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磁性MOF分子印迹功能材料对有机污染物的富集与检测

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磁性MOF分子印迹功能材料对有机污染物的富集与检测

作者：刘宇亮湖南理工学院

学位级别：硕士

有机污染物通常具有高毒性、持久性和生物累积性等特点。但多数有机污染物的检测方法比较繁杂低效,因此开发一种高效、环保的有机污染物的富集检测方法有着重要的意义。本研究设计了两类磁性功能材料预处理方法,一种是磁性分子印迹应用... 详细信息

有机污染物通常具有高毒性、持久性和生物累积性等特点。但多数有机污染物的检测方法比较繁杂低效,因此开发一种高效、环保的有机污染物的富集检测方法有着重要的意义。本研究设计了两类磁性功能材料预处理方法,一种是磁性分子印迹应用于水和油两相中有机污染物的预处理性能研究,另一种是磁性MOF分子印迹聚合物的制备及对有机污染物的吸附性能研究。具体内容如下:(1)苯并(α)芘是最危险的污染物之一,严重危害水生生态系统和食品(油性物质)安全。目前,磁性分子印迹技术因其高效选择性被广泛应用于污染物的检测中。然而,大多数磁性分子印迹聚合物(MMIPs)只能在单一相内实现良好的分散,这极大地限制了分子印迹材料的使用。本研究合成了一种新型苯并(α)芘的MMIPs(BMs),用于预处理环境水和植物油中的苯并(α)芘。所合成的材料不仅具有良好的亲水性,干燥后还具有良好的亲脂性。结果表明,BMs具有较强的磁分离能力,吸附速率快(5 min),特异性好(印迹因子=6.987),检出限低(在水中为0.0037μg/L,油中为0.17μg/kg),重复利用性好(环境水样和植物油样品的回收率分别为78.0%～99.0%和81.1～111%)等特点。BMs对苯并(α)芘具有较高的亲和力,在复杂相样品的多环芳烃检测的富集与预处理中具有良好的应用前景。(2)通过模拟计算指导磁性分子印迹聚合物(MMIPs)的合成,有效避免了筛选合适功能单体过程中不必要的溶剂消耗,缩短了制备时间。然而,传统的模拟方法无法直观地揭示目标分子与功能单体之间的π-π叠加机理。本研究介绍了一种新型的弱相互作用可视化方法,通过交互区域指标来选择合适的功能单体,从而制备芘的MMIPs(PMs)。结果表明,PMs具有较大的吸附容量(9.95 mg/g)、快速吸附速率(5 min)、良好的选择性(选择性因子α为5.98)、较好的稳定性和重现性。同时,PMs在水和植物油样品中的检出限(S/N=3)分别为0.0082-0.041μg/L和0.53-4.0μg/kg,具有较高的准确度和精密度。PMs已成功应用于芘在两种底物中的预处理。(3)基于金属有机骨架的磁性功能材料(MOF)作为一种新型材料,选择性低是限制其在检测应用中的主要影响因素,分子印迹技术可以弥补这一缺点。本研究以FeO-COOH为磁性载体,采用结晶生长印迹法制备了磁性锌基MOF分子印迹聚合物(MZMMIPs)。通过表征分析和吸附性能研究,MZMMIPs不仅具有良好的磁选能力,而且具有优良的吸附选择性能(选择因子为1.6)。这意味着在MZMMIPs中需要大量的印迹孔来匹配目标分子。大吸附容量(64 mg/g)也加快了材料的吸附速度(3 min)和洗脱速度(10 min),大大提高了材料的预富集能力。该检测方法已成功应用于植物油中芘的检测,取得了良好的检测效果。MZMMIPs对芘的检出限为0.11μg/kg,回收率为93.34%～95.92%。(4)磁性金属有机骨架(MOF)材料具有良好的吸附势,分子印迹材料具有较高的选择性。因此,将磁性金属-有机骨架材料与分子印迹聚合物结合制备固体吸附剂是一种很有吸引力的方法。然而,现有的聚合物合成方法步骤多,耗时长,且消耗大量溶剂。本研究采用一锅法合成了磁性铜MOF分子印迹聚合物(MCMMIPs),并将其用于双酚a(BPA)的检测。MCMMIPs不仅具有良好的磁选能力,而且对BPA的检出限低至1.01μg/kg,回收率为72.1%～102.85%。更重要的是,基于该材料提出的检测方法已成功应用于塑料袋中BPA的检测,具有良好的检测效果。

关键词：苯并芘芘磁性功能材料分子印迹技术金属-有机框架

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聚合物熔体离心静电纺丝过程仿真及实验探究

聚合物熔体离心静电纺丝过程仿真及实验探究

作者：刘宇亮北京化工大学

学位级别：硕士

离心静电纺丝法是一种微纳米纤维制备方法,利用离心盘高速旋转产生的离心力和高压电场产生的电场力将聚合物溶液或熔体拉伸形成纤维。在纺丝过程中,离心力和电场力对液滴的耦合作用减小了纤维的直径,制取的纤维性能优异,在宏观微观两方... 详细信息

离心静电纺丝法是一种微纳米纤维制备方法,利用离心盘高速旋转产生的离心力和高压电场产生的电场力将聚合物溶液或熔体拉伸形成纤维。在纺丝过程中,离心力和电场力对液滴的耦合作用减小了纤维的直径,制取的纤维性能优异,在宏观微观两方面均表现出优异的取向度,为高效率制备微纳米纤维提供了一种新的制备方法。因此,深入探索离心静电纺丝的流动及成纤过程研究十分有必要。为了解决上述问题,本文首先建立了一种熔体和空气的两相流体仿真模型,通过分析聚合物熔体在电场力作用下的变化过程,模拟出泰勒锥及射流形成过程,实现泰勒锥及成纤全过程的可视化。研究结果表明,熔体下落时,由于其本身带有电荷,使得纺丝区域电场强度增大;熔体纤维呈现出内部力小于外部的状态,纤维从内部拉伸,外部熔体“塌缩”到内部使得纤维的直径减小;随着电压的升高,泰勒锥的锥面从凸形转为凹型,且泰勒锥三角逐渐减小,熔体能更快形成射流,这与实验研究结果相同;熔体流动速度过快时,电场力对纤维细化的作用完全失效。其次是仿真了离心静电纺丝装置的电场分布、熔体在离心盘流道中的流动特性和离心盘高速旋转时周围的空气流场。研究结果表明,针头式纺丝喷头与微分式在距离出口5mm外电场强度基本相同;使用周向分布的电极板代替圆环电极板后,周向电场强度提高明显,有利于纤维的有序排列。流道内熔体的流动速度与流道长度基本成正比,与离心盘转速的平方成正比,说明提高转速比增大流道长度更为合理。离心盘在高速旋转时,空气场轴向出现涡流,周向出现方向相反的两种空气场流动,使得纤维发生无序缠结,横向剪断等问题,影响纤维的有序收集和长纤维的形成。最后,自行设计并搭建了一种熔体离心静电纺丝设备,通过该设备在正交实验条件下制备了异麦芽酮糖醇纤维,并对所制备纤维的形貌、直径和纤维的吸湿性与保水性进行了研究。研究结果表明,对异麦芽酮糖醇纤维直径影响最大的因素是离心盘转速,其次是离心盘温度和纺丝电压;对纤维直径标准差影响最大的依次为纺丝电压,离心盘转速和纺丝温度。对纤维膜吸湿率的影响最大的因素为纤维直径;对纤维膜保水率影响最大的因素为纤维标准差;实验结果验证了仿真中对纤维分布与受力的预测。综上所述,本文采用仿真方法探索了离心静电纺丝过程中的熔体流动、泰勒锥形成、纤维细化、纤维有序收集等过程及机理,并根据仿真结果制备了异麦芽酮糖醇纤维并进行了测试,为离心静电纺丝的进一步发展提供了理论上的指导,对离心静电纺丝的产业化具有重要意义。

关键词：离心静电纺丝纤维仿真异麦芽酮糖醇

高压静电加载形式对聚合物熔体静电直写制备效果的影响

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纺织学报 2023年第4期44卷 32-37页

作者：李好义贾紫初刘宇亮谭晶丁玉梅杨卫民牟文英北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室北京100029 北京化工大学机电工程学院北京100029 首都医科大学附属北京安贞医院北京100029

为探究熔体静电直写制备过程中电极正接与反接造成的差异,利用ANSYS对不同高压静电加载形式下纺丝区间的电场强度大小、分布以及电场方向进行了模拟分析,并从产生射流临界电压、射流速度、纤维直径、纤维沉积精度等方面进行了实验对比... 详细信息

为探究熔体静电直写制备过程中电极正接与反接造成的差异,利用ANSYS对不同高压静电加载形式下纺丝区间的电场强度大小、分布以及电场方向进行了模拟分析,并从产生射流临界电压、射流速度、纤维直径、纤维沉积精度等方面进行了实验对比。模拟结果与实验结果相互印证:电极正接的情况下喷头处电场强度较反接高出14%左右,纤维直径更细,射流速度更快,相同距离下产生射流所需要的临界电压仅为反接的35%~74%;电极反接的情况下接收板位置电场强度较正接高35%左右,电场强度分布更加均匀,电场方向更加一致,更有利于提高纤维在电场中的稳定性,纤维沉积偏差较正接降低35%~51%。

关键词：熔体静电直写电场模拟静电纺丝聚合物纤维支架聚己内酯电场方向

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聚合物离心静电纺丝技术研究进展

中国塑料 2022年第1期36卷 172-177页

作者：安瑛刘宇亮谭晶杨卫民阎华李好义北京化工大学机电工程学院北京100029

简述了离心静电纺丝技术的工作原理,对国内外近期离心静电纺丝的研究进展进行了综述。总结了离心静电纺丝的成纤机理,根据纺丝材料特性,将离心静电纺丝分为溶液离心静电纺丝和熔体离心静电纺丝两类,并将这两类纺丝方法的装置和工艺创新... 详细信息

简述了离心静电纺丝技术的工作原理,对国内外近期离心静电纺丝的研究进展进行了综述。总结了离心静电纺丝的成纤机理,根据纺丝材料特性,将离心静电纺丝分为溶液离心静电纺丝和熔体离心静电纺丝两类,并将这两类纺丝方法的装置和工艺创新进行了分类,总结了各种装置的结构特征和优缺点,并对其工艺参数进行了分析。最后对离心静电纺丝微纳米纤维的应用进行了简介,针对离心静电纺丝中存在的问题以及未来的发展趋势进行了浅析。

关键词：离心静电纺丝纳米纤维聚合物

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显模型跟随飞行控制律设计与仿真

航空兵器 2018年第2期25卷 21-28页

作者：刘宇亮中国空空导弹研究院河南洛阳471009

以运输型直升机为研究对象,根据飞行品质规范ADS-33E的要求,设计直升机俯仰、滚转、航向和高度通道的理想模型;利用状态反馈方法,针对不同高度和速度下的飞机模型,设计显模型跟随控制律;拟合包线内的控制器参数,实现显模型跟随调参控制... 详细信息

以运输型直升机为研究对象,根据飞行品质规范ADS-33E的要求,设计直升机俯仰、滚转、航向和高度通道的理想模型;利用状态反馈方法,针对不同高度和速度下的飞机模型,设计显模型跟随控制律;拟合包线内的控制器参数,实现显模型跟随调参控制律。最后,系统仿真试验结果表明,采用这种控制方案可以取得良好的控制效果,验证了该方法的可行性和有效性。

关键词：显模型控制律状态反馈飞行品质规范直升机

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汉语字母词使用中存在的问题及其规范化途径

社会科学家 2006年第S1期21卷 348-349页

作者：刘宇亮贺州学院中文系广西贺州542800

字母词是现代汉语新词语的一个发展新趋势,但在我们的使用过程中却存在许多问题,某些字母词使用泛滥,某些又存在着能指所指不明确的问题,字母词的形音也需要规范。对待字母词要实行“拿来主义,”既要承认它在汉语中的存在,又要多加引导... 详细信息

字母词是现代汉语新词语的一个发展新趋势,但在我们的使用过程中却存在许多问题,某些字母词使用泛滥,某些又存在着能指所指不明确的问题,字母词的形音也需要规范。对待字母词要实行“拿来主义,”既要承认它在汉语中的存在,又要多加引导,合理规范。

关键词：汉语字母词存在问题规范化

熔体微分静电纺PLA滤膜过滤性能及矿下应用性能分析

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塑料 2023年第4期52卷 82-86页

作者：安瑛王静东陈明军杜长彪刘宇亮李好义北京化工大学机电工程学院北京100029 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006

分析了电晕驻极和克重对熔体微分静电纺PLA微纳纤维滤膜的稳态过滤性能和矿下应用性能的影响。结果表明,电晕驻极能够有效提升熔体微分静电纺PLA微纳纤维滤膜的过滤效率,当克重为40~80 g/m^(2)时,过滤效率均在96%以上,阻力增幅平缓,均... 详细信息

分析了电晕驻极和克重对熔体微分静电纺PLA微纳纤维滤膜的稳态过滤性能和矿下应用性能的影响。结果表明,电晕驻极能够有效提升熔体微分静电纺PLA微纳纤维滤膜的过滤效率,当克重为40~80 g/m^(2)时,过滤效率均在96%以上,阻力增幅平缓,均低于市售矿用防尘滤膜,品质因子均高于市售矿用防尘滤膜。矿下实验表明,与市售矿用防尘滤膜相比,电晕驻极后的PLA电纺滤膜可过滤的粉尘的平均粒径降低了约46%;同时,粉尘留存性能均得到大幅提高。矿下实验表明,克重为40~80 g/m^(2)的PLA电纺滤膜可作为矿下防护面罩的高效低阻滤膜层。为熔体微分静电纺纤维滤膜在煤矿粉尘防治领域提供了理论基础。

关键词：聚乳酸熔体微分静电纺丝煤矿粉尘过滤性能高效低阻

论战略管理会计在电信企业的运用 ——以中国联通为例

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论战略管理会计在电信企业的运用 ——以中国联通为例

作者：刘宇亮厦门大学

学位级别：硕士

本文立足中国电信业的现状,以中国联通的战略运用为例,通过论述战略管理会计在电信企业运用的可行性,说明战略管理会计与企业战略是密不可分的。电信企业应借助战略管理会计实现企业的战略。全文共分为三个部分。第一部分是阐明电信企... 详细信息

本文立足中国电信业的现状,以中国联通的战略运用为例,通过论述战略管理会计在电信企业运用的可行性,说明战略管理会计与企业战略是密不可分的。电信企业应借助战略管理会计实现企业的战略。全文共分为三个部分。第一部分是阐明电信企业运用战略管理会计的现实意义。从世界电信业的发展情况看,解除管制后的市场结构和技术的变革正推动电信企业的战略管理进一步发展,竞争使世界电信出现了繁荣的景象。中国的电信企业也经历着“打破垄断、引入竞争”的改革,但还是没有实现规模效益与有效竞争之间的平衡。中国的电信企业迫切需要借助战略管理会计实现企业目标。第二部分是论述战略管理会计在电信企业运用的可行性。电信业的规模经济性、范围经济性使其成为一个具有自然垄断性的行业,经过拆分和重组,中国的电信市场目前出现了寡头垄断的局面。与此同时,电信业的核心竞争力也从传统的重视网络资源向以业务和服务为中心转移。由于电信行业的特点,竞争优势成本分析和客户盈利性分析运用的较为广泛。其一,通过分析电信企业的财务指标以及具体业务运用,指出不同的电信运营商应结合自身的实际以及在行业中地位选择低成本战略或差异化战略;其二,当前电信市场已从原来的卖方市场转变为买方市场,电信企业应将营销重点从注重网络覆盖和技术转向用户需求,通过客户盈利性分析,能够实现对消费者购买行为更多的关注。借助中国联通具体的战略运用分析得出结论:只有运用战略管理会计,借助各种财务指标和非财务指标,将业务推广与企业战略运用、消费者接受程度紧密联系起来,才能使企业清楚地找准市场定位。第三部分强调中国联通战略的转变。在实际操作中,企业间的差距是由竞争战略的选择与运用所决定的,因此通过对中国联通竞合战略和3G战略选择的分析,证明只有将战略管理会计与企业战略管理思想紧密联系起来,战略管理会计才能真正发挥作用,为企业找出能够真正发挥核心竞争力的价值链。基于社会经济发展的新形势,企业战略管理及为其提供信息支持的战略管理会计的兴起,已经成为必然。作为国民经济基础的电信业基于其网络化、信息化的特征,对于运用战略管理会计更有其迫切性和必然性。

关键词：管理会计战略电信企业

功能性添加剂掺杂的树脂基碳刷材料抗磨性能及其磨损机理研究

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功能性添加剂掺杂的树脂基碳刷材料抗磨性能及其磨损机理研究

作者：刘宇亮湖南大学

学位级别：硕士

碳刷作为电动工具中的转动电接触易耗损部件,与换向器组成一对特殊的摩擦副,在电机运行过程中起到传导电流的作用。现有碳刷普遍存在因力学强度或减摩润滑性能不优而导致的材料不匹配、抗磨性较差的问题,而功能性添加剂的选用对于碳刷... 详细信息

碳刷作为电动工具中的转动电接触易耗损部件,与换向器组成一对特殊的摩擦副,在电机运行过程中起到传导电流的作用。现有碳刷普遍存在因力学强度或减摩润滑性能不优而导致的材料不匹配、抗磨性较差的问题,而功能性添加剂的选用对于碳刷抗磨性能的提升尤为关键。现有研究多集中于关注添加剂的复合作用,采用多种添加剂共同改善的方式来提升碳刷的抗磨性能,由此得出的添加剂在碳刷材料中的作用机理也是多种添加剂的共同作用机理,鲜有对单一添加剂改善碳刷抗磨性能的具体作用方式进行系统性的深入研究。本文针对环氧树脂基碳刷材料因力学强度不佳或减摩润滑性能较弱而导致的抗磨性能难以提升的问题,以匹配中小型电钻电机用树脂基碳刷材料为研究对象,按照“结构调控-力学性能-载流磨损性能-微观结构表征-磨损机理分析”的研究思路,采用多种功能性添加剂(十四种)掺杂树脂基碳刷复合材料,与骨料和基体粘结剂共同构建成“功能化增强”结构。系统研究了类石墨烯功能性添加剂与二硫族自润滑性添加剂的引入对环氧树脂基碳刷材料抗磨性能的影响。通过对比引入不同添加剂以及不同添加剂不同含量前后碳刷材料的力学强度和减摩性能,阐述了类石墨烯添加剂于环氧树脂基碳刷材料内部组分的力学强度改善机制以及二硫族添加剂影响摩擦副间动态摩擦膜的减摩机理。主要研究结论如下:(1)在以环氧树脂作为粘结剂,天然鳞片石墨粉作为导电填料的体系中,引入类石墨烯功能性添加剂(磺化碳纳米粉体、FNG-A102、FNG-A151、FNG-B100、FNG-B111)和二硫族自润滑性添加剂(N-MoS、A-MoS、F-WS、P-WS、M-WS、C-WS、SC-WS、F-RXI-A、C-RXI-A),并对经添加剂改性后的碳刷材料进行主要物理性能检测及微观区域的表征,结果表明,改性后的碳刷材料其气孔和微裂纹的尺寸、数量均得到了不同程度的改善。未引入添加剂的碳刷材料其抗折强度为19.97MPa,抗压强度为20.33MPa,肖氏硬度为12HSD。相较于未改性碳刷材料,类石墨烯功能性添加剂中,FNG-A151添加剂将碳刷的抗折强度提升了60.5%,磺化碳纳米粉体将碳刷的抗压强度提升了18.5%,肖氏硬度提升51.7%;二硫族自润滑性添加剂中,P-WS型添加剂将碳刷的抗折强度提升了51.6%,N-MoS型添加剂将碳刷的抗压强度提升了27%,C-RXI-A型改性二硫化钨添加剂将碳刷的肖氏硬度提高了59.2%。(2)研究了添加剂改性前后环氧树脂基碳刷材料的载流磨损性能,并对其微观磨损区域进行了分析表征,研究发现,相较于未改性碳刷样品7.75mg/h的磨损率和2级的换向电火花等级,经磺化碳纳米粉体改性的碳刷磨损率降至2.5mg/h,电火花等级控制在1级;经C-RXI-A型改性二硫化钨添加剂改性的碳刷磨损率降至1.75mg/h,电火花等级同样控制在1级。且通过磨损面微观形貌分析,经磺化碳纳米粉体和C-RXI-A型改性二硫化钨添加剂改性的碳刷磨损面光滑平整,呈现出“波浪状”层层递进结构。通过对比分析添加剂对碳刷材料抗磨性能的改善效果,由此选取磺化碳纳米粉体和C-RXI-A型改性二硫化钨添加剂进行深入研究。(3)深入研究了不同含量下磺化碳纳米粉体、C-RXI-A改性的环氧树脂基碳刷材料的综合性能。实验结果表明,两种添加剂添加量均为1 wt%时,碳刷的力学性能得到最大程度的改善,且其载流磨损率及换向火花达到最低值。适量的磺化碳纳米粉体有助于协同鳞片石墨粉与环氧树脂粘结剂之间的界面结合,主要通过提高环氧树脂基碳刷材料的整体力学强度来提升其抗磨性能,为增强抗磨;适量的C-RXI-A型改性二硫化钨添加剂有助于在载流磨损过程中促使摩擦副间形成厚度适宜的摩擦膜,较好地避免了磨屑的局部堆积,并且改善了界面粘着的发生,从而主要通过改善碳刷材料的减摩润滑性能来提升其抗磨性能,为减摩抗磨。(4)从磺化碳纳米粉体自身结构入手,深入分析其在界面处的拉拽模式,得出了磺化碳纳米粉体在骨料与树脂基体界面间的“多触点功能化增强”结构,通过改善碳刷材料的力学强度来提升其抗磨性能;通过对磨损表面坑洞磨屑的深入分析,得出了不同尺寸二硫化钨影响动态摩擦膜的作用模型,通过改善碳刷材料的减摩润滑性能来提升其抗磨性能。为载流摩擦学的研究提供了单一类别添加剂的数据库,为树脂基复合材料中添加剂的准确选用提供了参考依据。

关键词：环氧树脂基碳刷增强抗磨减摩抗磨磺化碳纳米粉体二硫化钨载流磨损