷离子掺量分别保持为0.7%,0.5%时,铜离子、锌离子、铅离子和钛离子的最佳掺量(以CuO,ZnO,PbO和TiO2计,质量分数)分别为0.1%,0.5%,0.5%,0.1%.氟、磷离子和金属离子在低掺量水平的复合掺杂,使熟料岩相结构缺陷增多,熟料主要矿物阿利特在指纹区的XRD图谱呈现高对称性衍射特征,这正是实现熟料高强度的重要原因.

多离子灌肠液的配制及临床应用

小儿肛门、直肠及结肠手术前,生理盐水洗肠是肠道准备的一项重要步骤。但在应用中发现,生理盐水洗肠后可出现不同程度的电解质及酸碱平衡紊乱。临床需要一种既无医源性损害,又有与NS相同肠道清洁作用的灌肠液。为此本课题组自1992年至1995年对NS洗肠可造成何种电解质紊乱,以及洗肠液的合理配方进行了一系列研究,并配制了一种多离子灌肠液用于临床,获得满意效果,现报告如下。

多离子共掺杂对三元正极材料性能的影响

三元正极材料有望成为新能源汽车动力电池首选材料,为改善三元材料性能,采用氢氧化物共沉淀-固相合成工艺制备出一系列正极材料Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-x-y-zM1xM2yM3z]O2(0≤x≤0.05、0≤y≤0.05、0≤z≤0.05;M1=Al、M2=Mg、M3=Cu)并与市售三元材料进行对比。XRD、SEM以及电化学测试结果表明:制得的材料均为α-NaFe02层状结构,其中三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为类球状形貌,比市售三元颗粒细小,在1 C、2.7~4.3 V下循环50周,保持率为91.56%,在0.1 C、2.7~4.3 V下循环100周,保持率高达92.46%,和商用材料相比,容量值和循环性能相当,倍率性能不佳。此外,本研究还分析了两种及三种掺杂元素同时存在对正极材料的影响:掺杂后材料粒度变小,当掺杂含量为0.05时,高含量的掺杂离子损害了电池性能;当掺杂含量为0.01时,材料Li[(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.97Al0.01Mg0.01Cu0.01]O2的倍率性能明显提高,2 C和5 C倍率下的放电比容量分别为112和98.6 mAh/g。

基于动量平衡的多离子体系扩散模型

多组分溶质共存是实际固废堆场渗滤液的典型特征。与单种离子的扩散过程相比,不同离子间的相互作用以及离子与土体骨架间的相互作用会影响离子在黏土防渗垫层中的扩散进程及规律。在两尺度框架内(微观尺度和宏观尺度),基于有效浓度描述的离子微观质量平衡方程和动量平衡方程,采用体积平均技术,推导了离子的宏观质量和动量平衡方程,构建了一个适用于多孔介质材料的可考虑孔隙液相组分活性的多组分溶质非线性扩散理论框架。从理论层次实现了对离子在黏土垫层中的扩散机制以及相关驱动力的全面描述,所建理论框架具备理性化和系统化。通过给定相关驱动力具体的本构方程,建立了多离子体系在黏土垫层中的扩散模型。

垂直无碰撞激波中多离子波动和He^(2+)加热

应用一维混合模拟方法数值研究了高Alfven－Mach数垂直无碰撞激波中He2+的运动及其加热机制．结果表明，在激波面处将会产生向下游传播的多离子波动，它对He2+加热有着重要影响．He2+的加热过程可能包含两个阶段，由于质子温度各向异性激发的质子回旋波和镜波先使He2+加热，而He2+与多离子波动相互作用进一步使He2+加热到更高的温度．

多离子束反应共溅射技术及铁电薄膜制备与应用

随着现代信息科学与技术的迅速发展,多组元功能薄膜如高温超导薄膜、铁电薄膜、磁性薄膜等在微电子、光电子、光通讯、 信息存储等方面已经取得了应用,商业价值十分巨大。铁电薄膜具有优良的铁电、压电、电光、热释电、光折变及非线性光学等特性,可广泛用于微电子学、光电子学及其他高新技术领域。 考虑到制备多组元金属氧化物薄膜需精确控制各组元成分及离子束溅射成膜的特点。

应用多离子分析识别超稠油蒸汽吞吐产出水水性

针对曙一区兴隆台油层和馆陶组绕阳河油层超稠油在开采过程中顶水下泄、底水上窜、边水推进,单纯采用6离子分析法很难区分产出水中回采水与顶底水的问题。为了在油井吞吐生产过程中及早发现顶、底、边水是否产出,经过270井次的水性资料分析,并结合国内外热采油藏矿物变化文献研究,摸索出利用SiO_2高温溶解特性分析识别超稠油蒸汽吞吐产出水水性技术。现场应用结果表明:该技术可有效弥补常用6离子法的不足,识别吞吐井产出水水性可行。

多离子成分空间等离子体中斜传播波的混杂共振：（Ⅱ）实验观测与波模识别

在分析ＡＲＣＳ３探空火箭记录到的由人工离子束激发的低频等离子波的特征和激发机制的过程中，提出了多离子成分冷等离子体中的一般混杂共振和一般混杂波的概念，给出了斜向传播冷等离子体波的混杂共振条件．在上述理论的基础上，考虑了电子、氧离子、氦离子和人工氩离子束的贡献，计算出ＡＲＣＳ３实验条件下的等离子体介电函数，并用等离子体波模识别的方法，识别出频率在１８０Ｈｚ。附近的最强波峰乃是Ｏ＋－Ｈｅ＋双离子混杂波．

带电性黏土介质多离子体系扩散模型

污染物在黏土防渗层中扩散时,不仅需考虑污染物离子自身活性,还须考虑黏土介质自身带负电特性这一离子存在环境对扩散进程的影响。通过对电场作用下的活度系数进行修正并引入电化学势描述方程,建立了适用于带电性黏土介质的基于动量平衡的多离子体系扩散模型。由于所建模型的复杂性,选用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics开展数值模拟,揭示了多离子体系在黏土垫层中的运动规律。数值结果表明:随着污染物离子初始浓度的增大,考虑土体带电特性及离子活性对扩散进程的阻滞效果越来越明显。

多离子在混凝土中传输及其对SO4^2-迁移的影响研究

试验研究了混凝土试样在Na2SO4、MgSO4、MgSO4/NaCl 3种溶液体系中的腐蚀行为,测定了不同离子在混凝土内部的分布,并采用灰色关联法分析Mg^2+、Na^+、Cl^-与SO4^2-扩散系数之间的关联度,揭示了混凝土内部多离子传输过程中Mg^2+、Na^+和Cl^-对SO4^2-迁移的影响规律SO4^2-研究表明:(1)Mg^2+能够降低SO4^2-在混凝土中的表面离子浓度,但提高了SO4^2-在混凝土中的扩散系数;(2)在Mg^2+存在的条件下,同时含有的Cl^-能够提高Mg^2+的表面离子浓度和在混凝土中的含量,间接地降低了SO4^2-的表面离子浓度,提高了其在混凝土中的扩散系数。