悬浮纳米金属丝体系电导率的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法研究纳米金属丝悬浮于弱导电介质中时体系的电导率．由于该导电体系与扩散体系存在一一对应关系，可将导电体系转化为扩散体系，利用扩散模型模拟体系的扩散运动，以便分析单粒子系统和多粒子系统扩散系数的变化规律．模拟结果表明．在分布于介质中的金属丝之间无相互接触的条件下，悬浮金属丝体系电导率随金属丝导电性的增加呈现常数、线形增长、常数的变化规律；金属丝浓度很低时，电导率呈常数的范围略小于理论预测；金属丝浓度很高时体系发生渗流,电导率仅与金属丝电导率有关．     

炭纤维布加固黏土砖柱的试验研究

对炭纤维布加固后的黏土砖柱进行轴心抗压试验,对比加固前后所得的试验数据,分析炭纤维布加固对该类砌体结构抗压性能的影响,并比较了不同方案的加固效果.结果表明,炭纤维布加固黏土砖柱可有效地提高其承载力和延性.     

无粘结剂的柔性硫/碳纤维布电极的制备及电化学性能研究

以碳布为基底,通过浸渍法成功制备了柔性硫/碳纤维布电极.制备的柔性硫/碳纤维布电极无需添加导电剂和粘接剂,可直接用作硫正极极片组装电池,大大简化了电池制备工艺.电化学测试结果表明,硫含量为56.77%(质量分数)的硫/碳纤维布电极展现出了最好的电化学性能,即在0.1A/g电流密度下的可逆放电比容量达1 394mAh/g;充放电循环测试100次后,可逆放电容量仍然维持在733mAh/g.电化学性能的提高主要归因于碳纤维本身的导电性、柔韧性以及大量碳纤维相互交错互联的导电网络.     

复合型炭系导电发热涂料的研究

采用复合型炭系填料石墨、炭黑、煅烧石油焦、石墨纤维、炭纤维和碳化硅粉末等与合成改性树脂经机械混合及不等温固化,制得并联导电发热涂料;利用扫描电镜、伏安法体积电阻率测试仪和电参数测定仪对涂层进行测试分析.研究结果表明:在安全电压下,该涂料具有加热迅速、使用安全、热效率高等特点,而且热传导和热辐射性能优良;在填料含量相同时,复合型炭系填料优化配方后所制得的涂层比单一填料具有更优良的导电特性;炭系填料与纤维匹配后构成了三维空间网络导电粒子链结构,更利于导电和发热;在60 V电压下,通电14 min,自制电热壁画涂层表面温度达到134.8 ℃;树脂基体改性后电发热涂料的附着力提高,耐温变性和耐热性等能力增强.     

磷酸铁锂电池低温性能的研究

为了提高磷酸铁锂(LiFePO4)电池的低温性能,采用电导率较高的碳纳米管作为磷酸铁锂电极的导电剂,以LiFePO4和金属锂为正负极材料,低温性能测试结果表明,碳纳米管在电极中易形成良好的导电网络,减轻电极的极化,能有效改善磷酸铁锂电池的低温放电性能.     

温差驱动下正常金属-量子点-超导体系的发热特性

利用非平衡格林函数方法,研究了量子点与一端正常电极和一端超导电极耦合体系在电极间温差驱动下的发热特性。通过分析发热量随量子点能级、两端电极温度、量子点与电极耦合强度等参数的变化情况,找到了不同能级区域量子点的发热规律和热产生原因。研究发现,在处于超导能隙深处的能级区域,发热为声子库与正常电极间温差产生的热传导能量。在超导能隙附近的能级区域,发热由热传导能量和吸收或放出声子的粒子直接隧穿过程所引起电流产生的热量共同决定。特别是,当正常电极作为热端时,一定参数下此能级区域会出现大的电流诱导制冷效应。此外,通过与电流特性比较,分别找到了超导电极作为冷端和热端时体系工作在理想状态的能级区域。     

炭纤维布对开洞黏土砖墙抗震加固研究

采用炭纤维布对开洞黏土砖墙试件进行抗震加固,通过伪静力试验对试件在低周往复荷载作用下的抗震性能进行研究,对比所得各项试验数据,分析炭纤维布加固对砖墙抗震性能的影响,并比较了不同试验方案的效果.在试验的基础上建立加固受力模型,提出了加固墙体抗震受剪承载力的计算公式.结果表明,炭纤维布加固可有效地改善砖墙抗震性能,受力模型可较好地反映加固墙体受力机理.     

石墨烯电极及其在有机光电子器件中的应用

石墨烯具有独特的电学性能、优异的力学性能与机械延展性、良好的热稳定性与化学稳定性,是制备高性能导电薄膜的理想替代者,石墨烯基导电薄膜及其有机半导体光电子器件研究引起了人们广泛的关注。文章主要介绍了石墨烯导电薄膜的制备以及石墨烯导电薄膜作为电极应用在有机光电子器件如有机电致发光二极管、有机太阳能电池和有机电存储器件方面的研究进展,并对石墨烯电极的应用进行了展望。     

分级多孔纳米炭纤维的结构及电容性能

以酚醛树脂为碳源、PVP为纺丝助剂、纳米MgO颗粒为模板剂,通过静电纺丝法制得酚醛树脂基纳米炭纤维,经过炭化、KOH活化、酸洗后得到分级多孔纳米炭纤维,利用SEM、XRD、XPS、拉曼光谱仪及氮气吸脱附实验,对所制多孔纳米炭纤维的结构和形貌进行表征,并将其作为模拟电容器的电极,利用循环伏安、恒电流充放电及交流阻抗方法测试了材料的电化学性能。结果表明,KOH活化引入了数量可观的微孔,所得纳米炭纤维表现出明显的"微孔-中孔-大孔"分级孔分布的特点,其比表面积达到1058.4m~2/g,总孔容为1.64cm~3/g。电化学测试结果表明,所制分级多孔纳米炭纤维在6mol/L KOH电解液中显示出优异的电容性能,在0.2A/g的电流密度下,其放电比容量达到198F/g,在20A/g电流密度下,电容保持率达到65%。     

导电剂对金属氢化物电极性能的影响

研究了不同种类导电剂（镍粉、石墨）及导电剂含量对金属氢化物电极性能的影响，并用交流阻抗法分析了其影响机理。结果表明，以石墨为导电剂的MH电极活化较快，小电流放电容量较高；以镍粉为导电剂的MH电极大电流放电容量较高；两者混合作为导电剂的MH电极综合性能较好。     

直流电下导电沥青混凝土非线性导电行为研究

导电沥青混凝土中非线性导电行为的导电机制尚不明确。基于实验室制备的碳纤维(CF)–碳纤维粉(CFP)导电沥青混凝土,通过测试外力场对导电沥青混凝土电阻率的关系,结合线性随机电阻网络模型、动态随机电阻网络模型和非线性随机动态电阻器模型,研究导电沥青混凝土非线性导电行为,明确非线性导电行为的导电机制。结果表明：随着碳纤维掺量、油石比和压力的增加,电阻率呈现明显且相似的非线性下降趋势,其中,碳纤维粉掺量的增加导致电阻率先下降后上升;不同掺量的导电沥青混凝土伏安特性曲线均呈现非线性特征;在强电场作用下,导电相材料本身的非线性导电行为和绝缘态部分载流子通道导通引起的非线性导电行为共同导致了碳纤维–碳纤维粉导电沥青混凝土的非线性导电行为,并证明在电场作用下导电沥青混凝土存在隧道效应。     

摩擦纺包缠纱抗剥离性能的测试

推荐一种包缠纺抗剥离性能的测试方法。在电子万能试验机上,利用专用的测试装置可连续地测试覆盖纤维相对于芯纱剥离时的阻力;同时分析了影响测试结果的因素,并将结果与同种纱线在Y73l型抱合力仪上的耐磨次数进行比较,并在织造实践中予以验证。     

高次模碳纤维微波加热装置的设计与实验

为了使T300碳纤维达到微波石墨化的反应温度,需要对其进行微波加热实验。设计了一种基于TM_(110)高次横磁波模式的碳纤维微波加热装置,该装置是一种圆柱形谐振腔,腔体两侧分别存在一个轴向电场最大值区域,理论上可以同时加热多束碳纤维。为了保证碳纤维的加热效率,在设计时需要同时兼顾腔体的谐振频率和阻抗匹配特性。使用仿真软件优化了耦合点的具体位置,并对优化后的圆柱形谐振腔进行了多物理场的耦合仿真。仿真结果表明:出口处碳纤维的表面温度最高,且靠近耦合点的左侧碳纤维温度高于右侧。实验结果与仿真结果较为吻合,验证了碳纤维微波加热的可行性和装置的有效性。     

不同掺和物对沥青混凝土路面融雪性能的影响

针对当下冬季传统道路除雪除冰方式的不足,以烟威地区降雪量数据为例,讨论了新型沥青混凝土导电路面与传统路面除冰除雪方式的差异,并对石墨钢纤维复合沥青混凝土路面和碳纤维电热格栅沥青混凝土路面进行了除冰实验对比,进而在碳纤维电热格栅沥青混凝土路面的基础上进行了改良。证明无论是出于安全考虑还是出于经济考虑采用埋设碳纤维格栅的沥青混凝土路面进行路面自融雪都是一种行之有效的方式。     

新型生土材料调湿性能及导热性

使用膨胀石墨、碳纤维与石蜡研制出复合型相变蓄能材料,利用膨胀石墨、碳纤维作为高导热材料与结构支撑材料;通过物性参数遴选、结构参数优化设计方法,搭建高导热性能的复合相变材料蓄热电暖器实验台;研究不同蓄放热运行工况下该装置的蓄放热性能。研究结果显示,与日间主动式放热工况相比,日间被动式放热工况放热速率衰减较慢,被动式放热工况的最低放热速率比主动式放热工况最低放热速率高24. 7%。该装置可以利用主/被动放热方式调节蓄放热速率,满足不同房间的供热需求。在夜间蓄热、日间放热的运行工况下,该相变蓄热电暖器所在房间温度波动较小,具有较好热舒适性。该蓄热电暖器蓄热效率达67%,能充分利用夜间低谷电蓄热,实现降低运行费用的目的。     

碳纤维导热型低温相变材料蓄热电暖器蓄放热性能实验研究

使用膨胀石墨、碳纤维与石蜡研制出复合型相变蓄能材料,利用膨胀石墨、碳纤维作为高导热材料与结构支撑材料;通过物性参数遴选、结构参数优化设计方法,搭建高导热性能的复合相变材料蓄热电暖器实验台;研究不同蓄放热运行工况下该装置的蓄放热性能。研究结果显示,与日间主动式放热工况相比,日间被动式放热工况放热速率衰减较慢,被动式放热工况的最低放热速率比主动式放热工况最低放热速率高24. 7%。该装置可以利用主/被动放热方式调节蓄放热速率,满足不同房间的供热需求。在夜间蓄热、日间放热的运行工况下,该相变蓄热电暖器所在房间温度波动较小,具有较好热舒适性。该蓄热电暖器蓄热效率达67%,能充分利用夜间低谷电蓄热,实现降低运行费用的目的。     

碘硫循环制氢中 HI 的电解渗析浓缩工艺研究

为应对碘硫循环制氢工艺中浓缩 HI 的要求,采用石墨、活性炭纤维布为电极,Nation117CS 为质子交换膜构成电解渗析(EED)池,对Bunsen反应 Hix相的模拟溶液进行了HI 的 EED浓缩实验.实验结果表明,EED操作能够对 HI 起到有效的浓缩作用.在所考察的 2.5～20.0 A/dm2 电流密度范围内未发生浓差极化,随电流密度的提高,阴极液 HI 浓缩速率逐渐增大.在连续运行实验中,当电流密度为 20.0 A/dm2 时,对初始m(HI)为 8.8 mol/kg 的 HH-H2O-I2溶液进行2 h 的 EED处理,即可使m(HI)超越恒沸点.采用石墨电极时的浓缩效果优于采用活性炭纤维布,但采用后者时EED槽电压明显低于前者,可使EED操作能耗有效降低.提高操作温度会使HI的浓缩效率下降,但可显著降低槽电压.     

采用低温微波法和电加热法再生载甲苯活性炭

采用低温微波法(60、120、180 W)和电加热法对载甲苯松木活性炭进行再生。比较了这两种再生方法下活性炭的再生效率、升温速率、能耗,并分析了再生前后活性炭的物理化学性能。结果表明:经过5次吸附—微波辐射再生之后,活性炭吸附量基本保持原有吸附量的45%。随着微波功率从60 W 升高到120 W,再生时间从60 min降低到22 min,再生效率从1.7%/min增加到4.5%/min。而传统电加热再生法再生时间为180 min, 是微波法的3～6倍; 功率为60 W的微波加热法的升温速率为178 ℃/min,而电加热法升温速率只有9 ℃/min; 从能耗角度看,微波再生法的能耗为29.7 kJ/g,而电加热法的能耗则为74.3 kJ/g; 并且经检测微波法再生后活性炭的孔隙结构和官能团未发生改变。     

泥石流冲击作用下CFRP加强型柔性索网体系动力响应分析

为了使泥石流柔性防护索网体系具有更好的耐久性和抗冲击性,将轻质高强、耐腐蚀性较好的碳纤维复合材料(CFRP)与索网结合,提出一种加强型柔性索网体系.通过九组静力拉伸试验、并运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,研究CFRP材料对筋材静力性能的影响,研究冲击荷载作用下单索、组合索以及索网在粘贴碳纤维布后的动力响应,探讨碳纤维布对柔性索网抗冲击性能的影响,并与无碳纤维布的情况进行对比分析.结果表明:在拉伸试验中,碳纤维布对于筋材的屈服强度有明显的提升作用,但对拉伸强度的提升不明显;在模拟的冲击过程中,粘贴碳纤维布的钢索整体刚度有一定的提升,同时在各级冲击荷载作用下的位移有所减小;碳纤维布在不发生失效的情况下能分担一部分钢索应力;冲击点附近以及钢索固定端处的碳纤维布容易发生失效破坏,致使钢索应力产生“突变”现象.     

化学液相沉积法制备碳/碳复合材料时的温度场研究

根据制备过程中碳纤维骨架内煤油发生相变时的气液两相流动与传热传质、预制体对煤油的导热以及碳纤维多孔介质内的传热传质性质,建立了描述碳纤维骨架内温度场分布与相变特性的数学模型.对采用感应加热方式、直径为70 mm的顸制体在汽化温度为453.15 K时的制备过程进行了数值研究,得到了骨架内温度场随时间的变化.给出了不同时刻的温度场分布、径向温度随时间的变化规律,以及相变过程含气率沿径向的分布.将计算所得的电加热功率与制备过程中实际的电加热功率进行了比较,二者较为接近,验证了所建数学模型的可靠性.