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清洁可持续型仿生超疏水材料的设计构筑及用于油水分离的研究

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清洁可持续型仿生超疏水材料的设计构筑及用于油水分离的研究

作者：李莺歌长春工业大学

学位级别：硕士

水环境问题是与人们生活息息相关的重大环境问题。经济的快速发展导致含油废水的排放量日益增多,严重地威胁了人类的生存安全与生态系统的稳定。目前,传统的含油废水的处理措施主要有物理法、化学法、生物法和燃烧法等。但是,这些措施... 详细信息

水环境问题是与人们生活息息相关的重大环境问题。经济的快速发展导致含油废水的排放量日益增多,严重地威胁了人类的生存安全与生态系统的稳定。目前,传统的含油废水的处理措施主要有物理法、化学法、生物法和燃烧法等。但是,这些措施普遍存在着清理不完全、效率低下、产生二次污染和费用昂贵等缺点。因此,开发具有分离效率高、制作方法简单、生态友好和成本低廉等优点的功能材料,业已引起油水分离领域科学家们的广泛关注。随着工业的进步和人们生活水平的提高,有限的产品生命周期促使越来越多的废旧固体材料的产生。这些固体废物不仅占据了大量的土地空间,对土壤和水源造成威胁,困扰着人们的日常生活;而且,固体废物的闲置和丢弃,也造成了资源的严重浪费。如何将特定的固体废物材料通过加工和处理,变废为宝,制备具有多功能性的油水分离材料,从而达到“一箭双雕”的效果,成为环境和材料领域亟待解决的关键科学问题之一。本论文依据“以废治废”的科学理念,针对油水混合物的污染问题,受自然界中典型生物表面超润湿现象的启发,通过选取具有多孔结构的废旧棉花、废旧海绵泡沫和废旧纺织物为原料,借助清洁的表面修饰技术,分别设计制备了三种不同的超疏水/超亲油的多功能一体化材料,用于实现油水分离的目标。本论文具体的研究内容如下:（1）绿色仿生超疏水多功能棉花的制备及油水分离性能研究针对传统油水分离材料在环保、效率和功能方面的瓶颈问题,通过聚多巴胺（PDA）沉积、层状双金属氢氧化物（LDH）原位生长和十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）包覆的分级表面修饰策略,以废旧棉花为原料,制备出具有表面超疏水/超亲油的棉花材料（S-LDH-P@Cotton）。实验表明,所制备的S-LDH-P@Cotton的静态水接触角（WCA）和油接触角（OCA）分别达到158°和0°,并呈现出较低的水滴粘附特性,进而获得良好的自清洁能力和较高的油水分离效率（99%±1%）。与纯棉相比,由于PDA和LDH的本征阻燃能力,所制备的S-LDH-P@Cotton展现出优异的阻燃性能。此外,通过模拟油水分离材料在使用过程中的有效性,设计出包括砂纸摩擦、循环油水分离、酸碱和盐水浸泡和紫外线辐照等一系列机械性能、循环性能、耐化学稳定性和耐候性测试,证实所制备的S-LDH-P@Cotton具有优异的机械、化学和环境稳定性。（2）无氟、多功能和多驱动的仿生超疏水海绵的构筑及油水分离性能研究针对多种场景下不同油类的分离和处理难题,采用简单便捷的一步浸涂技术,以废旧聚氨酯软泡为原料,通过引入四氧化三铁（FeO）、石墨烯（G）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）,设计开发出兼具光热效应和磁响应的超疏水/超亲油海绵材料（P-FeO-G@PU）。实验表明,所制备的超疏水海绵的静态水接触角（WCA）、滚动角（WSA）和油接触角（OCA）分别达到161°、7°和0°,表现出良好的超疏水、低水滴粘附和超亲油特性,进而获得表面自清洁能力。经过30次油水分离循环,P-FeO-G@PU油水分离效率仍然能达到98%以上,证实其较好的循环分离稳定性。根据四氧化三铁（FeO）和石墨烯（G）的光热转换能力,P-FeO-G@PU在1000W/m光强下,在25 s内温度可迅速升至103.8°C,可实现高粘度原油的快速吸附。此外,经过一系列的耐久性和稳定性测试,证实P-FeO-G@PU在极端条件下可以保持优异的超疏水性能。（3）绿色仿生超疏水多功能棉织物的制备及油水分离性能研究针对传统油水分离材料在环保、效率和阻燃方面的瓶颈问题,通过ZIF8原位负载、植酸铵插层的三元金属氢氧化物（Zn Ni Al-LDH）原位生长和聚二甲基硅氧烷（PDMS）包覆的分级表面修饰策略,以废旧棉织物为原料,制备出具有表面超疏水/超亲油的棉纤维材料（P@LDH-ZIF8@Cotton）。实验表明,所制备的P@LDH-ZIF8@Cotton的静态水接触角（WCA）和油接触角（OCA）分别达到160°和0°,并呈现出较低的水滴粘附特性,进而获得良好的自清洁能力和较高的油水分离效率（99%）。与纯棉织物相比,由于植酸铵插层的LDH本征阻燃能力,所制备的P@LDH-ZIF8@Cotton展现出优异的阻燃性能,仅产生5.5 cm的炭化长度,能够达到离火自熄的效果。此外,通过模拟油水分离材料在使用过程中的有效性,设计出包括砂纸摩擦、循环油水分离、酸碱和盐水浸泡和紫外线辐照等一系列机械性能、循环性能、耐化学稳定性和耐候性测试,证实所制备的P@LDH-ZIF8@Cotton具有优异的机械、化学和环境稳定性。基于以上研究工作,证实本论文基于特定多孔废旧物质开发油水分离材料方法的可行性。本研究工作的开展,有望同步解决油水混合物的污染、液态油的回收和海洋溢油事件的处理等关键问题。

关键词：清洁仿生超疏水油水分离多功能

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内蒙古草原灌丛化对土壤真菌群落的影响

应用与环境生物学报 2024年第2期30卷 271-280页

作者：刘莺歌李欢欢于世永李贺江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院徐州221116

草原灌丛化在全球干旱半干旱地区生态系统中普遍发生,并对草地生态系统的养分循环和植被组成产生显著影响;真菌群落作为土壤养分积累与转化、植物体生长与繁殖的关键调控因子,如何响应草原灌丛化目前尚不明确.以内蒙古地区典型的灌丛化... 详细信息

草原灌丛化在全球干旱半干旱地区生态系统中普遍发生,并对草地生态系统的养分循环和植被组成产生显著影响;真菌群落作为土壤养分积累与转化、植物体生长与繁殖的关键调控因子,如何响应草原灌丛化目前尚不明确.以内蒙古地区典型的灌丛化草原为研究对象,选取与其配对的纯草原作为对照,采用高通量测序技术分析草原灌丛化对土壤真菌群落结构和功能的影响.所有已鉴别的土壤真菌隶属4门、10纲、18目、28科、29属,土壤真菌Sobs指数、Shannon指数、Ace指数和Chao1指数在0-10 cm和10-20 cm两个土壤深度下均为灌丛化草原>纯草原;土壤真菌群落组成有明显差异,例如镰刀菌属(Fusarium,+19.51%)、粗糙孔菌属(Trechispora,+16.20%)等真菌属在灌丛化草原中的相对丰度上升,而未分类子囊菌属(unclassified_p__Ascomycota,-19.30%)、角担菌属(Ceratobasidium,-13.20%)等真菌属的相对丰度下降,灌丛化草原土壤真菌群落和纯草原土壤真菌群落之间的差异显著大于其各自群落内部的差异(P<0.05);土壤真菌功能也发生变化,腐生营养和病理营养功能增加,其中木质腐生真菌增幅最大;另外还发现,土壤pH、有机碳、全氮和全磷是影响草原土壤真菌群落结构的主导因子.本研究表明草原灌丛化会显著影响内蒙古地区草原的土壤真菌群落的结构和功能.(图5表2参61)

关键词：草原灌丛化土壤真菌群落结构环境因子功能预测

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航天器复合材料产品关键工序质量控制研究

航天器工程 2024年第3期33卷 74-81页

作者：李莺歌张璇姚双张玉生中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094

针对航天器复合材料产品系统复杂,研制技术难度大、成本高,以及多品种、小批量的生产模式导致可用于关键工序识别的样本数过少问题,从解决逐层分解法对关键工序识别和统计过程控制技术对工序质量控制的局限性出发,提出航天器复合材料产... 详细信息

针对航天器复合材料产品系统复杂,研制技术难度大、成本高,以及多品种、小批量的生产模式导致可用于关键工序识别的样本数过少问题,从解决逐层分解法对关键工序识别和统计过程控制技术对工序质量控制的局限性出发,提出航天器复合材料产品的关键工序识别思路,构建关键工序识别指标体系,规定指标量化数值的计算方法。采用因果图法,从人、机、料、法、环、测6个方面逐一梳理关键工序质量的影响因素,明确设计工艺性审查、工艺方案设计、工装设计、工艺规程设计、过程实施、过程检验、成品检验和检验信息反馈应用的质量控制措施。将上述措施应用于航天器复合材料载荷适配结构的研制,产品各项关键/重要特性均得到有效控制,实现以预防为主的质量控制与管理要求,研究结果可为航天器制造工序质量控制提供参考。

关键词：航天器复合材料产品关键工序质量控制影响因素

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多体浮式海工结构物间隙内的波浪共振特性研究

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中国造船 2024年第4期65卷 230-241页

作者：巩绍东王心玉刘勇中国海洋大学工程学院

在特定频率的波浪作用下，毗连的多个浮式海工结构物间隙内的水体会发生窄缝共振现象。论文基于开源软件OpenFOAM，对波浪作用下多体浮式海工结构物间隙内的波浪共振特性进行了直接数值模拟（DNS）研究，并开展了相应的模型试验。对比... 详细信息

在特定频率的波浪作用下，毗连的多个浮式海工结构物间隙内的水体会发生窄缝共振现象。论文基于开源软件OpenFOAM，对波浪作用下多体浮式海工结构物间隙内的波浪共振特性进行了直接数值模拟（DNS）研究，并开展了相应的模型试验。对比共振发生时DNS得到的结果与水下粒子图像测速（PIV）测量得到的波面和速度矢量场结果，验证了数值模型的合理性。研究了波浪参数（波高和波数）和结构参数（浮箱底角型式和间隙宽度）对双浮箱间隙内自由液面响应幅度和共振频率的影响，并分析了间隙内水体能量的演化过程和浮箱的受力特性。研究表明，圆底角浮箱的量纲一共振波高Hg-max/H是矩形浮箱两倍，共振频率会随间隙宽度的变化而发生显著改变。最后，对比了波浪共振发生时不同底角型式浮箱周围复杂涡结构的特征差异，提出了一种抑制双浮体海工结构间隙内波浪共振的建议方案，可为多体浮式海工结构物的设计提供了参考。

关键词：多体浮式海工结构物波浪共振直接数值模拟 PIV

中华优秀传统文化在短视频中的符号重构与创新表达

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中国编辑 2024年第4期 90-96页

作者：孙浩巩奕曲阜师范大学传媒学院

中华优秀传统文化是联结中华民族的文化根基,短视频在促进中华优秀传统文化的传承与创新方面发挥着重要作用。借助符号学理论框架进行文化透视,发现短视频的媒介逻辑深刻发挥作用,通过贯穿符号生产、符号选择、符号释义的全过程重塑了... 详细信息

中华优秀传统文化是联结中华民族的文化根基,短视频在促进中华优秀传统文化的传承与创新方面发挥着重要作用。借助符号学理论框架进行文化透视,发现短视频的媒介逻辑深刻发挥作用,通过贯穿符号生产、符号选择、符号释义的全过程重塑了文化传播机制,使中华优秀传统文化传播呈现古今互通、“情”“境”互应、人机互构的全新图景。这对于准确把握中华优秀传统文化传承与创新所处的环境条件具有重要意义。

关键词：中华优秀传统文化短视频文化符号媒介逻辑文化传播

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中国式现代化进程中的环境法治体系建设

甘肃社会科学 2024年第4期 164-174页

作者：巩海平甘肃政法大学环境法学院兰州730070

中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化,环境法治体系建设是实现人与自然和谐共生现代化的基础保障。回顾中国环境法治体系建设的发展脉络,历经了从资源价值到环境价值、从环境法律规范到环保法律、从法律文本到法治实践、从规范集群... 详细信息

中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化,环境法治体系建设是实现人与自然和谐共生现代化的基础保障。回顾中国环境法治体系建设的发展脉络,历经了从资源价值到环境价值、从环境法律规范到环保法律、从法律文本到法治实践、从规范集群到法典编纂的四重转向。将政府、企业和公众纳为多元治理主体,兼顾环境法律和环境政策的作用发挥,妥当安顿环境权利和环境权力的领域与分野,融合环境法律规范与环境技术规范,是中国环境法治体系中核心要素建设取得的成就。而坚持党的领导、实践探索、从中国传统文化汲取养分、坚持生态文明的引导,是中国环境法治体系建设成就取得的动因。尽管环境法治体系的架构已基本成形,但基于适应中国式现代化的生动实践和蓬勃发展,未来尚需在主体参与、规范协同、利益衡平等方面不断深化发展,以期构建更加符合时代需求、顺应历史潮流的中国式环境法治体系。通过环境法治体系的理论探究,也可从整体上掌握中国环境法治的发展规律和智慧探索,助力中国特色法治话语体系的构建。

关键词：中国式现代化环境法治环境法治体系环境法典环境利益

垂直管内高质量流速超临界CO_(2)换热特性

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化工进展 2024年第2期43卷 937-947页

作者：朱兵国巩楷刚彭斌兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

利用已有的流动传热实验数据,对不同湍流模型预测超临界CO_(2)(S-CO_(2))传热能力进行了评价及选取,确定了SST k-ω湍流模型为最优模型。分析了入口温度、热流密度、质量流速、浮升力和流动加速效应对内径为10mm的垂直加热管内S-CO_(2)... 详细信息

利用已有的流动传热实验数据,对不同湍流模型预测超临界CO_(2)(S-CO_(2))传热能力进行了评价及选取,确定了SST k-ω湍流模型为最优模型。分析了入口温度、热流密度、质量流速、浮升力和流动加速效应对内径为10mm的垂直加热管内S-CO_(2)的对流传热特性的影响。结果表明:在一些工况条件下Bu<10^(-5)、Bu^(*)<5.6×10^(-7)和K_(v)<3×10^(-6)并不满足,表明浮升力和流动加速度效应并不能解释高质量流速下的数值模拟结果。基于超临界类沸腾理论,建立了垂直加热管内S-CO_(2)类沸腾传热模型,并阐述了S-CO_(2)传热恶化现象,径向方向上S-CO_(2)热物性和湍流的详细分布表明超临界传热受类气膜的厚度、类气膜的热性质和近壁区湍流动能的影响很大,成功解释了SCO_(2)在高质量流速下的传热机理。最后引入超临界沸腾数SBO,提出了适用高质量流速的传热关联式。

关键词：超临界二氧化碳高质量流速传热关联式数值计算

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新媒体环境下公共图书馆用户创造力的激发与利用

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中文科技期刊数据库（文摘版）图书情报

中文科技期刊数据库（文摘版）图书情报 2024年第10期 0149-0152页

作者：郭莺歌东明县图书馆山东菏泽274500

在新媒体环境下,公共图书馆的服务模式和功能定位发生了深刻变化。大部分公共图书馆通过引入数字化技术,提供多种电子资源和在线服务,然而在推广新媒体服务和激发用户创造力方面仍存在不足。本文以东明县图书馆为例,通过分析新媒体环境... 详细信息

在新媒体环境下,公共图书馆的服务模式和功能定位发生了深刻变化。大部分公共图书馆通过引入数字化技术,提供多种电子资源和在线服务,然而在推广新媒体服务和激发用户创造力方面仍存在不足。本文以东明县图书馆为例,通过分析新媒体环境下公共图书馆现状,并据此提出相应的新媒体环境下公共图书馆用户创造力的激发与利用路径,以提升公共图书馆服务质量和用户体验。

关键词：新媒体公共图书馆用户创造力

普契尼的中国“情结”及《图兰朵》在中国的上演

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当代音乐 2024年第9期 147-149页

作者：刘莺歌山西大学音乐学院太原237016

普契尼是意大利浪漫主义作曲家,他创作的《图兰朵》不仅展现出了他对中国的浓郁“情结”,还展现出了富有神奇、浪漫特征的戏剧性设计。本文通过分析这部作品的创作情况、音乐与戏剧特征,以及在中国的三次演出,探索这部作品中中国“情结... 详细信息

普契尼是意大利浪漫主义作曲家,他创作的《图兰朵》不仅展现出了他对中国的浓郁“情结”,还展现出了富有神奇、浪漫特征的戏剧性设计。本文通过分析这部作品的创作情况、音乐与戏剧特征,以及在中国的三次演出,探索这部作品中中国“情结”的具体展现形式。

关键词：情结歌剧范式民族化