FTO基银纳米线电极的制备及电催化氧化甲醛的性能研究

为了增强银纳米线与基材的结合性和提高银纳米线在基材上分布的规整性,采用恒电压沉积法,以改进的阳极氧化铝/聚乙烯醇/氟掺杂氧化锡(AAO/PVA/FTO)为模板,制备出具有不同形貌和尺寸的FTO基纳米银电极。场发射扫描电子显微镜(Field Emission Scanning Electron Microscopy,FESEM)研究结果表明沉积60min时的产物为生长在PVA膜上的长度为20~25μm的FTO基银纳米线阵列。进行了该电极对低浓度甲醛催化氧化的研究,实现了对甲醛浓度在0.1~3.7mmol/L范围的检测,检测灵敏度为48.966 0μA·cm-2·(mmol/L)-1,检测限为6.48×10-3 mmol/L。与乙醛、乙醇和丁醇相比,该电极对甲醛的选择性好,并且制备方法简便,有望作为低浓度甲醛检测传感器。     

泡沫碳化硅中碳化硅纳米线的原位生长及结构表征

利用蛋白质发泡法制备泡沫SiC陶瓷,以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,采用化学气相沉积(CVD)工艺在泡沫SiC中原位生长出大量SiC纳米线。使用X射线衍射仪,扫描电子显微镜和透射电子显微镜对纳米线的物相组成和微观形貌进行表征。结果表明,纳米线直径为100～200nm,长度达到数百微米,均匀分布在泡沫SiC的气孔中,纳米线由沿1 1 1方向生长的β-SiC晶体组成,在纳米线顶端未发现球状催化剂存在,表明其生长机理主要为气-固(VS)生长机理。     

NiCo/Cu多层纳米线的制备、表征以及磁化反转机制研究

采用电化学沉积在多孔氧化铝模板中制备了NiCo/Cu多层结构纳米线,并使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了纳米线的形貌和微观结构。透射电子显微镜的结果表明,通过控制阶梯电位时间,制备的铁磁层厚度为100nm,非铁磁层厚度为10nm。结合选区电子衍射技术(SAED)与X射线衍射分析技术(XRD),确定多层纳米线的晶格结构是面心立方(FCC)。在分析多层纳米阵列的微观结构之后,使用振动样品磁强计(VSM)测量磁滞回线。结果表明,随着Co含量的增加,多层纳米线的矫顽力升高。当多层纳米线中Co含量为10%和30%时,易磁化轴垂直于纳米线,当Co含量为70%和90%时,易磁化轴平行于纳米线。最后,对纳米线磁化翻转机制进行微磁学模拟分析得出,当外加磁场垂直于纳米线时,磁化反转机制是形核机制;当外加磁场平行于纳米线时,磁化反转机制是卷曲机制。     

溶胶凝胶法制备稳定ZrC溶胶体系

以正丙醇锆为锆源、蔗糖为碳源制备ZrC溶胶体系,研究了溶剂中水含量对体系胶粒大小、凝胶时间、干凝胶碳热还原产物的物相及粒径大小的影响。同时也对加水之后形成干凝胶的碳热还原过程及碳锆摩尔比进行了详细探讨。结果表明:当C与Zr的摩尔比(记为C/Zrmol)为7、醋酸和水溶剂的体积比为5∶1时,制备出室温下可稳定存在的ZrC前驱体溶胶,Zeta电位约为18.7 m V。此干凝胶在1 700℃下经碳热还原后可得到平均粒径约为240 nm的ZrC粉末。     

潜伏性热释放型2PZ-PGMA微胶囊固化剂制备工艺的优化

以2-苯基咪唑(2PZ)为芯材,聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)为壁材,采用溶剂挥发技术,成功地制备了一种新型潜伏性热释放型2PZ-PGMA微胶囊固化剂。系统地研究了溶剂种类及油水比、表面活性剂种类及用量、核壳投料比等参数对微胶囊形貌、粒径大小及分布、囊芯2PZ含量及产率等的影响,最终优化了微胶囊固化剂的制备工艺:当溶剂为二氯甲烷,油水比(体积比)为4∶5,表面活性剂为0.4%(质量分数)SDS,核壳投料比为1∶1时制备的微胶囊固化剂最优。     

三维石墨烯网络复合材料的电磁波屏蔽性能研究

通过溶剂热法与电泳法制备了以碳纳米管膜为基底的三维石墨烯/碳纳米管/四氧化三铁膜状复合材料,然后以环氧树脂为基体制备出多层电磁波屏蔽复合材料。分析了电场强度和沉积时间对氧化石墨烯层结构形貌、复合材料电导率和屏蔽效能的影响。研究结果表明:当复合材料为4层时,厚度仅为1.4mm,在X波段频率范围内的最高电磁屏蔽效能为49.7d B,比屏蔽效能高达35.5d B/mm,超过目前大多数碳基复合材料,抗拉强度为53.2MPa,是兼具高屏蔽性能和力学性能的石墨烯电磁波屏蔽材料。     

硼酸铝晶须增强TDE-85型环氧树脂复合材料研究

以硼酸铝晶须为增强剂，以4，5-环氧环己烷-l，2-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85)／甲基纳狄克酸酐(MNA)作为基体，采用浇注成型工艺制备晶须增强环氧树脂复合材料。考察了晶须尺寸、表面处理方法、含量对树脂体系力学性能和热性能的影响。结果表明，用偶联剂KH550处理晶须时，所用溶剂pH值会影响晶须的处理效果，酸化溶剂的效果更好；晶须长径比比较大、尺寸分布均匀的晶须其增强效果更好；晶须可明显改善体系的力学性能和耐热性，其中弯曲强度随晶须含量的增加而增大，当晶须含量超过一定量时，弯曲强度反而呈现下降趋势，晶须对体系冲击强度的影响较小，体系的热变形温度随晶须含量的增加而增大，在晶须添加量为15％(质量分数)左右时，所得体系的综合性能较好。     

大长径比钛合金螺栓制造及测试

航空钛合金紧固件具有较高的精度要求,需完备的技术基础以支撑,因而其制造难度高于民用合金钢紧固件,其中大长径比钛合金螺栓更为明显。对于大长径比钛合金螺栓,在制造过程中存在严重的加工变形,需要解决热镦锻成形、热处理变形控制、整体型面加工及尺寸协调、高频疲劳测试等方面的难题。本文通过有效的热镦锻设备加工能力开发解决镦锻成形问题,热处理工装开发研究、科学的加工余量设计等途径解决了大长径比钛合金螺栓加工变形难题,通过优化的测试方法实现了大长径比钛合金螺栓有效性能测试。     

温度载荷下装药内外径比和长径比对结构完整性影响的规律研究

在固体火箭发动机装药设计中通常将药柱的外径与内径之比定义为m数(m=R/r)为研究装药设计参数m数和药柱长径比在温度载荷下对装药结构完整性的影响, 采用基于Total Lagrangian方法的热粘弹性大变形增量本构关系, 通过选取9种m数以及8种药柱长径比, 共72个计算模型, 对装药结构完整性进行了计算, 结果表明温度载荷下药柱最大Von Mises等效应力、应变值受药柱m数以及长径比共同影响.并得出当长径比大于3时, 药柱最大等效应力、应变值主要取决于m数的结论.      

酚醛树脂基纳米多孔材料的制备及结构调控

酚醛树脂基纳米多孔材料（Phenolic Resin-based Nanoporous Materials,PNM）是满足新一代航天飞行器轻质、高效隔热需求的新型热防护材料,传统制备方法中需使用超临界干燥技术,制备周期长、成本高。本研究通过两步法,即先合成线性酚醛树脂,再进行溶胶-凝胶的方法,实现了常压干燥PNM的制备。系统研究了固化剂含量、固化温度和固化时间对材料结构的影响和调控作用,分析了影响材料收缩率和热稳定性的因素。结果表明,PNM的微观纳米结构的变化会影响材料干燥后的收缩率,制备大颗粒、大孔径的微观结构更有利于降低材料的收缩率。而PNM的热稳定性主要受交联反应过程形成的化学结构的影响,通过优化固化剂的含量可提高PNM的热稳定性。当固化剂含量为10%,固化温度提高至150℃,固化时间延长至48 h的条件下,获得的PNM有最高的热稳定性（900℃下的残碳率为54.2%）、最发达的孔结构（比表面积为264.0 m²/g、孔容为2.67 cm³/g、平均孔径为40.0 nm）和最小的收缩率（0%）。此PNM制备方法简单、性能优异,在未来航天飞行器上有广阔的应用前景。     

Scalable Preparation of SrTiO3 Submicro-wires from Layered Titanate Nanowires

SrTiO3 submicro-wires were prepared by the reaction of layered titanate nanowires with Sr(OH)2 powder in an autoclave. The wires were investigated using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), Ultra-violet visible (UV-vis), photoluminescence (PL) and Raman spectroscopy. The XRD measurement shows that the prepared SrTiO3 submicro-wires hardly have impurity phases. The SEM and TEM images demonstrate that the scalable wires, which need to be proc- essed at the reaction temperature of 180 ℃ for about 48 hours, are not composed of single crystals. The PL shows that the wire-like SrTiO3 has emission peaks at the wavelengths of 568 and 585 nm. Further, the Raman spectroscopy reveals structural changes in the products through different reaction time.     

离子束辅助沉积WS_2-Ti-Ag复合薄膜的摩擦性能

采用ZDH-100型号离子束复合沉积设备沉积WS_2-Ti-Ag复合薄膜,基材为轴承钢和单晶硅(100).采用场发射扫描电子显微镜、XRD衍射仪,检测复合薄膜的表面形貌、微观结构.采用球-盘式摩擦磨损试验机,对复合薄膜在大气环境中的摩擦性能进行了研究.结果表明:采用离子束辅助沉积技术制备的WS_2-Ti-Ag复合薄膜是非晶态薄膜;并且随法向载荷的增加,复合薄膜的摩擦因数减小,摩擦状态越稳定,耐磨寿命越短.     

采用详细化学反应机理的火焰面模型模拟煤油两相燃烧流场

基于可实现的 k-ε湍流模型、颗粒随机轨道模型、火焰面模型和航空煤油详细化学反应机理对模型燃烧室内两相燃烧流场进行了数值模拟.其中详细反应机理由替代燃油(80%质量分数的正癸烷,20%质量分数的1,2,4-三甲基苯)的反应机理和NO_x的反应机理组合而成.通过与实验数据的比较,考察采用该详细化学反应机理的火焰面模型模拟RP-3航空煤油燃烧流场的准确性,特别是污染物排放计算的精度.结果表明:稳态火焰面模型模拟的温度场和CO₂生成量与实验数据吻合较好,而预测的NO排放量与实验值偏差较大;非稳态火焰面模型显著提高了NO的预测精度,在工况1(来流马赫数为0.16,进口温度为537K,油气比为0.0048,常压)条件下与实验数据吻合较好,但在工况2 (来流马赫数为0.155,进口温度为523K,油气比为0.010,常压)条件下仍过高估计了NO的排放量.      

中心支板参数对RBCC发动机性能影响研究

针对某宽域加速飞行任务下RBCC发动机中心支板主要几何参数设计问题，采用全流道一体化数值模拟方法，在Ma 0.4-6速域内研究支板阻塞比、顶角及长宽比等参数对发动机引射、亚/超燃模态的性能影响规律。结果表明，随着阻塞比增大，各模态下空气流动受压缩作用增强，燃烧反应更加充分，发动机总推力有0.13%-5%的提升；随着顶角增大，除Ma 2.5工况由流道截面构型变化引起激波形成外，增强的支板前缘激波使得燃烧反应位置较为集中，燃料喷注贯穿主流深度提高，较为充分的燃烧释热使得发动机总推力有2.2%-5.7%的提升；随着长宽比减小，在Ma 0.4-4条件下，增大的流道面积有利于煤油横向扩展，较好的氧燃掺混使得发动机总推力有2%-4.8%的提升，而在Ma 6条件下，支板前缘激波的减速增压作用逐渐减弱，发动机总推力可降低5.2%-7.1%。所得结论可为RBCC发动机中心支板设计参数选择提供依据。     

组分变化对甲烷氧化特性影响

在射流搅拌反应器实验平台上针对温度范围850～1300K、常压条件下的甲烷氧化反应过程进行了实验研究,采用气相色谱仪测量了变组分条件下(当量比范围0.2～2、氧气体积分数2％～8％、二氧化碳体积分数0～20％、水蒸气体积分数0～20％)主要反应物(CH4、O2)、主要中间组分(C2H6、C2H4、C2H2、H2)和主要...     

宽高比对二元高超声速进气道性能的影响

对相同迎风面积、不同宽高比的二元高超声速进气道在设计马赫数6.0和非设计马赫数下的三维流场进行了数值模拟,研究了宽高比对进气道流场特征及性能参数的影响。结果表明,随着宽高比的增加,由于进气道长度和气流浸润面积的变化,内压段进口总压恢复系数、进气道流量系数和内部阻力系数逐渐降低;由于侧壁附近三维流动区域占整个流场的比例不同,当宽高比较小时,侧壁附近三维流动效应对进气道性能影响显著,进气道的总压恢复系数相对降低、增压比升高、温升比升高、出口马赫数降低,小宽高比进气道的低马赫数起动性能趋于恶化;设计马赫数下,宽高比的增加使二元高超声速进气道的反压承受能力降低。     

The Far Ultra-Violet Imager on the Icon Mission

ICON Far UltraViolet (FUV) imager contributes to the ICON science objectives by providing remote sensing measurements of the daytime and nighttime atmosphere/ionosphere. During sunlit atmospheric conditions, ICON FUV images the limb altitude profile in the shortwave (SW) band at 135.6 nm and the longwave (LW) band at 157 nm perpendicular to the satellite motion to retrieve the atmospheric O/N₂ ratio. In conditions of atmospheric darkness, ICON FUV measures the 135.6 nm recombination emission of \(\mathrm{O}^{+}\) ions used to compute the nighttime ionospheric altitude distribution. ICON Far UltraViolet (FUV) imager is a Czerny–Turner design Spectrographic Imager with two exit slits and corresponding back imager cameras that produce two independent images in separate wavelength bands on two detectors. All observations will be processed as limb altitude profiles. In addition, the ionospheric 135.6 nm data will be processed as longitude and latitude spatial maps to obtain images of ion distributions around regions of equatorial spread F. The ICON FUV optic axis is pointed 20 degrees below local horizontal and has a steering mirror that allows the field of view to be steered up to 30 degrees forward and aft, to keep the local magnetic meridian in the field of view. The detectors are micro channel plate (MCP) intensified FUV tubes with the phosphor fiber-optically coupled to Charge Coupled Devices (CCDs). The dual stack MCP-s amplify the photoelectron signals to overcome the CCD noise and the rapidly scanned frames are co-added to digitally create 12-second integrated images. Digital on-board signal processing is used to compensate for geometric distortion and satellite motion and to achieve data compression. The instrument was originally aligned in visible light by using a special grating and visible cameras. Final alignment, functional and environmental testing and calibration were performed in a large vacuum chamber with a UV source. The test and calibration program showed that ICON FUV meets its design requirements and is ready to be launched on the ICON spacecraft.     

TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊研究

采用Ag-Cu-Ti钎料进行了TiAl合金与40Cr钢的真空钎焊连接,用拉伸试验对接头的连接强度进行检验,采用扫描电镜、电子探针和X-射线衍射分析等手段对接头断口的形貌、界面原子扩散、界面反应及界面产物进行了分析.研究结果表明,采用Ag-Cu-Ti钎料时得到的焊缝具有很高的强度(426MPa),是因为钎料和TiAl母材中的Ag,Cu,Ti原子发生了互扩散,而且在钎料与母材的界面发生了界面反应,形成了AlCu2Ti相,实现了冶金上的结合.     

Experimental investigation on boiling heat transfer characteristics of Al_2O_3-water nanofluids in swirl microchannels subjected to an acceleration force

Experiments were carried out to investigate the boiling heat transfer characteristics of Al_2O_3-water nanofluids in swirl microchannels under terrestrial gravity and acceleration fields. A centrifuge with a two-meter long rotational arm was used to simulate the acceleration magnitude up to 9 g and three various acceleration directions. Three test sections with different geometric parameters were applied. The volume concentration of Al_2O_3 nanoparticles with an average diameter of 13 nm was varied from 0.07% to 0.1%. The mass flow rate and vapor quality were in ranges of 3–6 kg/h and 0.4–1.0%, respectively. The effects of the mass flow rate, microchannel aspect ratio,vapor quality, nanoparticle volume concentration, and acceleration direction and magnitude were analyzed in a systematic manner. Experimental results showed that the acceleration direction and magnitude had significant influences on the boiling heat transfer. The heat transfer under configuration C was found to be superior to that under configurations A and B. Moreover, the heat transfer coefficient increased with increases of the mass flow rate and the volume concentration and decreased with the aspect ratio.     

微通道热沉对流传热理论模型及实验

用理论及实验相结合的方法研究了微通道热沉流动与传热特性.首先,总结并提出了微通道热沉对流传热的理论模型;然后,实验测量并计算了微通道热沉的压降及努塞尔数,其理论值与实验值吻合较好,平均误差在10%左右;最后,分析了不同雷诺数及通道宽高比时的导热热阻、对流热阻及电容热阻占总热阻份额的大小.结果表明:对流热阻是影响微通道热沉传热性能的重要因素,当雷诺数为985,通道宽高比为1时,对流热阻占总热阻90%左右;而在雷诺数较小时,导热热阻占总热阻的份额小于10%,可以忽略不计;电容热阻占总热阻的份额随着雷诺数及通道宽高比的增大而降低.