核心素养视域下“探究音调的影响因素”教学研究

根据中国古代传统乐器编钟的形制和发声原理,自制一种音调探究仪,并运用DIS实验进行科学探究的教学活动设计,发挥信息技术的实验数据采集和可视化功能,让学生获得具体定量的探究活动体验,激发学生探究兴趣,研究音调的影响因素,培养科学思维和实验探究能力,同时,让学生认识编钟的声学机理和中国古代声乐文化.     

基于MOF (Cu)@biochar气凝胶的制备及其在缓释氮肥上的应用

以羧甲基纤维素(CMC)、明胶和MOF(Cu)@biochar为原料,采用简单有效的冷冻干燥方法制备了(CMC/Gelatin/MOF(Cu)@biochar)杂化气凝胶,并用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)技术对其进行了表征;研究了MOF(Cu)@biochar含量、pH和不同的盐水溶液对杂化气凝胶溶胀行为的影响;以该气凝胶负载氯化铵,制备了一种新型缓释肥料(SRF),并研究了含2%(wt)SRF的沙性土壤的保水能力;SRF在土壤中第30天的累积释放率为79.4%;肥料在土壤中释放符合非Fickian扩散和阳离子交换的协同作用机理。     

Vacuum-gap-based lumped element Josephson parametric amplifier

We propose a lumped element Josephson parametric amplifier with vacuum-gap-based capacitor.The capacitor is made of quasi-floating aluminum pad and on-chip ground.We take a fabrication process compatible with air-bridge technology,which makes our design adaptable for future on-chip integrated quantum computing system.Further engineering the input impedance,we obtain a gain above 20 dB over 162-MHz bandwidth,along with a quasi quantum-limit noise performance.This work should facilitate the development of quantum information processing and integrated superconducting circuit design.     

“巴斯夫(R)小小化学家”活动对我国中学化学实验教学的启示

通过对“巴斯夫”及“巴斯夫®小小化学家”在中国开展情况的介绍，结合部分经典实验案例发现可以通过借助主题探究，发展深度学习能力；设计微型实验，感知绿色化学理念；加强学科融合，推进创新思维培养；关注化学启蒙，落实实验进阶教学；利用社会资源，不拘一格造就人才等方式提高中学生的化学核心素养。     

Ⅰ型裂纹中低速冲击荷载下起裂韧度测试新方法

为了探寻更加合理的构型试件来研究纯Ⅰ型裂纹在冲击荷载下的起裂及扩展行为, 提出一种新构型试件, 即双倾斜底边中心裂纹试件(double inclined bottom central cracked, DIBCC)。借助于中低速落锤式冲击实验装置进行冲击实验, 通过应力波来使试件内预制裂纹起裂并扩展, 同时利用应变片测试系统监测裂纹起裂时刻, 并采用AUTODYN有限差分软件对实验过程进行数值模拟, 最后计算裂纹的动态应力强度因子, 利用实验测得的起裂时刻, 确定试件的起裂韧度。结果表明:(1)在反射拉伸波作用下, 预制裂纹两侧会产生垂直于裂纹面向外的位移, 使预制裂纹扩张, 从而使裂纹起裂。(2)数值模拟结果与实验结果在裂纹扩展路径上具有一致性, 说明本文中提出的DIBCC构型试件有效, 可以用来测试裂纹在冲击载荷下的断裂韧度。     

外电场下交联聚乙烯电介质材料分子结构变化及其电老化微观机理研究

为了从微观角度分析交联聚乙烯(XLPE)材料的电树枝老化,本文采用分子模拟方法计算并优化得到了XLPE分子结构.沿着聚乙烯链施加不同大小电场强度,分析交联聚乙烯分子的几何结构、偶极矩、极化率、电荷分布、前线轨道能量和红外光谱变化规律.计算结果表明,随着外电场的增大,交联聚乙烯分子红外光谱发生较大变化;当外施电场达到0.026a.u.后,红外光谱图中出现虚频,表明分子空间结构不再稳定,易发生断键;另外从前线轨道图的变化可以看出断键现象最先发生在交联聚乙烯链端部;沿着电场方向,原子所带电荷量由交联处向端部转移,当外施电场达到0.029a.u.后,链端部的C-H和C-C键断裂产生H·和CH_3·自由基.游离的自由基会形成空间电荷并发生积聚,产生局部较大场强,从而进一步影响交联聚乙烯链的空间结构.而电介质内部微观特性的变化必定会导致交联聚乙烯材料绝缘性能的下降,这些变化对揭示交联聚乙烯电缆电树枝形成的微观规律具有重要研究意义.     

苯并三氮唑对变压器绕组硫腐蚀抑制机理的分子模拟研究

硫腐蚀现象对变压器绝缘性能的破坏不容忽视,其中腐蚀性硫化物与铜绕组作用产生的硫化亚铜是导致绝缘性能降低的一个重要原因.在变压器内部无氧和有氧的情况下,硫化亚铜的生成主要是因为腐蚀性硫化物与铜或者与氧化亚铜发生了一系列反应.为深入研究铜缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)对铜绕组的缓蚀机理,采用分子模拟技术分析了BTA分子与铜晶体的电荷密度分布和态密度分布;同时利用过渡态搜索、红外光谱研究了BTA分子与氧化亚铜的反应过程.结果表明:加入BTA分子前后的铜表面态密度分布发生了变化,并且利用电荷密度分布图说明BTA分子与铜晶体形成了配位键;同时分析了BTA与氧化亚铜反应前后红外光谱的差异,发现BTA分子的结构已发生改变,与氧化亚铜形成了共价键.以上模拟结果说明BTA分子对铜和氧化亚铜有保护作用,能够抑制腐蚀性硫化物对铜绕组的腐蚀.     

CO_2熔盐电化学转化碳材料的电化学特性

基于对熔融碳酸盐体系中电化学还原CO_2所得碳材料(electrolytic-carbon,EC)的形貌、结构、组成的认识,以粉末微电极循环伏安法测试为基础,在稀溶液中对EC的本征电化学行为进行了考察,以揭示这类碳材料的界面电化学特性。实验发现,在典型条件(450°C、4.5 V槽压)下制备的电解碳(450°C-4.5 V-EC)的伏安行为有别于多壁碳纳米管、石墨烯、石墨、乙炔黑等常见碳材料,在负电位区表现出显著的"双电层充放电响应迟滞"现象。通过考察溶液pH值、电位扫描速率、阴阳离子种类对这一现象的影响,发现pH和电解液组成都不影响这一现象的出现;电解液浓度提高和低扫描速率时滞后现象减弱,表明迟滞充放电是这类碳材料的本征特性,与其表面含氧官能团及其对阳离子的特性吸附密切相关。实验进一步研究了不同电解条件下制备的EC所展现的电化学特性吸附及电容性质,发现随着熔盐温度的升高,EC对电解液中阳离子的特性吸附能力降低,而相同温度不同槽压下制备的EC特性吸附能力相近,表现出相似的电容特性,这与EC的含氧量和比表面积有关。电解碳所展现的独特电容特性对其潜在的应用或可提供有价值的线索和指导。     

粗骨料取代下的高性能再生混凝土率敏性研究

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验方法对粗骨料取代率为0%、30%、50%和100%的再生混凝土进行冲击试验,研究了应力-应变关系曲线、动态抗压强度、动态弹性模量以及破坏形态受应变率影响的变化规律。试验表明,应力-应变关系曲线开始段呈线性关系,随应变率的增大,线性段斜率增大,持续范围扩大,峰值应力变大;峰值应力具有率敏性,随应变率增大,峰值应力不断增加,取代率对峰值应力的影响差别不明显;动态弹性模量也具有率敏性,呈正相关关系,取代率不同,其率敏性程度有所差异;随着应变率增大,试件破坏程度随之加剧,从完整无裂缝到瞬间崩裂成碎块。