颤振球磨机中介质运动行为对颗粒破碎效果的影响及微细颗粒制备方法（英文）

介质球的运动状态对提升微细颗粒的破碎效果具有重要作用。本文提出一种通过改变球磨过程中介质球运动状态制备微细颗粒的方法,并开展多组不同运动状态的粉磨试验研究,探讨颗粒群的破碎参数,如破碎率Si、微细颗粒产率Fi和单位介质球微细颗粒产率Fi*等在不同运动工况下的幅值变化。试验结果显示:在颤振复合球磨运动中,当磨机转速率为85%、振幅为8 mm、频率为12 Hz时,微细颗粒的破碎率和制备效率最优。同时讨论了介质球运动形态参数与微细颗粒破碎效应的内在关联,得到介质球碰撞能E与微细颗粒破碎率Si的关系式。因此,本文不仅提供了一种制备微细颗粒的有效方法,而且揭示了颤振复合球磨运动中介质球运动形态是如何影响颗粒破碎效应的。     

氧化钛纳米管的水热法合成机理研究

采用水热合成方法制备出外径约8nm,壁厚为1nm的纳米管,以TEM,XRD和TG等分析手段对不同工艺条件下获得的产物进行了表征,对它们的热稳定性进行了测试。研究结果表明．纳米管是在NaOH水热处理过程中形成的,而不是在清洗过程中形成的。其形成机理可能是纳米氧化钛颗粒在强碱作用下形成的Na2TiO3片状物经过卷曲而成短纳米管,通过溶解一吸收机理,逐渐长成长纳米管。但清洗溶液的pH值对生成的纳米管的成分和结构有影响,通过控制清洗产物时的溶液的pH值和热处理温度,可以获得组成分别为Na2TiO3,H2TiO3和TiO2的纳米管,且纳米管具有较好的热稳定性,在400℃下热处理后,能保持其纳米管形貌,600℃时．纳米管间有烧结的迹象,至800℃时纳米管完全变为颗粒。     

气泡推进型中空Janus微球运动特性的实验研究

本文通过Pt-SiO₂型（铂-二氧化硅型）中空Janus微球在低浓度2%~4% H₂O₂溶液中的气泡驱动实验，观察到在每个气泡生长-溃灭周期内，Janus微球的运动呈现3个特征阶段，分别为自扩散泳、气泡生长和气泡溃灭。其中气泡溃灭阶段微球在射流驱动下的推进速度可达每秒几十毫米，比前2个阶段的平均速度大2~3个数量级。实验观察到气泡生长阶段其半径与时间存在R_b~t1/3和R_b~t1/2两种标度率。由于气泡在Janus微球催化剂表面（Pt侧）的生长点偏离对称轴位置，Janus微球的运动轨迹呈圆周形。随H₂O₂溶液浓度的增加，还可以进一步提高Janus微球的运动速度。此研究不仅定量分析了Janus微球的运动特性，而且为实际应用中提高Janus双面微马达的运动速度和能量利用率提供了参考依据。     

亚微米SiC在水相介质中的分散性能

针对亚微米SiC粉体在水相介质中分散难的问题，首先采用单因素实验研究了球磨时间和超声时间对亚微米SiC在水相介质中分散性能的影响。在此基础上采用正交实验研究了分散剂种类、分散剂质量分数和pH值对亚微米SiC在水相介质中分散性能的影响，并用悬浮液吸光度来评价亚微米SiC分散性能。结果表明：分散剂种类对亚微米SiC分散性能影响最大，其次是pH值，分散剂浓度影响最小；亚微米SiC在水相介质中的最佳分散工艺参数为：球磨60 min，超声30 min，分散剂聚乙烯亚胺（PEI）浓度3.0%，pH=11。     

流动聚焦中锥形和射流直径影响因素的实验研究

介绍了一种制备微纳米量级颗粒的流动聚焦技术,它的最基本特点是从毛细管流出的液体由高速运动气体驱动经小孔聚焦形成稳定的锥,锥顶端射出的微射流因不稳定性破碎成小颗粒.实验在自行设计的装置上完成,分析了流动聚焦技术中影响锥-射流以及颗粒形貌的因素,总结了过程中装置的结构参数以及气体压力降、液体流量和物性等流动参数对射流直径的影响.结果显示该技术制备的颗粒单分散性好,直径达到微米和亚微米量级,在工业方面有重大应用前景.     

WC-Ni核壳结构纳米复合粉体的制备与表征

采用球磨和离子热法制备了WC-Ni核壳结构纳米复合粉体(WC为核,Ni为壳)。采用XRD、SEM、EDS和TEM对所制备的样品进行了表征。XRD结果显示,所制备的样品只有WC和Ni物相;SEM、EDS和TEM结果表明,所制备的样品中,WC呈不规则的球型,且Ni覆盖在WC颗粒表面,形成了WC-Ni核壳纳米结构。核WC颗粒的直径大约100 nm左右,壳Ni的厚度大约20 nm左右。这种核壳纳米结构的形成有利于后续WC-Ni硬质合金烧结过程中抑制WC晶粒的长大,为制备高强韧性的硬质合金奠定了实验基础。     

银纳米线的合成及其透明导电膜的性能研究

采用溶剂热法制备银纳米线(AgNWs),通过控制实验过程中的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和硝酸银的比例及氯离子与银离子的摩尔比研究这些参数对AgNWs长度及直径的 影响。研究发现,当PVP与硝酸银的摩尔比为4.5∶1且氯离子与银离子的摩尔比为2∶85时,银纳米线具有较合适的长度及直径且在溶液中具有优越的分散性,适合于导电膜的制备。采用该参数银纳米线制备出的导电膜最高品质因子达到24,高于掺锡氧化铟(Indium tin oxide,ITO)薄膜的品质因子9,且具有较好的抗弯折性能。结果表明,银纳米线透明导电薄膜在有机太阳能电池(Organic photovoltain,OPV)和有机发光二极管(Orgnic light emitting diode,OLED)等柔性电子器件领域有很大的应用潜力。     

基于Lattice-Boltzmann方法的多孔介质真空绝热特性

作为真空绝热板的芯材,多孔介质微尺度空间形貌结构及物性参数对其绝热性能影响较大。为研究多孔介质真空下的导热性能,选择颗粒状、纤维状和泡沫状3种典型多孔介质材料,并基于Lattice-Boltzmann(LBM)提出了一种随机构造多孔介质物理模型的方法。模型中重要参数结合多孔介质电镜扫描图像处理获取。采用D3Q15LBM模型进行数值模拟,并分析了真空度及颗粒/纤维/泡孔等效直径对导热系数的影响规律。模拟与实验的对比结果揭示了多孔介质真空下的导热系数随真空度及多孔介质物性参数的变化规律。     

基于单颗粒追踪法研究聚氧化乙烯溶液的微流变特性

基于单颗粒追踪方法研究了不同温度与浓度下聚氧化乙烯（PEO）溶液的微观流变特性。根据广义Stokes-Einstein关系及复杂流体黏弹性理论，利用颗粒追踪技术，对浓度为0.4 wt%~1.0 wt%的PEO溶液在25℃、35℃和45℃时的微观流变特性进行了测量和分析。研究结果表明，随着被测溶液浓度的增加，探针颗粒的布朗运动受限趋势增大，其中浓度为1.0 wt%的PEO溶液在25℃时布朗运动受限最为显著。黏弹特性模量求解结果表明:在实验条件下，PEO溶液的黏性模量（G"（ω））占主导而弹性模量（G'（ω））表现较弱；在相同温度下，黏弹性模量随着溶液浓度上升而增大；随着温度的升高，溶液弹性模量和黏性模量都呈现减小趋势，且弹性模量减小速率大于黏性模量减小速率。均方位移标准差分析表明，基于单颗粒追踪的微流变测量误差随追踪时间的增加呈增大趋势。     

复杂流体中Janus微马达自扩散泳特性的实验研究

Janus微纳马达在生物医学中作为药物输运的载体或在复杂工况中作为微纳机器人的动力部件具有广阔的应用前景。已有研究主要集中于Janus微纳马达在水溶液等简单流体中的运动，而对其在复杂流体中的运动机理及特性的研究仍非常缺乏。通过实验测量了直径2.06 μm的Janus球形微马达在高聚物聚氧化乙烯（PEO）溶液中的自扩散泳特性，实验结果系统描述了高聚物质量分数对Janus微马达自扩散泳速度、运动均方位移（MSD）及转动特性的影响。实验结果显示:高聚物的加入，不仅会影响溶液黏度，还会导致自驱动MSD在短时间段显示亚扩散特性，在推进段显示随高聚物质量分数改变的超扩散特性，甚至还会导致反常的微马达旋转加快现象。     

低能耗非热等离子体NO还原特性

分别建立了新型低能耗N2-NO系统的单电极尖端放电和介质阻挡放电非热等离子体NO还原实验系统,通过实验研究了电极极问电压V和尖端距离lg以及Al2O3,CaO,MgO,玻璃等不同介质阻挡对活性N原子产生及NO还原率的影响规律。结果表明,NO还原率随尖端距离lg的增大而先增后减,随极间电压Vm和气体停留时间t的增大而增大,尖端距离lg是决定电极之间的电场强度Eg和气流停留时间t的关键几何变量。利用活性N原子的产生条件解释了放电外轮廓直径及电场强度随尖端距离lg变化的消长规律。不同阻挡介质所形成的气体放电的电场强度不同,提供给活性粒子的能量也不同,从而对NO还原效果具有不同的影响。单电极尖端放电NO还原特性的研究结果对介质阻挡放电NO还原有指导作用。     

水溶性近红外荧光发射的PbS量子点的合成与表征

利用N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）作为稳定剂,合成了荧光性质良好的水溶性近红外发射的PbS量子点。系统考察了水相合成PbS量子点的主要影响因素,并通过TEM和XRD分别对其形貌和结构进行表征。结果表明,通过改变前体物质Pb／S,PIJ／NAC的摩尔比以及溶液的初始pH值,合成的PbS量子点显示强的近红外荧光,荧光发射峰在895nm到970urn间可调,表现出明显的量子尺寸效应。通过小鼠近红外成像实验初步证实本实验中合成的PbS量子点在生物医学成像,尤其在体内无损在位成像中具有良好的应用前景。     

新型涡轮叶片冷却技术换热特性实验研究

通过实验研究了一种新型涡轮叶片冷却技术（Thermal driving in high centrifugal field，TDHCF）的换热特性。该技术主要利用高彻体力场下微小封闭循环通道内流体的热驱动运动来达到高效换热的目的。实验中分别采用了液态H2O和氟利昂R12为热驱动介质，分析了离心力场下热驱动运动的流动规律和换热特性，讨论了TDHCF技术的总平均换热效果KH随旋转速度和热流密度的变化规律。研究发现：离心力场下，采用不同的流体作为热驱动介质所形成的热驱动运动规律相同，温度分布也基本类似，均是随着转速和热流密度的增加，热驱动运动强度提高，平均换热系数随之变大。研究结果表明：旋转速度、热流密度以及热驱动介质的热物性均影响了TDHCF所最终能达到的换热效果，其中旋转速度的影响尤为显著；在热流密度或转速不变的情况下，以液态氟利昂R12为热驱动介质，TDHCF可以达到更高的强化换热效果。与常规的气冷技术相比，采用TDHCF可以有效地提高换热效果。     

水卡量热计的流热耦合模拟研究及试验分析

研制了一种包含球冠测热体和热防护罩的球头水卡量热计,建立了球冠测热体与测试水的流热耦合模型,基于该模型和热流标定试验分析了水道内水温分布特点及其对热流测量的影响。结果表明:水道内测试水离受热面越近,水温越高,且沿水道径向的温度梯度越大;测试水质量流率越小,沿水道轴向和径向的温度梯度越大,热流计算结果因水温测点位置不同的差异就越大。设计水卡时应使热电偶尽可能远离受热面并靠近水道中轴线;使用前需进行热流标定,确定合适的测试水质量流率范围,获得准确的修正系数。试验结果表明,该球头水卡量热计能够应用于长时间、高精度、多状态的驻点热流测量。     

明胶溶液及明胶-PEG复合纺丝液流变性研究

通过对明胶溶液和明胶-PEG混合溶液流变性的研究发现,在实验所用的剪切力范围内,明胶溶液和明胶-PEG混合溶液在不同浓度、温度和pH值时均为胀塑性流体,且其粘度随着浓度的增加呈指数增长,随着温度的增加而指数降低.相同质量分数的明胶-PEG混合溶液的粘度明显大于明胶溶液的粘度,表明PEG和明胶之间存在相互作用.在明胶的等电点处,明胶溶液和明胶-PEG混合溶液都具有最低的粘度;不过,明胶-PEG混合溶液对pH的敏感性有所降低.通过对明胶溶液和明胶-PEG混合溶液非牛顿指数n的分析可知,两种溶液在低浓度和高温时更容易受到外部剪切力的影响.上述研究结果对明胶-PEG复合纺丝液的制备具有指导意义.     

美国空军研究新型碳—碳喷管断裂的原因

据“航空周刊”79年3月26日报导:空军高级行政人员作出决定要弄清3D导弹缠绕碳-碳喷管局部破裂钩原因,并发表了三幅照片。据称这种喷管可能用于未来洲际弹道导弹。喷管的设计采用热球窝(hot ball and socket)方案。上月由火箭推进研究所对一个缩尺特制实验性发动机(推力为100000磅、燃烧室压力为1640磅/吋~2)进行了试验。联合     

纳米高岭土增强PTFE复合材料的摩擦磨损特性

采用纳米高岭土颗粒增强聚四氟乙烯(Po lytetrafluoroethy lene,PTFE),通过熔融插层工艺,制备了不同重量分数的纳米高岭土增强PTFE自润滑复合材料,摩擦磨损实验在往复式滑动摩擦实验机上进行。实验条件:接触压力为5.5M Pa,往复频率为1 H z,往复行程为1.5 mm。实验结果表明:在重载低速的条件下,这种新型的自润滑材料在稳定阶段的摩擦因数在0.07~0.19的范围,填充后的PTFE复合材料的耐磨性显著提高,其中含10%高岭土的PTFE复合材料的表现最佳,比纯PTFE提高了大约54倍。纳米高岭土提高PTFE耐磨性的主要原因是:其层片结构间被PTFE分子链插入,达到了增强基体并阻止PTFE成片剥落的目的。     

"微纳流动与复杂流体"专刊简介

正二十一世纪初"微流控芯片""基因工程"等高新技术的兴起促进了微纳流体力学的发展。经典流体力学早期就开展了"低雷诺数""多孔介质"等低速、小空间尺度流动的研究,但微纳流动研究的空间或粒子的尺度更小,在一纳米至百微米范围,流动介质涉及细胞液、乳浊液等复杂流体。因此,微纳流动和复杂流体的研究具有了介观尺度的特性和更强的应用背景,需要流体力学、统计物理、化学、材料科学、生物学等多种学科的有机融合。《实验流体力学》适时推出"微纳流动与复杂流体"专刊,初衷是"为促进交流,希望向非力学专业(如化学、生物等)相关领域的学者们介绍微纳流动研究的前沿进展"。     

强驻波声场对微小颗粒群作用的实验研究

用实验手段研究了以空气为介质的强驻波声场 (声压级大于 1 5 0dB)对其中微小颗粒群 (颗粒直径小于 30 μm)的作用。实验中观察到了颗粒有规律地向波节点运动的现象 ,并发现聚集颗粒群中含有周期性长大、破裂而喷发的气泡。这些现象与声流及声辐射压力有关。对这些现象的观察和分析有助于加深对高声强下一些基本效应的认识     

不同碳材料对铜基复合材料组织和性能影响研究

本研究以石墨片、碳纳米管、石墨烯和氧化石墨烯为增强碳材料,采用复压复烧法制备了质量分数为0.5%的不同碳材料/铜复合材料,并分析了各复合材料的显微组织、相对密度、显微硬度与拉伸性能。微观组织观察表明,石墨片、碳纳米管和石墨烯在复合材料中均存在团聚,而氧化石墨烯的分散性较好。纯铜及不同碳材料/铜复合材料的相对密度较高,其值均在96.74%以上。不同碳材料/铜复合材料的显微硬度均高于纯铜,除石墨/铜外,其余碳材料/铜复合材料的抗拉强度均大于纯铜,主要强化机制为细晶强化和位错强化。然而由于碳-铜的结合力较弱,所有碳材料/铜复合材料的断后伸长率均小于纯铜。综合比较发现,以氧化石墨烯为增强材料制备的还原氧化石墨烯/铜复合材料的性能最佳,其相对密度、显微硬度、抗拉强度均为最大,分别为99.04%、71.2 HV、229.22 MPa,断后伸长率达到了66.8%。