金表面聚合物刷及图案化微结构的制备

采用表面引发室温原子转移自由基聚合(ATRP)方法在金基底上原位制备了接枝聚合物刷,其制备过程用厚度测量,ATR-FTIR,XPS等进行了表征,初始时聚合物刷的厚度随着聚合时间的增加线性增加,表现为活性聚合的特征．XPS表征证明表面引发聚合后聚合物刷末端仍然存在ATRP反应的引发剂．紫外光刻图案化的聚合物刷作为电沉积的模板,经电沉积、后紫外处理、湿化学刻蚀步骤后得到了分离的导电聚合物微阵列结构,通过浇注／粘附处理将导电聚合物微阵列转移至硅油弹性体片,由于导电聚合物在湿化学刻蚀中对基底金具有良好的保护作用,因此在导电聚合物阵列被转移后,基底表面得到金微阵列。     

金属有机骨架材料的薄膜化研究#

金属有机骨架材料(MOFs)有着有序的孔道、丰富的结构及功能多样性,在气体分离、储存、催化和传感等方面具有潜在的应用前景,受到科学界的广泛关注。但是MOF晶体具有脆性,容易碎裂,不溶于溶剂,而且不能像高分子一样熔融后热塑成型,常用的压片加工方法得到的样品仍然较易粉化。这些性质极大地制约了MOFs在工业领域的发展和应用。在此,我们向传统的高分子材料学习,把MOFs加工成薄膜、纤维等,并发展了原位聚合法、光引发合成后聚合法、热压组装法、静电纺丝法等一系列方法。从微观结构的设计着手来研究膜的结构与性质的关系,通过不同的方法赋予MOF膜在电化学、分离、检测和安全防护等方面独特的功能和性质,并进一步探索其工业化生产的方法和可能性。     

加筋薄壳结构分析与优化设计研究进展

伴随装备大型化和承载重型化等发展趋势,装备中加筋薄壳结构尺寸越来越大,成型工艺与结构细节也越来越复杂,对结构优化设计的精细程度、新型轻质结构发现和力学性能数值预测精度提出了更高的要求,给复杂板壳非线性分析模型、优化问题的数学建模和求解算法带来新的挑战。本文从加筋壳稳定性分析方法、折减因子确定方法以及考虑几何缺陷的加筋壳设计方法三个方面进行综述,介绍国内外相关研究进展。     

结构动态应力计算方法研究

复杂结构动态应力的准确计算是一个没有圆满解决的问题。本文以最小余能原理为基础，提出了计算结构动态应力的最小伤痛有法。该方法采用二次分析思想，首先采用常规有限元对结构进行适当离散，计算输出结构所需应力区域的有限元结点位移和加速度动力时程反应，再应用最小余能法计算所求部位的动态应力值。这种方法的优点是它可以与现有的有限元程序有机结合，方便使用；动应力在区域内的分布规律可以由计算者根据具体情况而确定，一般情况下，可以选用二次曲线来逼近动应力在区域内的实际分布，避免了常规有限元法计算结构动应力时必须对单元形函数求导的做法，从而提高了动应力计算精度。计算结果表明：本文方法计算结构动态应力结果较常规有限元法的计算结果有明显改进，特别是当结构变化剧烈时，改进效果更为明显。     

新工科背景下的材料力学虚拟实验仿真范例库建设

面向新工科创新拔尖人才培养,建设了材料力学课程专属的虚拟实验仿真范例库,尤其融入了火箭筒壳轴压稳定性分析与设计、冬奥滑雪头盔变刚度抗冲击设计等工程案例,构建了问题导引、交互、体验、反思为一体的信息化混合式学习场域,完善了材料力学科教融合工程化教学资源体系。该范例库基于Python语言建立了一系列标准构件及工程实例的建模与有限元分析参数化脚本,可实现典型工程结构的强度、刚度和稳定性有限元分析的自动实施与演示。在此基础上,本文还提出了材料力学课程全学习周期多元形成性评价体系,实现对学生新形势下学习状态与能力的诊断性评价,以促使学生合理制订学习规划并自主开展学习,使得虚拟实验技术的实际教学效果最大化。教学实践表明,该虚拟实验仿真范例库有利于培养学生工程创新能力,激发学生力学报国情怀,成为材料力学课程思政的重要载体。

     

结构优化技术在高速飞行器上的应用与面临的挑战 1)

高速飞行器是航空航天领域发展的重要方向,具有重大战略意义和重要经济社会价值。首先,对结构优化技术及其在飞行器零部件和全机结构概念设计中的应用进行综述;然后,根据典型使用环境和设计要求,总结高速飞行器结构设计中存在的主要问题和应用需求,着重介绍近年来在高速飞行器零部件和全机结构概念设计中应用结构优化技术的典型案例;最后,提出近期亟待突破或完善的结构优化技术。结构优化技术与设计经验相结合带来设计理念的变革,将成为先进飞行器设计的必备工具和标准流程。面向重大需求的结构优化理论研究与工程实践对提升我国航空航天核心竞争力具有重要价值。     

基于本征正交分解的网格加筋筒壳模型降阶方法

针对网格加筋筒壳结构动力响应分析效率低的问题,论文提出了一种基于本征正交分解技术的模型降阶方法.基本思路是通过静力分析获得原模型的节点位移场并组装成快照矩阵,利用本征正交分解技术提取快照矩阵的主成分作为转换矩阵,实现模型降阶.通过算例对比验证了论文提出的降阶模型具有较高的计算精度及效率,降阶模型的低阶频率计算结果与全阶模型十分吻合,高阶频率误差仅为1.01%,而计算时间为全阶模型的0.03%.最后以自由-固支的网格加筋筒为例,采用降阶模型计算其在不同激励下的振动响应,降阶模型的计算结果与全阶模型非常吻合,计算效率有明显提升.     

共价有机框架膜的制备及其在海水淡化和水处理领域的研究进展

日益严重的水资源短缺和水资源污染问题是全球面临的挑战,大力发展海水淡化和水处理技术是缓解该问题的有效途径.近年来,能耗低、环境友好的膜分离技术被广泛用于海水淡化和水处理领域.共价有机框架(Covalentorganic framework, COF)膜因其具有大小可控、化学性质可调的孔道,成为潜在的高性能膜分离材料.本综述详细介绍了COF膜合成方法学的研究进展,概述了COF膜在海水淡化和水处理领域的研究,并展望了其在海水淡化和水处理领域的前景和面临的挑战.     

单晶硅表面有机硅烷/Ag2O纳米微粒复合自组装膜的制备和表征

利用分子自组装成膜技术 ,在单晶硅表面制备了有机硅烷 /Ag2 O纳米微粒复合膜 .应用接触角测定仪、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪分析表征了薄膜的组成和结构 .结果表明 ,通过硅烷偶联剂 3 氨丙基 三乙氧基硅烷在单晶硅基底表面的成功组装 ,获得了较为均匀的硅烷化表面 ,而Ag2 O纳米微粒可在硅烷化表面成功地进行组装 ,并呈亚单层排布     

大尺寸密闭空间内甲烷-空气二元混合方法的改进与评定北大核心CSCD

气体混合过程在工业生产和科学研究领域是一个值得关注的课题。以大尺寸爆炸罐内的气体爆炸研究为背景,基于已有的10 m^3爆炸罐的基本结构,设计并建立了适用于爆炸罐结构的进气装置,并以此为基础,研究了甲烷和空气在大尺寸密闭空间内的混合过程。根据气体混合效果的评判标准,通过实验确定了适用于爆炸罐的进气装置的具体尺寸参数及相关进气条件,并与未改进前的气体混合过程进行对比。结果表明:采用直管螺旋开孔的进气装置后,当开孔孔径为1.5 mm、孔间距为100 mm时,气体混合效果最好;当进气速率保持在8 m^3/h、进气前罐体内外压差为0.04 MPa时,气体混合效果可以进一步优化。经改进之后,爆炸罐内的气体混合时间缩短为原来的1/12,且罐体内气体混合物的均匀度更高,满足气体爆炸实验的要求。此结果亦可为其他大尺寸密闭容器或空间的气体混合过程提供参考数据。