基于相场描述的拉压不对称强度结构拓扑优化

运用了基于相场描述的拓扑优化方法,来寻找在拉伸和压缩中表现出不对称强度行为的连续体结构的最优布局。依据Drucker-Prager屈服准则和幂率插值方案,优化问题可以描述为在局部应力约束下的最小化结构的体积。用qp放松法来解决应力约束的奇异性,并采用基于P-norm函数的聚合方法对应力约束进行凝聚,该方法实现了约束个数的降低,同时引入了稳定转化法来处理大量的局部应力约束和高度非线性的应力行为,以修正应力,提高优化收敛的稳定性。在优化问题求解时,使用拉格朗日乘子法对目标函数和应力约束进行处理。利用伴随变量法进行灵敏度分析,并通过求解Allen-Cahn方程更新相场函数设计变量。数值算例证明了该优化模型和相应数值技术的有效性,相关算例还揭示了考虑拉压不同强度和考虑同拉压强度约束时得到的结构优化拓扑构型具有显著的差异。     

纳米锐钛矿相变的原位XRD研究

钛氧化物具有3种物相：锐钛矿、板钛矿和金红石，其中，锐钛矿和板钛矿为室温稳定相．在温度较高的条件下会向热力学更稳定的金红石相转变。锐钛矿向金红石的相变是热力学亚稳定相向稳定相的转变，由于这种相变过程不存在平衡温度．分析研究其相变过程无论从理论方面还是从实际应用方面均具有重要的意义。     

基于纳米Zr3Y2O9交叉敏感的苯和三甲胺传感器

基于纳米Zr3Y2O9对苯和三甲胺的催化发光有交叉敏感现象,建立了同时测定空气中苯和三甲胺的新方法。在两个波长处分别确定苯和三甲胺的响应关系,再通过两个波长处的叠加发光信号准确获取苯和三甲胺的浓度。最佳实验条件为:两个分析波长分别为440和540 nm,敏感材料表面温度313℃,载气流速140 mL/min。方法的检出限(3σ)分别为苯(440 nm)0.30 mg/m3和三甲胺(540 nm)0.70 mg/m3,线性范围分别为苯(440 nm)0.8~105.0 mg/m3、苯(540 nm)3.0~130.0 mg/m3、三甲胺(440 nm)2.5~232.0 mg/m3和三甲胺(540 nm)1.2~156.0 mg/m3,回收率为苯96.8%~102.3%和三甲胺97.6%~103.4%。常见共存物(甲醛、乙醇、丙酮、氨、二氧化硫和二氧化碳等)不干扰测定。连续200 h通浓度均为50 mg/m3的苯和三甲胺混合气体,发光强度的相对标准偏差低于2.0%,表明此纳米级钇锆复合氧化物对苯和三甲胺的敏感性是长寿命的。本方法充分利用了交叉敏感现象,可以实现空气中苯和三甲胺的在线分析。     

NASICON-based H2 Sensor Using CoCrMnO4 Insensitive Reference Electrode and Buried Au Sensing Electrode

This work focuses on the H2 sensing performance of the sensor with buried Au sensing electrode and spi- nel-type oxide CoCrMnO4 insensitive reference electrode within sodium super ionic conductor（NASICON） film. The sensor showed the highest response to H2 gas on the insensitive material sintering at 800 ~C. Compared with those of the traditional structure device, the sensitivity and selectivity of the sensor using buried sensing electrode were greatly improved, giving a response of-177 mV in 9x10 5 g/L H2, which was about 3.5 times higher than that of sensors with traditional structure. Moreover, the AV value of the sensing device exhibited linear relationship to the logarithm of H2 concentration and the sensitivity（slope） was -135 mV/decade. A sensing mechanism related to the mixed potential was proposed for the present sensor.     

密度泛函理论计算研究表面应力对钯催化乙炔选择性加氢活性与选择性的影响（英文）

在石油催化裂解过程中,除了生成乙烯、丙烯及丁烯等烯烃,还会产生部分炔烃.目前工业上通常采用炔烃选择性加氢转化为对应的单烯烃,以除去其中炔烃.由于产品烯烃中的炔烃等杂质含量需极低,这就对用于加氢催化剂的活性和选择性提出了很高的要求,即催化剂需要选择性吸附炔烃并加氢,而不损失其中的烯烃.经过前期大量的基础研究工作,目前工业中炔烃选择性加氢应用最广泛的催化剂是负载型钯基催化剂.然而,单独的钯金属选择性并不理想,因而对其选择性以及活性进行调控成为了当前关注的研究课题.本文采用密度泛函理论计算结合微观反应动力学模拟手段,研究了钯金属表面应力存在条件下的活性与选择性,以及形成次表层物种的可能性和形成后的活性与选择性.研究发现,改变钯金属的晶格参数与表面应力,反应物、表面反应中间体和产物的吸附能都会产生相应的变化,且吸附能与晶格参数的变化存在线性关系,晶格参数越大,吸附越强.利用表面反应过渡态能量与初始态能量之间的线性关系,相应的乙炔加氢生成乙烯的反应速率可以通过微观反应动力学模拟得到.结果显示,不同晶格参数的钯催化剂催化乙炔加氢生成乙烯的反应活性位于相应火山型曲线的强吸附侧,即减弱乙炔和氢的吸附强度可提高乙烯的生成速率.在此基础上,本文研究了不同表面应力的钯催化剂在次表面吸附不同覆盖度碳原子和氢原子的情况,发现晶格参数越大越有利于碳原子和氢原子在次表面的吸附.同时,研究发现在次表面碳掺杂的条件下,不同表面应力条件下的钯催化剂的活性均有所增强.此外,由于乙烯在所有研究的钯催化剂表面脱附比进一步加氢容易,因而乙烯都可以选择性生成.     

原位X射线研究拉伸过程中间规聚丙烯晶体熔融与晶体取向关系

间规聚丙烯熔体(sPP)淬冷至液氮温度并保持5 min, 于20, 40, 80, 120 ℃下等温退火10 h, 制备出具有不同片晶厚度的样品. 在室温条件下, 利用原位X射线在线研究sPP样品拉伸过程中应力诱导的晶体熔融和晶体取向关系. 结果表明, 在单轴拉伸过程中, 应力导致的晶体熔融和晶体取向同时发生, 即两者在同一应变、 同一应力下同时发生, 这一特性不受片晶厚度的影响. 随着片晶厚度的增加, 晶体熔融和取向需要的临界应力不断增大, 在所研究范围内, 该临界应力的增加和片晶厚度基本呈线性关系. 另外, 随着片晶厚度增大, 样品的弹性模量、 屈服强度和应变硬化模量均有一定程度的增大.     

物理老化无规聚苯乙烯屈服机理的研究

利用机械拉伸、示差扫描量热(DSC)以及溶剂溶胀等方法研究了物理老化后的无规聚苯乙烯(α-PS)的应力屈服行为,并从凝聚缠结的观点对实验结果进行了解释.实验结果表明,经物理老化后的α-PS在拉伸过程中出现应力屈服峰实质上是逐步打开凝聚缠结的过程.凝聚缠结是聚合物非晶相在物理老化过程中相邻的两三条链的局部链段由于范德华吸引力的作用形成的一种有序结构,其作用能很弱,升温至T_g附近,机械拉伸至屈服点以及溶胀剂都可将其完全破坏.     

锂离子电池的安全性技术

锂离子电池兼具高比能和高比功率特性,是目前最为理想的动力与储能电源体系.然而,由于存在安全隐患,大容量和高功率锂离子电池的商业化应用受到了很大程度的限制.因此,发展自激发安全保护技术,提高锂离子电池的使用安全性,是近年来锂离子电池的研究热点之一.本文简要介绍了几种旨在提高锂离子电池安全性的自激发安全保护技术的作用原理,...     

PEG作为成孔剂对聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶性能的影响

以PEG400,1000,6000为成孔剂,合成了一系列聚(N-异丙基丙烯酰胺co丙烯酸)水凝胶,研究了成孔剂分子量和数量对凝胶性能的影响.结果表明,聚乙二醇(PEG)分子充当成孔剂,不参与反应.PEG分子量越大,投料越多,所得凝胶孔的孔径越大,孔数目越多,在室温时可以容纳更多的水分子,因而溶胀率也越大.凝胶的大孔结构有利于水分子的进出,所以响应速率比普通共聚凝胶快.随着PEG分子量增大,孔数目增多,响应速率相应变快.     

以萘酰亚胺衍生物基荧光高分子为载体和指示剂的 相分离免疫分析方法

以4-甲氧基-N-(2-N’,N’-二甲基氨基乙基-N’-烯丙基)萘二甲酰亚胺氯化铵(DMNAA)为荧光单体, 合成了一种pH敏感荧光高分子聚N-异丙基丙烯酰胺-4-甲氧基-N-(2-N’,N’-二甲基氨基乙基-N’-烯丙基)萘二甲酰亚胺氯化铵-N,N-二甲基氨丙基甲基丙烯酰胺[P(NIP-DMAPM-DMNAA)]. 采用共聚法将日本血吸虫抗原(SjAg)固定在P(NIP-DMAPM-DMNAA)上, 制备P(NIP-DMAPM-DMNAA)-SjAg连接物, 与日本血吸虫抗体(待测, SjAb)发生免疫反应后, 调节pH值, 使荧光高分子相变分离高分子-免疫组分连接物, 最后, 利用蛋白A对抗体的亲和性捕获P(NIP-DMAPM-DMNAA)-SjAg-SjAb, 通过测定高分子自身的荧光信号来定量 SjAb. 该新型高分子具有良好的荧光特性, 对pH响应快速, 37 ℃下相转变pH值为7.2, 分离免疫复合物时造成的损害低. 与传统相分离免疫分析比较, 新方法通过高分子相变分离和蛋白A捕获双重分离作用, 消除了非特异性组分和未反应的特异性免疫成分等的干扰; 利用高分子自身的荧光信号检测, 无须另外的标记物, 大大提高了免疫分析的简便性. 以日本血吸虫抗体为分析对象, 测得线性范围为1～1500 ng/mL, 抗体检出限为1.3 ng/mL, 相对标准偏差为3.6% (n＝10), 结果令人满意.