直接甲醇燃料电池新型阴极非贵金属催化剂的制备及表征

制约燃料电池产业化的一个因素是其成本问题,尤其是贵金属催化剂的使用.若采用非贵金属催化剂,燃料电池的成本将会大幅降低.本文探索了一种新型非贵金属氧还原催化剂.首次利用微波加热法制备了具有高比表面的纳米碳化钨.XRD结果证明形成了碳化钨晶体,可以得到单纯的W2C或W2C和WC的混合物.通过TEM研究了粉末中碳化钨的颗粒大小和分布状况.结果表明碳化钨在碳载体上分散均匀,颗粒在10 nm左右.电化学表征结果表明碳化钨在碱性环境中对氧还原反应有一定的催化性能.同时证明碳化钨催化的氧还原反应几乎不受甲醇的影响.因此,碳化钨由于其独特的优势而具有在燃料电池中取代贵金属作为催化剂的可能.     

钛酸钡铅纳米晶的结构和Raman光谱研究

以醋酸钡、醋酸铅和钛酸丁酯为原料,醋酸和甲醇为溶剂,采用溶胶-凝胶工艺制备了不同晶粒大小的掺铅(5mol%)钛酸钡(BPT)纳米晶。用XRD、TEM和Raman研究了BPT样品的晶粒大小、结构及其相变特性。结果表明BPT纳米晶最低晶化温度为550℃,高于650℃热处理的纳米晶BPT在常温下为四方相。随着晶粒尺寸的减小,BPT纳米晶由四方相向立方相过渡。     

考虑强度与固化变形的复合材料加筋壁板铺层优化方法

加筋壁板是复合材料飞行器主承力构件的主要结构形式,通过复合材料铺层参数设计可以有效优化壁板的强度,但铺层参数的变化也会影响壁板的固化变形.因此,复合材料加筋壁板铺层设计过程中需要综合考虑整体强度和固化变形.本文针对复合材料加筋壁板结构,建立了失效分析模型和固化变形分析模型;基于实验设计方法、NSGA-Ⅱ遗传算法以及上述分析模型,建立了综合考虑强度与固化变形的加筋壁板铺层优化方法.优化结果显示复合材料加筋壁板在强度提高的同时,固化变形显著降低.     

形状记忆合金结构拓扑优化设计方法研究

形状记忆合金由于其优良的力学特性得到了广泛关注,并形成了一系列具有变革性的创新应用.为了充分提升形状记忆合金结构的力学性能,提出了一种基于实体各向同性材料惩罚模型SIMP (Solid Isotropic Materi-al with Penalization)的形状记忆合金结构拓扑优化方法.基于ZM宏观唯象本构模型,考虑形状记忆合金材料特性,对拓扑优化过程中引入的中间密度材料的奥氏体和马氏体弹性模量以及相变转变应力进行插值.同时,考虑形状记忆合金本身的材料非线性和结构在大变形下的几何非线性效应,以获得准确的力学响应.采用三密度场法来避免最终设计结果出现的棋盘格现象、网格依赖性和大量中间密度单元.利用超单元法来改善由于低密度单元引起的非线性有限元分析过程的数值不稳定问题.利用伴随法对优化模型中的响应函数进行灵敏度分析.最后,通过二维和三维的数值算例验证了本文的优化设计方法,结果表明本文提出的拓扑优化框架能够对预期性能的形状记忆合金结构方案进行求解.     

紫外光引发Pickering乳液聚合制备中空复合微球的研究

用光引发剂2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(IHT-PI 659)对纳米SiO₂表面进行接枝使之兼具两亲性及光引发特性|以该功能性纳米SiO₂为稳定剂构筑O/W(水包油)型Pickering乳液|用紫外光引发处于内油相的甲基丙烯酸甲酯单体聚合, 制备出具有中空结构的SiO₂/PMMA复合微球, 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热失重分析仪(TGA)、透射电镜(TEM)及扫描电子显微镜(SEM)对复合微球进行了表征, 并提出了紫外光引发Pickering乳液聚合制备中空复合微球的机理.     

两个非离子表面活性剂复配体系的NMR研究

通过核磁共振（NMR）技术对NP-10/Tween40和NP-10/C₁₀E₆两个复配体系在不同比例下混合胶束的排列方式、相互作用点及其不同分子间与相同分子间的作用变化进行了研究和比较.二维NOESY实验结果证明了：（1）这两种复配体系的相互作用是随混合比例的不同而变化的;（2）两个复配体系的不同分子间相互作用点有相同之处,但NP-10/Tween40分子间相互作用大于NP-10/C₁₀E₆.横向弛豫时间（T₂）表明,当NP-10/Tween40和NP-10/C₁₀E₆体系的混合比分别为1：2和1：4后,其不同分子间的相互作用开始减小,相同分子间作用开始起主导作用,暗示了复配体系中的理想混合配比和协同效应的变化.横向弛豫时间与纵向弛豫时间之比（T_R=T₂/T₁）反映了与NP-10/C₁₀E₆相比,NP-10/Tween40混合胶束分子链的运动受限更加严重.空间距离计算结果也佐证了NP-10/Tween40和NP-10/C₁₀E₆复配体系的较为理想的配比分别为1：2和1：4;NP-10/Tween40不同分子间距离小于NP-10/C₁₀E₆.     

中成药中杂质元素的测定和样品前处理方法的研究

应用ICP0－AES法,测定中成药中的As,Cd,Cr,Sb,Sn,Pb等杂质元素,通过添加标准回收试验,比较了5种不同前处理方法的效果,其中,采用硝酸作灰助剂,并用水溶解残渣的干式灰化法,可实现对6种元素的同时测定,该方法具有快速,准确的特点,用于日常中成药产品的检验,获得了满意结果。     

多孔材料/结构尺度关联的一体化拓扑优化技术

针对多孔材料的尺度效应和微结构构型的可设计性，提出以宏观结构最大刚度为目标，材料表征体胞构型为变量的材料／结构尺度关联一体化设计新方法．采用有限元超单元技术，验证了材料表征体胞尺度、边长比、平移、对称周期分布方式对构型设计结果的影响，实现了材料宏观布局设计、材料表征体胞构型精细设计以及多尺度均匀化设计的统一。基于凸规划对偶优化求解技术与二次型周长控制约束，完成了快速设计与材料分布棋盘格效应的控制。计算结果表明，在给定材料用量的情况下，该方法能有效地实现蜂窝结构的拓扑优化设计，设计结果充分反映了蜂窝夹层结构的尺度效应，为轻质结构设计提供了新的设计方法。     

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考虑共面载荷作用时薄壁蜂窝铝孔壁的弯曲、伸缩和剪切变形,基于Timoshenko粱理论精 确推导出了其共面弹性模量的计算公式,并利用壳单元设计了利用蜂窝铝特征单元来求共异 面弹性模量的有限元方法. 对厂家提供的两种蜂窝样品分别利用理论和有限元法进行了计算, 计算结果和实验数据相吻合,证明理论公式和有限元法的正确性. 最后就结构参数对蜂窝铝 各弹性模量相关材料效率的影响规律进行了分析.     

惯性载荷作用下结构拓扑优化

针对惯性载荷作用下的结构拓扑优化设计问题,基于结构整体柔顺度的灵敏度计算公式的推导,阐述了此类问题目标函数的非单调特征;根据载荷与单元刚度的设计相关性,分析了多种材料插值模型对优化结果和迭代过程的影响. 在此基础上,提出可变参数的RAMP模型,对不等式体积约束和纯自重作用下的拓扑优化问题,通过稳定的优化迭代过程得到逼近理论最优解的优化结果. 理论分析和数值算例表明,设计相关惯性载荷导致结构柔顺度的灵敏度不再永远为负值,即柔顺度不再是单调减函数;惯性载荷作用下拓扑优化结果并不总是达到体积约束上限,即材料用量越多结构刚度未必越大;已有的ESO和MP类优化方法的优化结果存在明显的区别,而选择适当的材料插值模型能够很好的将两类优化方法的结果统一起来.