亲水性纳米白炭黑在橡胶基体中的良好分散与性能影响

应用羧基丁苯橡胶乳液辐射硫化、亲水性纳米白炭黑（SiO2）浆体制备、喷雾干燥等工业技术制备了纳米级超细全硫化粉末羧基丁苯橡胶（UFPCSBR）/SiO2纳米复合粉末,其中,纳米级SiO2颗粒与UFPCSBR颗粒处于相互隔离依附的状态.在UFPCSBR/SiO2纳米复合粉末与SBR等生胶的混炼过程中,借助于UFPCSBR颗粒在SBR生胶基体中的良好分散,依附在UFPCSBR颗粒上的SiO2颗粒也能够良好分散在橡胶基体中,从而制备成橡胶/UFPCSBR/SiO2纳米复合材料.实验结果表明,由UFPCSBR/SiO2纳米复合粉末制备的橡胶/UFPCSBR/SiO2纳米复合材料具有较好的耐磨性、撕裂强度和较低的压缩生热.值得注意的是,在0～40°C范围内,这种新颖的橡胶/UFPCSBR/SiO2复合材料的tanδ-T曲线上新出现了一个侧峰,有效提高了0～20°C范围内的tanδ值,但60°C附近的tanδ值变化较小,从而表现为在橡胶复合材料的滚动阻力变化不大的情况下,其抗湿滑性明显提高,这将为绿色轮胎胎面胶纳米复合材料的设计开发提供新的研究思路.     

固废制备的填充剂中NaCl对橡胶品质的影响

将碱厂白泥、造纸白泥、含油污泥等固体废弃物加工为橡胶填充剂是一种较好的资源化利用技术,但这些填充剂中往往残留有一定量的NaCl,可能对橡胶制品的性能造成一定影响.本文通过向天然橡胶中添加含有NaCl的填充剂研究了NaCl对橡胶制品性能的影响.实验表明,NaCl在橡胶加工过程中作为晶核起异相结晶作用,可提高橡胶的交联性和热稳定性;在实验的含量范围内,NaCl对填充剂粉体的分散性、硫化时间稍有影响,但橡胶交联性明显提高;硬度、拉伸强度、拉断伸长率等主要力学性能变化不大;老化后的橡胶力学性能基本不变,且部分力学性能高于对照样品.研究揭示,只要NaCl的含量控制在4%以内,基本不会对橡胶工程和橡胶制品性能产生影响;该研究成果有利于含NaCl固体废弃物资源化利用新技术的开发与应用.     

基于增材制造技术的钛合金医用植入物

基于数字化成型的增材制造技术具有成型效率高、设计自由度高以及近净成形等优点,为医用钛合金植入物的加工带来了新的发展机遇.这种"绿色制造"技术能够将植入物的宏观尺寸与待修复缺损部位的生理环境进行有机结合,实现个性化匹配治疗和复杂微观结构的可调控性,提高其生物力学相容性,减缓植入部位的应力遮挡,在骨-植入物界面构建良好的骨性结合.本文综合评述了增材制造技术制备钛合金植入物的工艺流程以及影响因素,对钛合金的组织、力学性能、体内外生物相容性以及临床应用等进行了全方位的总结评价,并对该技术在钛合金医用植入物制备领域的未来发展方向进行了展望.     

淀粉的改性及其在可降解塑料和橡胶中的应用研究

淀粉作为一种天然高分子,由于其价格低,可再生,生物降解性好等优点,在材料制备与改性方面得到了人们的青睐.同时由于淀粉所固有的亲水性,难于加工性以及和石化材料间较差的相容性等也大大限制了其在非食品工业中的应用范围.本文介绍了国内外淀粉改性的最新进展及其尝试其在可降解塑料和橡胶方面的应用研究,并就目前该领域存在的一些问题作了初步探讨.     

增材制造技术及其在微波无源器件设计与制备中的研究现况与展望

滤波器、天线等微波无源器件是现代微波通信系统中必不可少的组成部分.但是,随着无线通信技术的飞速发展,微波无源器件不断小型化、复杂化,器件对尺寸精度要求愈加严格,传统加工工艺在制备小型化复杂结构微波元器件上出现了制约.而增材制造技术(3D打印)是一种快速、绿色、高精度的新兴制造技术,具有不需要模具、人工成本低、材料利用率高、成型精度高、可制备复杂结构的优点,为企业和个人的生产与设计带来革命性的变化.对于成型精度要求高、结构设计较为灵活的微波无源器件而言,增材制造的出现使其摆脱了传统制造工艺的束缚,进而更多结构复杂、性能优异的器件得以实现,因此增材制造技术对于微波无源器件的生产与设计具有重要意义.本文主要介绍了增材制造特点、增材制造原材料的研究现况,并论述了增材制造技术在微波无源器件设计和制备过程中的应用,最后阐述了增材制造微波无源器件面临的挑战与机遇,为今后微波无源器件的增材制造科学研究及工程应用提供了一定的参考作用.     

材料动态性能对高速切削切屑形成的影响规律

高速切削作为一门先进制造技术已经在工业生产中得到日益广泛的应用,对高速切削过程切屑形成机理的研究有助于进一步发挥高速切削技术的优势和促进高速加工装备的发展,同时可指导优化切削参数、控制切屑形态以改善加工表面质量.高速切削切屑形态变化是工件材料在不同切削载荷下表现出的动态力学性能差异所致.弄清楚高应变率下材料动态力学性能有利于揭示高速切削切屑变形与失效机理,同时高速切削实验的合理设计与应用可以成为材料在高应变率下动态力学性能的新型测试手段.本文以高速切削过程工件材料动态性能变化对切屑形成的影响为主线,结合我们在高速切削切屑形成机理方面多年的研究成果,对高速切削过程中工件材料的强度、塑脆性和微观组织变化等方面进行了综述分析.阐明了高速切削条件下碎断切屑形成的力学条件,指出了传统切削理论在应力状态对切屑变形和失效的影响机理、切屑微观组织演化等方面研究存在的不足,最后对未来的超高速切削切屑形成机理研究进行了展望.     

银纳米流体横掠微针肋热沉流动和传热特性分析

采用单步化学湿法（超声膜扩散法）制备出了3种体积分数的水基银纳米流体,实验研究了纳米流体横掠新型水滴形微针肋热沉的流动和传热特性．结果表明：不同体积分数下的纳米流体压降差别很小;相同体积流量下,与基液比较,纳米流体进出口压降略有增加,但增加并不明显;与纯水相比,由于表面活性剂的引入增加了流体粘度,相同流量下,纳米流体的压降稍大于纯水值,但最大差距不超过10％．粒子的体积份额对纳米流体对流换热系数影响较大．纳米粒子的存在对换热性能有明显提高,但过高的黏度对纳米流体的强化传热效果有一定的抑制作用．与去离子水相比,当银粒子体积分数达到0．012％后,纳米流体的综合效果才能逐渐体现．     

面向材料的超精密金刚石切削加工机理

采用超精密单点金刚石切削加工技术制备超光滑表面在国防尖端和航空航天等领域具有重要应用.当前缺乏对超精密加工机理的理解,极大地制约着超精密加工技术的提高.金刚石切削加工是一个刀具与材料高度耦合的过程,工件材料的性能对加工结果具有重要影响.本文研究了具有不同属性和微结构的典型材料超光滑表面的金刚石切削加工机理:(1)研究了多晶金属铜金刚石切削加工中的非均质特性,重点关注了晶界对表面创成的影响机制及其抑制策略;(2)研究了单晶硅和单晶碳化硅金刚石切削加工中的脆塑转变机理,重点关注了超声椭圆振动辅助切削加工技术对硬脆材料延性加工性能的提升;(3)研究了反应烧结碳化硅和铝基碳化硅金刚石切削加工中的各相材料协同加工变形机制,重点关注了振动辅助和切削路径对复合材料表面创成的影响规律.本文的研究成果为不同材料超光滑表面的超精密金刚石切削加工创成提供了理论依据.     

埃洛石纳米管增强聚合物复合材料研究进展

埃洛石纳米管(HNTs)是一种天然无机纳米管,和高岭土有相似的化学组成.由于HNTs储量丰富,价格便宜,且具有高模量和大长径比的优势,被科研人员广泛应用于增强和增韧高分子材料的工作中.本文介绍了HNTs的结构特征及表面化学特性,并从提高HNTs在基体中的分散及与基体界面结合的角度,探讨了对HNTs进行表面改性的方法.总结了近十年来HNTs作为增强填料在各种高分子材料中的应用,包括热固性树脂、聚酰胺、聚烯烃和橡胶等.重点关注了所制备复合材料的力学性能,并对聚合物/HNTs复合材料的研究前景进行了展望.     

厚度可控蛋白质印迹海藻酸钙水凝胶膜的制备和表征

以牛血清白蛋白(BSA)为模板,海藻酸钠(NaAlg)为主要原料,通过钙离子交联制备了BSA印迹海藻酸钙(CaAlg)水凝胶膜.通过自制的缠绕不同直径铜丝的玻璃棒控制膜的厚度.采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜和3D超景深显微镜对BSA印迹海藻酸钙水凝胶(CaAlgMIP)膜的表面形貌进行表征.研究了铜丝直径与得到的CaAlgMIP膜厚度之间的关系.研究了不同NaAlg浓度制备的CaAlgMIP膜的力学性能.用圆二色光谱研究了洗脱后BSA的构象.探讨不同洗脱液制备的不同厚度CaAlgMIP膜对BSA的吸附性能.结果表明,CaAlgMIP膜对BSA的吸附量明显优于非印迹膜.MIP膜制备和洗脱过程未改变蛋白质的构象.CaAlgMIP制备简单,厚度可控,成本低,生物相容性好,在药物释放、细胞培养和组织工程领域具有良好应用前景.     

纳米催化剂辅助超稠油氧化改质实验研究

超稠油开发难点在于地下大幅度降低原油黏度,催化氧化改质具有应用潜力,但需要找到兼具活性与注入能力的催化剂,研究其反应机理.通过微乳液法制备并表征了纳米过渡金属催化剂,用以辅助超稠油注空气氧化改质吞吐的对比实验,结果表明氧化改质能够大幅度降低超稠油黏度,降黏率最高达99.86%,纳米金属催化下的改质温度降至240℃,改质速率与产油效果均显著优于微米级粉末催化剂,实验推测了氧化改质反应在不同温度下的四步机理,包括杂元素断链、初步氧化、深度氧化与高温脱羧.与加氢还原改质超稠油相比,纳米催化氧化改质更具有降黏效果好、成本低、易实施的特点,具有一定的工业应用潜力.     

高温高盐油藏可动凝胶-渗吸调驱配方体系研究与应用

通过室内试验,研究了聚合物分子量、聚合物浓度、交联剂用量及pH等因素对耐高温有机交联剂HT-2008与高分子量星形抗温耐盐聚合物CA-2588形成的凝胶黏度和成胶时间的影响,确定了尕斯库勒E_3~1油藏高温高盐可动凝胶调驱体系的基本配方及性能:环境扫描电子显微镜结果表明,高分子量星形抗温耐盐聚合物CA-2588和耐高温有机交联剂HT-2008能够形成稳定的互穿网络体型结构,该可动凝胶体系,在矿化度为117000mg/L(且钙镁离子含量高达3340 mg/L),pH为7.80,实验温度为126℃条件下,5d时黏度达到最高值43900 mPa s,180 d时凝胶黏度为43500 mPas,耐温耐盐性能好,稳定性好;通过考察不同结构的渗吸剂相态、渗吸脱油效率和长期稳定性等因素,确定了适用于尕斯库勒油田E_3~1高温高盐油藏的3种渗吸剂LF1008,AESN70和N111-2.在尕斯库勒油田E_3~1油藏进行可动凝胶.渗吸深部调驱现场应用后,取得良好效果.     

Q-P-T制备高强钢的马氏体形成激光共聚焦观察和力学性能测定

作为第三代汽车钢的一种,淬火-碳配分-回火(Q-P-T)工艺制备的高强度钢显微组织由先形成马氏体、新鲜马氏体和残余奥氏体构成.本文利用激光共聚焦显微镜,观察了一次淬火时马氏体和未转变奥氏体分布的不均匀形成过程.在此基础上,进一步表征了在不均匀的基体中,Q-P-T工艺获得的马氏体具有多尺度的分布特征;同时,二次淬火获得的新鲜马氏体具有:1)更细的板条尺寸;2)在一个块状区域内具有相同的取向,可视为一个"packet";3)更高的力学性能.研究结果客观地展示了Q-P-T制备高强度钢的微观组织演化本质,为进一步改进Q-P-T工艺、提高性能提供了准确的理论依据.     

电化学三维微沉积技术及其研究进展

电化学沉积加工技术是一种以原子量级逐层堆叠方式来进行金属基材料制备与零件制造的特种加工技术,具有适用材料广、实施温度低(一般70℃以下)、应用形式灵活、易于控性控形、不受尺寸限制等优点,在面向金属微增材制造方面颇具发展潜能.本文主要介绍了以电化学沉积工艺为主体来制造三维金属微结构与零件的代表性技术,包括掩膜电沉积、即膜沉积、electrochemical fabrication(EFAB)、局域生长电沉积、喷射电沉积、电化学打印、月牙形电解液约束三维电沉积成形、电化学扫描隧道显微镜技术等,着重阐释了它们的工艺原理、关键技术、优势与不足以及存在的主要问题和挑战,并对该技术领域未来的发展趋势和研究重点进行了展望.     

活性瓷釉(CRE)涂层钢筋防腐蚀技术研究进展

活性瓷釉(CRE)涂层是近几年国际上才开始系统研究的一项新型钢筋防腐蚀涂层技术.CRE涂层能够显著提高钢筋的耐腐蚀能力,增加钢筋与混凝土之间黏结强度,提升结构的整体稳定性,从而改善结构的安全性和耐久性;该涂层材料成本低廉,加工工艺简单,利于大范围使用.首先对CRE涂层技术的特点进行了介绍,然后对当前CRE涂层技术的研究进展进行了综述,重点介绍了CRE涂层对钢筋混凝土黏结力学性能和钢筋耐腐蚀性能的影响,最后对该技术应用于我国的前景进行了展望.     

氢固溶对钛合金超塑性影响的价电子结构分析

钛合金的热氢处理(thermo-hydrogen treatment,THP)可以增加塑性相的体积分数,促进位错运动和降低流动应力,从而改善超塑性性能,有效降低钛合金的热加工难度,目前对钛合金热氢处理作用机理的解释多在晶粒和组织层面,少量电子结构层面的分析也不够明确,无法从本质上解释氢的固溶对α-Ti和β-Ti的致塑机理.本文运用固体与分子经验电子理论(empirical electron theory,EET)研究了氢在α-Ti,β-T_i的不同位置固溶时Ti的价电子结构变化,通过键距差方法(bond length diffrence method,BLD)计算得出了Ti原子间共价键电子对数、键能大小及滑移面间晶格电子密度,指出氢固溶后,滑移系上Ti-Ti键间共价电子对数、键能的明显下降及滑移面间晶格电子密度的增加是钛合金氢致超塑性的重要原因.     

基于遗传算法的多核芯片并发追踪调试方法

基于追踪的调试技术将追踪信号连接到追踪缓存,这些连接设施不仅占用有限的片上资源,全局连线还可能导致信号完整性问题.一种有效的解决方案是复用片上网络传输追踪数据.复用片上网络传输多组并发追踪信号,需要确定追踪缓存数量和放置位置以满足链路带宽的约束,同时实现传输功耗最小化.本文将该问题规约为NP难约束P-Median问题,并提出了一种基于遗传算法的多追踪缓存选址方法.在片上网络链路带宽的约束下,优化追踪缓存选址数和追踪数据传输能耗,为多组并发追踪信号的实时追踪提供了一种有效方法.实验结果表明,在同等约束条件下,多缓存能够有效提高追踪信号数量.相比于以前的研究结果,本文方法能够有效地减少缓存选址数和降低追踪数据传输能耗.     

基于黑油的多组分聚合物驱数学模型

为准确模拟不同种类聚合物交替注入进一步提高驱油效果的现象,考虑多种类型聚合物的混合增黏作用、竞争吸附作用以及由此导致的渗透率降低作用,构建了基于黑油的多组分聚合物驱数学模型,进而结合CPR(Constrained Pressure Residual)预条件GMRES算法给出了全隐式高效求解程序,并研究了交替注入增效的力学机制以及交替周期数的影响.研究表明:交替注入通过使注入介质更好地匹配储层的非均质性,改变并使各层渗流阻力的变化规律趋同,造成稠油油藏吸液剖面由倒"V"型向倒"U"型转变,增强了聚合物的纵向波及和低渗层剩余油的有效动用;合理的交替周期能够最大程度地抑制剖面返转,相比连续注入,可进一步提高低渗层吸液量11.1%、采收率幅度提高3.1%.上述成果对指导稠油油藏聚合物驱持续高效开发具有重要的理论与实际意义.     

激光共聚焦显微镜研究填料在涂料中的分布I：正交分析方法研究填料在涂料中的纵向分布以及对耐候性能的影响

设计制备了2种不同TiO2填料填充的环氧树脂涂料,用激光共聚焦显微镜（LSCM）对填料TiO2在这2种涂料中的横向和纵向分布分别进行了研究.结果表明,在这2种涂料中TiO2填料的纵向分布差别较大.TiO2在Disp样品中的纵向分布比较均匀,而TiO2在Non-disp样品的纵向分布中存在1.1μm的一个填料缺失层（gap）,这个填料缺失层严重影响耐候过程中涂料的表面光学性质.根据LSCM的测试结果,提出了填料在涂料中的分布模型,并且根据该模型预测了耐候过程中涂料表面性质的变化：涂料的表面光学性质出现一个先降低再提高的过程.此理论预测结果与实际耐候过程中表面光学性质的变化情况一致,说明该模型的正确性与科学性.