高稳定磁流变液的制备和性能分析

采用X-ray衍射、扫描电子显微镜及振动样品磁强计等表征手段,研究通过气体渗氮在羰基铁颗粒表面形成的氮化物薄层,分析了羰基铁颗粒氮化后的形貌、抗氧化性能和磁性能。将氮化后的羰基铁粉加入高分散性添加剂,用高速分散的方法制备了高稳定磁流变液,分析了该磁流变液的磁性能、流变性能和抗沉降性能,并研究了该磁流变液在器件应用中的稳定性。结果表明：采用该工艺制备的磁流变液的摩擦系数降低至0.054,3个月沉降＜10%,零场黏度≤1.0 Pa·s,最大剪切应力≥60 kPa,在20～125 ℃范围内,阻尼器阻尼力最大衰减率14.3%。氮化提高了磁流变液悬浮相的表面抗磨、耐蚀性能,改善了磁流变液抗沉降团聚稳定性。     

表面活性剂对磁悬浮液体稳定性的影响

磁流变液中固相颗粒由于重力大于浮力而下沉。本文从流体力学的角度,分别考虑了基载液的粘度,固相颗粒的大小,固－液相的密度差与颗粒沉降速度的关系;表面活性剂对改善颗粒沉降的作用,并比较分析了不同基载液与表面活性剂适配的实验结果。     

磁流变液沉降分析及可变浓度区剪切应力特性

针对磁流变液沉降现象及抛光过程中由于沉降导致的剪切应力不均匀、抛光压力不足的问题,采用参数辨识法和等效替代法研究沉降区域中可变浓度区的磁流变液剪切应力特性,通过实验方法获得了磁场强度、剪切速率、磁性颗粒种类对可变浓度区磁流变液剪切应力的影响规律.结果表明:在沉降区域中可变浓度区内,磁流变液的剪切应力随磁感应强度和剪切速率呈正相关变化,并最终达到稳定阈值;在体积分数为5%～30%时,磁流变液的沉降速率随体积分数的增大而减小,且体积分数越大,沉降稳定性越好;当剪切速率为100 s~(-1)、磁感应强度为600 mT时,羰基铁粉颗粒的磁流变液的剪切应力比同体积分数的Fe_3O_4颗粒的磁流变液要提高783.74%.     

固体颗粒对油田采出水性质的影响

通过试验研究了固体颗粒对油水界面张力、界面剪切粘度、悬浮液体系zeta电势等的影响,进而考察了不同条件（如矿化度、pH值等）对胜利油田坨四采出水悬浮液稳定性的影响。结果表明：含固体颗粒的体系,油水界面张力、zeta电势增加;固体颗粒浓度增加,水中油含量降低,固含量增加,界面剪切粘度增大,悬浮液稳定性增强。     

微米级浓悬浮体系中粒子的沉降稳定性及其表征方法

以具有机电耦合效应的磁性粒子浓悬浮溶液体系为例,讨论微米级粒子在悬浮体系中的沉降稳定性及其表征方法。实验结果表明,在微米级磁性粒子浓悬浮体系中加入一定量纳米粒子,不但能增强其磁流变效应,而且使微米粒子的沉降稳定性显著增加。后者类似结果也适用于具有电流变效应的其它浓悬浮溶体系。     

表面改性SiC纳米颗粒在电镀溶液中的分散研究

以十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂,制备了SiC纳米颗粒的悬浮液.通过沉降试验和离心分离试验对表面改性后的SiC纳米颗粒悬浮体系的稳定性进行了比较分析,结果表明,当SDS和CTAB在悬浮体系中的含量分别为0.01 g/L,0.10 g/L时,SiC纳米颗粒能够均匀悬浮,稳定分散.TEM观察悬浮体系的分散形貌表明,酸性条件下SiC纳米颗粒表面吸附的分散剂用量接近或达到饱和吸附量时,可以得到稳定性好的悬浮体系.     

磁流变阻尼器力学性能降低原因分析

磁流变阻尼器是一种新型的半主动耗能减振装置,其长期性能涉及磁流变液的稳定性、磁流变颗粒的氧化及阻尼器的密封性能.选取在岳阳洞庭湖大桥拉索减振系统上工作了10年的磁流变阻尼器开展了力学性能实验研究,并与新阻尼器进行了性能对比分析;拆解阻尼器观察其内部变化情况,发现磁流变液泄漏或沉淀;对阻尼器密封性能进行了实验,得到了不同安装角度的泄漏情况;对磁流变颗粒进行了SEM电镜扫描图分析,得到了其颗粒表面氧化情况.     

粗糙固体表面温度阶跃的分子动力学模拟

建立了粗糙纳通道内液体热传导的分子动力学模型,模拟研究了纳通道内液体的温度分布和液固界面处的温度阶跃现象,获得了液固相互作用强度、表面粗糙高度和壁面刚度对界面处温度阶跃的影响规律.研究结果表明:在固体壁面附近,液体温度偏离了线性分布,液固界面处出现了温度阶跃.与光滑表面相比,粗糙度的存在降低了液固界面处的温度阶跃程度.粗糙高度的增加扩大了液固相互作用面积,延长了近壁面附近的液体分子与固体之间的能量交换时间,强化了液固界面的能量传递,从而使得界面处温度阶跃降低.另外,提高液固相互作用强度或者降低固壁刚度均可使液固界面处温度阶跃程度减小.     

液体磁性磨具基液改性实验分析

为克服液体磁性磨具在加工工件后再分散稳定性和抗沉降稳定性的不足,通过实验研究得知,六偏磷酸钠和聚丙烯酸(PAA)对磁性颗粒的分散稳定性及沉降稳定性均有较好的控制作用;加入纳米二氧化硅能够更有效地提高液体磁性磨具的沉降稳定性,有助于改善液体磁性磨具的再分散性能。     

颗粒性质对弱磁选铁精矿过滤性能的影响

针对焙烧-弱磁选铁精矿过滤速率慢、滤饼水分高等问题,分析了颗粒性质对过滤速率和滤饼含水率的影响机理,从改善颗粒细化问题与固液交互作用力角度着手,添加不同的絮凝剂、表面活性剂及其复合来改善过滤性能.采用改进的真空过滤实验装置,验证了不同类型的化学助滤剂对精矿过滤性能的作用效果及其作用机理.实验结果表明,有机高分子絮凝剂通过吸附架桥使细颗粒形成絮团,增强滤饼渗透率,解决了粒度细的问题,从而提高过滤速率;表面活性剂通过降低气液表面张力和颗粒润湿性,降低毛细管压力,改善了界面性能,从而降低滤饼含水率;絮凝剂与表面活性剂适当复合,既能提高过滤速率,又能使滤饼含水率有一定的降低.     

微纳米球形颗粒之间的毛细力研究

两球形颗粒之间的相互接触问题是研究微机械系统中纳米接触问题的一个重要课题.在微尺度下,毛细液桥现象尤为重要,在观测纳米级物体的相互接触作用力中不可避免地要研究微纳米尺度的液桥问题.本文采用液桥力学平衡、环形近似、体积守恒方法,建立了微纳米球形颗粒之间的液桥模型,通过精确的数学求解,分析球形颗粒的接触角对于毛细作用力和液桥的断裂高度的影响.模拟结果发现,当2个颗粒之间的毛细力作用都很小时,液桥的断裂高度随着接触角的增加而减小,当其中一个颗粒的毛细力作用比较大时,断裂高度随着接触角的增大而增大,接触角的大小对于液桥的断裂高度有直接的决定作用.研究结果为计算预测微观颗粒之间的相互作用力、探索纳米颗粒间的相关特性和机理提供参考.     

电流变液的研究进展与存在问题

电流变液是具有高介电常数的固体微粒分散于低介电常数的绝缘液体中所形成的一类稳定悬浮液。作为近年来发展较快的一类智能材料,由于其具有在液体和固体之间进行快速可逆转变的特性,因此在机电一体化控制、汽车、通用机械等领域有着广泛的应用前景,并有可能在这些部门引起革命性的变化。本文详细评述了电流变液在作用机制,材料,应用等方面的研究现状,并提出了电流变液研究中尚待解决的问题。     

微波种子聚合法合成均分散无皂高分子微球

用微波脉冲辐射的方法进行了ＳＴ（苯乙烯）和ＭＭＡ（皿基丙烯酸甲酯）的种子聚合，用动态光散射（ＬＩＳ）以及透电镜（ＴＥＭ）等手段对聚合物微球进行了表征，比较两种高分子微求的形成过程，获得了一些关于微球形成的可贵信息，ＰＳＴ微球的形成过程主要是在界面上进行，而ＰＭＭＡ在低浓度下，过程主要是在液相中进行：高深度下过程则主要是在界面上进行。     

核磁共振成像原位监测冰融化及四氢呋喃水合物分解的微观过程

核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可以通过物质在不同相态之间的亮度差别来识别物质相态的变化,冰、水和水合物之间较大的亮度对比使MRI成为监测水合物生成分解动态过程的有效工具.采用MRI原位监测了冰融化和四氢呋喃(THF)水合物分解的微观过程,从微观角度对比研究了THF水合物分解与冰融化过程的异同.冰融化和THF水合物的分解过程受传热程控,冰的融化和水合物的分解总是沿着固-液界面从外向内推进,消解速度持续加快.固相表面的"结构化水层"是冰和水合物立体结构瓦解的主要原因.THF水合物的分解过程与气体水合物不同,没有明显的"自保护效应".由于温度梯度产生的密度差异,液相产生自然对流,造成了水合物的分解及冰的融化过程中固-液界面运动的随机性.     

Modification and investigation of silica particles as a foam stabilizer

As a solid foam stabilizer, spherical silica particles with diameters ranging from 150 to 190 nm were prepared via an improved Stöber method and were subsequently modified using three different silane coupling agents to attain the optimum surface hydrophobicity of the particles. Fourier transform infrared (FTIR) spectra and the measured contact angles were used to characterize the surface properties of the prepared particles. The foam stability was investigated by the foam drainage half-life and the expansion viscoelastic modulus of the liquid film. The results demonstrate that all of the modified silica nanoparticles effectively improve the foam stability. The surface hydrophobicity of the modified particles is found to be a key factor influencing the foam stability. The optimum contact angle of the particles lies in the approximate range from 50° to 55°. The modifier molecular structure used can also influence the stabilizing foam property of the solid particles. The foam system stabilized by (CH₃)₂SiCl₂-modified silica particles exhibits the highest stability; its drainage half-life at maximum increases by 27% compared to that of the blank foam system and is substantially greater than those of the foam systems stabilized by KH570- and KH550-modified particles.     

水基纳米流体在竖直毛细管中的气液两相上升流流型特性

研究了在内径为1.6 mm的竖直玻璃毛细管圆管内的氮气-CuO水基纳米流体的上升两相流流型分布图.首先对毛细管内氮气-去离子水的两相流流型进行实验研究,并与常规管的半理论半经验公式进行了比较.然后在水中添加不同比容积的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和CuO纳米颗粒制备成纳米流体,对氮气-纳米流体在垂直毛细管内的流型图进行了测量.研究发现,和常规管相比,毛细管内气-水两相流各种流型的转化在较低的流速下就已产生.使用纳米流体后,毛细管内的气液流型转化在更低的流速下产生.纳米流体对两相流流型的影响主要是由于添加表面扩散剂SDBS和纳米颗粒后降低了溶液表面张力而产生的.纳米流体中的纳米颗粒和表面扩散剂浓度对流型图几乎无影响.     

硝酸镉污染高岭土电化学特性试验研究

通过对不同含量硝酸镉的高岭土进行电化学阻抗谱进行测试,结合其Nyquist和Bode图谱模拟出相应的等效电路参数。分析结果表明,在污染6 h时,随着硝酸镉浓度增加,高岭土Nyquist图中呈现出由准Randle向非Randle变化,溶液电阻减小、常相位角元件电容增大、以及扩散阻抗逐渐减小至消失;在污染24 h时,高岭土Nyquist图中呈现出两个时间参数,电化学参数溶液电阻、常相位角元件、固液界面电阻、扩散阻抗均有所改变;随着时间的推移,高岭土与孔隙溶液硝酸镉电离出的Cd2+产生较强的电化学作用,高岭土体系密实度增大吸附性增强。     

飞秒激光照射金纳米颗粒的分子动力学模拟

在分子动力学的基础上引入了双温度模型,对飞秒激光照射金纳米颗粒的相变传热过程进行了模拟研究。利用序参数法对传热过程中颗粒内部固液相变的发生进行了判别,并获取了纳米颗粒受飞秒激光照射的熔化特性,在此基础上研究了不同大小的激光能量对熔化过程的影响。结果表明,在飞秒激光照射金纳米颗粒的过程中,当颗粒内部相变发生时,金原子的空间分布由面心立方规则排列逐渐变为不规则无序的松散排列,纳米颗粒内部所有区域都发生了熔化现象,不存在一个明显的固液模拟界面。随着激光的不断照射,熔化比例逐渐增加。     

Hydrophobic mechanism and criterion of lotus-leaf-like micro-convex-concave surface

According to the principle that the contact angle of liquid droplet always increases on a limited liquid-solid interface,it is suggested that the integration of many small-size limited liquid-solid interfaces results in the increase of the hydrophobicity of lotus-leaf-like micro-convex-concave surfaces.Mathematical equations of the stability of liquid-droplets on the surface of lotus-leaf-like structure were established.The relationship between the theoretical critical-radius of the void of micro-convex-concave surface and the nature of the solid and the liquid was drawn.The three conditions of realizing hydrophobicity were described.The result of computation has shown that when the radius of the void of micro-concave-convex surface is less than the theoretical critical-radius r c,the droplets may always be in a stable state on the solid surface with the contact angle greater than 90°.Theminimum area of the liquid-solid interface and low surface energy of solids are important factors in realizing hydrophobicity.The effective work of adhesion W a ’ was proposed as a criterion for measuring the hydrophobic ability of the solid surface.