基于N-S方程的多孔质气膜悬浮力学模型研究

为了研究多孔质气浮承载系统设计参数对气膜厚度的影响特性,以平行圆板模型为对象,建立了包含多孔质特性和缝隙流特性的气膜悬浮静态模型,分析了承载系统多孔质部分的受力特性,得出了气膜厚度控制方程,并利用改进弦截法进行求解。理论计算和实验结果对比表明,基于气膜简化模型的数值计算结果与实验值吻合较好,验证了理论模型的有效性。通过数值计算结果,探讨了通气量和承载力变化对气膜厚度的影响规律。研究表明,气膜厚度受通气量及承载力的影响,可通过对通气量及承载力进行最优控制,以使气膜厚度满足环境使用要求。     

多孔金属及其夹芯结构力学性能的研究进展

高孔隙率多孔金属及其夹芯复合结构是一种物理功能与结构一体化的新型、轻质高强材料/结构,具有高比强度、高比刚度和优良的吸能和缓冲性能等多种功能,引起了学术界和工程界众多研究者的极大关注. 本文概述了轻质多孔金属及其夹芯结构的制备方法、多功能特性及其应用,介绍了多孔金属夹芯结构元件(梁、板、壳)遭受准静态和动态冲击载荷下的理论、实验和模拟方面的国内外研究现状,分析和讨论了多孔金属及其夹芯结构力学行为研究中的研究手段和基本问题,重点关注了多孔金属夹芯结构的变形/失效、动态响应和能量吸收.     

多孔介质平板通道传热模型的两种求解方法

基于Brinkman Darcy扩展模型和非局部热平衡模型,考虑液相和固相含有内热源的情况,建立了多孔介质平板通道传热的一般模型.分别采用直接法和间接法将液相与固相能量方程解耦,进而求得充分发展传热条件下的多孔介质温度场.与直接解耦法相比,间接解耦法可在原始边界条件下求解二阶微分方程,更加简单易行.通过对无量纲温度表达式系数以及温度分布的比较,验证了两种求解方法的等价性.在两种极限情形下,间接法所得温度分布解析解与现有文献结果相当吻合,这也在一定程度上证明了所建模型更具一般性.参数分析表明,液固两相温差随着Biot数或有效导热系数比的增大而减小,Nusselt数随着内热源比的增大而减小.     

一锅法Suzuki-Heck反应构筑基于4-乙烯基苯硼酸的发光多孔有机聚合物

多孔有机骨架材料是近年来出现的一类具有较大的比表面积、孔尺寸小于2 nm的多孔有机聚合物材料. 这些材料由较轻质量的C、H、O、N、B等元素组成, 与常规的微孔材料如分子筛和金属-有机骨架化合物相比, 它们具有较低的骨架密度和较高的比表面积等优点. 在本文中, 我们选择4-乙烯基苯硼酸为底物, 通过与芳基卤代物的Suzuki-Heck反应, 发展了一种基于钯催化的一锅法合成发光多孔有机聚合物的新途径. 红外光谱和固体¹³C核磁研究表明, 4-乙烯基苯硼酸在聚合过程中与芳基卤代物之间的Suzuki-Heck反应进行较为完全. 氮气等温吸附曲线表明, 这类材料具有多孔的性质, BET比表面积最高可达552 m²·g^-1. 由于聚合物中存在有较大的共轭基团, 因此具有良好的发光性质. 我们对这些发光有机多孔聚合物在荧光检测硝基化合物方面的应用进行了初步研究, 发现它们对苦味酸(2,4,6-三硝基苯酚)具有良好的选择性检测能力.     

碳化多孔有机骨架制备氮掺杂多孔碳及其气体吸附研究

通过简单的一步碳化方法, 以含氮的多孔有机骨架JUC-Z2为碳前驱物制备出氮掺杂多孔碳材料. 与原始JUC-Z2材料相比, 制备的多孔碳材料显示出明显提高的气体吸附量和增强的吸附焓. 其中JUC-Z2-900的CO₂吸附量高达113 cm³·g^-1, H₂吸附量也达到246 cm³·g^-1, 超过了大部分报道的多孔材料. 尤其是JUC-Z2-900的CH₄吸附量在273 K, 1 bar下高达60 cm³·g^-1, 据我们所知, 这一值为目前报道材料的最高值. 除此之外, 样品还显示出选择性吸附CO₂的能力, 273 K下, JUC-Z2-900的CO₂/N₂的选择性高达10, CO₂/H₂的选择性也高达66. 另外, 样品具有很高的热稳定性, 有望应用在碳捕获和清洁能源储存等领域.     

生物凝胶电镀法制备铜纳米多孔膜

采用生物凝胶电镀法制备铜纳米多孔膜。 电镀电压为5 V,阳极为铜片,实验探究了电镀液成分、电镀时间、阴极衬底及沉积电压对电镀层表面形貌的影响。 采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对样品形貌和晶型进行表征,得出制备铜膜的最佳条件。 结果表明,电镀的铜膜颗粒尺寸在100 nm左右,晶粒平均尺寸为25 nm,存在较强的(111)织构,而且XRD结果表明,附着的壳聚糖凝胶对铜膜有保护作用,防止其被氧化。 同时采用电化学工作站对其过程中的电镀电流进行实时测量,电流变化曲线表明电镀进行到一定时间后,电流趋于一个很小的稳定值,壳聚糖凝胶阻止了镀液中铜离子的进一步沉积。     

泡沫态硅橡胶冲击绝热线的近似计算

在孔穴塌缩模型的基础上,建立了计算泡沫态硅橡胶在不同初始密度下的冲击绝热线参数的理论方法。获得了泡沫态硅橡胶在两种不同初始密度下(0.52 g/cm3和0.92 g/cm3)的冲击绝热线,并与已有的实验数据进行对比分析。结果表明,建立的理论方法对于泡沫态硅橡胶的冲击绝热线计算是适用的。     

水蒸气退火多孔硅发光性能的正电子谱学研究

使用正电子湮没寿命谱和正电子寿命-动量关联谱对水蒸气和真空条件下退火的多孔硅样品的微观缺陷结构进行表征,结合发射光谱测量结果,对影响多孔硅发光性能的因素进行了讨论.实验结果表明,水蒸气退火后样品孔壁表面的悬挂键减少,并出现新的E′γ和EX类缺陷.水蒸气退火后样品中两种缺陷数量发生变化是导致多孔硅样品发光增强的直接原因;真空退火未使样品中发光相关缺陷发生变化,样品的发光性能没有显著改变.     

二氧化硅气凝胶的防爆震性能及机理研究

利用聚偏二氟乙烯压电传感器研究了爆炸加载下冲击波在二氧化硅气凝胶中的传播特性,并对冲击波在二氧化硅气凝胶和泡沫铝中的传播特性进行了比较.结果表明:在二氧化硅气凝胶中冲击波的强度随传播距离的增加呈现指数衰减的趋势.冲击波在二氧化硅气凝胶中衰减比在泡沫铝中衰减明显.由于二氧化硅气凝胶内部特殊的纳米多孔网状结构,导致冲击波在二氧化硅气凝胶中的衰减效果较好.冲击波在二氧化硅气凝胶中的传播速度极低,因此冲击波在二氧化硅气凝胶中传播时卸载波的追赶卸载效应非常明显,这又进一步促进了冲击波的衰减.     

多孔介质通道的分形随机行走描述

多孔介质中的输运过程,如导热、渗流过程,关注的是热量从高温壁面穿过介质到达低温壁面、流体从多孔介质的边界沿孔隙流到另外一端的过程。此类现象可归结为载流子在多孔介质通道(基质或孔隙)中沿外部势差方向的运动过程。多孔介质通道具有分形特征,可以采用分形维数来描述其通道的通透性。本文基于现象的相似性特征,提出并发展了粒子在多孔介质中的方向随机行走模型,用粒子在基质中的方向随机行走过程来模拟真实的热流传输过程;根据分形统计规律得到粒子方向随机行走分形谱维数,并用其描述基质结构的连通性和方向性。研究结果表明,在孔隙率相同情况下,粒子在基质中的方向随机行走分形谱维数与有效导热系数大小有相同的变化趋势。