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热塑性聚氨酯基电磁屏蔽薄膜的制备、性能调控及其应用

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热塑性聚氨酯基电磁屏蔽薄膜的制备、性能调控及其应用

作者：张浩睿中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)

学位级别：硕士

电子通讯设备的快速普及给人类社会带来了诸多便利,然而设备发出的电磁波会相互干扰,影响电子设备的正常工作。电磁屏蔽材料能够阻隔电磁波的传输,实现电磁波的衰减,进而保证电子设备的平稳运行,成为电磁防护领域的研究重点。随着电子... 详细信息

电子通讯设备的快速普及给人类社会带来了诸多便利,然而设备发出的电磁波会相互干扰,影响电子设备的正常工作。电磁屏蔽材料能够阻隔电磁波的传输,实现电磁波的衰减,进而保证电子设备的平稳运行,成为电磁防护领域的研究重点。随着电子设备朝着轻质、小型化发展,对电磁屏蔽材料的占用体积和屏蔽性能也提出了更高的要求。其中,聚合物基电磁屏蔽复合材料相比传统金属屏蔽材料具有低密度、易加工、性能易调控等优势,在电磁屏蔽材料研究和应用领域获得了更多的关注。随着芯片集成度的不断提高、电子元件的复杂化,单一功能的电磁屏蔽材料往往无法满足封装需求,面对不同的应用场景和电磁屏蔽解决方案,电磁屏蔽材料需要增添更多具有针对性的功能。在本论文的研究工作中,首先对填料形貌与复合材料导电性能及其电磁屏蔽性能的构效关系进行探索研究,进而基于共形电磁屏蔽应用场景,提出通过不同功能填料复配和树脂基体的优势互补,结合多层结构设计,实现复合材料在具有优异电磁屏蔽性能的同时,分别具有优异的拉伸导电稳定性和自愈合性能,实现复合电磁屏蔽材料的多功能化。主要研究内容分为以下三个部分:(1)银/热塑性聚氨酯复合电磁屏蔽膜的制备与性能研究采用具有不同形貌的导电银粉(Ag)作为填料,热塑性聚氨酯(TPU)作为聚合物基体,采用溶剂共混、刮涂的方法制备银粉、热塑性聚氨酯(Ag/TPU)复合电磁屏蔽薄膜。通过调控复合薄膜的厚度和填料填充率,研究在相同厚度和电导率的情况下,不同形貌(片状、球形、树枝状)与尺寸(1～40μm)的银粉填料在各个频率波段下对薄膜电磁屏蔽性能的影响,建立了具有不同形貌银粉填料所形成的导电网络和复合薄膜电磁屏蔽性能间的构效关系。研究结果显示,尺寸更小的片状银粉填料所构筑的导电网络电磁屏蔽性能更好,在X波段中3B-Ag/TPU薄膜在填充率为58 wt%时即可达到60 d B,在较高频率波段其电磁屏蔽效能提升更加明显,在K波段达到72 d B。(2)银/液态金属/热塑性聚氨酯复合电磁屏蔽膜的制备与性能研究采用片状银粉和具有流动特性的液态金属(LM)作为导电填料,分别与TPU基体进行溶剂混合后采用分步刮涂的方法制备上下两层为Ag/TPU,中间层为LM/TPU的三层夹芯结构复合薄膜(Ag/TPU-LM/TPU-Ag/TPU,简写为Ag/LM/TPU)。当复合薄膜处于低拉伸应变(<100%)时,上下层的Ag/TPU导电层作为主要的导电通路保证复合薄膜的导电性能。随着拉伸率的提升,Ag/TPU导电层的导电性能逐渐下降,由于液态金属常温下良好的流动性,LM/TPU中间层形成新的导电网络,保证复合薄膜在初始状态和高形变拉伸(300%-600%)过程中都具有优异的导电性能,在复合薄膜的多层填料含量分别为80%-90%-80%时,其断裂伸长率能够达到600%以上。未拉伸的初始状态,在X波段频率范围内,Ag/LM/TPU复合薄膜的屏蔽效能为110 d B,在拉伸形变为200%时,仍具有90 d B以上的优异电磁屏蔽性能。在三维共形屏蔽应用模型的验证中,Ag/LM/TPU复合薄膜表现出优异的拉伸导电稳定性,与纯银粉薄膜相比,夹芯结构Ag/LM/TPU复合薄膜在覆形过程中没有由于导电层断裂而出现电磁信号泄露,表明其在三维共形电磁屏蔽应用方面具有良好潜力。(3)石墨烯/碳纤维/热塑性聚氨酯复合电磁屏蔽膜的制备与性能研究采用石墨烯(G)和碳纤维(CF)作为导电填料,分别与TPU基体进行溶剂混合后使用分步刮涂的方法制备上下两层为G/TPU,中间层为CF/TPU的三层夹芯结构复合薄膜(G/TPU-CF/TPU-G/TPU,简写为G/CF/TPU)。微波激发自愈合是一种快速有效的方法,然而高导电性的聚合物导电复合材料在微波激发中极易吸热而发生燃烧现象。通过设计具有电导率梯度的多层复合薄膜,能够实现微波自愈合和电磁屏蔽性能的兼容。具有较低导电性能的G/TPU层因吸收微波的能量而释放热量,使热塑性TPU基体熔融,赋予了G/CF/TPU复合薄膜自愈合性能。通过改变中间层碳纤维的含量,对薄膜的导电性能进行调控,碳纤维含量为40 wt%的三层复合薄膜被破坏后使用微波处理5 s,可恢复50%以上的力学性能、导电性能以及90%以上的电磁屏蔽性能,自修复后电磁屏蔽效能可达30 d B,近场屏蔽性能也可以达到35 d B。

关键词：热塑性聚氨酯拉伸性能自愈合共形电磁屏蔽

热带季节内振荡在印尼海区域东传路径的分布及其机制

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海洋学报 2023年第10期45卷 13-30页

作者：张浩睿周磊上海交通大学海洋学院上海200030

本文利用降水数据,从拉格朗日观点追踪了热带季节内振荡(MJO)路径,对其在海洋性大陆(100°~120°E)区域的分布及机制进行了探讨。以24h内超过12mm的降水范围为MJO的对流区域,以该区域的“重心”为MJO的对流中心,追踪MJO的路径,并形成其... 详细信息

本文利用降水数据,从拉格朗日观点追踪了热带季节内振荡(MJO)路径,对其在海洋性大陆(100°~120°E)区域的分布及机制进行了探讨。以24h内超过12mm的降水范围为MJO的对流区域,以该区域的“重心”为MJO的对流中心,追踪MJO的路径,并形成其路径集。由于向东传播的MJO主要发生在北半球冬季,因此我们聚焦于MJO在北半球冬季的路径分布特征。结果表明,以降水量来衡量,MJO事件主要从赤道附近(5°S~5°N)通过印尼海区域。这和前人以对外长波辐射(OLR)为指标得到的MJO在印尼海区域向南偏折有明显的区别。此外,与MJO伴随的降水主要从赤道附近通过的结论不依赖于厄尔尼诺–南方涛动(ENSO)及印度洋偶极子(IOD)等背景气候态。机制分析表明,与MJO伴随的降水通过印尼海区域的路径主要受强的海表热通量异常的调制,而与暖海表温度(SST)异常的区域并不一致,这也造成了从降水和OLR两个不同角度看到的MJO通过印尼海区域的路径不一致。

关键词：热带季节内振荡降水追踪 k均值聚类海表温度海表热通量

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变叶片安装角下旋风机气固两相流特性研究

机电工程 2023年

作者：姜华吴燕妮张浩睿宫武旗西安交通大学能源与动力工程学院西安科技大学能源学院

针对某实际运行的矿用对旋风机叶片存在着的磨损问题，采用SSTk-ω 湍流模型和Finnie 磨损模型，对不同叶片安装角下风机内部气固两相流场进行了数值模拟研究。首先，选择风机静压、功率和效率为评价指标，进行了风机性能试验，对数值... 详细信息

针对某实际运行的矿用对旋风机叶片存在着的磨损问题，采用SSTk-ω 湍流模型和Finnie 磨损模型，对不同叶片安装角下风机内部气固两相流场进行了数值模拟研究。首先，选择风机静压、功率和效率为评价指标，进行了风机性能试验，对数值计算方法和模型的准确性进行了验证；然后，根据设计的6种叶片安装角方案，对叶片压力面的磨损特征和气固两相流风机流场的分布规律进行了分析；最后，对不同叶片安装角下气固两相流风机的性能进行了对比，确定了具有最佳抗磨效果和最优风机性能的叶片安装角方案。研究结果表明：相比于原始的叶片安装角，增大后级安装角后的叶片面平均磨损率降低了 6.0×10-8kg/(m2·s)；同时，增大后级安装角能够有效地缓解后级叶片前缘和尾缘处的分离涡现象，提高风机的性能，达到叶片抗磨的目的。

关键词：矿用对旋风机数值模拟研究气固两相流磨损特征叶片安装角风机性能风机流场

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矿用对旋风机气固两相流磨损特性

西安科技大学学报 2023年第1期43卷 89-98页

作者：吴燕妮姜华张浩睿宫武旗西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

为探索对旋风机在矿井含尘环境中叶片的磨损情况,以及颗粒长久性磨损造成叶片表面粗糙度增加的后果,基于SST k-ω湍流模型和Finnie磨损模型,利用多相流求解技术对FBD No.6.3矿用对旋式局部通风机进行气固两相流数值模拟,分析不同颗粒浓... 详细信息

为探索对旋风机在矿井含尘环境中叶片的磨损情况,以及颗粒长久性磨损造成叶片表面粗糙度增加的后果,基于SST k-ω湍流模型和Finnie磨损模型,利用多相流求解技术对FBD No.6.3矿用对旋式局部通风机进行气固两相流数值模拟,分析不同颗粒浓度和粒径条件下叶片磨损分布特征,探究叶片表面粗糙度对风机内部流场和整机性能的影响。结果表明:气固两相流场内颗粒浓度对叶片磨损率的影响较大,磨损率随浓度的增加而增大;叶片表面粗糙度的均匀和非均匀分布形式导致前缘和尾缘不同程度的能量耗散,在进行对旋风机气固两相非定常流动特性的分析时,应采用粗糙度非均匀分布的方法真实反映叶片粗糙度变化的影响;风机性能随叶片粗糙度的增大而降低,大流量工况下的影响更为显著,但随工作时间的增长,叶片表面粗糙度均匀性提高,流场恶化情况减缓。因此,适时修复或更换磨损叶片,有利于风机安全高效运行。

关键词：对旋风机气固两相流叶片磨损叶片粗糙度风机性能

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变叶片安装角对旋风机气固两相流特性研究

机电工程 2023年第6期40卷 875-882页

作者：姜华吴燕妮张浩睿宫武旗西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

针对某实际运行的矿用对旋风机叶片存在的磨损问题,采用SST k-ω湍流模型和Finnie磨损模型,对不同叶片安装角下风机内部气固两相流场进行了数值模拟研究。首先,选择风机静压、功率和效率为评价指标,进行了风机性能试验,对数值计算方法... 详细信息

针对某实际运行的矿用对旋风机叶片存在的磨损问题,采用SST k-ω湍流模型和Finnie磨损模型,对不同叶片安装角下风机内部气固两相流场进行了数值模拟研究。首先,选择风机静压、功率和效率为评价指标,进行了风机性能试验,对数值计算方法和模型的准确性进行了验证;然后,根据设计的6种叶片安装角方案,对叶片压力面的磨损特征和气固两相流风机流场的分布规律进行了分析;最后,对不同叶片安装角下气固两相流风机的性能进行了对比,确定了具有最佳抗磨效果和最优风机性能的叶片安装角方案。研究结果表明:相比于原始的叶片安装角,增大后级安装角后的叶片面平均磨损率降低了6.0×10^(-8)kg/(m^(2)·s);同时,增大后级安装角能够有效地缓解后级叶片前缘和尾缘处的分离涡现象,提高风机的性能,达到叶片抗磨的目的。

关键词：矿用对旋风机数值模拟研究气固两相流磨损特征叶片安装角风机性能风机流场

基于CaO调节的太阳能辅助加热猪粪沼液氨吹脱工艺研究

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农业工程学报 2023年第17期39卷 209-217页

作者：张浩睿张唐娟尹鹏王媛媛姚义清孟亮艾平华中农业大学工学院武汉430070 武汉市农业科学研究院武汉430300 西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100

氨吹脱工艺可在氨氮高效去除的同时实现氮素转化,是沼液养分回收的理想方案。在传统吹脱工艺中,碱剂添加,特别是NaOH和加热成本占总成本70%以上,导致运行成本较高。为降低猪粪沼液氨吹脱工艺能耗,该研究探讨使用低成本钙剂CaO替代NaOH... 详细信息

氨吹脱工艺可在氨氮高效去除的同时实现氮素转化,是沼液养分回收的理想方案。在传统吹脱工艺中,碱剂添加,特别是NaOH和加热成本占总成本70%以上,导致运行成本较高。为降低猪粪沼液氨吹脱工艺能耗,该研究探讨使用低成本钙剂CaO替代NaOH调节沼液pH值,采用太阳能加热替代传统加热耦合氨吹脱工艺处理沼液。结果表明:CaO不仅能调节沼液pH值,还具有一定絮凝效果,且以石灰乳形态添加效果更好。当添加浓度为5 g/L时,沼液pH值不低于12.0,沼液浊度、COD、TP去除率分别为88.1%、50.1%、93.8%。不同吹脱组(氨氮去除率高于80%)运行成本结果表明,氨吹脱工艺在高pH值(12.0)驱动而不加热(25℃)时沼液处理成本最低,为2.46元/m3,与温度驱动相比,成本降低了52.1%~68.7%。而加热可进一步提升氨氮去除率,将太阳能加热与氨吹脱工艺耦合实现了氨氮去除率的显著提升,沼液经10%石灰乳形态CaO以添加浓度为5 g/L调节后,利用自制的太阳能辅助加热的氨吹脱装置在夏季可获得超过97.5%的氨氮去除率,即使在冬季氨氮去除率也超过86%。该研究结果可为太阳能耦合氨吹脱低成本氨氮去除工艺实际应用提供可行性依据。

关键词：太阳能沼液 CaO 絮凝氨吹脱

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嗜热纤维素降解菌研究进展

生物技术通报 2023年第6期39卷 73-87页

作者：张晶张浩睿曹云黄红英曲萍张志萍江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095 河南农业大学机电工程学院郑州450002 农业农村部可再生能源新材料与装备重点实验室郑州450002

纤维素是地球上含量丰富的可再生资源,对其进行充分利用可有效缓解日益严峻的能源和环境问题。纤维素酶是纤维素生物转化的关键,其催化效果决定了纤维素能源化利用的商业价值。鉴于常规的中温酶很难适应工业化生产中的极端条件,来源于... 详细信息

纤维素是地球上含量丰富的可再生资源,对其进行充分利用可有效缓解日益严峻的能源和环境问题。纤维素酶是纤维素生物转化的关键,其催化效果决定了纤维素能源化利用的商业价值。鉴于常规的中温酶很难适应工业化生产中的极端条件,来源于嗜热微生物的纤维素酶引起了科研人员关注。结合国内外研究现状,综述了嗜热纤维素降解菌的种类、纤维素酶类型以及纤维素降解方式,讨论了嗜热纤维素酶在工业生产中的作用及应用现状。最后提出了嗜热纤维素酶大规模应用的技术瓶颈和今后的研究重点,展望了嗜热纤维素酶的商业化前景。

关键词：嗜热微生物纤维素酶降解方式工业应用

一般性与反转类突发事件网络舆情主题及情感演化对比研究

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图书情报研究 2023年第4期16卷 65-73页

作者：张浩周睿江苏科技大学经济管理学院镇江212100

[目的/意义]结合主题挖掘与情感分析,旨在对比一般性突发事件与反转类突发事件的舆情发展变化,揭示突发事件网络舆情演化规律,描绘舆情主题在生命周期不同阶段的特点,勾勒出网民的情感演变与讨论主题间密切关系,为政府及相关部门针对不... 详细信息

[目的/意义]结合主题挖掘与情感分析,旨在对比一般性突发事件与反转类突发事件的舆情发展变化,揭示突发事件网络舆情演化规律,描绘舆情主题在生命周期不同阶段的特点,勾勒出网民的情感演变与讨论主题间密切关系,为政府及相关部门针对不同类型事件监管舆论、引导公众情绪提供决策支持。[方法/过程]引入生命周期理论、危机传播理论、时间序列方法,合理划分不同类型事件的舆情演化周期,在此基础上利用TFIDF+Word2Vec+K-Means处理文本,提取有效主题特征词,构建情感词典进行情感倾向性分析。[结果/结论]研究结果表明,舆情反转突发事件比一般性突发事件演化更复杂、主题数量与内容更丰富、负面情绪持续时间更久。对网络舆情引导提出针对性的建议:把握共同特征,抓住关键角色;加强舆情动态监测,做好舆情危机预警;提高政府办事能力,积极应对舆情反转。

关键词：突发事件舆情反转情感分析主题挖掘舆情演化

人肝癌组织及小鼠肝损伤组织中KCTD10的表达分析研究

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生命科学研究 2022年第1期26卷 26-33页

作者：肖轶卉樊安方王道远张浩睿任凯群湖南师范大学医学院模式动物与干细胞湖南省重点实验室中国湖南长沙410013 攀枝花学院中国四川攀枝花617000

为了探讨KCTD10在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)中的临床意义,本研究使用UALCAN数据库及免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC)等方法分析KCTD10在正常组织和肝癌细胞系以及临床肝癌组织中的表达,并通过3,5-二乙酯基-1,4... 详细信息

为了探讨KCTD10在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)中的临床意义,本研究使用UALCAN数据库及免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC)等方法分析KCTD10在正常组织和肝癌细胞系以及临床肝癌组织中的表达,并通过3,5-二乙酯基-1,4-二氢三甲基吡啶(3,5-diethoxycarbonyl-1,4-dihydrocollidine,DDC)饮食诱导法建立小鼠肝损伤模型,对比研究KCTD10的表达变化。结果发现,相对于癌旁组织, KCTD10在HCC组织中的表达较高,与临床分期呈正相关,且在HCC组织细胞质中表达增强,在细胞核中的表达相对降低。在肝癌细胞系Hep3B、Huh7和MHCC97H中, KCTD10的m RNA和蛋白质水平较高,且在高转移肝癌细胞株MHCC97H细胞质中最高。DDC处理后,肝细胞损伤导致KCTD10在肝细胞核中表达降低。上述结果表明, KCTD10的表达与HCC的发生发展呈正相关, KCTD10在肝癌细胞中的表达水平和部位的改变可为肝癌早期临床诊断提供理论依据。

关键词： KCTD10 肝细胞癌(HCC) 3,5-二乙酯基-1,4-二氢三甲基吡啶(DDC) 原发性肝癌等级免疫组化(IHC)