预氧化对Fe-Cr-Al多孔材料抗硫化腐蚀性能的影响

Fe-Cr-Al合金在高温下具有突出的耐高温、抗氧化、耐腐蚀性能,且力学性能优异,是洁净煤高温气体净化的理想材料。探讨了预氧化对Fe-Cr-Al多孔材料抗硫化腐蚀性能的影响。预氧化处理使材料表面生成了连续、致密的Al2O3阻挡层,有效地阻止了硫分子和金属离子的扩散,极大地提高了Fe-Cr-Al多孔材料的抗硫化腐蚀性能。

二维管束状多孔炭材料的制备及在超级电容器中的应用

生物质是优异电极材料的重要来源,植物基生物质在制备多孔炭材料方面具有独特的结构优势。本文以面条菜为原料,KOH为活化剂,探讨了不同比例的KOH溶液对炭材料微观形貌的影响,制备出一系列具有二维管束状的炭材料,通过扫描电镜、X射线衍射和拉曼光谱等物理手段对炭材料的结构进行了深入分析。结果表明当碱碳比为3:1时,炭材料SCLC-3含有微孔-介孔等丰富的孔隙结构,为电解液离子在炭材料中的传输和存储提供了有利条件,在电流密度为1A·g^(-1)时SCLC-3比电容高达290F·g^(-1),经过5000次充放电循环测试电容保留率高达98%,表明炭材料具有良好的循环寿命。将其制作成固态电极材料进行不同角度的弯折,结果显示其电化学性能几乎没有发生变化,呈现出较好的抗弯折性能。

梯度多孔金属材料梁的屈曲和屈曲基础上的振动

为研究梯度多孔金属材料梁的屈曲以及屈曲附近的振动特性,首先建立了随从分布压力下梯度多孔材料梁的动力学控制方程,得到了描述后屈曲的静态控制微分方程和描述屈曲前后振动响应的控制方程。通过打靶法数值求解两组强非线性方程,获得了简支-固支梯度多孔梁的屈曲临界载荷以及屈曲前后振动频率与载荷之间的关系曲线。分析了孔隙率系数和孔隙分布方式对屈曲临界载荷和屈曲前后振动频率的影响。结果表明,随着孔隙率系数e 0的增加,发生屈曲时的临界载荷减小;各阶固有频率也减小。屈曲前,各阶振动频率随载荷增大而减小,屈曲后,除三阶频率外,一阶和二阶频率随载荷增大而增大。

多孔材料对泄爆管道LPG爆炸抑制效应的影响研究

为探究多孔材料对泄爆管道液化石油气(LPG)爆炸传播特性的影响特征,采用自主搭建的气体爆炸测试平台,分析不同厚度及孔隙度的碳化硅多孔材料对火焰传播特性和爆炸超压的影响。结果表明:安装多孔材料可有效阻止泄爆管道中LPG爆炸火焰的传播;随着多孔材料孔隙度和厚度的增加,LPG火焰的传播距离、传播速度和强度均减小,其中,材料孔隙度对阻火效果的影响更大;同时多孔材料可降低泄爆管道中LPG的最大爆炸超压,当材料安装位置后端气体未被引燃时,增加多孔材料的孔隙度和厚度,材料前端(PT1、PT2)的最大爆炸超压增大,材料后端(PT3)的最大爆炸超压接近于静态破膜压力。材料孔隙度和厚度的阻火效应表明:在工程应用中,当材料强度达标后,应优先考虑增加材料的孔隙度来进行阻火。

多孔异构材料对实验室废水中COD的吸附作用研究

本文以钙基蒙脱土、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷胺、正硅酸乙酯为原料制备蒙脱土多孔异构材料,用蒙脱土多孔异构材料作为吸附剂进行实验室废水中COD有机物吸附去除实验,考察不同条件下所合成的蒙脱土多孔异构材料对实验室废水中COD的去除率,并通过智能水质检测仪、热重分析仪等仪器量化分析蒙脱土多孔异构材料的COD去除率。实验结果表明,有机土/十二胺/正硅酸乙酯的摩尔比为1∶24∶160时,合成的蒙脱土多孔异构材料对废水的吸附作用最大。最佳吸附条件为蒙脱土多孔异构材料用量为30g·L^(-1)、吸附混合液pH值为5.0、污水COD浓度为300mg·L^(-1)、吸附时间为150min,该条件下COD的去除率达到45%;蒙脱土多孔异构材料对废水中COD吸附降解性能稳定,可多次使用。

超级电容器用生物质衍生多孔炭材料研究进展

能源消费增加促使绿色能源开发成为趋势,同时推动能源存储系统快速发展,超级电容器以高功率密度和长循环寿命的优势得到广泛关注,其中电容炭材料逐渐成为研究热点。用来源广泛、有可再生性、价格低廉、绿色环保的生物质制备超级电容器用多孔炭材料,在开发绿色能源的同时解决了能源存储问题。多孔炭材料结构调控与性能完善是提高超级电容器性能的重要途径之一。综述了生物质衍生多孔炭材料及其在超级电容器领域的应用,按原料来源(植物、动物和微生物)及材料维度(0D、1D、2D和3D)的分类体系,多孔炭材料制备方法及技术现状。将多孔炭的制备分为炭化和活化,简述了炭化与活化机理、活化方式选择和常见活化剂特性,但生物质衍生多孔炭材料制备过程中影响因素多,且性能不及传统煤基碳材料,需进行多方面设计优化,包括选择生物质前驱体、合理使用炭化技术、调控活化过程各影响因素和选择改性过程中掺杂物等。基于在超级电容器领域的应用需求,重点探讨生物质多孔炭材料优化方式,包括孔结构调控、表面元素掺杂及与石墨烯复合形成新型炭材料等。梳理多孔炭材料用于超级电容器中时的难题与重点,通过寻找多孔炭材料在高比表面积、均匀孔隙分布和高导电性3方面的最优组合,提升电极材料电荷存储能力攻克超级电容器能量密度低的问题,同时确保超级电容器耐压能力达到要求。在此基础上,提出提升材料电化学性能和循环稳定性、确保原料来源稳定性和一致性、逐步实现量产的商业化需要等有望取得突破的研究方向。

多孔材料吸附全氟烷基化合物的应用进展

全氟烷基化合物(PFASs)属于新兴有机污染物的范畴,自身具有毒性、生物累积性且难降解,其广泛分布于全球水环境中,严重威胁着生态平衡与人类健康。吸附法作为一种物理化学方法,其成本低、能耗低、效率高且操作简便,常用于水体中PFASs的去除,然而目前有关水体中PFASs的吸附去除的全面总结较少。从吸附剂角度出发,首先归纳总结了近年来用于水体中PFASs吸附去除的各类多孔材料吸附剂,然后对主要吸附作用机制及影响吸附效果的关键因素进行梳理分析,最后对这一领域未来的发展方向及前景进行展望。

煤气化细渣水热合成多孔材料及对氨氮的吸附性能研究

为了拓展煤气化细渣高值化利用途径,采用碱溶水热法制备多孔复合吸附材料。通过调控碱浓度、水热时间、温度、搅拌时间等因素探究其对复合材料结构性能的影响规律,并通过分析不同制备条件下复合吸附材料的物相组成、表观形貌、孔隙结构,明晰复合材料与其对氨氮吸附能力的构效关系。结果表明:复合材料生成了以P型沸石为主要晶相的沸石结构。当碱浓度为2 mol/L、水热时间为30 h,水热温度为100℃,搅拌时间为10 min制备的复合材料的氨氮吸附量最高,当氨氮初始浓度为100 mg/L、吸附时间为5 h时,复合材料对氨氮的平衡吸附量达到15.65 mg/g。吸附材料对氨氮的等温吸附特性符合Langmuir方程,且反应过程符合准二级动力学方程。热力学分析表明煤气化细渣对氨氮的吸附为自发、吸热及熵增反应。

热环境中多孔功能梯度材料微圆板的自由振动分析

基于经典板理论和修正偶应力理论,研究热环境中多孔功能梯度材料(FGM)微圆板的自由振动问题。首先利用Hamilton原理推导热环境中含有材料尺度参数的多孔FGM微圆板自由振动的控制微分方程并进行无量纲化。然后应用微分变换法(DTM)对多孔FGM微圆板自由振动的无量纲控制微分方程和边界条件进行变换,得到计算自由振动无量纲固有频率的代数特征方程。最后通过MATLAB编程计算并分析了梯度指数、孔隙率、不同升温方式和材料尺度参数对多孔FGM微圆板无量纲固有频率的影响。结果表明:材料尺度参数的增加,无量纲固有频率会增大;梯度指数影响频率,反映了材料从陶瓷到金属的转变特性;孔隙率会削弱刚度,进而影响固有频率。研究结果可为今后热环境中多孔FGM微圆板的设计与应用提供数据支持。

刚性和柔性多孔材料作用下氢气爆轰胞格结构的演化规律

多孔材料作为高效吸波耗能介质,广泛应用于爆轰衰减研究中。为进一步揭示多孔材料的抑爆机理,系统研究了柔性(海绵)和刚性(金属丝网)2种典型多孔材料对氢氧爆轰胞格结构的影响,以及海绵和金属丝网厚度、孔隙率对爆轰胞格结构、尺寸等参数的影响。采用烟熏板技术记录爆轰波的胞格图案,并计算得到爆轰胞格尺寸;采用压力传感器记录爆轰波到达时间,进而计算得到爆轰波的平均传播速度。结果表明,爆轰胞格结构与海绵和金属丝网的厚度、孔隙率密切相关,此外研究发现了多个爆轰传播阶段,包括爆轰失效、加速和再起爆。爆轰胞格尺寸也与海绵和金属丝网的厚度、孔隙率密切相关,增大多孔材料厚度和减小孔隙率均能显著增大爆轰胞格尺寸。通过对比分析海绵与金属丝网对爆轰胞格尺寸的影响发现,在相同条件下,刚性多孔材料对爆轰的抑制作用更强,但这种差距会随着多孔材料厚度的增加而减小。最后,通过引入无量纲参数D_(H)/λ量化分析爆轰传播极限。对于柔性和刚性多孔材料而言,其爆轰传播极限可分别近似量化为D_(H)/λ≈3.0和D_(H)/λ≈3.1。

MOF衍生多孔碳基材料的制备及其在锂离子电容器负极中的应用进展

锂离子电容器是一种兼具锂离子电池和超级电容器两者特点的新型功率型储能器件。然而,锂离子电容器电池型负极的动力学要慢于电容器型正极,导致其功率密度低、循环稳定性差等问题。金属有机骨架(metalorganic frameworks,MOF)衍生多孔碳基材料以其大比表面积的多孔结构,以及出色的化学稳定性等优点,成为电化学储能领域的研究热点。本文首先分析了锂离子电容器电极材料面对的挑战,阐述了锂离子电容器的储能机制。随后分析了碳化温度、热处理时间等碳化工艺对MOF衍生多孔碳基材料理化性质的影响,并着重讨论了受碳化工艺影响制备得到的不同产物组分类型。随后总结了MOF衍生多孔碳基材料在锂离子电容器中的应用进展,提出了与其他碳材料进行复合或掺杂改性是实现高功率密度、高能量密度的锂离子电容器负极材料的重要途径,最后对MOF衍生碳基电极材料的发展前景予以展望。

生物质多孔碳复合相变材料制备和热性能研究

将木材通过高温碳化的方法制备三维生物质碳基材料用于相变材料载体,制备复合相变材料,并对复合相变材料进行结构表征、性能测试及防泄漏实验。结果表明:多孔碳载体材料导热孔道网络完整,保证了有机相变材料的高效稳定负载量;相比于纯相变材料,70%PA@GNS热导系数达到了0.763W/(m·K),提高了3.18倍;含有20%多孔碳复合材料的潜热值达到了182J/g,比理论值潜热值高了约7%;并能有效防止相变材料泄漏。

多孔基供暖复合相变材料的应用研究进展

介绍了相变材料的分类、选择及封装载体,阐述了多孔基相变材料在供暖领域的应用进展。应用研究表明,将相变材料应用于建筑围护结构可以稳定室温波动,减少供暖负荷,降低能源消耗。将相变材料与供暖装置相结合,可以有效提高供暖效率,减少热损失,降低碳排放。被动蓄热和主动供暖系统结合具有更好的供暖效果,二者的最佳优化组合具有重要的研究意义和应用前景。

多孔材料抑制氢气爆轰实验装置研究

由于氢气具有点火能低、燃烧范围宽的特性,因此其爆轰产生的破坏力巨大,在氢气输送管道中安装多孔材料,可阻碍氢气爆轰产生的爆轰波的传播。该文搭建了预混气爆轰实验系统,在圆形光滑管道中改变初始压力、多孔材料的孔隙度及材料类型,研究多孔材料抑制氢气爆轰的性能。使用压力传感器、烟膜和数据采集系统采集爆轰波数据,分析爆轰波的传播速度、侧壁烟膜结果、胞格线与传播方向的夹角以及胞格结构等,得到了多孔材料对氢气爆轰抑制作用的规律,对减轻氢气爆炸事故造成的危害具有理论意义和工程应用价值,有助于推动氢能源的大规模利用。

煤气化细渣高炭组分超声强化酸浸法制备多孔材料

煤气化细渣是煤炭清洁高效利用的副产物之一,其资源化应用迫在眉睫。通过简单筛分得到固定碳含量高于60%的高炭组分,并以此为原料,采用超声酸浸法制备多孔材料。以核废水中放射性碘的吸附处理为应用背景,用碘吸附值表征多孔材料的吸附性能。结合SEM、BET、XRD和FT-IR等性质和结构分析方法,系统研究了超声时间、超声功率、酸浓度和温度对多孔材料碘吸附性能和组成结构的影响规律;并探讨了超声强化酸浸对残炭的组成结构的影响机制和灰成分的迁移转化规律,总结出超声强化酸浸作用机理。结果表明,煤气化细渣高炭组分在酸浓度为4 mol/L、酸浸温度为50℃、超声功率为210 W,超声时间1.5 h的条件下,所制备多孔材料的碘吸附性能最佳,为468.53 mg/g,比表面积达到474.97 m^(2)/g,且具有以介孔为主的丰富孔隙结构。各因素对多孔材料碘吸附性能影响的顺序为:超声时间>酸浓度>超声功率>酸浸温度。超声强化酸浸作用机理是超声空化和机械波作用一方面强化炭灰黏附颗粒的解离,使堵塞在气化细渣孔道内的灰颗粒脱附,增加孔隙结构的连通性;其次,会导致炭灰颗粒表面裂纹的产生,增强碳颗粒内部无机组分的可及性;第三,能够提高酸浸过程的传质速率,强化气化细渣中的无机组分的浸出效果。

多孔铝骨架/复合相变材料温控性能研究

相变储能材料(PCM)具有储热密度大、储/放热过程几乎恒温性等优点,是解决电子器件狭小空间下高热流密度问题的理想方案,但相变材料本身的导热系数较低、传热效率差等特性却限制了其应用范围。针对上述难题,以石蜡作为相变材料,通过3D打印制备多孔铝骨架,再采用水浴灌注法将石蜡灌注到多孔铝骨架中,制备出多孔铝骨架/复合相变材料(AS-PCM)。通过实验探究了95%、85%、75%3种孔隙率的温控性能。实验结果表明,添加多孔铝骨架可增强PCM的热传递,从而降低热源温度。在较大的功率下,AS-PCM对传热的改善更为明显。熔化完成前,低孔隙率AS-PCM热沉的底部温度和温度梯度更低,使用多孔铝骨架代替泡沫金属,为提高PCMs的导热性能提供了了新的多孔金属基体。

多孔聚乳酸材料的制备及结构性能优化进展

综述了多孔聚乳酸(PLA)材料在制备工艺、孔结构调控和性能优化等方面的研究进展。介绍了多孔PLA材料的典型制备工艺,包括模板法、非溶剂诱导相分离法、冷冻干燥法和超临界CO_(2)发泡法。同时,介绍了不同孔结构以及孔尺寸和密度的变化对性能的影响。此外,重点介绍了立构复合晶(SC)对多孔PLA材料孔结构和宏观性能的影响。

四苯基甲烷球磨法合成多孔碘蒸气吸附材料

【目的】避免在核能利用过程中产生的常见放射性污染核素129I和131I等碘蒸气泄漏对环境和生物产生危害,制备并探讨具有丰富孔道的有机多孔聚合物对碘蒸气的吸附性能。【方法】采用简便快捷的机械合成法,以具有正四面体结构的四苯基甲烷为单体,利用高能行星式球磨机球磨2 h制备3种具有较大比表面积和丰富孔道的有机多孔聚合物T-FDA、T-DCM和T-DCE,并利用碘单质在温度为75℃的密闭体系内升华模仿放射性碘蒸气,分别测试3种多孔材料的碘蒸气吸附性能。【结果】T-FDA、T-DCM、T-DCE的碘蒸气吸附质量分数分别可达461%、486%、444%,达到饱和吸附量的时间分别为5、8、6 h,且多孔材料在循环使用5次后碘吸附性能仅有轻微下降(≤6.8%)。【结论】以四苯基甲烷为单体,通过快速球磨法合成的多孔材料具有良好的碘蒸气吸附性能,有望在放射性碘蒸气吸附领域发挥重要作用。

高密度多孔聚乙烯材料在单侧唇裂继发鼻畸形中的应用

目的探讨应用高密度多孔聚乙烯材料矫正单侧唇裂继发鼻畸形的手术方法及临床效果。方法2017年10月至2022年6月共32例患者,采用高密度多孔聚乙烯材料矫正单侧唇裂继发鼻畸形,通过分析患者手术前后鼻面部参数变化,术后并发症发生率以及患者术后满意度,评价手术效果。结果本组患者平均随访时间为(20.0±6.5)个月,手术前后的鼻面部参数均存在明显差异(P<0.05),1例患者术后发生切口延迟愈合,其他患者无并发症发生,患者对手术效果的整体满意度为96.9%。结论利用高密度多孔聚乙烯材料矫正单侧唇裂继发鼻畸形,可以获得良好和稳定的长期效果,安全性较高。

功能梯度石墨烯增强多孔复合材料阶梯圆柱壳的振动特性

对功能梯度石墨烯增强多孔复合材料(FG-GPLRPC)阶梯圆柱壳的振动特性进行了研究。首先,采用Halpin-Tsai微观力学模型以及开胞体理论得到FG-GPLRPC阶梯圆柱壳的有效材料属性。其次,基于一阶剪切变形理论和惩罚参数法推导出壳体结构的能量表达式。最后,采用Jacobi-Ritz法建立壳体结构的振动控制方程,并求得结构的无量纲频率,验证了方法的有效性和正确性。结果表明,石墨烯质量分数、孔隙系数和边界弹簧刚度值对振动特性的影响显著,层数对振动特性的影响较小,尺寸参数对振动特性的影响不同,并得到了壳体频率随周向波数先减小后增大的变化规律。