Solid Freeforming and Combinatorial Research

A view of manufacturing processes is presented in which five distinct categories are defined as casting, deformation, machining, joining, and solid freeforming. Solid freeforming is essentially biomimetic and shares problems of morphogenesis with natural processes. Our team in University of London has been exploring three mechanisms of solid freeforming. In dry powder deposition and direct ink-jet printing, the emphasis has turned to the problem of delivering a complex shape in which the three dimensional spatial arrangement of composition is delivered from the design file. In extrusion freeforming, the aim is to control microstructure at hierarchical levels also from the design file. The quest for 3-D functional gradients is satisfied by acoustic and ultrasonic dispensing and mixing of powders so that each layer can be patterned. These methods could be extended to deliver the complex patterns demanded by left-handed microwave metamaterials. Dry powder deposition and direct ink-jet printing are turning towards combinatorial methods in which multiple sample libraries are used to accelerate discovery. In turn, this paves the way for ‘autonomous research machines’ which steer their own search refinements in response to our requests for new materials. In this way, solid freeforming used for sample preparation can give an ‘arm’ to an intelligent machine so that it can conduct its own experimentation and learning; an idea that originated with Alan Turing in the late 1940s.     

Extrusion Freeforming of Millimeter-Wave Electromagnetic Bandgap (EBG) Photonic Crystals

Extrusion freeforming can be used for the rapid prototyping of millimeter-wave electromagnetic bandgap (EBG) structures. In this work, an alumina-polymer paste with a relatively high volatility solvent (propanol) was used and the characteristics of the ceramic paste, particularly the rheological features are described. The advantage of high volatility solvent is that the viscosity and elastic modulus of the paste are increased sharply as the solvent evaporates. Thus, the rigidity of the extruded filament is quickly increased as a small amount of solvent evaporates. Finally, by employing this procedure, different EBG structures such as 2-D, 3-D woodpile and aperiodic structures were fabricated and their bandgaps were measured. The experimental results show that extrusion freeforming is a relatively simple and easy method to fabricate these woodpile structures with a bandgap in the 90–110 GHz region.     

Extrusion Freeforming of Millimeter-Wave Electromagnetic Bandgap (EBG) Photonic Crystals

Extrusion freeforming can be used for the rapid prototyping of millimeter-wave electromagnetic bandgap (EBG) structures. In this work, an alumina-polymer paste with a relatively high volatility solvent (propanol) was used and the characteristics of the ceramic paste, particularly the rheological features are described. The advantage of high volatility solvent is that the viscosity and elastic modulus of the paste are increased sharply as the solvent evaporates. Thus, the rigidity of the extruded filament is quickly increased as a small amount of solvent evaporates. Finally, by employing this procedure, different EBG structures such as 2-D, 3-D woodpile and aperiodic structures were fabricated and their bandgaps were measured. The experimental results show that extrusion freeforming is a relatively simple and easy method to fabricate these woodpile structures with a bandgap in the 90-110 GHz region.     

A common mass scaling for satellite systems of gaseous planets

The Solar System's outer planets that contain hydrogen gas all host systems of multiple moons, which notably each contain a similar fraction of their respective planet's mass (approximately 10(-4)). This mass fraction is two to three orders of magnitude smaller than that of the largest satellites of the solid planets (such as the Earth's Moon), and its common value for gas planets has been puzzling. Here we model satellite growth and loss as a forming giant planet accumulates gas and rock-ice solids from solar orbit. We find that the mass fraction of its satellite system is regulated to approximately 10(-4) by a balance of two competing processes: the supply of inflowing material to the satellites, and satellite loss through orbital decay driven by the gas. We show that the overall properties of the satellite systems of Jupiter, Saturn and Uranus arise naturally, and suggest that similar processes could limit the largest moons of extrasolar Jupiter-mass planets to Moon-to-Mars size.     

基于实体模型的计算机辅助刀具选择系统

论述了数控粗加工、半精加工和精加工中基于实体模型的计算机辅助刀具选择的基本方法和流程,提出了粗加工中实现多刀组合优化的基本方法、步骤和算法,建立了在一定目标下的优化数学模型．所有算法都在UG／Open环境下进行了编程实现和实例验证．结果表明,所提出的方法和算法可行有效．     

固体推进剂在高压水射流作用下的点火模式

研究固体推进剂在高压水射流作用下的点火模式.利用压电传感器、热电偶和扫描电镜测量了丁羟固体推进剂在高压水射流作用下的压力峰值、温度和组分变化,分析了丁羟固体推进剂在高压水射流作用下的点火模式.研究结果表明,含二茂铁的丁羟固体推进剂在高压水射流作用下存在3种点火模式,其中最可能发生的是由高氯酸铵、二茂铁和水蒸气组成的混合体系被机械火花或静电火花点燃.     

热态气-液-固三相搅拌反应槽的气-液分散特性

在直径为0.476m椭圆底搅拌槽内,以空气-去离子水-玻璃珠为实验物系,选用HEDT+WHU组合桨型,在体系温度为80～82℃时,研究热态体系中固相浓度、搅拌转速、通气流量等操作条件对气-液-固三相体系的功率消耗及气含率的影响规律。研究结果表明：在其它条件相同的情况下,热态的相对功率消耗(K)明显高于常温体系,而固相浓度对K影响不大。热态的气-固-液三相体系的气含率明显小于常温体系,但随着固含率的增加,两者气含率的差异逐渐变小。与常温体系中固体颗粒的存在对气含率基本无影响的规律不同,热态的气含率随固相浓度的增加而增加。     

固体表面的化学过程机制研究——2007年诺贝尔化学奖评介

2007年度诺贝尔化学奖授予了德国科学家格哈德.埃特尔,以表彰他在固体表面化学过程研究中的贡献.埃特尔的研究为现代表面化学奠定了理论基础,他建立的表面化学的研究方法,向人们展示了不同化学反应在固体表面的精细结构.他的研究方法不仅用于学术研究,也被用于产品的研发和生产,例如从空气中固氮的新技术,铂催化剂上一氧化碳的氧化反应,IT芯片的生产等,这些技术对于化肥工业、IT产业、环保、生态都有巨大的经济效益和社会效益.埃特尔不是因为某一个具体发现获奖,而是因为对过程机理研究的贡献获奖,这在诺贝尔化学奖历史上是不多见的.     

流固非催化反应系统参数估计

本文基于Ｐａｒｔｉｃｌｅ—ｐｅｌｌｅｔ模型和拟定常态假设，设计出采用激励—应答技术测定流─固非 催化反应系统各传递和反应参数的测试系统基本结构和测定方法程序．方法建议借一组三种实验 完成参数估计，包括：惰性流体信号测定反应流体的有效扩散系数ＤｃＡ；反应流体测定反应速度 常数ｋ；借反应流体测绘透过曲线并利用计算机模拟搜索反应物的灰层扩散系数Ｄ．文中导出有 关矩量式并给出一系列计算的透过曲线。     

三种癌裸鼠移植瘤肝脾转移的比较研究

摘要: 目的利用人卵巢癌、胃癌、结肠癌裸鼠移植瘤动物模型观察比较肝脾转移情况。方法分别将人卵巢癌、 胃癌、结肠癌实体瘤移植到裸鼠皮下,在建立人卵巢癌、胃癌、结肠癌裸鼠实体瘤模型的基础上,观察裸鼠实体瘤生 长速度、存活时间及肝脾转移病理形态学变化。结果人卵巢癌、胃癌、结肠癌实体瘤移植到裸鼠皮下,移植成瘤 率、肝转移率皆为100% ; 卵巢癌脾转移100% ; 胃癌脾转移62. 5% ; 结肠癌脾转移75% 。人卵巢癌裸鼠实体瘤生 长速度高于胃癌、结肠癌裸鼠实体瘤,且肝脾转移快,存活时间短; 三种癌裸鼠移植瘤肝脾转移病理形态均有差异。 结论建立的人卵巢癌、胃癌、结肠癌裸鼠移植瘤肝脾转移完整地再现了人卵巢癌、胃癌、结肠癌患者肝脾转移的 临床过程,为探讨人卵巢癌、胃癌、结肠癌肝脾转移生物学机制和抗转移提供参考,三种癌裸鼠移植瘤肝脾转移癌 均有差异。     

渣油催化裂化工业提升管反应器的数值模拟

应用渣油催化裂化提升管反应器三维气固两相流动、传热及反应的数值模型,对工业提升管反应器进行了全面系统的数值模拟计算,得到了提升管反应器“灰箱”内部的流动、传热及催化裂化等信息,初步揭示了催化裂化提升管反应器内部流动、传热及反应过程之间高度耦合、相互影响的基本特性。模拟结果表明,在提升管内气固两相沿轴向、径向和切向都存在着浓度、速度及温度变化梯度,这是造成催化裂化反应速度分布不均匀的主要原因。提升管的进料段是裂化反应最复杂的区域。在喷嘴上方５～１０ｍ处原料油反应基本结束,柴油产率最大值出现在提升管中下部,汽油产率最大值出现在中上部。提升管出口处反应温度及各组分浓度的模拟计算值与工业装置数据相一致,这说明该模型对工业提升管反应器具有较好的预测性,同时也验证了它的可靠性及合理性。     

基于资源型企业的流程再造问题研究

资源型企业具有其特殊的生产经营规律,伴随着科学技术的发展和企业改革的不断深入,企业的流程再造问题日益被人们所重视。通过流程再造的必要性分析,较为深入地分析了资源型企业的经济规律和流程特点,提出了资源型企业在流程再造过程中的三个流程思想．即关键流程、管理流程和保障流程,并通过流程描述,提出了企业在不同流程上的管理重点或战略。     

太阳能固体吸附式制冷吸附床内数学模型的建立

从固体吸附式制冷循环工质对的特点出发,分析了太阳能固体吸附式制冷装置中吸附床的传热传质计算过程,并在合理的简化条件下给出了吸附床制冷工质时的模型求解方法。根据文章所建立的方法,可对太阳能固体吸附式制冷装置进行性能动态模拟,并为系统装置的优化奠定了良好的基础。     

固体镭点源中心点位置校准方法研究

固体镭点源经过几十年的服役,长时间在野外环境使用和运输,其内部结构发生了不同程度的变化或损坏,影响到固体镭点源定值的准确性和用源安全。为了确定固体镭点源中心位置变化,该文通过分析中国源、英国源和前苏联源等三种不同类型固体镭点源内部结构的差异,研发了固体镭点源中心位置校准装置和校准方法,通过该装置对镭点源的校准结果统计发现,中国源和英国源的中心点偏移般不超过2 mm,前苏联源中心点偏移大可达20 mm。     

Y 型送灰器结构优化实验研究

用一个三因素三水平的正交实验，以平均粒径为０．２８７ｍｍ的黄砂为输送物料，以物料输送量为考察指标，对自动调整性的Ｙ型送灰器最重要的结构因素管径（Ｄ）、静止料层高度（ｈ）和溢料口高度（Ｈ）进行了优化实验研究．结果表明，当静止料层高度为１Ｄ、溢料口高度为５Ｄ时，Ｙ型送灰器取得最佳输送效果     

水洗及酸洗过程对焚烧飞灰中Cu,Zn和Pb洗脱率影响的试验研究

以垃圾焚烧的一次飞灰为研究对象,比较了水洗,酸洗以及水洗结合酸洗工艺对飞灰中重金属元素Cu,Zn和Pb的洗脱率的影响,并应用XRD,SEM/EDS等研究了飞灰在水洗和酸洗过程中颗粒形态和矿物相组成的变化.结果表明: 单独水洗和单独酸洗均不能实现Cu,Zn和Pb的分离;酸洗结合水洗时,Cu和Zn洗脱率均较单独水洗和单独酸洗大幅提高,Pb基本沉淀在酸洗后的残渣中.经水洗后酸洗阶段的酸灰比是影响金属洗脱效果的主要因素.分离Cu和Zn和Pb的最佳工艺参数为: 水洗(水灰比为3∶1)+10% H2SO4酸洗(酸灰比为6∶1).XRD结果表明,水洗过程易溶于水的物质其峰形基本消失;酸洗过程中,生成了含Pb的矿物质和Zn的结晶化合物.SEM/EDS分析结果表征了飞灰在水洗、酸洗过程中主要晶相的生成以及主要元素Ca,Si,O和Al的变化规律.     

固体激光棒的表面处理对热透镜效应的影响

实验研究了一个抛光表面的红宝石激光棒和三个未抛光表面的金绿宝石激光棒的热透镜效应讨论了它们之间的区别,进行了理论分析实验结果与理论相符合     

大型锻造用钢锭凝固疏松缺陷的数值模拟

利用有限元软件ProCast对大型锻造用钢锭的非稳态浇注过程和凝固过程进行了数值模拟。对两种不同的浇注工艺方案,通过温度场和固相场,分析了采用双包浇注时不同浇注温度对凝固过程和疏松形成规律的影响。结果发现：后浇包的浇注温度低,加快了钢锭上部的凝固,降低了冒口的补缩能力,导致疏松缺陷偏下,数值模拟与实验结果基本吻合。而方案2模拟的疏松缺陷向冒口处上移92mm,更有利于钢锭锻造过程中对疏松缺陷的消除。     

固体电介质的电化学老化模型

建立了固体电介质的电化学老化模型，依据该模型导出的分形电老化方程证明了电老化函数的自相似性质，对深入研究和理解微观电老化过程提出了新的见解。     

核心力量在实心球前掷训练中的理论分析与实证研究

核心力量主要是针对人体核心区域的核心肌群部位进行训练,特别是对那些位于人体深层部位小肌肉群训练。对体育高考生核心力量的训练有利于提高他们实心球前掷的成绩。通过对泗阳县2010年、2011年和2012年三年四所学校体育高考生实心球成绩进行统计分析,结果发现:对核心区域核心力量训练与实心球成绩有显著的正相关,人体克托来指数与实心球成绩有显著的正相关,同时探讨了核心力量训练在实心球前掷训练中的实际意义,并给以一些对策与建议。