甲基磺酸对PBO纤维的表面改性

采用甲基磺酸(MSA)溶液对PBO纤维表面进行化学改性,用单丝拔出试验测定了改性前后PBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度,并通过扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、接触角分别对处理前后纤维的表面形貌、表面组成以及表面自由能进行了表征.研究结果表明:在甲基磺酸质量分数为60%的溶液中,60℃下处理6 h的PBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度比未处理的提高了81%,并且纤维表面O元素的质量分数增加了13.3%,表面自由能增加了17.3%.当溶液中甲基磺酸的质量分数、处理时间和处理温度进一步提高时,PBO纤维的皮层将遭受破坏,导致界面剪切强度下降.     

界面合金化的Pt^Ag催化剂对阴极氧还原反应的电催化特点

分别在酸性和碱性电解质中研究了界面合金化的纳米Ag承载Pt纳米结构催化剂Pt0.5^Ag-B/C(Pt/Ag原子比为0.5)对氧还原反应(ORR)的电催化特点.结果表明,该催化剂对ORR的半波电势(E1/2)与通常的Pt/C催化剂(E-TEK公司)相当,但前者的本征电催化活性是后者的近两倍.与未合金化的Pt0.5^Ag-A/C相比,在Pt0.5^Ag-B/C催化剂中形成的合金化的Pt/Ag界面不仅使ORR的E1/2正移,而且明显提高了贵金属Pt的分散度或利用率.     

铁电-铁磁复合材料xLa5／8Ca3／8MnO3：（1-x）ErMnO3的电磁学性能

系统研究了xLa5／8Ca3／8MnO3：（1-x）ErMnO3（x=0、0．2、0．4、0．5、0．6、0．8、1）铁电铁磁复合材料的晶体结构和低温下的电磁输运性质．X光衍射结果表明金属铁磁相La5／8Ca3／8MnO3和绝缘铁电相ErMnO3由于晶体结构上的巨大差异几乎完全不相溶．电阻率随x的增大而降低,其导电特性可用经典的渗流理论来解释．当x〉xc时,样品电阻特性山La5／8Ca3／RMnO3主导,电阻温度曲线会出现金属绝缘体转变．磁性测试表明,由于La5／8Ca3／8MnO3的掺入,复合材料的磁性相比单相ErMnO3得到加强．从电磁性质综合分析认为这利复合材料是一种新的多铁性材料,相比单相多铁性材料ErMnO3,它具有更强的磁性和更广的使用温度范围．     

新型锂盐LiBC2O4F2在EC＋DMC溶剂中的电化学行为

采用差热-热重(TG-DTA)、恒电流充放电和交流阻抗(EIS)分析了二氟草酸硼酸锂(LiODFB)的热稳定性,研究了LiODFB/碳酸乙烯酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)电解液的电化学性能及界而特征.实验结果表明,LiODFB不仅具有更高的热稳定性,而且在EC+DMC溶剂中具有较好的电化学性能.与使用LiPF6/EC+DMC的电解液相比,锂离子电池应用LiODFB基电解液在55℃的高温具有更好的容量保持能力;以0.5C、1C(1C=250 mA·g-1)倍率循环放电,两种电池间的倍率性能差别较小;LiODFB能够在1.5 V(vs Li/Li+)左右在石墨电极表面还原形成一个优异稳定的保护性固体电解质相界面膜(SEI膜);交流阻抗表明,使用LiODFB基电解液的锂离子电池仅具有稍微增加的界面阻抗.因此LiODFB是一种非常有希望替代LiPF6用作锂离子电池的新盐.     

十二烷基苯磺酸钠在SiO2表面聚集的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在无定形SiO2固体表面的吸附.设置不同的水层厚度,观察同液界面和气液界面吸附的差异.模拟发现表面活性剂分子能够在短时间内吸附到SiO2表面,受碳链和固体表面之间相互作用的影响形成表面活性剂分子层,并依据吸附量的大小形成不同的聚集结构;在水层足够厚的情况下,由于有较多的表面活性剂分子吸附在固体表面,从而形成带有疏水核心的半胶束结构;计算得到的成对势表明极性头与钠离子或水分子之间的结合或解离与二者之间的能垒有关,解离能垒远大于结合能垒,引起更多Na+聚集在极性头周围而只有少数Na+存在于溶液中;无论气液还是固液界面,极性头均伸向水相,与水分子形成不同类型的氢键.模拟表明,分子动力学方法可以作为实验的一种补充,为实验提供必要的微观结构信息.     

Pickering乳状液的研究进展

随着纳米技术的发展以及Pickering乳液在食品、化妆品、医药等领域的潜在应用前景,人们对Pickering乳液给予了关注。本文全面总结了近些年来Pickering乳液的研究进展,对本课题组在Pickering乳液研究领域所取得的成果进行了介绍。本文主要分为4个部分:第一部分概述了Pickering乳液的研究现状;第二部分全面考察了Pickering乳液的各种影响因素;第三部分介绍了Pickering乳液的转相特性;最后综述了颗粒和表面活性物质协同稳定乳液的研究进展。这些研究成果促进了乳液基础理论的发展,并且拓展了乳液的应用范围。     

气液非混相驱替过程中的卡断机理及模拟研究

研究气液非混相驱替过程中的相界面卡断机理及其影响因素在气驱, 气水交替及泡沫驱等提高油气采收率领域具有重要意义. 本文在原始伪势格子玻尔兹曼模型的基础上, 改进流体-流体作用力格式, 添加流-固作用力, 耦合RK状态方程, 并采用精确差分方法将外力添加到LBM框架中. 通过校准模型的热力学一致性以及模拟测试界面张力, 静态平衡接触角及液相在角隅的滞留等一系列两相体系验证模型的准确性. 基于改进的伪势格子玻尔兹曼模型, 在孔-喉-孔系统中开展气液非混相驱替模拟, 结果表明: 卡断现象与驱替压差, 孔喉长度比及孔喉宽度比有关, 只有当驱替压差处于一定范围内时, 气液两相驱替过程中才会发生卡断现象; 当驱替压差大于临界驱替压差上限时, 即使达到了经典静态准则所预测的卡断条件, 卡断也会被抑制; 当驱替压差小于临界驱替压差下限时, 无法克服毛管“钉扎”作用, 形成无效驱替. 对于固定孔喉宽度比的孔-喉-孔结构, 随着孔喉长度比的增大, 发生卡断现象的驱替压差范围增大; 对于固定孔喉长度比的孔-喉-孔结构, 随着孔喉宽度比的减小, 发生卡断现象的驱替压差范围增大.      

多孔泡沫牺牲层的动态压溃及缓冲吸能机理研究

本文对强动载荷下多孔泡沫牺牲层的动态压溃行为及缓冲吸能机理进行了研究. 基于刚性-理想塑性-锁定(R-PP-L)及刚性-塑性硬化(R-PH)两类多孔泡沫材料本构, 建立了强动载荷下多孔泡沫牺牲层动态响应的理论分析模型, 分析了一维冲击波在多孔泡沫牺牲层中的传播规律; 利用Voronoi方法建立了多孔泡沫牺牲层的二维细观有限元模型, 获得了冲击载荷下多孔泡沫牺牲层的变形模式和动态响应曲线, 讨论了多孔泡沫材料的层间界面效应对多孔泡沫牺牲层缓冲吸能的影响. 研究结果表明, 考虑多孔泡沫材料塑性硬化影响的理论分析模型能够预测入射波在远端的反射及对多孔泡沫牺牲层的二次压缩过程和端部应力增强现象; 相比较存在界面的多孔泡沫牺牲层, 连续设计的多孔泡沫牺牲层可增强其缓冲吸能能力, 但在界面处增加设计刚性面板则能够降低界面胞元不完整对缓冲吸能的影响; 相同冲量载荷下, 端部应力峰值随冲击能量增大而增大, 而端部冲击波的反射可能是端部应力增强的主要诱因.      

水平电场下界面波的Hamilton原理与多尺度建模

本文研究水平电场下两层电介质流体间界面波动的多尺度建模. 首先对此系统的Hamilton原理给出详细证明; 然后基于Hamilton结构和Dirichlet–Neumann算子的解析性质, 将Hamilton量中的动能与电势能展开成收敛级数形式并确定截断阶数, 最后通过计算截断后近似总能量的变分导数得到约化模型. 上述过程对该问题给出了一套建立多尺度非线性模型的系统方法. 文章再以“上层深水、下层浅水”为例详细阐述了多尺度建模的全过程, 并利用修正的Petviashvili迭代方法计算了新模型中的非线性相干结构. 本文所发展的渐近分析技巧不同于之前的工作, 其优点在于所导出的约化模型自然保留能量守恒的性质; 同时, 本文亦将原有结果推广至三维情形.      

压电涂层-功能梯度压电界面层-基底结构的二维接触问题研究

在多层压电元件中,由于界面处材料成分和性质的突变,常常导致界面处应力集中,使得界面处出现开裂或蠕变现象,从而大大缩短了压电元件的使用寿命。功能梯度压电材料作为界面层,可有效的缓解界面材料不匹配导致的破坏。本文主要研究利用功能梯度压电材料界面层连接压电涂层和基底,分析三层结构在圆柱型压头作用下的力电响应。利用傅里叶积分变换技术,本文将压电涂层-功能梯度压电层-基底结构在刚性圆柱压头作用下的二维平面应变接触问题转化为带有柯西核的奇异积分方程。运用高斯-切比雪夫积分公式,将奇异积分方程转化为线性方程组并对其进行数值求解,得到压电涂层-功能梯度压电层-基底结构在圆柱形压头作用下的应力分布和电位移分布。数值结果表明,梯度压电材料参数的变化对结构中的力电响应具有重要的影响。本文研究结果对于利用功能梯度压电界面层消除界面处的应力不连续导致的界面破坏具有重要的理论指导意义,研究结果可为功能梯度压电材料界面层的设计提供帮助。