摘要：[目的]为了弥补现有声凝并微观动力学模型的不足,构建在多机制耦合作用下的改进的颗粒声凝并动力学离散元模型,提高颗粒微观动力学行为预测的准确性.[方法]采用离散元方法研究驻波声场中颗粒间相互作用的过程;对在声尾流与互散射效应耦合作用下的气相速度进行修正,建立改进的颗粒声凝并微观动力学离散元模型;将基于传统模型和改进模型得到的模拟结果与实验结果进行对比,验证所提出的改进模型的准确性,进而探究颗粒初始位置对2个颗粒声凝并时间的影响.[结果]改进模型不仅能够准确预测颗粒碰撞时间,还能完整再现实验中观测到颗粒相互靠近直至声凝并形成稳定颗粒团并继续运动的全过程;对于初始位置在2个相邻波节点之间的颗粒,粒径较大的颗粒发生声凝并的初始位置区间更大,声凝并时间更短;颗粒的声凝并时间随初始位置的变化呈对称性,颗粒初始位置越靠近波腹点,声凝并时间越短.[结论]与传统模型相比,改进的颗粒声凝并微观动力学离散元模型具有更高的精度.

摘要：[目的]针对石墨烯制备过程面临的污染多、成本高、工业化难度大等问题,寻找一种绿色节能、易工业化的高效石墨烯制备方法.[方法]采用球磨剥离的方式,在水相体系中制备石墨烯纳米片;采用单因素变量法探讨工艺条件对石墨烯纳米片产量的影响,并以高温煅烧法研究此工艺中的表面活性剂去除方式.[结果]在较优的工艺条件下,可生产固含物质量浓度为2.42 g/L的石墨烯纳米片分散液,约有数量分数为70％的石墨烯纳米片粒径为400～800 nm,较优工艺生产的产品层数为5～12,Raman光谱的D峰强度(ID)与G峰强度(IC)之比为0.318,缺陷较少;在氮气氛围下400℃煅烧30 min可去除产品中的大部分表面活性剂,950 ℃时煅烧可更彻底地去除表面活性剂,此温度处理后的石墨烯纳米片电导率可达1.3×104S/m.[结论]建立一种绿色环保、易工业化的高效石墨烯纳米片制备工艺,并提供一种表面活性剂的去除方式,大幅提升工艺产品的电导率,拓宽应用领域.

摘要：[目的]为了使聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)更好地应用于可穿戴电子领域,分析提高PVDF粉体压电系数d33的方法,以推动改性PVDF粉体在可穿戴传感中的应用.[研究现状]综述利用化学共聚和物理共混手段对PVDF进行改性的方法,在化学共聚方面,主要通过偏氟乙烯与三氟乙烯、六氟丙烯等单体进行共聚,利用空间位阻诱导偶极取向提高PVDF粉体压电系数d33;在物理共混方面,主要通过向PVDF基体中引入钛酸钡、锆钛酸铅、氧化锌等具有高压电系数d33的纳米颗粒或陶瓷粉体提高PVDF粉体压电系数d33;此外,通过3D打印、静电纺丝、高压极化等工艺也可进一步提高PVDF粉体压电系数d33;探讨基于改性PVDF粉体制备的柔性可穿戴传感器件的应用领域.[结论与展望]提出通过化学共聚、物理共混及先进加工工艺的协同优化,可有效提升PVDF粉体的压电系数d33并实现功能集成,为开发高性能PVDF基柔性传感器奠定了材料基础;认为通过PVDF粉体压电系数d33的提高,具有高压电性的PVDF基多模态柔性可穿戴传感器在运动监测、健康管理等方面具有巨大的潜力.

摘要：[目的]探讨适用于高能固体推进剂高压燃烧性能调控的燃烧调节剂的设计与催化机制,解决高能推进剂在高压强型号发动机中的应用问题.[方法]采用高压四视透明窗结合高时空分辨彩色高速摄影技术,开展含铜燃烧速率调节剂(copper-containing burning rate regulator,CuL1)对高能固体推进剂高压燃烧性能的影响规律、推进剂火焰结构、燃烧温度及分布、凝相粒子分布的作用机制研究;采用MATLAB软件进行火焰图像处理,获得推进剂温度场重构模型.[结果]燃烧调节剂CuL1能够降低硝胺热分解温度,提高推进剂燃温,增强火焰温度场与凝聚相粒子分布的均匀度,最终使得高能硝酸酯增塑聚醚(nitrate ester plasticized polyether,NEPE)推进剂高压为10～16 MPa的燃速压强指数由0.69减小至0.58.[结论]提出开发具有燃烧调节作用的高效燃烧调节剂利于对高能推进剂高压燃烧性能调控;开展推进剂燃烧微观与分子级尺度的研究,能够揭示更多推进剂燃烧与氧化还原反应的内在规律.

摘要：[目的]为了提升磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement,MPC)的韧性,解决MPC凝结过快、脆性破坏等不足,进一步提升MPC强度,研究掺加不同矿物掺合料和高性能纤维对MPC进行改性的效果,以期在工程应用中结合实际情况选择最佳改性方式.[研究现状]分别总结掺加粉煤灰、偏高岭土、工业废渣等矿物掺合料对MPC工作性能、力学性能的影响规律,概括掺加钢纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等纤维对MPC力学性能的影响规律,基于影响规律给出改性建议.[结论与展望]提出掺加矿物掺合料能够明显优化MPC的工作性能和基本力学性能;掺加纤维主要提升MPC的韧性与抗裂能力,改性效果与纤维自身种类、长度等因素密切相关,对MPC的抗折强度提升明显,但对于MPC抗压强度的提升幅度较小;认为未来应不断完善MPC制备工艺、性能标准等的规范化与统一化,同时探索多种矿物掺合料以及多种纤维共同交叉作用对MPC性能的影响,建立综合性能更强、更稳定、更标准的磷酸镁水泥基材料的制备方法与行业普遍认可的相关指导规程.

摘要：[目的]探索氧化镁(MgO)活性与油井水泥膨胀性能之间的关系,研究MgO作为膨胀剂在固井工程中的应用情况.[方法]选取7种不同活性的MgO掺入油井水泥,分析MgO活性对油井水泥工作性能、力学性能和膨胀性能的影响;利用水化热分析油井水泥的水化进程、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析产物变化;利用扫描电子显微镜(scan-ning electron microscopy,SEM)对水泥的微观结构进行分析.[结果]较未添加MgO的油井水泥空白试样,添加MgO后油井水泥的流动度和游离液含量降低,油井水泥试样的抗压强度提升,3、7d龄期的强度最高分别提升28.5％和33.1％,油井水泥试样的膨胀率随着MgO活性的降低而升高,最高可达到0.553％.[结论]掺入不同活性的MgO均可加快油井水泥的水化进程,细化试样的孔隙结构,提高油井水泥的膨胀性能和抗压强度.

摘要：[目的]改善用于柴油颗粒过滤器中铈基催化剂的内在活性,提高其碳烟低温催化氧化性能.[方法]采用十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium bromide,CTAB)辅助共沉淀法制备CePrMnOx三元固溶体催化剂,探究镨、锰元素掺杂对碳烟低温催化氧化活性的影响,并通过X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱仪和氢气程序升温还原等对固溶体催化剂物理化学性质进行表征.[结果]CePrMnOx三元催化剂具有最优的低温氧化碳烟能力,其碳烟转化率为50％的温度比CeO2降低67 ℃;镨、锰元素掺杂进入CeO2晶格,形成更多氧缺陷,促进生成更多Ce3+、Mn3+与表面活性氧.[结论]镨锰共掺杂可有效改善CeO2的氧化还原能力,促进表面活性氧的生成.

摘要：[目的]为了满足不同领域对半焦性能的需求,分析不同热解参数下半焦的理化性质,实现特定功能的半焦的定制.[方法]分别在热解温度为250、350、450、550、650、750 ℃时对棉花纤维和桃木2种原料进行热解,制备一系列半焦,以研究典型生物质衍生的半焦性质随热解温度变化的规律;固定热解温度为350 ℃,设置不同热解停留时间对2种原料进行热解,探究不同热解停留时间对半焦性质的影响.[结果]在热解温度为350 ℃时,棉花纤维和桃木2种原料会发生碳化作用,在此温度下延长热解停留时间可以促进原料中纤维素的热解,但是无法破坏原料中木质素的共轭结构;棉花纤维和桃木中的有机物会在较高的热解温度下发生更剧烈的脱氧、脱氢以及芳构化反应,使制备得到的半焦的石墨化程度较高;原位红外结果表明,棉花纤维和桃木中的-OH官能团和脂肪族C-H官能团的强度在测试温度为300～400 ℃时达到最大值,随后2种原料通过发生脱水和脱氢反应,促进半焦中C=O、=C-H、C=C以及芳香族C-O-C官能团的形成.[结论]半焦表面的官能团分布对热解温度以及热解停留时间有明显的响应,可以通过调控热解参数来选择性定制具有特定功能的半焦.

摘要：[目的]开展球形硅微粉的制备与表面改性技术研究,以实现球形硅微粉的可控制备和功能化应用,更好地发挥球形硅微粉作为无机填料在覆铜板、环氧塑封料、化妆品、药物输送、催化等领域的应用潜力.[研究现状]综述球形硅微粉的制备与表面改性技术,制备技术包含物理法和化学法,物理法包括火焰熔融法、等离子体法等,化学法包括溶胶-凝胶法、微乳液法、化学沉淀法、喷雾法和气相法等,表面改性技术主要涉及有机改性、化学腐蚀改性和聚合物接枝改性等,系统总结制备技术和表面改性技术的种类、特点及影响因素等.[结论与展望]提出现在主流的制备技术及表面改性技术在工业化应用中仍存在一定的局限性;认为未来球形硅微粉的重要研究方向将聚焦于开发绿色高效的制备技术、改进现有的改性技术、研发新型改性剂以及深入探究改性剂的改性机理.

摘要：[目的]针对冶金用白云岩矿区周边土壤重金属污染问题,实施有效措施以降低土壤中重金属含量.[方法]针对山东省安丘市石埠子镇冶金用白云岩尾矿采空区周边土壤重金属镉(Cd)污染修复需求,结合木质素磺酸钠改性褐煤腐殖酸、矿物改性褐煤腐殖酸、壳聚糖改性褐煤腐殖酸、生物炭改性褐煤腐殖酸等4种土壤改良剂制备,分析测试改性腐殖酸对Cd形态的影响,筛选2种效果最好的土壤改良剂种植忍冬.[结果]4种土壤改良剂的外表特征符合制备特点,且会明显增加土壤内重金属Cd的残渣态含量,降低其他具有生物有效性的重金属Cd形态.在土壤重金属Cd的综合治理中,结合重金属Cd超累积植物忍冬的种植,与木质素磺酸钠改性褐煤腐殖酸和生物炭改性褐煤腐殖酸的综合施治,会明显改变土壤金属形态,且土壤中Cd质量分数降低明显(p＜0.05).[结论]经过改良的腐殖酸土壤改良剂与超富集植物相结合的综合治理策略展现出显著的成效,能够在治理周期为60 d内对目标区域土壤中的Cd等重金属污染实现高效的去除效果.

摘要：[目的]梳理复合固态电解质中微纳粉体填料的研究进展,为开发具有离子电导率高、机械性能出色和化学稳定性良好性能的新型填料材料提供参考.[研究现状]综述不同类型粉体填料的特点及对复合固态电解质性能的影响机制,包括惰性、活性和功能性填料,惰性填料包括氧化物型、矿物质型、其他非金属型以及铁电性质类等,活性填料包括钠超离子导体型、钙钛矿型、石榴石型、硫化物型等,功能型填料包括金属有机框架型、共价有机框架型等;概括不同粉体填料在降低聚合物链的结晶度、促进锂盐的解离以及固定阴离子等方面的作用机制,并揭示不同类型粉体填料的设计原理.[结论与展望]认为微纳粉体填料在改善复合固态电解质物化性质方面发挥关键作用,复合固态电解质填料的研究和应用前景十分广阔,为固态锂金属电池技术的进步提供强有力的支持;未来的发展方向包括材料创新、填料设计优化、先进表征技术应用及应用领域的拓展.

摘要：[目的]探究降水量、土壤性质等因素对于山体坍塌的影响,预防山体滑坡等自然灾害.[方法]构建含水颗粒柱坍塌模型,通过改变颗粒柱的含水量(质量分数),观察不同含水量对不同粒径颗粒柱坍塌模式及行为的影响;提出基于质心矢量位移法的方法,通过轮廓数字化提取技术,测定不同粒径、初始高宽比的颗粒柱在多种含水量条件下坍塌前后的质心矢量位移变化量,量化不同含水量下的液体对颗粒柱坍塌模式和沉积形态的影响.[结果]含水量(质量分数,下同)对颗粒柱坍塌行为的调控遵循抑制-平衡-促进的非单调规律,当含水量达到6％时,颗粒间的内聚力达到最大;利用质心矢量位移法发现,含水量的变化显著影响颗粒柱的重力势能转化率以及干湿颗粒柱质心位移模之比,含水量对这些参数的影响与颗粒柱的初始高宽比和粒径呈负相关关系.[结论]含水量是影响颗粒柱坍塌模式的关键因素之一,湿颗粒柱的坍塌模式和坍塌行为受液体含量变化的影响.

摘要：[目的]研究石英晶体微天平氨气传感器,实现对食物腐败产生的氨气的快速、高响应检测.[方法]设计并制备基于MXene与还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)复合薄膜的石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)传感器,采用扫描电子显微镜对MXene-rGO复合敏感膜的表面形貌与微观结构进行分析;使用石英晶体微天平传感平台测试技术对该传感器对氨气的灵敏度、线性度、长期稳定性等动态响应特性进行测试分析,并进一步研究其在实际食物腐败检测中的应用效能.[结果]MXene-rGO复合薄膜表征显示MXene与rGO复合良好,MXene-rGO复合薄膜传感器的响应拟合直线斜率达11.7356,线性度拟合系数R2达0.98925,在35 d的测试中传感器响应未发生明显变化,长期稳定性优异.[结论]MXene-rGO复合薄膜对氨气吸附性强,具有良好的重复性和长期稳定性,能够应用于食物腐败检测中.

摘要：[目的]为了制备高性能的Si3N4陶瓷,研究原位负载稀土 Yb对Si3N4陶瓷烧结性能的影响.[方法]将稀土金属Yb溶于液氨中,通过溶解-析出机制将Yb包覆于Si3N4粉体表面,经过热处理得到YbN@Si3N4核壳结构粉体,并对该粉体进行热压烧结;分析负载稀土金属Yb的Si3N4的粉体形貌和元素分布,并研究负载金属Yb的含量对Si3N4陶瓷致密度、显微结构和导热性能的影响.[结果]通过热压烧结,成功制备出高性能的Si3N4陶瓷;随着金属Yb的质量分数的增加,Si3N4陶瓷密度呈上升趋势,致密度则逐渐降低;β-Si3N4的晶粒粒径随着Yb质量分数的增加呈现先增大后保持不变的趋势;将试样在1 850 ℃下加热5 h,Si3N4陶瓷的热导率从热处理前的36.8 W/(m·K)提高到66.8 W/(m·K),提高82％;负载的金属Yb在热处理后形成YbN,YbN优先与Si3N4粉体表面固有的SiO2反应,提高烧结液相中氮原子与氧原子的数量比,降低Si3N4陶瓷内晶格的氧含量,从而提高Si3N4陶瓷的导热性能.[结论]在液氨介质中,将具有高氧亲和力的稀土金属Yb作为烧结助剂,原位负载在Si3N4粉体表面,有助于降低Si3N4陶瓷晶格中的氧含量,提高Si3N4陶瓷的烧结性能.

摘要：[目的]探讨氮元素对纳米酶的调控作用,从氮空位、氮掺杂、氮配位和氮化物等调控策略展开研究,实现对纳米酶性能的精准调控,推动其在生物医学和环境领域的应用.[研究现状]聚焦于氮元素对纳米酶的调控,综述氮元素调控纳米酶活性的机制;详细讨论氮元素对纳米酶的调控策略,包括氮空位、氮掺杂、氮配位和氮化物,这些机制对于调控纳米酶的催化活性和特异性具有关键作用;重点阐述氮元素调控纳米酶在传感检测、抗感染治疗、肿瘤治疗及污染物降解等领域的实际应用.[结论与展望]提出未来的研究应拓展氮元素调控纳米酶在抗炎治疗和组织再生等领域的应用;认为通过对氮元素调控纳米酶的深入研究,有望实现对其性能的精准调控.

摘要：[目的]为了提高多孔二氧化硅(SiO2)微球的制备效率,实现多孔SiO2微球的大规模生产,对喷雾干燥法制备多孔SiO2微球的工艺进行研究.[方法]采用喷雾干燥工艺制备多孔SiO2微球,以支链形、球形等不同形貌的硅溶胶为硅源,研究不同硅源对喷雾干燥后多孔SiO2微球形貌的影响;采用场发射扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪等对微球进行表征.[结果]支链形硅溶胶喷雾干燥后得到的多孔SiO2微球的比表面积大,最高可达789.51 m2·g-1,孔径为1～10 nm,且成球率高于球形硅溶胶;通过控制工艺条件,可调控多孔SiO2微球的比表面积和孔径.[结论]喷雾干燥法制备多孔SiO2微球的工艺过程简单,具有孔隙率可调控等优点,可用于工业化生产.

摘要：[目的]为了实现垂直振动条件下混合料各组分混合均匀性的定量分析与判定,提出混合料均匀性综合评价指标.[方法]基于颗粒三维空间坐标,引入搜索半径与簇数的函数关系,结合聚类思想构建表征单一粒径颗粒分布连续性的自离析系数(IS);利用三角构网算法构建单一粒径集料及混合料整体的外轮廓模型,通过体积比提出反映颗粒分散程度的表面轮廓体积分率(IV);依据质量加权原则结合IS与IV,形成综合指标均匀度指数(IU)并结合垂直振动重筛分试验与离散元仿真数据进行分析.[结果]在混合料垂直振动条件下,分形维数分析表明,不同级配混合料在振动30～40 s即可出现分形维数接近设计级配的阶段,但离散元仿真显示此时层内颗粒空间分布仍不均匀.针对3种级配的混合料的IU在各级配条件下分别计算,在振动30 s时3种级配对应的IU分别为0.486、0.449和0.489,振动至120 s时IU增大至0.502、0.520和0.529,其随振动时间的变化趋势与离散元仿真中颗粒分布状态一致.[结论]构建的IS、Iv与IU指标可从连续性与分散性2个维度综合评估颗粒材料的均匀性,可定量分析颗粒体系混合质量.