基于石墨烯开发的高分子复合材料在电磁屏蔽领域中的应用

电子与通讯设备广泛地应用于工业、商业、科学研究以及军事等领域,电磁辐射对人体健康造成不良的影响,使得电磁屏蔽一直是现代社会需要重视的一大问题,因此也催生了对不同类型的电磁屏蔽材料的制备与性能的研究.与传统的金属电磁屏蔽材料相比,以碳材料作为填料的高分子复合材料在电磁屏蔽领域有着自己独特的优势,包括重量轻、耐腐蚀、易加工、具有柔性以及可吸收频率范围广.石墨烯作为一种新型的二维纳米碳材料,具有极其优异的电学、力学和热力学性能,这些优异的性能使得石墨烯在与高分子材料形成复合材料后具有极佳的作为电磁屏蔽材料的潜质.此外,在航空航天、武器装备、军事防护、汽车工业以及微电子业中,对所使用的电磁屏蔽材料的热稳定性、力学性能也都有更高的要求.石墨烯-高分子复合材料比其他的含碳复合材料具有更大的优势来满足这些挑战.本文对应用于电磁屏蔽领域的石墨烯-高分子复合材料中石墨烯的制备方式进行分类,总结了目前此类复合材料的电磁屏蔽效能.     

饱和黏土的一维热固结特性试验研究

通过室内试验,研究了饱和黏土在不同温度作用下的固结效应.结果表明:温度对土颗粒的膨胀作用和孔隙比的收缩作用影响较小;高温作用下发生的热膨胀在一定程度上阻碍了变形的发生,高温条件下压缩指数较低温条件下有减小的趋势.但渗透性的增强使得该现象逐渐减弱.随着温度的升高,先期固结应力均随之减小.通过反分析得到了两种黏土的材料参数γ.材料参数γ越大,相同温度下的归一化先期固结应力越小.温度越高,水溶液的黏度越低,越容易被排出,其渗透系数越大,超静孔隙水压的消散越快,所以超静孔隙水压随着温度的升高而减小.渗透系数随着孔隙比的升高而升高.粒径较大试样的渗透系数大于粒径较小试样的渗透系数.     

氢燃料电池热特性测试平台设计和应用

国内氢燃料电池大功率、全负载的发展面临温度一致性与余热利用的热管理挑战.为了获得大功率氢燃料电池的能量转化与温度分布等热特性规律,搭建了模块化的氢燃料电池热特性测试平台,并进行应用研究,验证了该平台的功能性和实用性.该测试平台包括冷却散热模块、热特性测试模块、数据采集模块与控制模块等,能够在对热管理关键温度进行监测并对氢燃料电池产热特性进行实时测量分析的基础上,利用红外热成像与热电偶阵列对燃料电池各单元间的温度一致性进行测试与评价,旨在为余热利用、提升温度均匀性等先进热管理技术的研究提供测试手段与数据基础,对推进氢燃料电池汽车的节能化、高效化具有重要意义.     

多相间跨原子光谱学与接触电致催化学

接触起电(contact electrification, CE)或摩擦起电(triboelectrification)是两种材料之间通过物理接触产生电荷的现象.本文将介绍基于接触起电过程中电子转移原理的两个新兴领域——接触起电诱导的界面光谱学(contact electrification induced interface spectroscopy, CEIIS)和接触电致催化学(contact-electro-catalysis, CEC). CEIIS是两种材料在接触起电过程中所产生的特征辐射.这种特征光谱传递了有关界面上能量结构的大量信息,开启了一种与界面接触起电相对应的光谱学.接触电致催化学(CEC)是利用机械振动,在接触起电过程中惰性介质之间产生电子转移,从而直接发生催化反应,而无需使用常规催化剂.这种新的催化原理不仅扩大了催化材料的选择范围,而且开创了一个新的催化领域.     

嫦娥五号着陆区热环境及其对探测器外部温度的影响

本文首次报道嫦娥五号探测器5个热电偶温度传感器超过47.2 h的连续测温数据,并对这批温度数据进行分析.结果表明,着陆之初5个传感器记录的温度较为均匀,变化范围245.68–272.52 K,随后温度升高差异加大,测温结束时温度变化范围为284.86–369.76 K,月球表面热环境对月球探测器阴面和阳面的温度均有显著影响,对于阴面的影响甚至胜过对阳面的影响.这项成果既有月球热环境变化机理理论研究意义也有探测器热管理工程应用价值.     

液体和固体中的空间自相位调制

本文简要介绍了非线性光学的起源与发展,重点关注非线性折射中的空间自相位调制.强激光照射非线性介质时,在远场可以观察到明显的明暗相间的条纹,称为相干环.本文从液体(以水为例)、液晶、低维材料悬浊液依次展开,阐述了不同物质形成相干环的机制.对于大部分液体,形成相干环的主要原因是热透镜效应.由于激光光强呈高斯分布,不同位置的液体被不同程度地加热,因此局部液体的折射率不再相同,从而产生了光程差(热透镜效应).相干环中蕴含了材料丰富的物理特性,但同时热效应会影响光学仪器的性能.深入了解空间自相位调制机制将有助于更好地利用或消除热透镜效应.     

功能梯度材料热弹性分析的高阶格点型有限体积法

为提高功能梯度材料(FGMs)热弹性分析的准确性,本文发展了一种二维高阶格点型有限体积法(CV-FVM)。该方法采用八节点四边形单元(Q8)和六节点三角形单元(T6)离散控制方程,并利用交错网格技术,将材料属性定义于单元中心,将待求解的未知变量定义于单元节点。应用该方法求解FGMs的热传导、应力和热应力问题,结果与文献中的解析值吻合良好,验证了其正确性。在计算存在大温度梯度的FGMs热传导问题时,高阶CV-FVM能够有效避免数值振荡;在进行复杂FGMs热弹性分析时,高阶CV-FVM能够有效避免数值不连续问题;同时,在相同的网格数下,采用Q8单元的高阶CV-FVM比低阶CV-FVM和采用T6单元的高阶CV-FVM计算精度要高。     

室内外导热系数测试差异对地源热泵系统换热设计的影响研究——以黑龙江省鸡西市MJX01钻孔为例

为了研究不同方法所得到的导热系数差异对地源热泵系统换热设计的影响,以黑龙江省鸡西市MJX01钻孔为例,通过对该钻孔开展室外测温热响应测试和室内岩石热导率系数的试验测试,利用多场耦合数值模拟软件TOUGH2-MP建立了数值分析模型。结果表明,室内试验测试获得的导热系数普遍低于室外热响应测试。数值分析模型以热响应测试结果为标准,定量评价了不同测试方法得到的导热系数差异对钻孔换热造成的影响,得出分布式测温计算的方法。本研究不仅能够计算出不同层位岩石的原位导热系数,更有助于预测不同深度地层的吸热能力,为优化钻孔热交换器设计深度提供依据。     

侧链有序交联型咪唑功能化阴离子交换膜

利用甲基氢醌和4,4′-二氟二苯基甲酮的缩聚反应,合成了含苯甲基的聚芳醚酮二元有序结构的聚合物.随后,利用N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)溴代,溴代产物同时接枝1-甲基咪唑和1-乙烯基咪唑制备了一系列侧链有序交联型的阴离子交换膜(Im-PEEK-x).透射电子显微镜图显示Im-PEEK-0.7膜具有较好的微相分离结构.ImPEEK-0.7膜的离子传导率为6.68×10~(-2)S/cm,拉伸强度达到60.03MPa,并且在80℃的吸水率、溶胀率分别为16.56%, 18.2%.在耐碱稳定性测试中, Im-PEEK-0.7膜浸泡在80℃, 1 mol/L NaOH溶液中200 h后,其IEC值仍为泡碱前的81.5%,表现出优异的耐碱稳定性.说明侧链有序具有微相分离结构的交联型阴离子交换膜具有优异的离子传导率和稳定性.     

双基阻燃剂HAP-DOPS对聚乳酸热稳定性的影响

磷腈磷杂菲双基阻燃剂因阻燃效率高、可同时在气相和凝聚相发挥阻燃作用,得到了相关研究者们的广泛关注。本研究合成了双基阻燃剂六(4-(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物)-羟甲基苯氧基)环三磷腈(HAP-DOPS),并将其与聚乳酸(PLA)共混,制备复合材料HAP-DOPS/PLA,再通过TG/DTG方法研究其热稳定性,最后采用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Coats-Redfern法研究复合材料HAP-DOPS/PLA的非等温热降解动力学,求出其活化能(E)和指前因子(A),并推测其热降解动力学方程。结果表明:与纯PLA相比,HAP-DOPS/PLA的初始分解温度(T_5%)、最大热失重速率(R_max)和峰温(T_P)均降低,残炭量升高,热降解活化能降低,热降解动力学参数E_K=151.53 kJ/mol,E_O=151.76 kJ/mol,A_K=9.21×10¹¹min^-1,...