基于便携式地物高光谱仪的文物材料分析研究进展

文物承载着灿烂文明,传承着历史文化,是全人类的宝贵遗产。由于文物不可再生的珍贵性,以及最少干预的文物保护基本原则,无损分析技术始终是文物制作工艺研究、劣化机理及保护修复研究中材料分析的最主要技术手段。因此,研发、应用新型无损分析技术是文物保护利用的重要研究方向。近年来,源于遥感领域的便携式地物高光谱仪在文物材料分析中展现出强大应用潜力,并且已在石质古建筑、绘画等文物修复中成功应用。作为一种无需采样的非侵入式光谱技术,便携式地物高光谱仪可在极短时间获取一个涵盖可见光-近红外-短波红外波段(350~2500 nm)的全波段、高分辨率反射光谱。同时,其便携程度很高,对工作环境、光源等无特殊要求,可在野外文物或遗址现场原位使用。此外,在采集光谱数据的同时还可通过遥感技术实现数据的远程传输和分析。上述技术特点使其在文物材料分析中具有独特的应用优势。以光谱技术的基本原理为基础,首先介绍了目前文物材料分析中常用便携式地物高光谱仪的设备型号及其性能指标;其次细致梳理了近十年来其在有机质/无机质文物材料定性和定量分析、文物保护材料分析,以及文物修复原位、实时监测等方面的应用现状;之后深入探讨了谱图预处理的规范和建立标准波谱库等两个影响该技术应用效果的关键问题;最后展望了该技术的发展趋势,预期在脆弱有机质文物分析、多种分析技术联合应用和定量分析研究方面前景广阔。

基于交流电磁场的高铁钢轨表面裂纹无损检测研究及展望

针对高铁钢轨表面产生滚动接触疲劳(RCF)裂纹导致对钢轨带来危害的问题,本文分析了钢轨表面滚动接触疲劳裂纹的形成机理及扩展规律,系统归纳了高铁裂纹的无损检测与表征方法。聚焦于交流电磁场检测(ACFM)技术,重点研究了ACFM技术发展及研究现状、理论研究成果以及存在的问题,综述了ACFM技术的特点及应用,通过与其他无损检测方法进行分析比较,阐述了ACFM测量法对钢轨表面裂纹的精准量化表征的优势。结果表明:ACFM探针传感器沿45°方向扫描,通过结合ACFM信号补偿量算法可将非均匀裂纹口袋深度误差降到5.5%,垂直深度误差降到7.1%,裂纹簇误差减小到7.1%;经过人工神经网络训练对钢轨RCF裂纹尺寸进行精准表征,最终计算的误差在10%以内。进一步讨论了融合人工智能技术的钢轨表面裂纹无损检测技术的发展趋势,为后续ACFM技术对钢轨表面RCF裂纹的检测和表征研究提出相关建议和展望。

能量选择中子成像技术及其应用

能量选择中子成像技术是利用特定范围波长(能量)的中子进行成像。在热/冷中子范围内(<25 meV),能量选择中子成像技术主要基于布拉格边效应和衍射机制,相比常规中子成像技术不但可以显著提高图像对比度,而且能分析应变、应力、织构。在超热中子范围内(>1 eV),能量选择中子成像技术主要基于中子共振吸收,中子截面随能量变化是同位素特有的,存在明显的共振吸收峰,因此可以进行同位素的“指纹”识别。概述了能量选择中子成像技术的基本原理及特点、单色化技术及其应用现状,重点探讨了能量选择中子成像技术的应用前景和科学价值。未来,能量选择中子成像技术将在工程、材料、化学、物理、生物、考古等众多科研领域发挥重要作用。

激光声表面波技术在材料加工表面损伤检测中的应用

激光声表面波技术是一种新兴的无损检测方法,在材料加工表面损伤评估中展现出独特优势。本文重点探讨了该技术在表面裂纹、粗糙度和热损伤定量表征方面的应用。通过激光激发表面波并分析其传播特性,实现了高灵敏度、强定量化能力的损伤检测。优化激励-接收方案和信号处理算法,可进一步提升检测性能。实验研究表明,表面波的时频域特征参数与损伤量纲间存在确定性关联,为工程应用奠定了基础。

海上疏松砂岩井间优势通道识别与表征方法

为了识别井间优势渗透流道,基于井间连通性方法,综合考虑井间连通单元渗透率差异程度及占比,提出并建立了渗透率不均匀系数,实现井间优势连通单元定量表征,结合模型分析和油田实际数据建立了分级标准,并在渤海S疏松砂岩油田开展了实际应用。结果表明:随渗透率不均匀系数增加,累产油持续下降、无水采油期持续缩短且注入不均现象加剧;当渗透率不均匀系数大于3时,注入井单一方向劈分量可达70%,对应生产井无水期缩短75%;实际区块模型计算渗透率与示踪剂解释渗透率相对差异为4.5%,与油田动态和测试结果相符,并筛选P07-P01、P07-P08、P09-P04等优势连通单元组作为后续调堵优化目标。

含细观缺陷固体推进剂非冲击点火性能研究进展

含有细观缺陷(微裂纹、微孔洞)的固体推进剂在受到低压长脉冲的载荷时可能发生意外起爆事故,严重影响着固体推进剂的安全性。从固体推进剂的点火机理出发,综述了固体推进剂中细观缺陷观测实验与表征方法及非冲击点火试验;梳理了含细观缺陷固体推进剂非冲击点火数值模拟的相关研究手段及成果;并基于固体推进剂内细观缺陷类型,系统地总结了细观缺陷对固体推进剂非冲击点火性能的影响,对含细观缺陷固体推进剂非冲击点火性能的数值模拟研究及非冲击点火的试验设备发展作了展望。

金属半固态浆料非枝晶微观组织形成机制与表征

半固态技术自20世纪70年代由麻省理工学院开发以来,因其独特的优势而在全球范围内得到了广泛的研究。非枝晶组织的形成机理是半固态成形技术的基石,它决定了在特定条件下应采用哪些工艺来获得优质的半固态组织,对开发新工艺具有重要的指导作用。经过近半个世纪的发展,半固态浆料制备过程中非枝晶结构的形成机理已经发展出许多不同的观点。由此衍生了丰富的半固态浆料制备技术,大大促进了半固态领域的发展。为了进一步理解凝固过程中球晶的形成机制,对各种非枝晶组织的形成机制进行了梳理,基于制备原理将半固态制浆技术分为搅拌制备技术类和低过热度制备技术类,并对常见的几种技术的原理和应用进行了总结。半固态产品的性能在很大程度上取决于其微观组织结构,但半固态形态复杂,传统的二维表征手段对材料内部空间结构的理解可能存在误差。对半固态浆料的二维微观组织和三维显微组织表征技术进行总结分析,为理解金属半固态浆料的微观结构演变和微观组织与性能之间的关系提供了理论基础。

非齐型度量测度空间上Herz-Morrey-Hardy空间的分子刻画

在一个既满足上双倍条件又满足几何双倍条件的非齐型度量测度空间上,引进了一类分子HerzMorrey-Hardy空间,讨论了它的分子表示.利用非齐型度量测度空间的性质,原子块和分子块的特征,以及离散系数的性质,证明了在非齐型度量测度空间上原子Herz-Morrey-Hardy空间和分子Herz-Morrey-Hardy空间是等价的,也即得到了Herz-Morrey-Hardy空间的分子刻画.

煤直接液化催化剂活性形态研究进展

煤直接液化技术是煤炭资源清洁利用的有效途径之一,煤液化的关键在于其催化过程,研究煤直接液化催化剂在反应过程中的活性形态有助于深入认识煤炭液化过程,为优化煤直接液化催化剂制备工艺提供理论指导。介绍铁系催化剂、有色金属催化剂和酸性催化剂3种煤直接液化催化剂,简述催化剂活性形态研究过程中常用的表征技术,汇总分析铁系催化剂、有色金属催化剂和酸性催化剂在煤直接液化反应过程中的活性形态。在煤直接液化技术的研究中,铁系催化剂是煤直接液化反应过程中使用最多的催化剂,γ-FeOOH是较好的铁系催化剂前驱体,铁系催化剂在反应过程中的活性形态为Fe 1-x S;有色金属催化剂的活性形态是其硫化后所形成的硫化物;酸性催化剂在煤直接液化反应过程中的作用是促进煤中有机大分子结构和分子间桥键裂解及促进裂解产生活性基团加氢。建议未来探索适合于煤直接液化反应条件下的催化剂原位表征技术,实现对反应过程中催化剂活性形态的动态观测。

含点蚀缺陷金属压力管道剩余强度的无缝表征模型

针对API-579标准中只能离散地评估给定的8种标准模态下含点蚀缺陷金属压力管道的剩余强度及其安全性的问题,提出了点蚀面积占有比的概念,分别建立了它与剩余强度因子和剩余壁厚比之间的对应关系,基于此,提出了剩余强度的无缝表征模型。该模型不仅可以表征API-579标准中给定的8种标准模态下含点蚀缺陷的管道的剩余强度,还可以表征任意给定的介于这8种点蚀标准模态下管道的剩余强度以及评价其安全性。该模型为有效预测含点蚀缺陷管道动态剩余寿命提供了可能。

PLA纺粘非织造材料的制备和表征

主要研究了聚乳酸(PLA)切片的热学性能,同时成功制备了PLA纺粘非织造材料,并分析了牵伸工艺对样品力学性能和过滤效率的影响,为实验制备和工业生产提供参考依据。通过差示扫描量热分析确定了切片的熔点,热重分析确定了切片的起始分解温度和最大分解温度。材料性能测试结果表明:PLA纺粘非织造材料面密度较为均匀;随着牵伸的增大,材料中纤维细度增加,材料的断裂强力和顶破强力也逐渐增加,而断裂伸长略有下降;材料的平均孔径和孔隙率逐渐减小,过滤效率提高。

车用增压器涡轮脉冲进气非稳态特性

对某增压器涡轮工作在对应于发动机标定工况下的非稳态特性进行了试验研究,发现涡轮的非稳态特性与稳态特性存在着比较大的偏离,非稳态特性围绕着稳态特性形成了一个"环状"的特性圈.从循环平均的角度分析了脉冲频率、膨胀比和转速对涡轮流量特性和效率特性的影响.根据试验结果进一步分析了"环状"特性圈形成的机理,指出涡轮在脉冲进气条件下非稳态特性与稳态特性的偏离主要是由于涡轮内的"容积效应"引起的.

高温退火一步非破坏性纯化碳纳米管

针对催化化学气相法合成的碳纳米管含有金属、金属氧化物和碳杂质,且缺陷较多进行了非破坏性纯化研究．基于碳纳米管与碳杂质间结构、性质的微小差异,1800℃使粗制的碳纳米管高温退火3 h,为避免碳纳米管氧化,高温退火过程在氩气气氛中完成．运用扫描电镜、透射电镜观察碳纳米管的形貌和结构,发现高温退火后,碳纳米管的端帽大部分被打开．能谱检测显示,粗制的碳纳米管中的杂质(Al,Si,Ni,Cu质量分数w分别为4．67％,0．27％,40．12％和1．34％)退火后被除去．拉曼分析表明,退火前后石墨D,G峰面积SD,SG分别从1314900降至474921,767157降至566292,退火不仅有效地去除了样品中的碳杂质,而且使碳纳米管的缺陷得到一定程度的修复,石墨化度随之大大提高．研究提出了一种简单的、非破坏性的、便于规模化的纯化方法．

产淀粉酶非酿酒酵母菌的筛选及产酶特性研究

通过对非酿酒酵母菌的筛选鉴定,共得到11株产淀粉酶菌株,酶学性质研究表明,该11株酵母菌在pH值为7～9时表现了较高的酶活力,在pH值为5～6时保持稳定;最适反应温度为40℃,在30～50℃时保持较高酶活力;金属离子依赖性发现,Fe^2＋、Mg^2＋对酶有不同程度的激活作用,Ca^2＋、Ba^2＋、Cu^2＋对酶有抑制作用;十二烷基硫酸钠（SDS）、乙二胺四乙酸（EDTA）对酶均有抑制作用,EDTA抑制酶活约为50％,淀粉酶对二价金属离子具有一定的依赖作用.

台风非平稳湍流特性研究进展与思考

台风湍流特性研究一直是结构风工程领域的重点研究方向之一。与传统良态风存在明显差异,台风是具有突出非平稳特性的特异风场,其湍流特性十分复杂,难以采用良态风场参数对其进行表征。基于国内外长期现场实测与分析所取得的成果,本文对台风非平稳湍流特性的研究进展进行综述,归纳总结台风非平稳湍流特性的分析方法及参数模型。首先,回顾了平稳与非平稳风速模型,对比分析二者之间的特点与区别,并介绍时变平均风速的有效确定方法。随后,针对湍流典型统计特征参数,从湍流强度、湍流积分尺度、演变谱密度、时变相干函数等方面阐述台风非平稳湍流特性的研究进展,并重点讨论当前面临的困难与挑战。最后,对台风非平稳湍流特性有待进一步深入研究的问题进行展望。

压力振荡环境的表征与模拟

讨论了压力振荡环境的描述方法。首先估计了实测信号的高阶矩,旨在说明振动环境的非高斯分布。然后用MIL-STD-810G所推荐的程序构造了随机过程的单个实现。所推荐的程序包括基于预示随机加正弦谱的产生随机时间历程,用小波系数或者用时域矩的基于外测时间轨迹信息的产生随机时间历程。此外,基于奇异值分解的卡尔汉恩—勒夫表达式也被用来产生随机时间历程。最后,为满足振动信号的非高斯分布,特别关注了规定自谱密度和概率密度函数的随机时间历程的生成。结论是,在所有推荐的方法中,通过累积分布函数匹配和基于奇异值分解方法随机产生的时间历程的偏度和峭度最接近外测信号的值,而用卡尔汉恩—勒夫表达式产生的随机时间历程与外测信号更类似。

非水滴定和傅立叶红外光谱在聚丙烯马来酸酐接枝物表征中的应用

采用非水滴定法中的无机碱直接滴定方法测定了马来酸酐在聚丙烯上的接枝率,并对该方法作了可行性验证,讨论了非水滴定中的两个难点化学计量比的确定和滴定终点的判断。通过傅立叶红外光谱法(FTIR)对聚丙烯马来酸酐接枝物的纯化效果、自由基引发反应对非水滴定的影响及聚丙烯接枝马来酸酐的反应机理作了定性分析,并结合非水滴定的数据绘制了红外定量校准曲线。

介质阻挡—催化降解甲苯中催化剂的表征研究

采用介质阻挡放电作为低温等离子体的产生方式,对在低温等离子环境中反应了一段时间后的4种催化剂进行了表征.通过与反应前的表征结果对比,可以看到,催化剂在低温等离子体环境中反应,表面的铝酸盐分解成为金属氧化物;反应后催化剂表面的颗粒变小,分散度提高;有一定的有机物被吸附或沉积在催化剂表面上;Mn氧化物催化剂在发泡镍载体上分散良好,比表面积最大,在电场中Mn的铝酸盐基本完全分解为氧化物,因此催化反应活性最高.

负载型非茂金属催化剂结构的表征

通过X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜和电子探针显微分析方法对负载型非茂金属催化剂二苯甲酰甲烷基-环戊二烯基-二氯化钛(CpT i(dbm)C l2)、氯化镁载体和氯化镁-高岭土双载体的结构进行表征,对负载前后催化剂对乙烯聚合催化行为的变化给予解释。实验结果表明,CpT i(dbm)C l2在载体上分散得很好,从而避免均相催化剂在溶液中的双分子失活,是负载后催化活性得以提高的原因之一。负载后CpTi(dbm)C l2的化学结构未被破坏;双载体经过甲基铝氧烷(MAO)预处理后,MAO与双载体中的M gC l2.nTHF和硅羟基作用产生一种新的结构;CpTi(dbm)C l2与载体之间有一定的相互作用。由于双载体的表面不均匀,导致采用双载体负载型催化剂得到的聚合物的相对分子质量分布变宽。

基于长度表征不均匀锈蚀钢筋力学性能研究

为研究锈蚀钢筋沿长度方向的锈蚀率变化规律及其对锈蚀钢筋力学性能的影响,对混凝土板中钢筋进行了电化学加速锈蚀试验.结果表明:通过控制混凝土密实度及浸泡方式,采用电化学加速锈蚀试验,可以得到沿截面及长度方向不均匀锈蚀的钢筋.锈蚀钢筋屈服荷载、极限荷载与微段最大锈蚀率有较大的相关性,且沿长度方向不均匀锈蚀参数随其平均质量损失率增加而增大.用微段最大锈蚀率计算得到的锈蚀钢筋屈服荷载预测值与试验值较为接近,可为相关研究提供参考.