黄麻纤维表面原位沉积纳米SiO2工艺以及机理探究

采用超声-溶胶凝胶法在黄麻纤维表面原位沉积纳米SiO_2,通过红外光谱分析,微观形貌分析以及沉积量测试,讨论了不同工艺参数对纳米SiO_2沉积效果的影响。结果表明:随着正硅酸乙酯(TEOS)浓度或氨水浓度的增加,纳米SiO_2的沉积量逐渐增多,粒径逐渐增大;随着沉积温度的升高,纳米SiO_2的沉积量逐渐减少,粒径逐渐减小;与沉积温度为20℃相比,当沉积温度为60℃时,纳米SiO_2的沉积量减少了36.4%、粒径减小了37.8%;沉积时间主要影响纳米SiO_2的沉积量,对其粒径的影响不明显。通过实验探究了纳米SiO_2成核与生长的机理:黄麻纤维表面的孔隙结构为纳米SiO_2提供了成核位点;TEOS经过水解缩合反应形成短链交联结构,通过氢键或化学键沉积于黄麻纤维表面的孔隙中;短链交联结构经过成核与生长过程,逐渐形成纳米SiO_2颗粒。因此,通过对工艺参数合理地选择,可以调控纳米SiO_2在黄麻纤维表面成核与生长阶段的形貌与沉积量。     

三角和六角对称ZnO分支纳米结构及其光学特性研究

采用简单的热蒸发法可控制备三角和六角对称Zn O纳米结构。借助于X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的微结构进行表征和分析。研究结果证实:三角和六角对称Zn O分支纳米结构的主干沿[0001]方向生长;三角对称Zn O的分枝沿[21 10]、[1210]和[1 120]晶向,而六角对称的分枝沿[0001]晶向;基于电镜表征和晶体表面能分析,提出了Zn O纳米结构的形成机制。利用紫外可见光吸收光谱(UV-vis)和光致发光谱(PL)研究了2种Zn O分支纳米结构的光学特性。位于3.23 e V(三角)和3.24 e V(六角)的PL发射峰为Zn O的带边发射,与Zn O体材料相比出现明显的红移。     

β-氢氧化镍结构及其复合电极电催化性能研究

采用沉淀转化法制备纳米结构β-氢氧化镍,用X射线衍射(XRD)、比表面仪(BET)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)等进行结构和形貌表征。结果显示,所得β-氢氧化镍呈片状和棒状的混合纳米结构,片层厚度约为35 nm,棒长为50~80 nm,且比表面积约为68 m2/g。用线性电位扫描对β-氢氧化镍与二氧化锰复合电极的电催化性能进行研究,发现含有10%M nO2/10%N i(OH)2的催化材料,在-0.7 V(vs.SCE)的极化电位下可获得约87 mA/cm2的电流密度,与单一的M nO2催化材料(约68 mA/cm2)相比有更佳的催化活性。     

球形ZnS纳米粒子的制备和光学性质

用快速均匀沉淀法制备了平均粒径3nm左右的球形ZnS纳米粒子。并且讨论了成长时间，反应温度，体系pH值，反应物浓度和配比对ZnS纳米粒子尺寸的影响。通过XRD，BET，紫外可见吸收光谱表征了ZnS纳米粒子的尺寸、结构和表面态性质。通过红外吸收光谱证明了吸附在ZnS纳米颗粒上的乙酸基起到控制粒子长大和防止团聚的作用。研究了ZnS纳米晶粒的荧光光谱，证实其在425nm处的蓝色发光峰是来源于表面硫空位与锌空位之间的电子-空穴复合跃迁发光。     

非水体系合成多种形貌氮化硅基纳米孔材料

分别以乙腈、氯仿和甲酰胺为溶剂,十八胺为模板剂,通过非氧化物溶胶-凝胶过程合成了多种形貌的氮化硅基纳米孔材料。利用X射线衍射(X-ray d iffraction,XRD)、透射电子显微镜(T ransm iss ion e lectronm icroscope,TEM)、N2吸附-脱附和电子能谱(Energy d ispers ive spectroscope,EDS)对样品进行了表征。XRD结果显示产物是层间距为4.7 nm和3.6 nm的层状相材料。TEM照片表明,在乙腈、氯仿和甲酰胺溶剂中分别得到花状、片状和核-环状形貌的氮化硅基材料。N2吸附-脱附分析表明,产物具有较高的比表面积和窄的孔径分布。EDS分析证明,产物含有S i,N,C,C l元素而不含有O元素。非水体系中表面活性剂自组装形成的介观相可以作为模板来指导具有特殊介观结构和形貌的纳米材料的合成。     

羟基磷灰石晶须的水热法合成及表征

为了研究反应时间、温度、钙磷比以及反应体系的pH值对羟基磷灰石结构及形貌的影响,本文采用水热法在醋酸钙和磷酸的混合酸性溶液中制备羟基磷灰石。用扫描电镜(Scann ing e lectron m icroscopy,SEM)、X射线衍射(X-ray d iffraction,XRD)和红外光谱(FT-IR)法,对制备的羟基磷灰石进行了表征和分析。结果表明:生成的羟基磷灰石晶须的长度及长径比随反应时间的延长而增大。温度低于150℃时,得到羟基磷灰石晶须;温度高于180℃,则得到细小羟基磷灰石晶体的聚集产物。当反应物的pH=9时,得到的是缺钙型的羟基磷灰石;当反应物的pH<4时,产物中出现新相磷酸氢钙;当pH=2时,得到纯的磷酸氢钙。     

纳米硫化物半导体颜料的制备及其红外发射率研究

为了制备出在8～14μm红外波段具有较低红外发射率的颜料粉体，本文以醋酸镉Cd(AC)2．2H2O，醋酸锌Zn(AC)2．2H2O，硫化钠Na2S．2H2O为原料，采用化学均匀沉淀法在水浴中制备了平均粒径40nm左右的CdZnS固溶体纳米粒子。分析了实验反应过程中反应时间、反应温度和搅拌速度对CdZnS纳米粒子半径尺寸的影响。通过XRD，BET(ASAT2010)比表面仪和TEM表征，研究了粉体的粒度、结构和表面形貌等特征；通过IR-1红外发射率测量仪器测试了粉体在8～14μm波段的红外发射率。作者着重讨论了粉体粒径和8～14μm波段红外发射率之间的关系。并对此给出了一定的解释。     

硫源种类对微波合成CZTS颗粒与薄膜性能的影响

研究不同硫源对微波液相合成的Cu２ＺｎＳｎＳ４（CZTS）纳米颗粒尺寸及形貌的影响。结果表明：当采用硫脲作为硫源时,所制备的CZTS纳米颗粒为平均尺寸500 nm的球状结构纳米颗粒;采用L 半胱氨酸作为硫源所制备的CZTS纳米颗粒为50 nm的空心球状纳米颗粒;而当使用硫代乙酰胺作为硫源制备CZTS纳米颗粒,其平均尺寸仅为3 nm。采用 平均尺寸为500 nm或50 nm的纳米颗粒制备墨水,将墨水旋涂到衬底上时,其致密性很差,明显存在许多孔洞。当采用平均尺寸为3 nm的纳米颗粒制作墨水,并将其制成薄膜时,薄膜致密性与均匀性都比较好。将最佳的预制薄膜进行硫化处理,其结晶性明显提高,并得到转化效率为2.1%的CZTS太阳电池。     

Mg-Cu-Gd系非晶合金的腐蚀行为研究

利用极化曲线法、电化学阻抗技术(EIS)和扫描电子显微镜研究了非晶合金Mg65-xCu24+xGd11(x=0,2,4,6,8)在0.01mol/L,pH=12的NaCl溶液的腐蚀行为.结果表明,在开路电位下,随Cu含量的提高,腐蚀电位E corr向贵金属方向移动,腐蚀电流icorr减小,电化学反应电阻Rt增大,说明Cu含量提高有利于减慢界面反应,提高非晶合金的耐蚀性.SEM和EDS结果表明,增加Cu含量缩短了Mg元素的活性溶解时间,加速了钝化膜的形成,非晶合金在含Cl-碱性溶液中的活性也得到降低.     

纳米网状MnO_2薄膜电极的制备

针对MnO_2存在导电性差、真实比容低、离子传导性差等问题,开发了新的制备方法,制备出了纳米网状结构的Ti基IrO_2-MnO_2纳米涂层。采用2种不同脉冲阳极电沉积法制备具有纳米网状结构的IrO_2-MnO_2纳米涂层,并利用XRD和场发射扫描电镜(FESEM)表征了工艺参数(不同沉积电流、沉积时间、沉积通断比)对IrO_2-MnO_2纳米网状结构生长状况的影响。研究表明:恒电流脉冲阳极电沉积法在沉积电流为2 mA,沉积时间10 min,沉积通断比为7∶1时得到的IrO_2-MnO_2纳米涂层其表面具有网状形貌。恒电位脉冲阳极电沉积法在沉积电位为1 V,沉积时间1 min,沉积通断比为5∶1能获得纳米网状MnO_2;恒电位法脉冲阳极电沉积比恒电流法脉冲阳极电沉积制备的薄膜电极纳米网状形貌明显,电化学性能对比需进一步实验验证。     

纳米CeO2/Zn复合粉末的高能球磨法制备与表征

采用高能球磨法制备了用于热浸镀锌的纳米C eO2/Zn复合粉末,并利用X射线衍射(X-ray d iffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoe lectron spectroscopy,XPS)、透射电镜(T ransm iss ion e lectron m i-croscopy,TEM)、扫描电镜(Scann ing e lectron m icroscopy,SEM)以及能谱分析(X-ray energy d ispers ive spec-trum,EDS)等方法,对复合粉末的显微结构、表面成分、晶粒大小、微观形貌以及元素分布进行了研究。结果表明,随着球磨时间的延长,纳米C eO2硬团聚体逐渐解聚,Zn晶粒不断细化,形成层片状复合粉末;球磨120 m in后纳米C eO2粒子分散良好,呈理想的单个均匀弥散分布状态包覆在Zn颗粒上形成近似球形的复合粒子,其粒径分布均匀。     

TC6钛合金激光喷丸纳米组织特性及热稳定性研究(英文)

应用Nd:YAG高功率激光器对TC6钛合金试样进行了激光喷丸,对部分强化试样623K真空保温10h。应用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射电镜(EBSD)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等设备对试样强化层形貌和纳米组织进行检测,采用显微硬度计进行显微硬度测量。测试结果表明:TC6钛合金激光喷丸表面完整性好,未在表面引入微裂纹,表面粗糙度较传统表面强化低;激光喷丸后距离表面200μm范围内α相在冲击波作用下压缩伸长,α相和β相细化,保温后SEM测试显示强化层组织和强化层深度未发现明显变化;强化后衍射峰变宽,说明强化层发生剧烈塑性变形导致晶粒细化,并留有残余应变,未发现新的衍射峰说明强化过程中没有发生相变;强化后TC6钛合金表层产生纳米晶,保温后强化层位错密度降低,纳米晶晶界更加清晰,未发现纳米晶长大;激光喷丸硬度影响层达500μm,表面硬度提高12.2%,保温后表面显微硬度降低10HV0.5,硬化深度未发现变化。以上研究表明,TC6激光喷丸纳米组织和显微硬度在623K温度下具有较好的热稳定性,有利于提高钛合金的抗疲劳、抗磨损和抗应力腐蚀的性能,从而突破了美国规范AMS2546中关于钛合金只能在589K温度下应用的限制。     

溶剂对RuxSey/石墨烯复合催化剂电催化性能的影响

采用一步溶剂热法以RuCl3·xH2O, SeO2为前驱体,还原氧化石墨烯为载体制备了RuxSey/石墨烯催化剂,探讨了乙醇和乙二醇两种溶剂对催化剂形貌、结构以及氧还原（Oxygen reduction reaction, ORR）活性的影响,并利用透射电子显微镜（Transmission electron microscope, TEM）、X射线衍射仪（X-ray diffraction, XRD）、拉曼光谱仪（Raman）和旋转圆盘电极（Rotating disk electrode, RDE）技术表征了催化剂的物理特征和催化性能。结果表明RuxSey颗粒可以均匀地分散在石墨烯片层上,以乙二醇为溶剂制备的RuxSey/石墨烯催化剂具有良好的结晶性能,且乙二醇的存在可以促进氧化石墨烯载体的还原,增大其比表面积,使催化剂在0.1 mol/L KOH 溶液中表现出较高的氧还原活性。     

编队卫星相对轨道与姿态一体化耦合控制

采用单个连续小推力推力器以及反作用飞轮作为执行机构的编队卫星相对轨道与姿态耦合控制问题。采用单个连续小推力推力器时,相对轨道控制推力作用时间较长,同时在任意时刻或一段时间内推力矢量不能指向空间任意方向,且其依赖于卫星当前姿态和姿态机动能力;一些编队任务对姿态确定精度有较高要求,为了能够提供较高的姿态测量精度,星敏感器应避免对准太阳,因此姿态动力学的非凸性和非线性使得编队耦合控制问题进一步复杂化。考虑以上约束,采用高斯伪谱法把连续控制问题直接转换成离散形式非线性规划问题。最后以双星编队队形初始化最优控制为例进行数学仿真,结果表明了该方法的有效性和实用性。     

钎焊气氛对金刚石磨粒与钎料界面微观结构的影响

在真空和Ar气两种不同的氛围中,采用NiCr合金钎料,进行了炉中钎焊金刚石磨粒的试验研究。运用扫描电镜（SEM）、X-射线能谱仪（EDS）和X-射线衍射结构研究了不同钎焊气氛对NiCr合金钎料成分和金刚石磨粒与钎料界面微观结构的影响。结果表明：（1）在不同的钎焊气氛下,由于氧分压的不同导致了NiCr合金钎料的成分也不相同。在Ar气保护气氛下的炉中钎焊金刚石试样表面有B2O3生成。（2）在不同钎焊气氛中,在金刚石磨粒与合金钎料界面生成物都主要为铬的碳化物。但生成物表面形貌不同,在真空炉中焊后的金刚石磨粒表面生成物成放射状生长,而在Ar气保护炉中钎焊后的金刚石磨粒表面生成物如杂草一样生长且生成物组织较真空炉中细小。     

阳极氧化铝模板法制备CoPt纳米管

采用电化学直流沉积,首次在氧化铝模板中成功制备出直径为50 nm的CoPt纳米管高度有序阵列。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)对样品的结构和磁学特性进行测试。分析表明,CoPt纳米管是以面心立方(fcc)结构存在。当外加磁场与纳米线平行时,CoPt合金纳米管的矫顽力达450 Oe,这种大面积制备的CoPt纳米管希望在超高密度信息磁存储上得到应用。     

阳极氧化TiO2膜对甲基橙溶液的光催化性能研究

本试验利用阳极氧化的方法在纯钛基体上直接获得锐钛相T iO2多孔膜,解决T iO2光催化剂的涂敷固定问题。用场发射扫描电镜(F ie ld em iss ion scann ing e lectron m icroscope,FESEM)和X射线衍射仪(X-ray d iffractionm eter,XRD)对纯钛表面生成的T iO2多孔膜的形貌和晶体结构进行分析。以10m g/L甲基橙溶液为降解物进行光催化试验,分别研究了阳极氧化电压、溶液的初始pH值、T iO2膜的面积、T iO2膜的使用次数对降解率的影响。试验结果表明,当溶液初始pH值为1时,140V阳极氧化所得T iO2膜的光催化性能最好,同时随着T iO2膜使用次数的增加,但其光催化效果有所下降。     

Coalition Formation for Multiple UAVs Cooperative Search and Attack with Communication Constraints in Unknown Environment

A coalition formation algorithm is presented with limited communication ranges and delays in unknown environment,for the performance of multiple heterogeneous unmanned aerial vehicles(UAVs)in cooperative search and attack missions.The mathematic model of coalition formation is built on basis of the minimum attacking time and the minimum coalition size with satisfying resources and simultaneous strikes requirements.A communication protocol based on maximum number of hops is developed to determine the potential coalition members in dynamic network.A multistage sub-optimal coalition formation algorithm(MSOCFA)with polynomial time is established.The performances of MSOCFA and particle swarm optimization(PSO)algorithms are compared in terms of complexity,mission performance and computational time.A complex scenario is deployed to illustrate how the coalitions are formed and validate the feasibility of the MSOCFA.The effect of communication constraints(hop delay and max-hops)on mission performance is studied.The results show that it is beneficial to determine potential coalition members in a wide and deep range over the network in the presence of less delay.However,when the delays are significant,it is more advantageous to determine coalitions from among the immediate neighbors.     

有机凝胶先驱体转化法制备尖晶石型铁氧体MnFe_2O_4纤维

以柠檬酸和金属盐为原料,采用有机凝胶先驱体转化法成功制备出了纳米晶MnFe2O4铁氧体纤维.通过FTIR,TG-DTA,XRD,SEM和振动样品磁强计(VSM)对纤维前驱体凝胶的结构、热分解过程及热处理产物的物相、形貌以及纤维的磁性能等进行了表征.结果表明,当柠檬酸与金属粒子的摩尔比CA:Fe3+:Co2+=4;2:1和pH值等于4.5时形成的凝胶具有良好的可纺性,在凝胶形成过程中金属离子可能以单齿形式配位于柠檬酸根阴离子,形成了线型分子结构.所制得的纤维表面光滑、致密,纤维直径在1～20μm,长径比较大.600℃焙烧2 h后得到的Mn铁氧体纤维的晶粒粒径在12 am左右.随机分布的MnFe2O8铁氧体纤维在常温下的比饱和磁化强度为6.59 A·m2·kg-1,矫顽力为4.3 kA·m-1.