生物再生生命保障系统中小麦秸秆好氧生物处理及其微生物群落演替

为解决生物再生生命保障系统(BLSS)中植物不可食秸秆等固体废物处理问题,采用微生物发酵技术对小麦秸秆进行处理。通过正交实验对发酵温度、初始含水率及碳氮比3个因素进行优化,在最优条件下采用BLSS固废生物转化器进行验证,并分析固废生物转化器发酵过程中微生物数目及群落结构演变。实验结果表明:最优发酵条件为温度55℃、初始含水率60%、碳氮比30:1,该条件下摇瓶和固废生物转化器中降解效率分别为42.5%和56.3%。微生物总数达到3.27×10~(7 )个/mL。基质中微生物多样性显著,群落结构发生明显变化,种属多样性有下降趋势,而与纤维素降解等功能相关的优势菌群Bacillus(芽胞杆菌属)、Thermolactis(热乳芽胞杆菌)、Scopulariopsis(帚霉属)及Aspergillus(曲霉属)等丰度明显上升。研究结果为BLSS中植物固废提供高效的生物处理方法,并为植物固废处理微生物菌剂制备提供参考。     

空间固废热熔处理水气挥发特性研究

获取空间固废处理过程的废水、废气产生规律是废水净化、废气处理的前提条件.针对载人航天中典型的固体废物,包括食品残渣、舱内工作服和个人用品,开展热熔实验.使用总碳分析仪、离子色谱仪、气相色谱-质谱联用仪等仪器,对不同处理温度和处理时间条件下,废物热熔产生的废水、废气开展研究.结果表明:120～170℃时,水回收率随着温度...     

改性废胶粉/天然橡胶的制备及性能

以丙烯酰胺(AM)为接枝单体,采用紫外光(UV)接枝的方法对废胶粉进行接枝改性,研究了废胶粉接枝改性的最佳条件。将最佳改性条件下的废胶粉与天然橡胶制成复合材料,研究了复合材料的力学性能、热空气老化性能及微观形貌。结果表明:废胶粉紫外光接枝改性的最佳条件为废胶粉目数为100目,AM用量为8%,BP用量为5%,光照时间为4 min。当改性废胶粉添加量为10%时,复合材料的拉伸强度、邵尔A硬度均有所提高;复合材料的抗热氧老化性能得到改善。微观形貌分析表明:改性废胶粉在NR中的分散性得到了改善,相容性得到了提高。     

石墨烯增强Fe3O4/乙基纤维素复合微球吸波性能

多元复合材料有利于实现高效、轻质、宽频的吸波效果，在航空航天领域具有重要的研究与应用价值。通过乳化反应制备了以乙基纤维素(Ec)为骨架的还原氧化石墨烯(rGO)-Fe₃O₄/Ec复合微球，采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和矢量网络分析仪(VNA)对复合微球的物相结构、微观形貌和电磁性能进行表征与分析。结果显示复合微球内部通过Ec与rGO、Fe₃O₄有序组合，Ec形成丰富的多孔结构，增强了微波多重反射和散射。当rGO含量为6.6wt%、厚度为1.8 mm时，在14.32 GHz处达到最小反射损耗(-30.35 dB)，有效吸收频宽为4.88 GHz(12.24～17.12 GHz)。     

基于I-Br-Cl三元杂化钙钛矿薄膜的制备及表征

钙钛矿具有吸收系数高、载流子扩散长度长和带隙可调节等优点，是目前最有应用前景的光电材料。研究表明，掺杂Br、Cl的MAPbI₃可以提高钙钛矿薄膜的稳定性和光谱性能。为探索I-Br-Cl三元卤素杂化钙钛矿薄膜可行性，采用一步旋涂法制备了掺I、Br、Cl量不同的钙钛矿薄膜，并对其微观形貌和结构进行表征，对其光谱性能进行测试。结果表明：在所制备的薄膜试样中，MAPb(I_0.85Br_0.05Cl_0.10)₃钙钛矿可形成连续完整的薄膜，其结晶度最高，吸光度最大；MAPb(I_0.80Br_0.05Cl_0.15)₃钙钛矿薄膜的发光强度最高。     

周期换向脉冲法快速电沉积 Al2 O3／Ni 复合镀层

以 Al2 O3微粒为分散相,进行了周期换向脉冲复合电沉积工艺研究,快速电沉积出了 Al2 O3／Ni 复合镀层。利用扫描电镜及能谱分析技术对 Al2 O3／Ni 复合镀层的微观形貌及组成进行了表征,考察了脉冲参数对复合镀层中Al2 O3含量及镀层微观形貌的影响;并就周期换向脉冲电沉积与直流电沉积复合镀层的微观形貌、镀层应力及沉积速率进行比较。结果表明：采用周期换向脉冲法快速电沉积可以得到组织致密、内应力小、沉积速率高的 Al2 O3／Ni复合镀层。     

碳化锆液相陶瓷前驱体的制备及陶瓷化

以聚锆氧烷PNZ 为锆源、炔丙基酚醛PN 为碳源制备了一种ZrC 液相陶瓷前驱体PNZ-PN,该前
驱体经1 600℃热解能够转化为高度结晶的ZrC 陶瓷。通过FT-IR、DSC、TGA 对前驱体的固化过程及固化样
的热失重行为进行了分析;通过XRD、元素分析和SEM 对热解产物的晶相组成及微观形貌进行了分析。结果
表明:1 200℃以下,热解产物主要是ZrO2,1 400℃时开始发生碳热还原反应出现结晶度较小的ZrC,经1 600℃
热解后可完全转化为ZrC;PN 的加入量会影响热解过程中陶瓷样品的ZrO2 晶相及1 600℃热解产物的碳含量,
通过调整PN 的加入量最终可得到自由碳含量1. 66%、近似纯相的ZrC 陶瓷;得到的陶瓷粒子Zr、C 元素分布
均匀、粒径主要分布为100 ~200 nm。     

PAN原丝取向行为与初生纤维结构的相关性

通过改变浓度、温度等凝固浴条件,获得取向行为不同的PAN原丝,采用声速法测定原丝的取向结构,使用X射线衍射仪、光学显微镜对PAN初生纤维的聚集态结构、截面形貌进行表征,建立原丝取向与初生纤维结构的相关性。依据取向度随牵伸倍数变化对数拟合曲线的斜率,定义原丝的分子链取向能力a,研究a与初生纤维结晶度的关联性。结果表明:初生纤维结晶度越高,PAN原丝可牵伸性越小,在同一牵伸倍数下纤维全取向度越高;原丝最大牵伸倍数受初生纤维径向结构影响显著,在凝固浴浓度74%时出现极大值;高溶剂含量的纤维分子链取向能力大于低溶剂含量的纤维;原丝的分子链取向能力随初生纤维结晶度增大而增大。     

纤维素甘油醚硝酸酯粘合剂及其推进剂的力学性能

利用X-ray衍射、拉伸实验和动态力学性能DMA实验研究了纤维素甘油醚硝酸酯(NGEC)的结晶度、NGEC及其推进剂的力学性能和动态力学性能,借助扫描电镜观察了NGEC基改性双基推进剂的断裂形貌,并通过流动性实验探索了NGEC全部与部分取代NC的改性双基推进剂的热加工工艺性能。结果表明:与NC相比,NGEC的结晶度和力学强度略低、延伸率较高、玻璃化转变温度低且转变温度范围宽;加入NGEC,可降低高固体含量改性双基推进剂的脱湿现象,有利于提高其力学性能;粘合剂体系中NGEC的含量对其改性双基推进剂的玻璃化转变的α松弛影响较大,随着NGEC含量的增加α松弛温度明显降低,而对β松弛的影响较小;与NC相比,NGEC的加入降低了改性双基推进剂的流动性实验出药压力,提高了出药速度,具有良好的热塑性及热加工安全性。     

SiC基体结构及其对C/SiC复合材料性能的影响研究北大核心CSCD

采用聚碳硅烷作为前驱体,在800、1000、1200℃下烧结得到SiC基体,研究了温度对SiC基体密度、结晶程度的影响。结果表明基体随着温度的提高,基体密度提高,结晶程度逐渐提高,Si含量比例升高。在800℃时,基体密度为2.30 g/cm^(3),所得基体结构接近无定型态,在1000和1200℃下的密度分别为2.50和2.56 g/cm^(3),晶粒尺寸分别为2.6和4.1 nm。再以聚碳硅烷为前驱体,以碳纤维织物为增强体,采用PIP工艺制备C/SiC复合材料,热解最高温度同样为800、1000、1200℃,得到三组C/SiC复合材料,对复合材料进行了力学性能测试和断口微观结构观察,分析了基体结构对复合材料力学性能的影响。研究结果表明,在一定范围内提高热解温度,有利于改善基体特性和提高复合材料的致密化效率,从而使复合材料的力学性能有所提升,特别是弯曲、层间剪切和压缩性能提高作用明显。     

用扫描电镜研究固体推进剂老化过程

本文介绍了用扫描电子显微镜对不同老化条件下固体推进剂(以下简称固推剂)老化过程的研究。从各个条件各个阶段样品微观形貌的特征和变化过程,分析了固推剂老化遵循的一些规律:过氯酸铵(以下简写为AP)粒子的分解和对粘结剂的脱湿逐步地降低了固推剂的机械牲能;以交联形式老化的粘结剂易使AP粘子产生脱湿,苯乙烯的挥发也是脱湿的原因;老化过程中付产物的大量积存导致了老化机理的改变,引起粘结剂的剧烈分解并使寿命终点随即出现,缩短了使用寿命。 采用与固推剂主要成分单独形貌对比的办法,来判断样品的形貌。同时采用撕裂断口(以下简称撕口)和断裂断口(以下简称断口)两种样品,按其形貌特征,从不同的力学角度来分析试样弱点所处的微观部位,判断其老化机理。 另外,文中还介绍了制样、观察和拍照方法对微观形貌的影响。     

航空轴承表面合成DLC薄膜的结构特征和滚动-接触疲劳物理模型

利用等离子体浸没离子注入与沉积（PIIID）复合强化技术,在AISI440C航空轴承钢表面合成了类金刚石碳（DLC）薄膜。Raman光谱分析揭示出所制备的DLC膜层主要是由金刚石键（sp³）和石墨键（sp²）组成的混合无定形碳膜,且sp³键含量大于10%。原子力显微镜（AFM）形貌表明,DLC膜层表面光滑,结构致密均匀,与基体结合良好。被处理薄膜试样在90%置信区间下的疲劳寿命L₁₀,L₅₀,特征疲劳寿命L_a和平均寿命较基体分别延长了10.1,4.2,3.5和3.6倍。ANSYS模拟结果显示,最大剪切应力出现在膜基结合处并且靠近膜层内部,最大值达到2 150 MPa。结合ANSYS模拟结果和扫描电镜（SEM）观察形貌分析发现,膜层内部存在的微观缺陷是滚动接触疲劳裂纹产生的诱因,循环载荷所形成的最大剪切应力和润滑油中污染颗粒的共同作用是疲劳磨坑最终形成的外在动力。建立了循环载荷条件下PIIID DLC/AISI440C轴承接触疲劳破坏的5阶段物理模型。     

无机胶黏剂在固相渗铬环境中的失效行为

一种商用耐高温无机胶黏剂在固相渗铬工况下发生了胶黏作用失效现象,本工作分析了该胶黏剂失效的原因.首先,通过XRD分析了该胶黏剂的相组成,利用体式显微剂观察固化后胶体的整体形貌,采用扫描电镜、能谱和X光电子能谱分析胶黏剂经固相渗铬环境后微观形貌和成分的变化.分析结果表明:硅酸盐类无机胶黏剂在固相渗铬环境中受到酸性气体、水和活性铬的作用,其中酸性气体和水分的协同作用是造成胶黏剂失效的主要原因.通过控制固相渗铬工艺参数,减少工况中水分含量,可有效避免胶黏剂的失效行为.     

SiCO陶瓷隔热复合材料TaSi2-MoSi2硼硅酸盐玻璃涂层制备与性能

为了提高SiCO陶瓷隔热复合材料的抗氧化抗热震性能,通过刷涂法制备SiCO陶瓷隔热复合材料TaSi_2-MoSi_2硼硅酸盐玻璃涂层,借助扫描电镜、X射线衍射等手段对硼硅酸盐玻璃含量分别占23%、31%、38%、41%的涂层进行微观形貌和相组成分析,对不同含量的涂层进行1 500℃氧化5 min,取出后冷却至室温的重复循环试验。结果表明:在循环次数达到25次,氧化总时间达到125 min后,硼硅酸盐玻璃含量占38%的TaSi_2-MoSi_2硼硅酸盐玻璃涂层表面具有最少的孔洞和裂纹,涂层的失重率为-2.1%,说明该涂层具有最好的抗氧化和抗热震性能。。     

光固化巯基-乙烯基硅氮烷陶瓷前驱体制备氮化硅陶瓷

以不同用量的多官能巯基化合物与乙烯基硅氮烷预聚物组成液态光固化体系,经紫外光辐照后固化成聚合物陶瓷前驱体,后经1400℃无压热裂解制备氮化硅。采用热失重（TGA）分析陶瓷前驱体的热解特性,X射线衍射（XRD）分析热解后材料的相组成及晶态结构,场发射枪扫描电子显微镜（SEM）观察和表征材料的微观形貌。陶瓷前驱体在热解过程中分别在325—350℃和475—505℃出现两个失重峰,随着体系中巯基化合物含量的增加,前驱体的热解失重率增加,陶瓷收率降低,最终陶瓷的相对密度下降,结晶度增高,晶粒尺寸增大。经1400℃热解15h,得到部分α-Si3N4晶体;热解24h,得到大量α-Si3N4和少量β-Si3N4的材料,在空洞中发现富氮的细长纤状和片状晶体。     

浸渍-提拉法制备WO3薄膜的气敏性能研究

采用溶胶-凝胶方法制备WO3前驱液,利用浸渍-提拉法使其成膜。通过XRD分析了不同热处理温度对WO3晶体结构的影响,通过SEM图观察了不同提拉次数的WO3薄膜形貌。所得WO3薄膜的微观结构和气敏性能随提拉次数不同而有很大差异,提拉1次、2次的样品薄膜不连续,电阻过大,灵敏度无法测量;提拉3次成膜的样品电阻稳定,气敏性能最好,对NO2有很高的灵敏度。     

聚碳硅烷粉尘火灾爆炸特性参数测试及安全性分析

为确保聚碳硅烷粉尘作业安全,避免发生火灾爆炸事故,本文按照相应国家测试标准,采用标准测试仪器,对聚碳硅烷粉尘的最小点火能、最低着火温度、爆炸下限浓度3个火灾爆炸特性参数进行了测试。结果表明:聚碳硅烷粉尘最小点火能1. 5 mJEmin2 mJ,最低着火温度MIT=320℃,爆炸下限浓度12 g/m3Cmin13 g/m3。结合常见涉爆粉尘火灾爆炸特性参数范围比对分析,结果表明:聚碳硅烷粉尘最低着火温度和最小点火能均较低、爆炸下限浓度也小,说明该粉尘极易被引爆,安全风险较高。     

空间站洗浴废水净化技术研究

针对空间站在航天员长期驻留期间因洗浴等个人卫生活动产生的废水的净化再利用需求,在对航天员洗浴废水处理要求、洗浴废水中污染物特性分析的基础上,提出了一套由消泡剂预处理、蒸汽压缩蒸馏处理和反渗透膜处理相结合的洗浴废水净化处理方案,并在系统样机上完成了方案的可行性及技术指标的试验测试,其中系统样机的废水处理速度为0.9~1.0 kg/h,水回收率为90%,功耗为300~320 W,回收水的主要水质指标为:总有机碳含量为2~4 mg/L,电导率为1~4μS/cm,总氮含量为1~3 mg/L,p H值为6.5~8。结果表明该方案能耗低、水回收率高、净化水水质好,工程可用性较强。     

热处理工艺对SnO_2微米球结构的影响研究

以SnCl_2·2H_2O和葡萄糖为主要原料,在均相反应仪中于180℃下反应24h,制备得到SnO_2与碳复合的纳米粉体,进一步通过热处理去除碳,得到有介孔的SnO_2微米球,为了研究热处理温度和保温时间对其物相和微观结构的影响规律,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对产物的物相及形貌进行表征。结果表明,不同的热处理温度与保温时间对SnO_2微观形貌有较大的影响,在400℃、500℃和600℃保温2h得到的产物均为纯相SnO_2微米球,该微米球由大约50nm的SnO_2纳米晶组装而成,随着热处理温度的升高,SnO_2纳米晶的结晶度提高,尺寸增大。在500℃下研究保温时间(0h、2h、4h)的影响规律发现,保温时间为0h时,SnO_2呈现出杂乱分布的纳米颗粒,随着保温时间延长,SnO_2纳米晶逐渐组装成较为规则的微米球结构。研究结果可为SnO_2负极材料的结构设计提供新思路。     

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。