冲击加载下水的固化现象研究

利用气炮加载技术结合光透射测量技术在线观测了样品水的光透射率变化情况。发现样品水经过多次冲击加载后在液相区透光性发生显著变化,透射率下降速率与平衡压力表现出相关性。证实了水的结晶固化受到了石英界面效应的影响,澄清了冲击加载下由于受外界条件的诱导,水在未过冷状态下液-固相变能够发生。     

适用与蓄冷空调的二元相变蓄冷材料的测试与研究

研究了空调蓄冷技术对蓄冷相变材料各种性质的要求,提出了一种新型的二元相变低共熔蓄冷介质并进行了性能测试,该介质的凝固温度为4.8～5.3℃,固—液相变潜热为149kJ?kg,主要成分为辛酸和月桂酸构成的低共熔混合物,其特点是材料有良好的可重复使用性,潜热和显热蓄冷量大,是一种有发展前途的蓄冷介质。     

纳米尺度限制下水的研究进展

在常温、低温条件下研究了水在碳纳米管通道中的构型和特有的相变性质;介绍了水在纳米管中存在体态水所没有的固液相变临界点,其存在依赖于管的直径大小.     

冰蓄冷技术相关固液相变传热现象的研究进展

列举了与常规冰蓄冷技术相关的传热问题，综述了冰－水固液相变导热控制、导热对流耦合控制下圆管外和球内固液相变传热现象的研究进展情况，以及在冰－水固液相交换热实验研究中所采用的实验方法．     

基于低共熔相变材料二元液-固相图的绘制实验设计

以有机相变材料癸酸-十二醇作为二元液-固体系相图绘制实验的研究对象,通过理论计算体系中各物质的相变温度绘制理论温度-组成(T-x)相图,并得到低共熔混合物温度和组成的理论值.配制不同摩尔分数的癸酸-十二醇混合物,利用热分析方法采用凝固点降低测定物质摩尔质量实验简单装置,测量各混合物冷却过程中相变温度,绘制有机酸-有机醇二元体系相图,得到低共熔点温度和组成,并与理论值进行比较.该实验避免了经典物理化学实验"二组分金属相图的绘制"在教学中金属样品融化温度高且耗时较长等问题,改用熔点较低的相变材料绘制固液相图,在满足二组分液-固相图实验要求的同时,将绿色化学实验设计理念融入到基础物理化学实验教学中.     

带电胶体系统固液相变的分子动力学研究

在修正Yukawa相互作用的基础上，采用常温分子动力学方法数值研究了带电胶体系统的大离子屏蔽效应和多分散性效应对其固液边界的影响．研究结果发现，在屏蔽长度较大时，固液相变曲线出现了明显偏差．初步定性认为这种相边界偏差现象来自于系统多体效应的增强．另外，数值研究了固液相变时键接取向序参数的变化．     

在冲击波纳秒加载过程中水的结晶相变及其动力学现象

在一级轻气炮加载实验中,利用光透射测量技术在线观测了水在多次冲击下发生结晶相变的动力学过程.实验研究表明:当水被压缩到液-固相边界附近,在界面效应的作用下,处于亚稳状态的水迅速局部结晶成核,并且在数十个纳秒内达到对入射光产生散射效应的尺度.固相体积分数随压力递增而增加,当样品中的压力达到平衡时结晶速率逐渐变缓.     

NaOH/KOH二元体系蓄热性能的研究

对NaOH/KON二元体系蓄热性能进行了实验研究，分析 相变材料（PCM）的熔解和凝固等现象，获得了二元体系组成对相变点的影响曲线图，计算了PCM的固－固相变潜热和分别处于液相，混相和固相状态时的导热系数。实验表明，二元体系的相变包括固－液相变和固－固相变，这两倍分的相变潜热值较大；相变过程中会有空穴的产生和不凝气体的存在；NaOH/KOH二元体系导热系数的实验值小于理论值，这在实际工作中应加以考虑。     

表面材料性质对生物垢形成过程的影响

为找到表面材料性质与生物垢形成难易程度之间的关联因素，以设计出能控制生物垢形成速率的新表面材料，对水系统中荧光假单胞菌在17种表面材料上形成生物垢的动态过程进行了实验研究，获得了生物的生长曲线，并将生长曲线划分为诱导期和生物垢快速生长期。发现表面材料不同，形成生物垢的诱导期及生物垢量也不尽相同。还对9种表面材料的表面能和界面能进行了实验测定及相关计算。结果表明，只有固体材料与生物垢之间的固－固界面能与生物垢形成之间有明确的关系，而未发现材料的表面能和固体材料与液体水之间的固液界面能与生物垢形成的诱导期或生物垢量之间有任何明确的关系。     

圆筒壁和球壁中固液相变强化传热机理分析

为研究固液相变强化传热机理,通过有内热源的稳态导热与固液相变传热之间的比较,对一维圆筒壁和球壁在等温(第一类)边界条件下的导热问题进行了理论分析。揭示了该种情况下固液相变强化传热的机理,推导出以无内热源稳态和瞬态传热速率为基准的相变界面换热强化度的解析表达式。结果表明,当几何尺寸给定时,影响相变界面换热强化度的因素有:相变材料的导热系数、定压比热容、融解热、密度、以及相变温度与接触表面的温度差;且Stefan数及Fourier数越小,相变界面强化传热的程度就越大。     

冲击下C轴硫化镉单晶的相变特性

采用前后压电石英计方法系统地研究了c 轴硫化镉单晶在高速平面撞击下的相变特性,首次得到了这种材料的冲击Hugoniot 曲线,并观察到与相变机制有关的应力松弛和双波结构现象.与弹塑性波不同的是,这种由于相变引起的双波结构波形的弹性前驱波,在一定压力范围内,其幅值不随传播距离而衰减.实验结果推断出,相变点同时可能又是屈服点,相变与塑性两种机制也许存在某种耦合作用。     

水环境下甲烷在不同润湿性石英表面吸附行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究水环境下石英表面润湿性对甲烷在石英狭缝中吸附行为的影响。结果表明:对于亲水性较强的石英表面,水分子优先吸附于石英表面,甲烷分子在狭缝中心发生团聚;而疏水性较强的石英表面,甲烷分子优先吸附于石英表面,水分子在狭缝中心发生团聚;当石英表面为中性润湿时,石英表面对这两种分子没有表现出优先选择性吸附。水、甲烷与不同润湿性石英表面的相互作用能表明,水/固相互作用是水环境下甲烷在石英狭缝中吸附构型改变的主要驱动力。     

Relaxation mechanism analysis of synthetic fused quartz glass investigated by electrical impedance spectra

The synthetic fused quartz glasses with bare metal impurities have been analyzed by temperature- dependent electrical impedance spectroscopy. The complex electric impedance and the overlapping of the normalized dielectric modulus imply the single mechanism of dielectric and conduction relaxation in the fused quartz glass. Besides, the dependence of conductivity on temperature may attribute to the predominant electric relaxation to the delocalized or long range electronic hopping between the nonbridged dangling oxygen.     

Dynamic evolution of adhesion force between protein films studied by atomic force microscope

The approaching of two hydrophobic surfaces in water will lead to the combination of air bubbles adsorbed on the surfaces, thus additional long-range attraction is induced due to the bridging capillary force. Theoretical analysis shows that the process is a first-order phase transition, while no direct experiment supports the predication. The interaction between protein modified tip of atomic force microscope and protein film on mica was studied. The results demonstrate that the adhesion force between them increases to a stable value during the calibration process and the evolution clearly indicates the character of first-order transition.     

Generic mechanism for generating a liquid-liquid phase transition

Recent experimental results indicate that phosphorus--a single-component system--can have a high-density liquid (HDL) and a low-density liquid (LDL) phase. A first-order transition between two liquids of different densities is consistent with experimental data for a variety of materials, including single-component systems such as water, silica and carbon. Molecular dynamics simulations of very specific models for supercooled water, liquid carbon and supercooled silica predict a LDL-HDL critical point, but a coherent and general interpretation of the LDL-HDL transition is lacking. Here we show that the presence of a LDL and a HDL can be directly related to an interaction potential with an attractive part and two characteristic short-range repulsive distances. This kind of interaction is common to other single-component materials in the liquid state (in particular, liquid metals), and such potentials are often used to describe systems that exhibit a density anomaly. However, our results show that the LDL and HDL phases can occur in systems with no density anomaly. Our results therefore present an experimental challenge to uncover a liquid-liquid transition in systems like liquid metals, regardless of the presence of a density anomaly.     

双爆源气泡与水面相互作用的实验

为研究双爆源气泡与水面的相互作用过程,开展了水箱内水下爆炸实验,采用两台高速录像机同步拍摄了气泡和水幕形态变化过程,分析了双爆源气泡和水幕运动的关联,对比了同药量、同比例深度下单双爆源气泡及水幕的差异.研究结果表明:双爆源气泡先后经历单气泡膨胀及相互融合,融合气泡膨胀、收缩-溃灭等阶段,水幕经历"水冢、水柱和水射流"3种形态的变化;双爆源融合气泡横向最大半径较单爆源气泡增大8.7%,膨胀至最大半径的时间基本一致;双爆源炸形成的水幕呈幂指数增高,炸药起爆40 ms后,相同时刻双爆源水幕比单爆源高10%以上.      

飞秒脉冲在透明介质中的三维光存储及读出对比度研究

将波长为800nm，脉冲宽度为150fs的近红外激光脉冲，聚焦到聚甲基丙烯酸甲酯(Ploymethyl Metacrtlate，简记PMMA)和熔融石英中，实现了三维逐位式光数据存储．分别记录了5，10，15和20层数据位点，并利用相位对比光学显微原理，对各层数据并行读出，从而分析了各层数据位点读出对比度的变化．结果表明，各层数据位点的折射率对比度由内至外依次增加．记录层数越多，内部层的对比度下降越明显．由于飞秒激光脉冲与透明介质相互作用中熔融石英比PMMA内部产生的残余应力大，因此，在数据位点参数相同的情况下，利用聚甲基丙烯甲酯(PMMA)材料记录的层数更多．     

用温—时积分法测定熔石英玻璃的导热系数

最近,我们用《温—时积分法》测定了纯度为99.95％的熔石英玻璃的常温导热系数,其准确度估计到5％,从而验证了《温—时积分法》是测定导热系数实用、可靠的新方法。     

水性聚氨酯的相转变过程

以二异氰酸酯、聚醚二元醇和二羟甲基丙酸(DMPA)合成了自乳化型水性聚氨酯(WBPU),利用其在乳化过程中一些物化性质--电导率和粘度的改变,研究了它的相转变过程,并建立了三阶段结构模型(TSSM),对相转变过程进行模拟.结果显示:自乳化型水性聚氨酯的相转变点发生在水油比为0.175左右,相转变过程分为三个阶段,可以用三阶段结构模型对相转变过程进行模拟.羧基含量、不同分子量的聚醚、R值(NCO/OH摩尔比),都会对相转变过程造成影响.羧基含量一般控制在1.4 wt%左右较好,R值的大小则需根据实际要求选用,一般控制在0.95～1.0范围内.