白云石制备似立方体状方解石型碳酸钙晶体及其机理研究

以轻烧白云石粉、氯化铵和二氧化碳为原料,在未使用晶型控制剂的情况下,通过蒸氨-沉钙过程制备出了似立方体状碳酸钙。研究了反应温度、溶液中钙离子浓度、通气速率、搅拌速度以及陈化时间对碳酸钙中方解石相含量以及晶体形貌的影响,并探索了沉钙反应的晶型控制机理。结果表明,在反应温度40 ℃、钙离子浓度0.05 mol/L、通碳速率100 mL/min、搅拌速度400 r/min和陈化时间2 h的条件下,制备出形貌规整、粒径分布均匀的似立方体状碳酸钙,平均粒径为5~10 μm。该研究为提升白云石的使用价值、生产高附加价值的碳酸钙产品,以及提高白云石资源的利用率提供理论基础。     

Organic polymer‐based monolithic capillary columns and their applications in food analysis

In recent years, the use of organic polymer monolithic capillary columns in separation science has gained popularity due to the fact that they are easy to fabricate and do not require retaining frits. These materials have been applied in different fields including foods, proteomics, and pharmaceuticals. The interest in food analysis still needs to develop in order to increase the sensitivity towards micro/nano‐scale food applications for food samples of < 5 μg (e.g., foodomics). In this regard, polymer monolithic capillary columns offer great separation capability in the food analytical separation science. We review the most important applications in food analysis using polymer monolithic capillary columns. In addition, several examples of the use of capillary separation methods combined with mass spectrometry detection in food analysis are summarized.     

Interface effect between blue phosphorus and metals

The contacted properties of metal substrates with single layer (monolayer) blue phosphorus are calculated by first principles. We analyze the charge transfer, atomic orbital overlap, electronic properties and potential barrier at the interface of metal contacted blue phosphorene (BuleP) to understand how to effectively inject electrons from the metal into the contacted blue phosphorus. We inquire into interfacial effect of blue phosphorene directly in contact with five representative metallic substrates – Au (111), Ag(111), Al(111), Co(111) and Sc(0001), which are having minimal lattice mismatch with the BlueP. We find that the contact properties of these five metals are ohmic contact and schottky contact. Of the five different contact metals, Co-BlueP heterojunction has the best electrical conductivity. The lower SBH in the Al contact can also lead to a good substrate for a Schottky contact for the heterojunction. These results can provide guidance for the future design of BlueP-based electronic devices and for the exploration of new low-dimensional semiconductor transport processes.     

RV减速器主支撑角接触球轴承混合润滑分析

针对RV减速器角接触球轴承承受预紧力、轴向力和径向力等联合外载荷作用的工况,分析得出了内、外圈滚道接触界面的接触区几何参数和接触载荷.在此基础上,综合考虑了角接触球轴承的接触区宏观几何、接触载荷、真实表面粗糙度、瞬态效应等因素,建立了角接触球轴承混合润滑数学模型,分析了在不同工况下角接触轴承的润滑状况及表面以下应力分布.结果表明:随着载荷的不断增加,钢球与内圈沟道之间的油膜厚度会不断减少,导致干接触面积迅速扩大,接触点表面以下最大应力增大;转速的增加会使油膜变厚,干接触面积缩小.该结果对角接触球轴承的实际工程应用具有重要借鉴意义.     

基于载荷分担理论的渐开线斜齿轮热混合弹流润滑分析

沿接触线把斜齿轮分成许多小薄片,每一薄片看成具有当量角速度的直齿轮,根据欧拉方程得到任一接触点处的曲率半径和表面速度.然后基于载荷分担、弹流润滑和粗糙线接触理论,建立了考虑表面粗糙度的斜齿轮传动混合热弹流润滑模型.研究了斜齿轮传动稳态载荷分布下牛顿流体和Carreau流体时的润滑特性.结果表明:牛顿流体和Carreau非牛顿流体模型下,中心油膜厚度、油膜承载比例、油膜温升随时间和接触线的变化规律相同.牛顿流体下的摩擦系数较工程实际偏大.Carreau非牛顿流体模型下摩擦系数和工程实际相符,其随接触线啮合位置的变化规律与油膜厚度正好相反.     

基于碳量子点和罗丹明B的新型比率荧光试纸片检测水中Hg(Ⅱ)

水环境中Hg(Ⅱ)的污染对生态环境和人类健康危害极大，目前Hg(Ⅱ)的检测主要有原子光谱/质谱和电化学等方法，但存在检测仪器昂贵、操作繁琐及前处理复杂等缺点，难以在日常水环境中微量Hg(Ⅱ)现场检测的应用。因此，建立一种灵敏、准确、快捷和经济的水中Hg(Ⅱ)检测方法具有重要意义。试纸法是将普通的化学反应从玻璃仪器转移到试纸上进行的一种快速检测方法，利用试剂与目标物之间产生的化学反应，通过颜色的变化可对目标物进行定性或半定量检测，具有操作简便、快速等优点。碳量子点是一类粒径小于10 nm的碳基纳米材料，具有优异的荧光性能、较低的毒性和较高的化学稳定性。利用Hg(Ⅱ)对碳量子点的荧光具有灵敏和高效的猝灭作用，构建了一种双色比率荧光试纸片用于快速检测水中微量Hg(Ⅱ)的含量。其中，采用氮掺杂水溶性碳量子点（NCDs）作为荧光响应信号、罗丹明B（RhB）作为荧光内标信号，在单一波长（355 nm）激发下产生位于440和580 nm的双色荧光发射峰。当体系加入不同浓度Hg(Ⅱ)后，NCDs表面官能团与Hg(Ⅱ)之间的静电作用和金属配位协同作用使荧光发生猝灭，而RhB的荧光信号保持不变，利用440和580 nm双色荧光信号或其强度的比值（F₄₄₀/F₅₈₀），可实现对微量Hg(Ⅱ)的快速检测。实验对检测条件进行了优化，结果表明在HAc-NaAc缓冲液浓度为1 mmol·L-1、pH为7的条件下，F₄₄₀/F₅₈₀值与Hg(Ⅱ)浓度（0～3 μmol·L-1）呈现良好的线性关系，线性方程为F₄₄₀/F₅₈₀=-0.785 2ｃ_Hg(Ⅱ)+3.103 8，相关系数r＞0.99，以3倍标准偏差计算的检出限为2.7 nmol·L-1(n=9)。对湖水与自来水中Hg(Ⅱ)进行加标回收实验，其加标回收率在91.9%～117.9%之间，说明该方法灵敏、准确，能用于水中Hg(Ⅱ)的检测。同时，将NCDs和RhB浸渍于尼龙片上构建了双色比率荧光检测试纸片，在紫外灯（365nm）照射下可观测到试纸发射淡蓝紫色荧光。而随着Hg(Ⅱ)浓度的增加，荧光颜色从淡蓝紫色到橙色发生变化，每次检测时间只需3分钟，裸眼可检出Hg(Ⅱ)浓度低至10 nmol·L-1，实现了对水中微量Hg(Ⅱ)的灵敏、快速检测。此外，该方法对Hg(Ⅱ)的检测表现出良好的特异性。因此，基于碳量子点和罗丹明B构建的双色比率荧光试纸片具有携带方便、操作简单，以及灵敏和快速等优点，为水中微量Hg(Ⅱ)的快速检测提供了新的方法和思路。     

基于LS -DYNA公路桥车桥耦合的车辆模型研究

研究公路桥梁在移动车辆荷载作用下的动力响应,建立合理的车辆模型非常重要。为更真实地体现桥梁在车载作用下的动力响应,基于LS-DYNA程序,结合常用重型车辆的结构特性及参数,对车辆的橡胶轮胎、轮胎内气体压力、车轮转动和车辆悬架系统进行模拟,使车辆模型更接近实际车辆。通过车辆轴重和动力特性初步验证车辆有限元模型的有效性;同时,以一座混凝土简支空心板梁桥为算例,验证车轮转动和车桥相互接触力,并将LS-DYNA计算结果与桥梁实测结果进行对比,进一步验证车辆有限元模型的有效性。研究结果表明,基于LS-DYNA建立的三维车辆有限元模型是可行的,可以用于研究车桥相互作用。     

水力劈裂问题的态型近场动力学建模

将态型近场动力学理论引入水力劈裂问题的模拟。构建了能反映岩土类材料准脆性断裂特征的态型近场动力学本构模型,并在物质点间相互作用力模型中加入等效水压力项,以实现在新生裂纹面上跟踪施加水压力。同时,考虑裂纹面间的接触,引入物质点间的短程排斥力作用,并设计了相应的接触算法。通过自编程序将模型和算法应用于含初始裂纹、不含初始裂纹以及含坝基软弱结构面的混凝土重力坝在高水头作用下的水力劈裂过程模拟,并与扩展有限元等模拟结果对比,验证了本文模型和算法的可行性和准确性。     

基于神经网络的间隙机构运动副磨损预测

应用BP神经网络建立了磨损率与接触应力、滑动速度和材料硬度之间的非线性关系模型,并对该网络模型进行了验证和测试,结果表明,训练良好的神经网络模型能够准确反映样本所蕴含的内在磨损规律,且具有较好的预测效果。基于非线性弹簧阻尼模型和修正的Coulomb摩擦力模型对含间隙曲柄滑块机构进行数值仿真分析,获得间隙机构运动副的接触应力和相对滑动速度,利用训练好的神经网络磨损模型对轴套的磨损进行迭代磨损预测分析,发现随着曲柄转数的增加,轴套表面一些特定位置处的磨损越来越严重,最终导致轴套表面出现非均匀磨损现象,其原因是间隙机构运转过程在一些特定位置处产生了较大接触应力和碰撞力。     

纸页受力微损伤演化过程的声发射及多元统计特征

纸页受载后的损伤断裂行为涉及其使用性能,对其损伤断裂过程的研究不仅有助于揭示纸页破坏行为的物理本质,而且有助于对纸页质量及其生产、加工工艺作出更加科学合理的评定。本文基于声发射(Acoustic Emission,AE)实验研究纸页内部微损伤演化过程,给出了评估纸页宏观损伤断裂性能的定量描述方法。首先,根据AE信号与微损伤事件之间存在本质上的关联性,通过采集和观测纸页试样受载过程中的AE信号来研究纸页损伤断裂的基本特征;其次,针对所采集AE信号的数据量大、蕴含信息丰富导致数据分析和处理困难的特点,本文采用多元随机变量的分析方法。利用概率熵和Andrews曲线法等统计分析手段对AE数据展开研究分析,并最终利用一条损伤状态轨迹曲线实现了对纸页微损伤演化过程的完整宏观描述。结果表明,纸页微损伤演化过程呈现明显阶段性变化特征;Andrews曲线的聚类结果有效地区分了不同损伤阶段的相似性和差异性,同时,不同损伤阶段中纸样的微观形貌观测提供了实验性的证据。本文以一种典型的牛皮箱板纸为试件,验证了上述方法的有效性。