环境友好型聚氨酯泡沫低温热物性测试装备的开发

为了保护臭氧层,用于生产聚氨酯泡沫的CFC-11发泡剂已经被淘汰,新开发的环境友好型聚氨酯泡沫用于低温设计时缺乏热物理性质数据的支持。文中介绍了开发的三套实验测试系统,以对热导率、线性膨胀系数和比热容这三大热物性在从室温到低温一个宽广的制冷及低温温度区间内进行测试。测试系统采用多项措施保证低温测试所需要的真空环境及漏热问题,保证了测试的顺利进行,以期提供制冷工程设计急需的低温热物性数据,并对泡沫的生产工艺进行优化。     

一种新型的水下低频共鸣器*

该文旨在宽开口的共鸣腔内嵌入聚氨酯泡沫来设计一种新型的水下低频共鸣器。首先通过水池实验测定聚氨酯泡沫板的声速。然后基于此建立镶嵌聚氨酯泡沫共鸣器的理论模型获得声阻抗率,通过与直口结构以及棒纵振动模型对比,验证理论模型的正确性,并建立集中参数系统,分析内嵌聚氨酯泡沫能够降低共鸣器共振频率的原因。最后通过有限元仿真软件进行计算,检验理论模型的正确性,与无聚氨酯泡沫镶嵌的共鸣器相比,镶嵌聚氨酯泡沫的共鸣器在维持较低品质因素的同时实现了共振频率大幅降低。     

测试设备缓冲材料抗冲击性能的仿真和评估

缓冲材料的可靠性是影响设备工作稳定性的关键;以泡沫铝和聚氨酯为研究对象,用有限元分析法模拟两者在冲击环境下的力学响应;采用ANSYS/LS-DYNA软件进行了弹体的侵彻环境分析,针对子弹速度为300 m/s和1 000 m/s的情况分别进行动力学仿真实验,研究了两者的抗冲击性能;采用安全冲击速度Janssen系数和缓冲系数C作为衡量测试设备缓冲材料性能好坏的评价标准;根据ANSYS/LS-DYNA的实际仿真结果可得,当子弹速度为300 m/s时,聚氨酯的Janssen系数为0.8,泡沫铝的Janssen系数为1;当子弹速度为1 000 m/s时,聚氨酯的Janssen系数为0.08,泡沫铝的Janssen系数为0.112;且聚氨酯和泡沫铝的缓冲系数C分别为0.61和11;实验数据结果表明,泡沫铝的抗冲击性能优于聚氨酯,具有明显的优越性和广泛的应用前景。     

聚氨酯泡沫液氮温度下热导率的测量

运用稳态径向热流法对液氮温度下聚氨酯泡沫的热导率进行了测定 ,根据 GJB 1875 - 94建立的试验装置确保了使用径向量热法的前提条件。在液氮温度下聚氨酯泡沫的热导率可以达到 0 .86× 10 - 2 W/ m· K ,结果表明 :此材料在液氮的输运系统中是一种优良的绝热材料。另外 ,对聚氨酯泡沫的导热机理进行了讨论 ,最后对试验进行了误差分析 ,得到的最大相对误差为 4 %。     

聚氨酯泡沫压缩力学性能随应变速率变化

聚氨酯泡沫材料具有密封、隔热及绝缘等优良性能而在支撑及包装材料中得到广泛应用。作为支撑和包装材料，其压缩力学性能是重要的性能参数之一。聚氨酯泡沫属于粘弹性材料，其压缩力学性能不但与温度有关，而且还应与应变速率有关。本文测试了同种配方3种发泡密度的聚氨酯泡沫塑料试件在不同应变速率下的压缩力学性能，研究了3种密度聚氨酯泡沫塑料压缩力学性能随应变速率变化的规律。     

聚氨酯硬质泡沫的低温应用研究现状

航天技术的不断发展,对国民经济、科学研究、国防军事等诸多方面有着深刻的意义。液氢,作为必不可少的航天推进剂,一直以来受到各国的青睐。开发和测试应用于液氢温度下的绝热材料,不但具有重要的现实应用价值,而且是迈向液氦温区的一个必经之路。聚氨酯硬质泡沫以其独特的性能在绝热领域占有重要的地位。很多国家将其应用于液氢的储藏,并取得成功,但是比较缺乏在液氦温区下聚氨酯硬质泡沫的测试。在中国,这方面的研究也取得很大进展,但还是不能满足科学研究飞速发展的需要。本文总结了国内外关于聚氨酯硬质泡沫在低温下的应用和研究,指出国内研究中的不足,为进一步的研究奠定基础。     

基于拓扑优化设计的宽频吸波复合材料

本文基于拓扑优化方法设计并制备了一种宽频吸波复合材料,该吸波复合材料由高强玻璃纤维透波板、电阻损耗型超材料、聚氨酯泡沫和碳纤维反射板组成.仿真及测试结果表明,该吸波复合材料在2–18 GHz频段内的平板反射率均小于-12 dB.并且由于采用高强玻璃纤维及碳纤维复合材料作为面板层,聚氨酯泡沫作为芯材,因此该吸波复合材料不仅在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率,同时还具有质量轻、耐高温、耐低温、耐湿热、抗腐蚀等特点,便于实现吸波与力学性能及耐环境性能的兼容,具有一定的工程应用价值.     

低密度聚氨酯泡沫压缩行为实验研究

 在室温下，对一种低密度硬质聚氨酯泡沫进行了准静态压缩及应变率在1×10³～5×10³ s^-1范围内的冲击压缩实验。结果表明，所测试的聚氨酯泡沫材料在准静态实验与动态实验之间存在明显的应变率效应，但在纯动态实验中应变率效应不明显。最后，给出了以屈服应力、密度、应变等为参量的动态压缩本构关系，且能较好地与材料的动态压缩曲线吻合。     

石英压电晶体在霍普金森压杆实验中的应用

 利用传统分离式霍普金森压杆（SHPB）对低密度、低波阻材料进行测试时,存在透射信号弱、试样在加载时间内难以达到受力变形均匀的不足。采用嵌入压电石英晶体技术测试微弱的透射信号,并监测试样两端应力平衡。实验测试了一种低密度聚氨酯泡沫,结果表明嵌入压电石英晶体技术可以大幅提高透射信号的幅值和信噪比,所测试的材料在应变率范围1 000~4 000 s^-1内应变率效应不明显。     

退火重结晶制备AlN/C复合泡沫材料及其力学性能研究

为了得到一种轻质、高强度、耐烧灼的新型碳泡沫材料,以无定形AlN为添加剂,在空心微球/网络复合型碳泡沫的基础上,采用退火热处理工艺成功地制备出了AlN/C复合泡沫材料.通过扫描电镜、透射电镜对样品进行表征,测试结果表明无定形AlN在碳微球的表面重结晶为AlN晶须,其直径大约为50nm左右,长度10μm以上,具有较大的长径比.X-射线衍射峰证明样品石墨化程度高,且AlN晶须为六方结构.X-射线光电子能谱测试发现在287.5eV处有较明显的C-N峰出现,这表明AlN和碳泡沫在界面处通过C-N键结合.同时,对其力学性能进行测试,通过分析应力-应变测试结果,AlN/C复合泡沫材料的压缩强度为40.27MPa,相对碳泡沫材料而言提高了近一个数量级.测试结果表明,AlN晶须显著增强了碳泡沫的压缩强度,这种新型复合泡沫材料有望应用于各种抗压减震航空材料.     

碱金属卤化物键长、德拜温度和热膨胀系数的温度效应

以碱金属卤化物为研究对象,根据局域键平均近似方法,从热膨胀系数的定义出发,建立热膨胀系数和键长的温度效应函数表达式。定量获取碱金属卤化物的键长、刚性因子、德拜温度和热膨胀系数。结果表明：①碱金属卤化物的热膨胀系数与结合能成反比;②同类碱金属卤化物中,从氟碱化物到碘碱化物德拜温度逐渐减小而热膨胀系数逐渐增大;③碱金属卤化物的键长在其德拜温度的三分之一处,由非线性转变为线性热伸长。     

高密度酚醛泡沫绝热材料的低温膨胀率的测定

着重介绍了用相对比较法膨胀仪 ,在 77K～ 2 93K温度范围内测试高密度酚醛泡沫不燃绝热材料的低温热膨胀率的方法 ,给出了测试结果 ,并进行了误差分析和讨论。     

Heat capacity anomaly in UO2 in the vicinity of 1300 K: an improved description based on high resolution X-ray and neutron powder diffraction studies

X-ray and neutron powder diffraction studies of UO₂ were performed under controlled oxygen partial pressure between room temperature and 1673 K. More than 40 neutron diffraction patterns were recorded. The thermal expansion coefficient of UO₂ and the temperature dependence of Debye-Waller factors for oxygen and uranium atoms were determined. The dependence of Debye-Waller factors as a function of temperature is linear and the thermal expansion coefficient follows the classical Debye regime within the temperature range 300-1000 K. Above 1200 K, a departure from this quasi-harmonic behavior is clearly observed. Both an abnormal increase of the thermal expansion and of the oxygen sublattice disorder are evidenced. The departure of the lattice parameter from a linear thermal variation is found to be thermally activated with an effective activation energy close to 1 eV, very similar to the activation energy already found for the electrical conductivity. This new result suggests that polarons may affect the mean lattice parameter. A new thermodynamic model is then proposed to explain the heat capacity thermal variation by only three contributions: harmonic phonons, thermal expansion and polarons.     

Measurement of thermal expansion coefficient of nonuniform temperature specimen

A new technique is developed to measure the longitudinal thermal expansion coefficient of C/C composite material at high temperature. The measuring principle and components of the apparatus are described in detail. The calculation method is derived from the temperature dependence of the thermal expansion coefficient. The apparatus mainly consists of a high temperature environmental chamber, a power circuit of heating, two high-speed pyrometers, and a laser scanning system. A long solid specimen is resistively heated to a steady high-temperature state by a steady electrical current. The temperature profile of the specimen surface is not uniform because of the thermal conduction and radiation. The temperature profile and the total expansion are measured with a high-speed scanning pyrometer and a laser slit scanning measuring system, respectively. The thermal expansion coefficient in a wide temperature range (1000 - 3800 K) of the specimen can therefore be obtained. The perfect consistency between the present and previous results justifies the validity of this technique.     

用光学干涉法测量材料的高温线膨胀系数

采用石英传递杆将高温区材料的线膨胀量传递到室温区,并利用标准件进行标定的方法消除由传递带来的附加线膨胀量的影响,利用迈克耳孙干涉仪测量微小位移的原理,测量材料的线膨胀系数;测量相对误差仅为1.0％,而且测量过程非常直观简单.     

一种基于F-P标准具的金属线膨胀系数测量方法

本论文提出一种基于F-P标准具的金属线膨胀系数测量方法.该方法利用光杠杆将金属棒受热膨胀时的伸长量转化为F-P标准具干涉光场中干涉条纹半径的变化,通过测量干涉条纹的间距便可实现对金属线膨胀系数的测量.由于该方法仅需测量F-P标准具干涉光场中外侧条纹的间距,并且F-P标准具的多光束等倾干涉可以产生锐利的干涉条纹,因此测量过程更加简便,实验结果的精确度更高.通过实验测量验证了该方法的可行性与可靠性.     

PTS单晶的低温热膨胀系数

本文用电容法测量了PTS单晶从77—273K平行于分子链方向和垂直于分子链方向的热膨胀系数,实验观察到沿链方向的热膨胀系数在195K附近有突变,在200K附近出现负值。对此,我们作了定性的讨论。 关键词：     

基于单片机与传感器的金属线胀系数测定

介绍一种基于单片机和传感器的金属线胀系数测定数据采集处理系统。该系统能实时测量由传感器检测的压力与温度并对数据自动采集与储存,经线性拟合给出线胀系数。电路设计外部硬件电路少,结构简单。其软件功能还可进行扩展以适应不同需求。在21世纪的今天,让学生了解并掌握计算机数据采集与处理方法很有意义。     

Temperature dependence of thermal expansion coefficient of crystals with cubic syngony

A simple analytic temperature relationship for the thermal expansion coefficient of crystals with cubic syngony was obtained, and the thermal expansion coefficients of some crystals of this class were determined experimentally; the results agreed satisfactorily with the curve obtained from formulas (5) and (6). The temperature range from liquid nitrogen up to temperatures around 1000 ° K was investigated, and the results were compared with data given by other authors.     

纤锌矿GaN外延层薄膜热膨胀行为的变温Raman散射研究

本文对纤锌矿结构GaN外延层薄膜的热膨胀行为进行了研究,结合热膨胀系数的物理意义与变温Raman散射时声子频移的变化规律,研究了热膨胀系数与变温Raman散射之间的关系.结果表明:通过测量Raman声子E_2(high),A_1(TO)和E_1(TO)频移与温度之间的线性关系,结合相应声子Gruneisen参数的涵义,可对纤锌矿结构GaN外延层薄膜在一定温度范围内的热膨胀系数进行测量.本文提供了一种表征纤锌矿结构GaN外延层薄膜热膨胀行为的有效方法,为进一步研究III族氮化物外延层薄膜在生长过程中热膨胀系数的匹配、降低外延层薄膜中的位错密度并提高发光二极管的发光效率提供了理论依据.