为解决传统纯锌镀层耐蚀性不足的问题,以直径为30 mm的Q195焊管为基体,通过向锌液中微量添加Al、Ni、Re等合金元素,制备了一系列热镀锌合金镀层。通过四因素三水平正交试验初步确定影响指标的主要因素,针对主要因素进一步细化实验水平,开展单因素试验,从而获得最优参数组合。采用高低温湿热实验、中性盐雾实验、金相分析、SEM等方法研究分析了镀层的组织特征和耐腐蚀性能。 结果表明,合金元素的引入抑制了ζ层生长,使得镀层组织细小致密,提高了镀层的耐蚀性。制备的镀层可实现盐雾实验72 h、湿热实验120 h表面无锈蚀。该镀层的制备工艺与现有纯锌镀层生产工艺基本相同,具有良好的可推广性,对镀锌产品性能提升具有重要意义。
通过对面料悬垂系数的精确预测,实现面料悬垂性虚拟化的初步研究。回归分析等方法虽实现了部分悬垂指标的预测,但其存在预测准确性不高,部分指标无法计算的问题。为此,提出了一种基于遗传算法优化BP神经网络(GA-BP神经网络)的新方法,从面料数据库中选取100块纯棉机织面料样本,其中训练样本80块,测试与验证集各10块,通过遗传算法优化神经网络的参数,采用相关性分析优化样本输入参数,以此提高模型的预测能力。10块测试样的悬垂系数预测结果表明,与传统BP神经网络相比,GA-BP神经网络平均绝对百分比误差从12.74%降到了7.03%,同时,利用经验公式判断误差循环获取了最佳的隐含层节点数为9。研究表明,GA-BP神经网络能够有效提升面料悬垂性预测的准确度,对于面料悬垂性的虚拟化表现具有重要的应用价值。
为研究适合于金属双极板的焊接方式,采用激光焊、真空扩散焊、钎焊、超声波焊4种常见双极板焊接方式对0.1 mm 316L不锈钢进行了焊接。通过使用CHI-604E型电化学工作站测量了4种焊接接头的动电位极化曲线,比较了4种接头的电化学腐蚀性能,结合微观组织、化学成分分析了电化学腐蚀行为。研究发现真空扩散焊接头以及激光焊接头的抗腐蚀能力较强,超声波焊接头与钎焊接头抗腐蚀能力较弱。使用激光光谱共聚焦显微镜测量了4种焊接试样的焊后变形量,在夹具作用下,激光焊试样变形量相较于其他试样变形量较小。将4种焊接方式在焊接过程中所使用的焊接时间、焊接工艺进行了比较。经过综合对比分析,最终确定激光焊接为这4种常见金属双极板焊接方式的最佳选择。
六氟化硫(SF6)因其优异的绝缘特性,在高压绝缘设备中广泛应用。高压绝缘设备在长期运行中会面临绝缘老化的问题,这会降低能源电力设备的稳定性和安全性。当局部放电发生时,SF6在高压和高温环境下会分解产生多种组分,如二氧化硫(SO2)、硫酰氟(SO2F2)、氟化氢(HF)、硫化氢(H2S)等。基于第一性原理,提出了一种新型二维半导体本征二氧化锗(GeO2)单分子层材料,对SF6的分解气体具有较强的吸附能力。结果表明,单层本征GeO2分子层在吸附过程中具备理想的电荷转移量和功函数。通过新型二维GeO2半导体气敏材料检测SF6气体中的分解组分,可以及时了解高压绝缘设备的运行状态和绝缘老化程度,对于维护电力系统的可靠性和稳定性至关重要。
邻苯二甲腈树脂是一类新型的耐高温热固性树脂体系,因其具有优异的热氧稳定性、阻燃性、力学性能、低膨胀系数、低介电常数和低介电损耗而受到广泛关注。为了改善其工艺性并满足严苛的环境性能需求,国内外针对邻苯二甲腈树脂体系开展了大量改性研究工作。从分子结构设计、固化方式、固化机理及其在电子领域和粘接领域的应用等方面,介绍了邻苯二甲腈体系的研究进展,并对邻苯二甲腈作为新型特种功能树脂材料所面临的机遇与挑战做了展望,以期对相关领域的研究提供参考。
淡水资源短缺的问题是全世界面临的巨大挑战。太阳能驱动的海水淡化技术利用了自然界中极为丰富的太阳能和海水资源作为动力和处理源,是解决淡水短缺问题的可持续方案,而且能够最大程度地降低化石能源的消耗和碳足迹的产生,但高效、低成本的太阳能界面蒸发器仍然十分短缺。通过对聚丙烯腈纤维亲水化改性并沉积聚吡咯,得到了具有良好光热升温效果与高效水传递功能的光热纤维。利用其灵活的加工性能,将纤维在低成本绝热材料——发泡聚苯乙烯上缠绕包覆制备出了经济、高效的界面蒸发器。构建不同数量水传输通道的界面蒸发器研究其热质传输规律,为太阳能界面蒸发器的发展提供了新的思路和理论基础。
现有的沥青混合料疲劳寿命预估大多基于传统的疲劳方程拟合得到,但由于路面结构的多向性和材料的复杂性,其预测精度往往不尽人意。为了提高预测精度,在遗传算法的基础上对神经网络架构进行优化,通过室内间接拉伸试验建立了沥青混合料强度及疲劳寿命预估模型,并对预估模型的精度进行了验证。试验结果表明,采用遗传算法优化的神经网络用于预测沥青混合料疲劳力学特性精度误差在4%以内,远优于传统的疲劳预测方程,可以作为获取沥青混合料疲劳特性研究数据的一种有效方法。
辐射降温锦纶是以高红外发射型无机粒子SiO2和红外透过材料聚酰胺6(PA6)为原料,采用熔融纺丝制备的具备被动辐射降温功能的长丝。对3种不同加工工艺的辐射降温锦纶长丝和普通锦纶长丝进行对比研究,测试其表面形貌、聚集态结构、化学组分、力学性能、热学性能和表面摩擦性能。进一步对上述4种长丝织成的针织物的导热性能、瞬间接触凉感和室内降温性能进行测试比较。结果表明,以添加了SiO2的辐射降温PA6为皮层材料、聚乙烯(PE)为芯层材料纺出的辐射降温PA6/PE皮芯复合丝,和辐射降温圆形截面锦纶长丝间隔递纱织造的针织物具有最好的导热性能和凉感性能,其红外热成像温度比普通锦纶针织物高约1.8 ℃,表明该针织物具有更好的红外透过性能,降温效果更好。综合认为,该研究所得辐射降温锦纶针织物具有优异的辐射降温性能,可用于辐射降温纺织品的开发。
钛合金具有密度低、比强度高和耐腐蚀性强等优异性能,因而被广泛应用于航空航天中,钛合金使用占比成为衡量航空航天设备是否先进的标准之一。由于该合金硬度低、耐磨性差,因此微动磨损成为钛合金零件失效的重要原因之一。为了提高钛合金的抗微动磨损性能,采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备涂层。实验结果表明,激光熔覆Ti-Al粉末能改善TC4钛合金硬度和耐磨性能。
将二乙基次磷酸铝(ADP)和次磷酸铝(ALHP)两种阻燃剂引入到天然橡胶(NR)/顺丁橡胶(BR)中制备复合材料,比较两种阻燃剂对复合材料加工特性、物理性能、阻燃性、力学性能及耐磨性的影响。结果表明,两种阻燃剂均可延迟复合材料的硫化,提高门尼黏度,其中添加ADP的复合材料提升更为明显。两种阻燃剂均可降低复合材料的回弹性、拉伸强度、拉断伸长率及撕裂强度,但会提高复合材料的硬度。当ADP和ALHP添加量为45份时,复合材料的极限氧指数(LOI)分别从22.1%提升到28.7%和24.5%。两种阻燃剂均对耐磨性产生不利影响,ADP和ALHP用量为45份时,复合材料的磨耗量分别增加100%和85%。石墨烯(GE)作为成炭剂用于含ADP的复合材料时,可提升阻燃性,同时不影响耐磨性。综上,ADP和ALHP不同程度地影响着NR/BR复合材料的性能,由于ADP碳含量高以及受热挥发,极大程度提升NR/BR复合材料阻燃性,但拉伸强度和耐磨性低于含ALHP的复合材料。
TiCoSb Half-Heusler合金固有的高导热性,以及传统制备方法制备周期长、成本高等缺点限制了其商业化应用。采用微波合成与急速热压烧结相结合的方法成功制备了低热导率的Ti1-xNbxCoSb Half-Heusler合金,大大缩短了制备周期,同时提高了TiCoSb Half-Heusler合金的致密度。研究了Ti位Nb取代对Ti1-xNbxCoSb Half-Heusler热电材料的相组成、成分分布及热电输运性能的影响。在功率因子增加和晶格热导率降低的共同作用下,Ti1-xNbxCoSb样品的热电优值(ZT)得到显著优化。在725 K时,Ti0.93Nb0.07CoSb样品的最大ZT值为0.1,比相同工艺下制备的TiCoSb纯相样品高两个数量级。
采用单宁酸辅助液相剥离所制备的石墨烯,获得了比普通石墨烯更好的分散性,可以达到低成本、高产量和环保的要求。用硅烷偶联剂(KH550)改性处理的SiO2和单宁酸修饰的石墨烯发生反应形成强杂化键,成功得到石墨烯-SiO2杂化材料。研究了石墨烯-SiO2杂化材料在丁苯/顺丁橡胶复合材料中的力学性能,同时还研究了将导电炭黑与石墨烯-SiO2杂化材料共混后在丁苯/顺丁橡胶复合材料中的力学性能以及导电导热性能。结果表明:加入1份石墨烯-SiO2杂化材料时,丁苯/顺丁橡胶复合材料获得了相对良好的耐磨性;如果负载超过1份,石墨烯填料之间会很容易发生再聚集,导致磨损体积相比于空白对照组有所增加;加入8份自制石墨烯时,电阻值降低至2×106 Ω,橡胶复合材料的抗静电性能得到了明显的改善。
白炭黑(主要成分为纳米SiO2,nano-SiO2)由于易于制取、绿色环保等优点,现被广泛用于橡胶补强中,但是白炭黑因为结构上的特点,导致其在橡胶中的分散性和补强能力比炭黑差。利用硅烷偶联剂改善白炭黑在橡胶中的分散性,并研究改性白炭黑和石墨烯(GE)的协同补强作用对天然橡胶(NR)的影响。使用助分散剂单宁酸(TA)修饰的石墨烯与使用硅烷偶联剂KH570改性的白炭黑通过迈克尔加成反应得到杂化填料(KS-TGE),与天然橡胶充分混合制得KS-TGE/NR复合材料。经过测试,白炭黑经过改性后不仅改善了其在橡胶中的分散性,并且其和石墨烯制得的杂化填料与天然橡胶共混后,天然橡胶的力学性能得到提升。与未改性的nano-SiO2/NR相比,改性后的复合材料拉伸强度最高提升36.3%,断裂伸长率最高提升79.5%,此外KS-TGE/NR仍能保持优异的弹性和动态力学性能。
优化了乙二胺-N-丙基键合硅胶(PSA)键合量可控的制备工艺,考察了PSA制备的批次重复性,并进行PSA制备的中试放大实验。采用红外光谱、元素分析及电位滴定法对所制备的PSA进行性能评价,结果表明:在3 460 cm-1处出现了N—H伸缩振动峰,在2 960 cm-1和2 860 cm-1处出现了—CH的不对称和对称伸缩振动峰,708 cm-1处出现了—NH2的变形振动吸收峰,表明乙二胺-N-丙基成功接枝到硅胶表面;随着制备体系中硅烷化试剂比例的增加,碳、氮和氢元素的含量以及电位滴定法得到的离子交换容量均呈现上升趋势,说明乙二胺-N-丙基官能团的键合量逐渐增加。将制备的PSA填充成分离纯化小柱,考察了不同键合量PSA对银杏叶提取物中银杏酸的脱除效率,结果表明:PSA对银杏酸有强吸附能力,可应用于银杏叶提取物中银杏酸的脱除,2#、3#、4#和5#PSA分离纯化柱的最大上样体积分别为21、22、23、24 mL,且脱除效率随乙二胺-N-丙基键合量的增加而升高。
氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)发泡板材使用低聚合度PVC 挤出发泡制得,PVC发泡板材受环境变化易沿着分子链受力方向发生链段的卷曲运动,导致板材发生收缩变形。重质碳酸钙(HCC)作为原料,聚乙烯醇(PVA)、单宁酸(TA)作为改性剂,制备了改性HCC。将其与PVC结合,制备了PVC发泡板材。利用红外光谱仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、维卡软化点测定仪、万能电子拉伸机对发泡板材进行表征,探讨了改性剂用量对发泡板材的尺寸稳定性的影响。研究结果表明,当TA含量是HCC的3%时,PVC发泡板材的玻璃化温度是88.1 ℃,维卡软化点温度是75.21 ℃,PVC发泡板材具有优异的尺寸稳定性;同时泡孔结构稳定均一,具有最佳的拉伸强度,为6.17 MPa。改性HCC颗粒分散性好,与PVC结合能力强,高尺寸稳定性的PVC发泡板材可以代替木材在家装板材的使用,对保护环境具有重要的意义。
通过优选搭配不同功能的凉爽纤维,开发出一款夏季轻薄凉爽机织物。选择涤纶/薄荷纤维混纺纱作为经纱,选用不同锦纶纤维作为纬纱,选择平纹、斜纹、缎纹为织物组织,制备出了12种样品,探究不同纬纱和织物组织结构对面料热湿舒适性能的影响。结果表明,12种样品中缎纹织物热湿传递性能最好;平纹织物接触瞬间凉感较好;凉感锦纶确实增加了织物的凉爽性能,但是在结构较为紧密的组织中湿传递性能却较差;细旦锦纶的热湿传递性能与凉感锦纶相近,但透气性能较差;十字形截面锦纶在湿传递性能上较好,但是导热性较差。
CH3NH3PbI3(MAPbI3)钙钛矿电池的能量转换效率与钙钛矿薄膜质量密切相关。为了获得高质量的钙钛矿薄膜,通过优化薄膜制备方法和工艺流程,发现绿色反溶剂乙酸丙酯和丙二醇甲醚能促进PbI2粒子的成核,提供CH3NH3PbI3钙钛矿晶体的异相成核位点,从而促进钙钛矿晶体的快速生长。研究表明,与常用的有毒溶剂氯苯处理的钙钛矿薄膜相比,通过乙酸丙酯和丙二醇甲醚处理的薄膜晶粒较大,均方根值较低,表面粗糙度获得较大优化,可以获得晶粒尺寸均匀、接近钙钛矿载流子扩散长度的全覆盖钙钛矿薄膜。测试不同处理条件下的器件性能发现,与氯苯处理的CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池(能量转换效率为17.86%)相比,绿色反溶剂丙二醇甲醚处理的器件的最佳效率为21.60%,提高近21%,该实验结果对今后获得环境友好的高质量钙钛矿型太阳能电池具有一定的参考价值和指导意义。
夹杂物对钢铁的疲劳强度以及疲劳寿命均会产生影响,但是大块试样中的夹杂物情况无法直接用X射线显微计算机断层扫描 (X射线显微CT)进行精确成像。为实现对大块试样中夹杂物的三维特征观察,采用非水溶液电解的方法获取大块试样中的夹杂物,利用扫描电镜对电解后的夹杂物进行观察和分析,将夹杂物聚合成为圆柱形样品,最后采用X射线显微CT对夹杂物进行三维扫描,得到了大块试样中夹杂物的三维信息,并对夹杂物的各项尺寸数据进行统计分析。该研究为获取大块钢铁试样中夹杂物的三维形貌提供了新思路。
依翡丝纤维是通过在纺丝原液中加入抗菌剂共混制得的具有细旦、抗菌特性的新型改性腈纶纤维。对比依翡丝纤维和普通腈纶纤维的表面形态、力学性能、吸湿性能、比电阻、摩擦性能以及卷曲性能,采用X射线光电子能谱(XPS)对两种纤维的组成和化学键进行分析,并对依翡丝混纺织物的吸湿快干性能和吸湿发热性能进行测试。结果表明:依翡丝纤维横截面为圆形,纵向表面粗糙,有较密的沟槽,具有线密度小、力学性能优异、可纺性高等优点;相比普通腈纶,依翡丝比电阻小,摩擦系数大,不易产生静电。通过XPS分析,得出依翡丝添加的抗菌剂为季铵盐类抗菌剂。依翡丝混纺织物的水分蒸发速率大于0.18 g/h,吸湿发热的最高温升值大于4 ℃,在吸湿快干和吸湿发热方面都有不错的表现,可用于开发多功能面料。
EKS纤维是一种具有显著吸湿发热性能的亚丙烯酸盐系纤维。对比了EKS纤维和腈纶纤维的表面形态,测试与分析了两种纤维的力学性能、摩擦性能、比电阻、卷曲性能、吸放湿性能及吸湿发热性能。结果表明,相比于腈纶纤维,EKS纤维横截面为圆形,纵向结构粗糙,具有断裂强度、摩擦系数、比电阻和卷曲率小,线密度、断裂伸长率和回潮率大等特点。EKS纤维的吸、放湿速率随时间呈指数形式衰减,纤维的初始吸、放湿速率分别为0.39% min-1、8.94% min-1,达到吸、放湿平衡所用时间比腈纶纤维长。EKS纤维具有较好的吸湿发热性,吸湿发热最高升温值为8.2 ℃,比腈纶纤维高4.7 ℃。
我要投稿
