石墨烯复合材料电热除冰实验研究

石墨烯复合材料因其优良的导电性和高导热性,在各个领域均得到了广泛的关注。为研究石墨烯加热膜在电热除冰上的应用,通过实验比较石墨烯和电阻丝作为加热元件时的温升速率;将加热元件制备成可用于电热除冰的加热膜,在相同加热功率下验证两者的发热均匀性;根据自行搭建的电热除冰实验台,研究不同热流密度和结冰温度对石墨烯加热膜除冰效果的影响。实验结果表明：单纯的石墨烯加热元件比电阻丝升温速率快,由石墨烯作为加热元件制备而成的加热膜发热更加均匀;随着热流密度的不断增加,石墨烯加热膜除冰时间越短,效果越好;结冰温度越低,除冰时间越长。验证了石墨烯可以作为一种理想的加热膜材料应用于电热除冰领域。     

飞机防除冰机理及超疏水材料的机载应用

飞机表面结冰改变飞机的飞行动力学特性,严重威胁了飞行安全,因此飞机防除冰技术对于安全飞行有重要意义。本文通过分析飞机结冰的基本原理、类型、影响等,综述现有的防除冰技术的方法及优缺点对比,其次详细综述了超疏水材料的润湿性模型、机理等,同时对超疏水材料研究现状进行了全面综述并对其特定条件（超疏水特性失效）进行分析,特别指出了存在的问题和挑战。其次在单一防除冰系统缺陷的基础上提出了复合型防除冰系统,并对几种复合防除冰系统进行介绍且将其与单一防除冰系统进行对比。此外,针对超疏水材料应用可能出现的问题,提出了一种回路热管+超疏水材料相结合的飞机防除冰系统。最后,就超疏水表面与复合型防除冰系统存在的问题进行分析与展望,认为主被动复合型防除冰系统具有良好的应用潜力。     

飞机电热除冰的研究进展与展望

 飞机在结冰气象条件下容易发生结冰现象,冰的存在会破坏飞机气动特性,影响飞行安全,严重结冰可导致机毁人亡,故必须及时将冰移除。电热除冰是目前最常考虑的除冰方式之一,本文系统介绍了电热除冰装置及其工作原理。首先,主要围绕除冰过程的传热特性、冰层力学特性和冰脊的形成,详细阐述了国内外电热除冰研究的发展。然后,针对国内外研究存在的一些问题,提出了几点对电热除冰研究的粗略想法,电热除冰数值计算方法和模拟技术研究、热力耦合特性对冰层融化和力学特性的影响研究、冰脱落准则和运动规律研究是未来研究需要重视的方向。     

冷凝换热表面超疏水复合涂层的制备及性能

针对目前促成滴状冷凝换热的超疏水表面造价昂贵、热导率低和综合性能差等问题,以可溶性聚四氟乙烯、改性石墨烯(C)、气相二氧化硅等为原料,通过共混法在不锈钢基材上制备了用于冷凝传热表面的高导热超疏水复合涂层,并对其耐腐蚀能力、导热系数、强度和蒸汽冷凝传热性能进行测试分析。结果表明,涂层的耐酸腐蚀性能、导热性能强于304不锈钢,当含3%的C时,导热系数为18.188W·(m·K)^-1,在20%硫酸浓度恒温30℃条件下腐蚀速率为0.201mg·(cm²·h)^-1,和基材结合强度达38MPa。SEM分析表明,涂层疏水性能与气相二氧化硅含量有关,且质量分数为10%时接触角达155°。冷凝实验表明常压蒸汽在涂层表面冷凝时传热系数达120k W·(m²·K)^-1,大于不锈钢表面近10倍,并得出其滴状冷凝不持久的原因。     

基于激光雕刻技术的陶瓷超疏水表面制备

陶瓷材料是天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料,因其具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点而被广泛应用.本文采用激光雕刻机在陶瓷表面进行不同类型的微织构加工,通过化学试剂降低表面自由能后,使其表面具备超疏水性能.对制备的织构化表面进行了憎水性、液滴弹跳特性、抗结冰性、耐摩擦性能等试验.研究结果...     

氢超电热测定实验中的微机应用

在物理化学实验《氢超电势测定》中应用自行研制的计算机辅助化学实验测量系统ＣＡＣＥ，增辑实验数据读取和处理的准确性。     

木材仿生超疏水功能化制备方法

 超疏水表面是一类与水的接触角大于150°且接触角滞后小于10°的固体表面,其在基础研究和工业应用方面具有重大的研究和实用价值。通常情况下,超疏水表面可通过在疏水材料表面构建一定尺寸的粗糙结构或利用低表面能的物质对粗糙表面进行修饰而获得。本文综述木材超疏水表面的制备方法,主要概括了溶胶-凝胶法、水热合成法、湿化学方法、表面涂覆和溶液浸泡法等的应用情况,讨论了超疏水木质基表面研发中存在的问题,探讨了该研究领域的发展趋势。     

PDMS共混液制备PDMS/RGO-CO抗紫外超疏水多功能织物研究

多功能棉织物(CO)可以进一步扩大棉织物的应用范围。本文利用正己烷和乙酸乙酯作为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的共溶剂,并与还原氧化石墨烯(RGO)结合,制备具有抗紫外和超疏水性能的多功能棉织物(PDMS/RGO-CO),并通过改变正己烷和乙酸乙酯混合比例、棉织物浸渍共混液次数、PDMS浓度,探究最佳的制备工艺。结果表明,正己烷和乙酸乙酯体积比为7∶3、棉织物浸渍次数为2次、PDMS为100 g/L时,PDMS/RGO-CO的超疏水能力最好,接触角(CA)达到165.9°,紫外线防护系数(UPF)达到544.46。与此同时,PDMS/RGO-CO还表现出优异的防污性能和油水分离能力。     

镁合金表面超疏水性的构建及耐腐蚀性分析

为了改善传统镁合金表面较差的耐腐蚀性能,对镁合金表面依次进行硫酸刻蚀处理和电沉积处理,并采用扫描电子显微镜、接触角测量仪和电化学测试系统研究其表面形貌、疏水性和耐腐蚀性的变化.扫描电子显微镜的结果表明,硫酸刻蚀-电沉积法在镁合金表面构建了一种微米-纳米多级复合结构,降低了表面能.接触角测量结果表明,制备的镁合金表面水滴静态接触角可达160°,显示出优异的超疏水性和低黏附性.电化学测试结果表明,与未处理的镁合金表面相比,硫酸刻蚀-电沉积法制备的镁合金表面的腐蚀电位提高了95 mV,对应的腐蚀电流密度和腐蚀速率均降低了1～2个数量级,表面腐蚀程度明显降低,说明这种镁合金表面具有良好的耐腐蚀性能.     

马蹄寺石窟群浅表部岩体开裂加固材料试验研究

马蹄寺石窟群浅表部岩体在长期自然因素作用下,出现了开裂、剥落现象,为了更好地保护文化遗产,使用石墨烯纳米片增强传统石窟浅表部开裂加固材料。研究结果表明,石墨烯纳米片的加入提升了复合材料的体积稳定性和机械强度,当石墨烯纳米片的添加量为0.07%时,样品具有最高的强度,90 d无侧限抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度分别为7.20、3.10和0.70 MPa,相对于传统材料,强度分别提升了14.28%、29.03%和27.27%。傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)、拉曼光谱仪(Raman spectrometer, Raman)和X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)结果表明,石墨烯纳米片对复合材料固化产物的种类影响较小,并且能够促进早期水化反应。扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)结果表明,掺加适量的石墨烯纳米片能够促使复合材料形成均匀致密的微观结构。     

Ag/graphene composite based on high-quality graphene with high electrical and mechanical properties

A simple and effective process has been reported to prepare the silver (Ag)/graphene composite with excellent mechanical and electrical properties based on high-quality graphene (HQG). The HQG was fabricated via hot pressing of reduced graphene oxide (RGO) from chemical exfoliation, while the Ag/HQG composite was obtained by using spark plasma sintering (SPS) treatment under high temperature (1500 °C) and moderate pressure (40 MPa). With low oxygen-containing functional groups and defect density, the HQG dispersed homogeneously in the composite after high-energy ball milling. In comparison to pure Ag, the as-prepared Ag/RGO composite exhibited a great enhancement of 11% electrical conductivity and 42% micro-hardness with an optimal RGO adding content (1 wt%). The Ag/HQG composite is expected to open up a new way for the novel Ag-based electrical contact materials, and further to broaden its applications in micro-electronics and switching power.     

An effective amperometric biosensor based on graphene modified gold nanowire arrays for glucose detection

A novel glucose biosensor based on graphene nanosheets （GNs） modified gold nanowire arrays （AuN- WAs） electrode was constructed. Highly ordered gold nanowire arrays were prepared by direct electrodeposition in anodic aluminum oxide templates. GNs were synthe- sized through a public route involving graphite oxidation, exfoliation, and chemical reduction. Field emission scan- ning electron microscope and high-resolution transmission electron microscope were employed to characterize the as- prepared AuNWAs and GNs. Glucose oxidase was immobilized on the surface of GNs-AuNWAs modified electrode via a cross-linking method. The cyclic voltam- metry results showed that the GNs-AuNWAs-based glu- cose biosensors have high catalysis activity to hydrogen peroxide （H2O2） than those modified with GNs or AuN- WAs only. Furthermore, amperometric response was employed to detect glucose concentration owing to its simplicity, high selectivity, and relative low cost. Glucose biosensors based on GNs-AuNWAs showed excellent performance with high sen- sitivity of 40.25 μA cm^-2 （mmol/L）^-1, low detection limit of 0.02 mmol/L, and a linear range from 0.02 to 3 mmol/L.     

Functionalized graphene oxide based on p-phenylenediamine as spacers and nitrogen dopants for high performance supercapacitors

p-Phenylenediamine （PPD） functionalized graphene oxide （GO） materials （PPDG） were prepared through a one-step solvothermal process and their appli-cation as supercapacitors （SCs） were studied. The PPD is not only as the spacers to prevent aggregating and re-stacking of the graphene sheets in the preparing process but also as nitrogen sources to obtain the nitrogen-doped graphene. The structures of PPDG were characterized by Fourier transformed infrared spectroscopy （FT-IR）, X-ray diffraction spectroscopy （XRD）, Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） and the results show that the nitrogen-doped graphene was achieved with nitrogen content as high as 10.85 at.%. The field emission scanning electron microscopy （FE-SEM） and high resolu-tion transmission electron microscopy （HR-TEM） have confirmed that the morphologies of PPDG were looselayered with less aggregation, indicating that PPD mole-cules, as spacers, effectively prevent the graphene sheets from restacking during the solvothermal reaction. The special loose textures make PPDG materials exhibit excellent electrochemical performance for symmetric SCs with superior specific capacitance （313 F/g at 0.1 A/g）, rate capability and cycling stability. The present synthesis method is convenient and may have potential applications as ultrahigh performance SCs.     

基于自相似模型的气井管柱中流体的近壁压力试验研究

气井管柱内流体运动状态和近壁压力分布的确定对井筒安全和完整性评价有重要意义。从相似性原理出发设计气井管柱流体力学试验,通过尺寸比尺和流速控制实现模型与原型的几何相似和雷诺数自相似,采用试验和数值计算对气井造斜弯曲段管柱近壁压力进行对比研究,利用相对误差分析验证试验的可行性。结果表明:气井管柱室内流体试验满足雷诺数自相似下的几何相似条件;当取运动黏度为试验不变量时,管柱近壁压力的试验模拟结果与数值计算结果相比偏小,当试验压差为0~20 MPa时,近壁压力最大相对误差为4.12%,且压差越大,相对误差越小;随着生产压差(p_p=5~20 MPa)和油管内径(D=76.00~157.08 mm)的增大,管柱整体近壁压力和沿程压力降增大;造斜弯曲段流入端的局部压程比随油管内径增大而增大,流出端规律相反。满足几何相似和雷诺自相似条件的管柱流体试验是气井管柱近壁压力研究的有效手段。     

土壤中阿特拉津降解实验研究

通过批实验确定了阿特拉津在不同土壤样本中的降解速率，同时对各土壤特性与降解速率的相关性进行了统计分析，并比较了阿特拉津在灭菌土壤与未灭菌土壤中的降解过程．结果表明：土壤中阿特拉津降解速度缓慢，而且实验土壤对阿特拉津的吸附作用较弱，故阿特拉津的施用对当地浅层地下水和地表水资源存在较大威胁；非生物降解和生物降解所起的作用相当；实验地区阿特拉津的降解参数服从正态分布；在水平α=0．05下，降解速率与已知的几种土壤特性及吸附参数的相关性较弱，     

基于CAE的《环境影响评价》实验课教学实践体会

以《环境影响评价》实验课“大气环境质量影响预测”的CAE实践为例,试图探究基于CAE的实用教学模式。     

基于倒立摆的综合性实验设计

倒立摆不仅仅是一种优秀的实验教学设备,也是进行控制理论研究的理想实验平台。其控制策略与杂技顶杆平衡的技巧有异曲同工之处,极富趣味性,可将许多抽象的控制理论概念直观地表现出来,学生可以在轻松、直观的实验中掌握所学的控制理论和算法。针对倒立摆实验系统设计一系列控制理论综合性实验,使学生在实验中不断地完善知识结构,提高实践能力,同时又给学生提供更多的选择空间,使其在专业上得到深度训练。     

三维时间域激发极化法探测试验研究

本文介绍采用我国自主研制的“大深度三维电磁探测系统”在甘肃柳园花牛山铅锌矿开展的三维时间域激发极化法探测试验研究成果。文章对比了单一方向供电与多方向供电探测结果,并对成果进行了地质解译。研究显示：垂直主构造供电三维数据反演结果较为可信,多方向供电数据联合反演有利于提高探测结果的可靠性;利用三维时间域激发极化法探测结果建立三维电性结构模型,对解构地下三维地质结构效果明显;异常与以往地球物理资料及地质资料吻合。根据试验结果弄清了矿体的容矿层位、矿体与地层的关系,可为深部地质结构推断与矿产资源评价提供依据。