调控聚氨酯发泡材料中的热分布控制高温体积收缩和泡孔结构

为解决在烤漆等高温环境下,车内发泡材料因体积收缩(空隙)而导致的阻隔、缓震作用失效及行驶风噪等问题,以高导热铜粉为改性填料、软质和硬质聚氨酯发泡材料为基体,制备并研究了不同的聚氨酯/铜粉复合材料。结果发现:铜粉含量不仅能有效控制发泡材料在高温下体积收缩现象,且泡孔尺寸和发泡密度也能得到提高;当铜粉含量达到4 wt.%时,软质和硬质聚氨酯发泡材料的体积收缩率分别降低为6.56%和1.77%,发泡密度分别达到0.106 g/cm^(3)和0.171 g/cm^(3),发泡材料的吸水率降低50%左右。因此,添加铜粉后的聚氨酯发泡材料具有防潮和低体积收缩特性。

泡沫铜对密闭管道内合成气爆炸特性影响的实验研究

为研究泡沫铜孔隙密度和H2体积分数对合成气爆炸特性的影响,在封闭的管道中安装了孔隙密度为15、25和40 ppi的泡沫铜,实验分析了当量比为1的合成气-空气在不同H_(2)体积分数时的火焰结构、尖端速度和超压等参数变化规律。实验结果表明:火焰在泡沫铜上游的行为是受“郁金香”火焰形成过程的影响,泡沫铜对其没有影响。但是孔隙密度和H2体积分数的改变不仅会影响“郁金香”火焰的形成时间,还会影响变形“郁金香”火焰的形成。泡沫铜将火焰分割促使其从层流向湍流转化,对爆炸火焰传播起到加速作用。泡沫铜会引起管道内超压和火焰尖端速度的极大提升,且孔隙密度越小,H_(2)体积分数越大,火焰穿过泡沫铜后的最大火焰尖端速度越大,压力上升幅度越大,超压峰值越高。

泡沫铜导离气泡强化流动沸腾换热实验研究

流动沸腾作为一种高效的换热方法,被广泛应用于高热流设备的冷却。在流动沸腾换热过程中可通过设置多孔疏水结构促进沸腾气泡脱离,为强化沸腾换热提供新思路。在截面为6 mm×4 mm的矩形通道顶部添加浸润角为140°的多孔泡沫铜;并在液相入口温度70、75和80℃,流速为6.94、10.42和13.89 cm/s的不同工况下,观测通道内沸腾两相流流型变化以及泡沫铜的吸气过程对流动沸腾换热性能的影响;基于气泡受力分析获得泡沫铜吸气强化流动沸腾的换热机理。结果显示,在本实验工况范围内添加脱气泡沫铜后,壁面过热度下降可达20.7%;泡沫铜的吸气率为0.81时,热通量可提高至152%;增大入口流速,泡沫铜强化效果显著增大,而入口温度对泡沫铜的吸气效果影响不明显。

盐水微滴/泡沫铜复合体系中甲烷水合物生成动力学研究

提高海水水合储气速率和储气密度对水合物技术规模化应用至关重要。将一定浓度的NaCl溶液与疏水性气相纳米二氧化硅高速搅拌分散成微米级盐水微滴。8.0 MPa、274.15 K条件下,利用不同硅含量的盐水微滴进行水合储甲烷实验,研究甲烷水合物生成动力学特性。结果表明,硅含量2.5%(质量分数)的盐水微滴分散性和储气性能最佳,储气量达141.01 cm^(3)·cm^(-3),储气速率达7.37 cm^(3)·cm^(-3)·min^(-1)。进一步将该硅含量盐水微滴填充至开孔泡沫铜中,构建盐水微滴/泡沫铜复合水合储气体系。研究发现,泡沫铜三维巢状金属骨架能显著加速水合反应热的转移,提高微滴水合储气性能。5.0~8.0 MPa下,相较于盐水微滴单一体系,复合体系水合储气量提高4.72%~21.70%,最大储气速率提高38.25%~110.58%。

具有光电双驱动的柔性硫化铜/密胺泡绵的制备及性能研究

通过化学沉积法在密胺泡绵骨架上生成硫化铜,制备出具有光热、电热性能的硫化铜/密胺泡绵复合材料。研究表明,在低电压(1~4V)的驱动下,硫化铜/密胺泡绵复合材料表面饱和温度可达30~145℃,并且在功率为0.2~1.4W/cm^(2)的激光下材料表面可以实现30~160℃的温度变化。硫化铜/密胺泡绵优异的光热和电热转换性能使其可用于除冰和海水淡化,并将在全天候便携式的可穿戴加热器方面具有巨大的应用前景。

表面负载还原氧化石墨烯对泡沫铜热扩散系数的影响

为研究及提升泡沫铜的热扩散性能,利用不同溶剂制备氧化石墨烯混合溶液,通过机械沉积(GO-无水乙醇-丙酮混合溶液沉积)、电沉积(GO-CuS4O混合溶液电沉积、KH550改性GO电沉积)两种不同的沉积方法将氧化石墨烯(GO)附着到经过预处理的泡沫铜表面,后通过高温还原法去除氧化石墨烯表面多余的含氧基团,将其还原为还原氧化石墨烯(rGO),研究材料热扩散性能及泡沫铜表面rGO的存在状态。研究结果表明,通过GO-无水乙醇-丙酮混合溶液沉积的泡沫铜表面沉积层最为均匀完整,经高温还原后性能提升也最为明显,其低温热扩散系数由纯泡沫铜的29.06 mm^(2)/s提高为56.81 mm^(2)/s,提升了95.5%。与热扩散系数为50.26 mm^(2)/s的T2铜片相比,其热扩散系数亦提高13.09%。GO在泡沫铜表面的沉积方式对沉积效果影响显著,GO经过高温还原为rGO后均可以有效提升泡沫铜的热扩散性能。

铜尾矿/聚磷酸铵阻燃聚氨酯的制备及研究

以聚磷酸铵(APP)/铜尾矿(CTS)为阻燃体系,采用一步全水发泡法制备硬质聚氨酯泡沫/聚磷酸铵/铜尾矿(RPUF/APP/CTS)复合材料。阻燃测试表明,RPUF-30APP的极限氧指数(LOI)达到24.0%,垂直燃烧测试达到V-0级别,其阻燃性明显提高。锥形量热测试表明,RPUF-30APP的热释放速率峰值(PHRR)由纯样的300.5 kW/m^(2)降低至139.4 kW/m^(2),下降幅度高达53.6%;总热释放(THR)由纯样的40.0 MJ/m^(2)下降至28.1 MJ/m^(2),降低幅度高达29.8%,表明APP/CTS体系明显降低复合材料燃烧过程中的热释放,其火灾安全性提高。炭渣分析表明,CTS/APP/RPUF复合材料燃烧过程中形成了致密的炭层,提高了复合材料的阻燃性能。该研究为CTS提供了一个新的应用领域,并为提高聚合物的防火安全性铺平了道路。

石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能研究

以三维泡沫铜为基体,采用化学气相沉积得到石墨烯铜复合体,同时解决了石墨烯在铜基体中分散性和界面结合问题,再用铜粉填充泡沫铜孔隙,然后真空热压制备石墨烯增强铜基复合材料。探究了石墨烯对铜基体复合材料导电性及拉伸性能的增强效果。研究发现,石墨烯对铜基体性能有明显增强作用,在50 sccm甲烷通量下15 min时沉积的石墨烯性能增强效果最佳。热压制备的石墨烯增强铜基复合材料的导电性能达到86.2%IACS,抗拉强度提高到338 MPa,屈服强度也达到214 MPa。

部分填充金属泡沫对蓄冰球凝固性能的影响

为了提高蓄冰球的储能效率,解决相变材料(PCM)导热率低引起的换热效果差的问题,向相变材料中添加高导热的金属泡沫以加速固液相变过程。采用数值模拟的方式,对金属泡沫填充后蓄冰球综合性能进行分析。结果显示:金属泡沫全填充节省了超过81%的凝固时间;外向内填充方式下,综合性能最佳的填充半径比为9/13。

CoFe-LDH/泡沫铜的制备及催化介质阻挡放电等离子体降解水中敌草隆性能与机制

采用一步水热法,以钴和铁元素为活性组分制备了片层状钴铁层状双金属氢氧化物(CoFe-LDH),通过调节元素摩尔比和水热温度、时间以及尿素投加量的制备条件得到了可以高效催化介质阻挡放电等离子体(DBDP)的粉末催化剂。研究结果表明,当n(尿素)∶n(Co)∶n(Fe)=10∶3∶1,水热温度为120℃,水热时间18 h时,得到的CoFe-LDH催化性能最优,其催化DBDP降解敌草隆(DUR)的降解率和降解速率常数分别达到了96.54%和0.1354 min^(-1),制备条件中水热时间对催化性能影响最大。在此基础上,将配比优化的CoFe-LDH负载在泡沫铜(CuF)表面,得到了片状可回收的三元CoFe-LDH/CuF(CFHC)催化剂。系统地表征了CFHC的结构组成,研究了微观结构和元素组成与催化性能之间的内在联系。由于还原态铜元素的引入,增加了催化剂表面的氧空位含量,显著地提升了复合材料的催化性能。CFHC的加入成功将DBDP对敌草隆的去除速率提升至0.2175 min^(-1),是DBDP空白体系的3.18倍。CuF的引入增加了催化剂的导电能力,在降解过程中钴、铁、铜和氧空位之间的电子转移是高催化活性的根本原因,CFHC重新调整了DBDP体系内的优势活性物种,·O_(2)^(-)和^(1)O_(2)取代·OH成为了降解敌草隆的主要活性物质。

激光-热处理复合工艺制备油水分离表面及性能研究

目的研发一种高效、低成本的激光-热处理复合工艺,制备具有油水分离性能的泡沫铜表面,为石油污染的净化提供一种有效的参考方法。方法首先利用纳秒激光在泡沫铜表面上诱导出多级微纳米结构,然后将泡沫铜放入低温烘箱中加热处理,通过调控激光参数和热处理相互作用制备出了超疏水超亲油泡沫铜表面,并使用扫描电子显微镜、光电子能谱仪和接触角测量仪,对激光加工前后泡沫铜表面的微纳结构、表面化学元素组成和油水在表面的润湿性进行了表征。结果泡沫铜表面经纳秒激光加工后诱导生成的多级微纳结构受到包括激光扫描速率、激光加工功率和扫描间距等激光加工参数的显著影响。同时,配合低温热处理工艺,激光制备泡沫铜表面的化学成分快速转变,表面能显著降低,使得泡沫铜表面获得了超疏水超亲油的润湿特性。本工作制备的泡沫铜表面在空气中的最大水接触角为158.5°,油接触角为0°。并利用油水分离试验装置验证了激光-热处理复合工艺制备的超疏水超亲油泡沫铜表面可以使油和水选择性通过,分离效率超过90%。结论激光-热处理复合工艺制备的具有多级微纳结构的泡沫铜表面具备优异的超疏水超亲油特性,展现出了良好的油水分离性能,有望实现海洋生态中石油污染的净化。

适用有机液体脱氢的热管换热器传热实验研究

为提高有机液体脱氢反应器的传热性能,采用热管和泡沫铜强化传热技术,设计一种适用于有机液体脱氢的新型换热器。以空气为换热工质,通过实验分析入口温度和流量对传热量、传热系数、效能和?效率等传热性能的影响,并对比分析泡沫铜与热管对换热器传热性能的强化程度。结果表明:所用热管在有机液体脱氢温度下的传热效果良好,当工作温度为473 K时,当量导热系数达到1407.9 W/(m·K);对于热管换热器,当热风入口温度为453~493 K、热风流量为0.6~1.8 m^(3)/h、冷风流量为0.6~1.5 m^(3)/h时,提高热风入口温度和流量能有效提高传热性能;此外,通过对比发现,基于热管和泡沫铜强化的换热器,传热量可提升33.3%,效能可提升31.0%。

云南某低品位斑岩型铜矿浮选回收试验研究

云南某大型斑岩型铜矿铜品位0.32%,伴生有钼,具有综合回收价值。采用一次粗选、两次精选、两次扫选工艺流程综合回收矿石中的铜和钼等金属。系统研究工艺参数条件如原矿磨矿细度、粗精矿再磨细度、捕收剂、抑制剂、起泡剂种类及用量等对铜回收的影响,并考察伴生金属钼、金和银的回收情况。结果表明,捕收剂PL307和起泡剂HCLL对铜浮选回收效果好,在原矿磨矿细度-0.075mm占比65%、粗精矿再磨细度-0.045mm占比90%、捕收剂PL-307用量120g/t、抑制剂石灰用量300g/t、起泡剂HCLL用量20g/t的最佳参数条件下,经过闭路试验可获得产率1.23%、铜品位22.84%、铜回收率87.79%的选矿指标,铜精矿产品含钼0.398%、金4.33g/t、银62.50g/,其中钼回收率为71.99%、金回收率为66.57%、银回收率为14.48%,伴生金属钼和金也得到了较好的回收,选别指标好。

浮选智能加药控制系统开发及应用

针对选矿厂浮选药剂添加人工控制模式精确度低、调整不及时、人员操作偏差大、药剂单耗较高等情形,开发了一套浮选智能加药控制系统。系统结合了计量泵式自动加药机和泡沫影像单元等硬件,计量泵式自动加药机实现药剂远程精准控制,泡沫影像单元将现场浮选槽泡沫信息反馈给智能控制系统,实现了浮选药剂统一、及时、有效的智能控制。系统在选矿厂铜浮选工艺投入运行一段时间后,对比投入前后回收率指标和药剂使用单耗可知,浮选智能加药控制系统投入后,浮选铜回收率指标提高了0.36个百分点,同时捕收剂和起泡剂等药剂使用单耗平均相对减少16.56%。浮选智能加药控制系统在提高浮选回收率指标的同时,能有效降低药剂使用单耗,带来良好的经济效益,值得推广应用。

Cu_(2)O纳米线阵列的制备与表征

Cu_(2)O纳米线阵列既保留了纳米线长径比高、比表面积大等优点,又具有规模效应及协同效应,在气敏、光伏等领域具有广阔的应用前景。以泡沫铜为基体,通过化学法制备Cu(OH)_(2)纳米线阵列为前驱体,并在N_(2)气氛中采用两步加热法制备Cu_(2)O纳米线阵列,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对Cu_(2)O纳米线阵列结构进行表征。结果表明:只需控制、优化Cu基底的曲率半径和弧度,就能制备出Cu_(2)O纳米线阵列,这为制备Cu_(2)O纳米线阵列薄膜提供了新的思路。

NiCuP负载泡沫铜催化剂的制备及性能研究

氢气作为新能源被广泛利用,电解水制氢是未来氢能源利用最具潜力的手段,因此开发具有低过电位、高活性和稳定性的电催化剂来提升电解水体系的转化效率是制备氢能的关键。采用水热法制备NiCuP负载泡沫铜催化剂,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及电化学工作站对复合催化剂进行物相结构、微观形貌及电化学催化性能表征。结果表明:在140℃,水热合成18 h制备出晶粒分布均匀的三维树枝状催化剂,催化剂主要由晶态金属镍、晶态Ni2P、晶态Cu_(3)P构成。对NiCuP负载泡沫铜电极进行电化学分析,当电流密度为10 mA·cm^(-2)时NiCuP负载泡沫铜电极的过电位为144 mV;在电流密度为100 mA·cm^(-2)时NiCuP负载泡沫铜电极的过电位为254 mV,均比空白电极低,表明NiCuP基催化剂具有一定的催化活性。三维树枝状形貌NiCuP负载泡沫铜复合催化剂的形成增加了活性位点数,大大提高了析氢效率。

Ni_(x)Ti-LDHs@CuF的合成及电催化氧化甲醇的性能研究

本研究通过原位浸渍法合成了在泡沫金属铜上生长类水滑石Ni_(x)Ti-LDHs纳米片的复合材料(Ni_(x)Ti-LDHs@CuF)。借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜手段对催化剂的结构进行表征,并通过线性扫描伏安法、电化学阻抗和计时电流测试等方法研究了含不同镍钛比的催化剂对甲醇的电催化氧化性能以及温度对反应的影响。结果表明,泡沫金属铜表面生长的形貌类似风信子花状的Ni_(x)Ti-LDHs可以改善泡沫金属铜的导电性,降低电催化过程中的电荷转移阻力,提高对甲醇的电催化氧化性能。尤其是当镍钛比为1∶3时表现出最佳的电催化氧化活性,且温度对峰电流有直接影响。计时电流测试表明,Ni_(x)Ti-LDHs@CuF具有一定的稳定性。

骨架中空对泡沫铜内融化过程的影响

将多孔介质和相变材料复合是提高固液相变储能系统传热性能的有效措施.本文通过微型计算机断层扫描(micro computed tomography,Micro CT)三维重构得到泡沫铜的数值结构,采用格子Boltzmann方法对填充泡沫铜复合相变材料的方腔融化过程进行孔隙尺度模拟研究,讨论不同Rayleigh数以及热导率下,泡沫铜骨架中空对泡沫铜内融化过程的影响.结果表明,中空骨架泡沫铜相比实心骨架泡沫铜,融化前期换热强度更低、相变材料的融化更慢、储能效率η更高.与泡沫铜骨架相比,通过骨架中空区进入方腔的热流量可以忽略不计;随Fourier数的增大,泡沫铜的传热增强效率ζ会因为导热和自然对流的竞争而出现先上升后下降然后再上升的现象;当Rayleigh数减小时,储能效率η提高,传热增强效率ζ随Fourier数的变化趋于平缓,中空骨架泡沫铜和实心骨架泡沫铜对应的传热增强效率ζ的差距减小;泡沫铜骨架和相变材料热导率之比越大,融化结束时刻储能效率η越低,中空骨架泡沫铜和实心骨架泡沫铜对应的传热增强效率ζ的差距越小.

泡沫铜负载银/氧化铜复合材料的制备及抗菌性能

以泡沫铜为基体,采用强碱溶液、表面处理技术(电镀、化学镀工艺)的方法在基体表面生长分级结构的银/氧化铜复合纳米线。对制得的复合材料的结构及形貌进行了表征,并研究其抗菌性能。研究结果表明:电镀后纳米线消失,化学镀后可保留氧化铜纳米线结构;在磁力搅拌的条件下,随着硝酸银浓度和镀银时间的增加,复合材料的抗菌性能得到了显著提升;当硝酸银浓度为10 g/L,镀银时间为6 h时,得到的复合材料在500 mL/min、1500 mL/min和2000 mL/min的流速下的杀菌率分别为99.9%、94.3%和85.7%。

HIF-130浮选机在铜尾矿选铜中的设计与应用

研究了采用HIF-130浮选机处理选铜尾矿的技术可行性,并详细描述了HIF-130浮选机在尾矿再选方面的设计特点。这些特点包括槽体内循环强化配置、泡沫稳定快速回收装置、高效叶轮定子搅拌装置、液位检测与控制系统、泡沫图像优化控制系统以及充气量在线测量及沉槽监测装置等:即在浮选机构建上针对目的矿物难矿化、易脱落的特点,采用大型中置叶轮型浮选机结构,通过扩大容积给予难矿化颗粒以足够的浮选时间,使矿粒与气泡、药剂等发生充分作用,形成有效的矿化气泡;借着通过中置叶轮与假底、导流筒相配合,在浮选槽内形成低紊流的大循环流程,并通过引入循环区使矿化气泡的迁移距离变短,从而保证易脱落矿粒能够有效上浮至泡沫区;通过双轴向泡沫槽+径向泡沫槽的配置形式,既可以稳定尾矿浮选的泡沫层又能够快速回收泡沫,确保最终的回收效果。此外,还分析了HIF-130浮选机的浮选动力学性能,包括充气特性、悬浮特性和停留时间分布特性。最后,研究指出,经过优化设计的HIF-130浮选机能够解决粗贫连生体矿粒上浮问题,从而提高铜尾矿选铜回收率。这项研究对于铜尾矿资源的综合利用具有重要的理论和实际意义。