能量存储:基于全新原理的“纳米弹簧”

许多机械装置如钟表、玩具等都采用弹簧来驱动,其能量的存储与释放是通过弹簧内部原子间距的变化来实现的。但是这种原子间距的变化(即弹性变形)所能存储的体能量密度相对很低,如何提高能量的转换效率以及材料存储的能量密度是当前材料科学理论和实验研究共同关注的一个问题。本研究利用金属钨单晶纳米线在加载时独特的孪晶变形行为,提出了一个可以在纳米尺度下高效存储与释放机械能的新原理,并据此设计了相应的纳米装置——纳米弹簧。与块体弹簧不同,本文提出的纳米弹簧通过表面原子的重构来实现能量的存储与释放。进一步的计算还表明,由于金属钨孪晶界面的移动阻力非常小,金属钨纳米弹簧的能量转换效率可以达到98%;同时该纳米弹簧存储的体能量密度可以超过钟表发条的1600倍,并具有30%的应变以及3GPa的驱动应力。     

国际临界带研究发展回顾与美国临界带研究进展介绍

基于对临界带国际发展态势的分析,梳理了临界带的概念;回顾了国际临界带研究的发展历程;并重点对美国在临界带研究方面的进展及其已经部署的6个临界带观测站进行了详细的介绍。     

采空区上方边坡稳定性分析

分别根据《三下采煤规程》采动坡体稳定性预测方法和瑞典条分法对采空区上方边坡稳定性进行了验算,并用大型有限元分析软件ADINA进行了二维模拟,得出了预计边坡稳定性系数、条带开采后引起的地表移动和变形最大值等数据,具有一定的工程应用价值。     

具有混合执行器故障的多智能体分布式有限时间自适应协同容错控制

针对多智能体编队系统执行器发生故障时,所引起的参数不确定以及系统瞬态不稳定问题,本文采用径向基函数神经网络(radial basis function neural networks, RBFNNs)对不确定参数(未知函数)进行估计。同时,基于反推技术设计出合理的自适应容错控制器,并通过有限时间理论保证系统实现瞬态稳定。首先,本文采用10个智能体作为被控对象,基于有向通讯拓扑结构理论,构建了非线性多智能体系统模型。其次,基于RBFNNs逼近特性,采用反推技术与动态面技术相结合,设计出合理的容错控制器,补偿多智能体中出现的未知非线性执行器故障,并采用有限时间理论解决系统瞬态不稳定问题。接着,基于Lyapunov稳定性理论分析了控制器的稳定性和快速收敛性。最后,通过两种算例对比,验证了所设计的控制器性能优于传统的反推技术,为工程实践提供了一种有效的研究思路。     

原位观察电子束辐照下双壁碳纳米管的不稳定性

室温下利用高分辨透射电子显微镜原位观察了两端固定和一端固定、另一端自由的双壁碳纳米管在电子束辐照下的结构不稳定性.实验发现,在相同辐照条件下,两端固定的双壁碳纳米管首先径向持续均匀收缩,然后局部颈缩,最后在颈缩处断裂;一端固定、另一端自由的双壁碳纳米管轴向长度持续快速缩小,而径向收缩相对缓慢.我们利用最近提出的表面纳米曲率效应和能量束诱导非热激活效应基础上新发展的碳原子"融蒸"和"扩散"机制,对上述电子束辐照下双壁碳纳米管结构不稳定现象进行了全新、合理的解释.     

四川盆地地表水酸化现状与趋势

2009～2011年间对四川盆地地表水的酸化现状进行了一次大规模调查.通过对采集的90多个地表水样的pH和主要阴阳离子浓度的分析发现,除了重庆铁山坪溪流的pH低于6.0,万州开县天蛾池、重庆铁山坪溪流和峨眉山金顶池塘等少数地表水的酸中和容量(ANC)低于0.200mmoleL1,从而表明这些地表水体可能已经发生严重酸化之外,其他水体均具有较高的pH和ANC,表明在四川盆地地表水酸化可能并非严重的区域环境问题.这里存在30多年的严重酸沉降污染,部分水体与20多年前的调查结果相比存在明显的酸化趋势,表现为ANC显著下降,同时SO42和NO3浓度显著升高.SO2和NOx排放的增长是地表水酸化的原因,其中SO2的贡献更明显.四川盆地广泛分布的紫色土具有较高的化学风化速率,是地表水具有较强的酸中和容量的原因.而在周边山地分布着黄壤等风化速率较低的土壤类型,严重的酸沉降可能导致个别地表水的酸化.     

苯基表面改性MSU-x型介孔分子筛的合成与表征

在中性条件下以脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂C15H31O(CH2CH2O)9H(A(EO)9)为模板剂,用苯基三甲氧基硅烷(PTMS)与正硅酸乙酯(TEOS)共水解缩聚合成了苯基官能化的MSU-x介孔分子筛(Ph-MSU-x).用红外光谱(FT-IR)、小角X射线衍射(SAXRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)和氮气吸附-脱附等分析手段对样品进行了表征.结果表明,苯基已成功键合至介孔孔道表面,并保持了MSU-x介孔分子筛三维立体交叉排列的蠕虫状孔道结构,且改性后的Ph-MSU-x具有较强的疏水性、较高的热稳定性以及较大的比表面积、孔容和较窄的孔径分布.     

基于特征的刚体碎块断裂面层次化匹配方法

刚体碎块断裂面的匹配是通过旋转和平移变换将两个断裂曲面变换到同一坐标系统下的过程。为了提高断裂面匹配的速度和精度,提出一种基于局部特征和改进迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法的层次化的匹配方法。首先,对刚体碎块外表面进行曲面分割,并根据粗糙度提取其断裂面;然后提取断裂面的局部深度、法线的偏角和点云密度等局部特征;最后采用基于局部特征和改进ICP算法的方法来实现断裂面的精确匹配。实验结果表明,基于局部特征的断裂面匹配算法能够精确、快速地实现刚体碎块的部分匹配和完全匹配,是一种有效的刚体碎块匹配方法。     

压力下半导体GaAs的电子表面态

使用插值拟合近似获得晶格常数、带隙随压力的解析表示，采用变分法研究了流体静力学压力对半导体GaAs电子本征表面态的影响，数值结果表明，随压力增加电子表面态能级明显向上移动，且电子趋近表面。     

金属表面涂装类项目的环境影响评价

介绍了涂装类建设项目环境影响评价的重点,分析了产污环节和筛选评价因子,评价了污染防治措施的可行性,指出应着重注意含重金属原料的使用、涂料的性质种类和喷漆室等效排气筒的计算等问题.