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水泥基光热转换材料应用开发及性能研究

水泥基光热转换材料应用开发及性能研究

作者：王世哲武汉纺织大学

学位级别：硕士

随着社会的不断进步和能源的大量需求。能源危机和环境问题成为当今社会面临的两大难题。太阳能作为一种高效、清洁的可持续能源,若能将其吸收并应用于建筑材料之中,可以很好的缓解能源危机和解决社会快速发展带来的城市内涝、水污染、... 详细信息

随着社会的不断进步和能源的大量需求。能源危机和环境问题成为当今社会面临的两大难题。太阳能作为一种高效、清洁的可持续能源,若能将其吸收并应用于建筑材料之中,可以很好的缓解能源危机和解决社会快速发展带来的城市内涝、水污染、水资源短缺和建筑能耗高等问题。本文以水泥作为基材与光热材料、储热材料进行复合,制备了具有光热转换和储热性能的功能型混凝土,将其应用于建筑结构之中,为节能和环保提供一个新的思路。本文的具体工作如下:（1）以水泥作为基材、铝粉作为发泡剂、碳材料作为光热涂层制备出多孔水泥基光热转换材料,并研究了多孔水泥基光热转换材料的孔隙结构、亲水性、吸水性、吸光性能、光热转换性能、雨水净化性能。实验结果表明,多孔水泥基光热转换材料具有良好的孔隙结构,在毛细管作用下,表现出超强的亲水性和优异的吸水性,可以快速地将水吸收、储存。由于碳材料的良好附着,多孔水泥基光热转换材料在3000 nm～2500 nm波长范围内表现出优异的吸光性能（>90%）。在一个太阳光强度照射下,多孔水泥基光热转换材料,展现出优异的水蒸发效率和光热转换效率,其中石墨烯-水泥基光热转换材料的水蒸发效率可达1.16kg mh,光热转换效率为76.08%。此外,多孔水泥基光热转换材料还表现出优异的水净化功能,可以将储存在其内部的水份蒸发、净化。将多孔水泥基光热转换材料应用于路面结构,在雨后可以很好的实现对雨水的吸收、储存和净化。为解决城市水资源短缺和建设功能型海绵城市提供了一个新思路。（2）以水泥作为基材、高吸水树脂（SAP）作为储热介质、碳黑为光热材料、石墨为导热介质,制备了光热转换储能混凝土。研究了光热储能混凝土的光热转换性能、储热性能、体积稳定性能。实验结果表明光热储能混凝土可以快速的将太阳光吸收、转换、储存,具有优异的光热转换性能和储热性能。相比于普通混凝土,光热储能混凝土可以吸收更多的热量,储热量是普通混凝土的1.48倍,将其应用于建筑材料之中可以很好的减少建筑运行能耗,调节室内外温度。此外,SAP的加入还大大提高了混凝土内部的相对湿度,为混凝土早期固化提供了充足的水分,显著降低了混凝土的收缩现象,在混凝土中添加8.4%SAP,固化21天,自收缩仅为0.02%。

关键词：水泥基光热转换雨水净化高吸水树脂储能

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新管幕构件螺杆横向锚固力学特性试验研究

新管幕构件螺杆横向锚固力学特性试验研究

作者：王世哲沈阳建筑大学

学位级别：硕士

随着我国地下工程建设的飞速发展,新的施工方法不断涌现。为了解决城市地铁建设中因大开挖产生的阻碍交通问题,产生了一种新的管幕施工方法(New Tubular Roof Method,简称NTR工法)。该方法在地下通过作动器将大直径的水平方向的钢管顶... 详细信息

随着我国地下工程建设的飞速发展,新的施工方法不断涌现。为了解决城市地铁建设中因大开挖产生的阻碍交通问题,产生了一种新的管幕施工方法(New Tubular Roof Method,简称NTR工法)。该方法在地下通过作动器将大直径的水平方向的钢管顶进岩土中,钢管之间通过连接件连接成整体,然后,将管内土体清除,浇筑混凝土并形成永久性的组合结构。众所周知,在新管幕结构中,连接件的锚固性能是十分重要的。目前,管幕连接方式相对比较单一,一般采用锁口相连,管幕结构形成后在锁口处注入止水剂或者砂浆形成密封的止水管幕。这种连接方式显著降低了管幕结构横向刚度。本课题组改进一种管幕间采用螺栓横向连接的处理方式,旨在增强管幕结构整体刚度并降低施工难度。将采用以试验方法为主并以理论分析为辅的综合研究方法,对螺栓横向连接的锚固构件的锚固性能进行研究,并通过变换锚固长度、锚固方式、锚杆直径、锚杆材质及多锚杆间纵向间距等试验参数,得出不同荷载-位移曲线及破坏模式,再经分析得出影响锚固性能的主要因素及其影响规律,从而为实际工程设计与施工奠定基础。本文主要工作包括:(1)总结已有管幕法施工的理论与经验,依据国外管幕施工方法的相关资料,提出运用螺栓锚杆连接管幕的新管幕工法,并针对锚杆间钢筋锚固构件的抗拔力学性能进行归纳总结,提出本文研究目的、内容及方法。(2)为了验证螺栓锚固的效果,进行新管幕结构构件螺杆锚固抗拔试验,以确定螺杆锚固的抗拔极限承载力、变形特点与破坏形态。改变可能影响锚固性能的各个参数,为新管幕结构计算模型的选取及设计提供试验依据。试验结果表明,螺杆发生拉断破坏,螺纹钢筋发生粘结滑移破坏,改变同一锚固体上锚杆拉拔顺序,得到的荷载位移曲线有所不同。同时拉拔三根锚杆,且破坏面附近无局部压应力作用时,锚杆亦发生拉断破坏。螺杆设置螺母及钢板等措施对增强锚固性能有很大的帮助,且锚杆间距较小时存在群锚效应。最终得出这种锚固方法能够满足工程的需求。(3)通过理论计算与有限元分析得出锚杆轴力、剪力随锚固长度分布曲线,确定锚固构件破坏机理。分析结果表明,以混凝土为锚固体,锚固长度300mm锚杆直径27mm的锚固构件发生粘结滑移破坏,其荷载范围为300kN～350kN。

关键词：管幕横向连接极限承载力破坏形态锚杆试验研究

铝灰资源化及残余物在水泥基材料中应用的可行性研究

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铝灰资源化及残余物在水泥基材料中应用的可行性研究

作者：王世哲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

作为工业大国,我国的铝行业生产规模巨大且逐年递增,二次铝灰是生产加工铝材中常见的一种废料,且年排放量约3500万吨。目前主要的处理方式仍为堆存或填埋,导致二次铝灰污染周围环境,危害生态健康。目前的研究无法同时满足既回收二次铝... 详细信息

作为工业大国,我国的铝行业生产规模巨大且逐年递增,二次铝灰是生产加工铝材中常见的一种废料,且年排放量约3500万吨。目前主要的处理方式仍为堆存或填埋,导致二次铝灰污染周围环境,危害生态健康。目前的研究无法同时满足既回收二次铝灰中铝元素,又做到铝灰完全资源化利用。为了解决这一问题,本文创新提出一种方案,先回收铝灰中的铝元素,再将其回收后剩余的残余物(既三次铝灰)进行资源化利用,真正做到“零排放”。将二次铝灰作为研究对象,探究其资源化利用的工艺方法。二次铝灰主要成分包含:氧化铝、氮化铝、金属铝、氧化硅等。铝灰成分虽然复杂,但具有较高的回收价值。根据其主要成分,选择湿法对二次铝灰进行回收。主要包括以下四部分内容:利用X射线荧光光谱分析仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、标准筛等分析手段,确定二次铝灰其成分含量、物相组成和粒径分布等基本物理特征,设计酸浸法和碱浸法两种实验方案。通过对比反应条件、浸出率指标,确定以酸浸法作为最终的工艺方案。采用单一变量控制法设计实验方案,探究二次铝灰与硫酸反应的浸出性能,使得二次铝灰的浸出率达到最高。实验分析了包括水洗除杂、灰水质量比、灰酸质量比、反应时间、反应温度、粒度等在内的各因素与浸出率之间的关系,确定了浸出实验的最佳反应条件。为了提高产物的纯度,确定了利用亚铁氰化钾脱除硫酸铝溶液中铁离子的工艺方法。并确定了用于调节pH值的碳酸氢铵用量与铁离子去除效果的关系,确定了制备高纯度氢氧化铝产品的最优工艺条件。并确定反应时间、碳酸氢铵用量对氢氧化铝产出率的影响。对废液进行成分分析,确保废液对环境不产生影响。为了合理利用二次铝灰过滤所得到的残余物(三次铝灰),实现三次铝灰的完全资源化和整个处理过程的“零排放”,系统分析了三次铝灰的化学成分、物相组成及粒度分布等技术指标,初步确定了其作为掺合料用于水泥基材料中的可行性。以三次铝灰取代部分水泥用于水泥净浆、水泥胶砂,对其工作性能、力学性能、微观性能进行了实验研究,各项指标均达到相关规范要求。三次铝灰应用于水泥基材料是可行的。

关键词：二次铝灰三次铝灰酸浸法碳酸氢铵水泥掺合料

POSS杂化材料及宽波段光学吸收材料的制备与性能研究

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POSS杂化材料及宽波段光学吸收材料的制备与性能研究

作者：王世哲东华大学

学位级别：硕士

POSS作为一类新型的分子杂化用材料，可以有效地提高材料的热性能并且降低共轭分子的聚集程度。当今有机光学材料共同面临的问题是热性能差和由于聚集导致的性能降低，而POSS很好地克服了这一缺点。本文设计制备了合成了POSS杂化的有机... 详细信息

POSS作为一类新型的分子杂化用材料，可以有效地提高材料的热性能并且降低共轭分子的聚集程度。当今有机光学材料共同面临的问题是热性能差和由于聚集导致的性能降低，而POSS很好地克服了这一缺点。本文设计制备了合成了POSS杂化的有机光学材料，利用多种方法对其进行了结构表征和性能测试，并采用理论模拟对其结构与性能的关系进行了进一步的讨论。1.系统综述了宽吸收材料的发展与应用和POSS杂化材料的研究进展，提出了课题的研究思路与内容。2.通过调节投料比可控制备了POSS/蒽的有机/无机杂化材料，通过红外光谱，1H-NMR，1H-13C HMQC2D-NMR，粒度分析和紫外光谱对材料结构进行了表征，发现平均取代数目随着投料比的增加而增加。通过紫荧光光谱对材料的光学性能进行了研究，发现在良溶剂中荧光光谱随取代基增多发生红移，而在不良溶剂和固态荧光光谱中，具有较少取代基的分子红移较少，证明其有机分子间的聚集效应明显弱于取代基较多的分子。通过热重分析对材料的热稳定性进行了研究，发现杂化材料相比于纯有机材料有着优良的热稳定性。并最终通过理论模拟计算了分子内有机光学基团的相互作用和分子间有机光学基团的相互作用，解释了光谱变化的原因与机理，发现蒽环呈现出J聚集状态。3.利用第二章中得到的具有未完全反应的乙烯基的POSS-蒽杂化材料制备了一种具有宽波段吸收性能的分子，使用偶氮化合物和方酸菁化合物使其光谱覆盖300-650nm。通过红外光谱，1H-NMR对材料结构进行了表征，结果显示：有效地实现了宽波段吸收杂化分子结构的控制;通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对其性能进行了研究，其光谱覆盖300-650nm范围，并且在溶液中会发出微弱的红色荧光;并通过热重分析对材料的热稳定性进行了分析，发现其热性能有所下降，这是由于有机组分和活泼基团含量的增加导致的;最终通过理论计算解释了其光谱变化的原因与机理。

关键词： POSS 聚集光学材料宽波段吸收理论模拟

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甘肃省成年人体质动态变化及成因分析调查

开发研究 2009年第5期 89-91页

作者：王世哲兰州商学院体育教学部兰州730000

通过对比1997-2005年甘肃省成年人体质整体变化与分地区变化状况,揭示甘肃省成年人体质的发展变化特点。并对影响国民体质水平的成因进行分析与调查。为制定全民健身计划的实施方案提供依据,提高全民健康水平。

关键词：甘肃省成年人体质变化成因全民健身

沙棘油对运动大鼠心肌及肝脏抗氧化作用的实验研究

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作者：刘锋王世哲

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中国应用生理学杂志 2013年第1期29卷 34-37页

作者：王世哲李守汉兰州商学院体育教学部甘肃兰州730020 兰州大学体育教研部甘肃兰州730000

目的:研究沙棘油对6周递增负荷运动训练大鼠心肌及肝脏自由基的影响。方法:通过对运动大鼠按一定方式分组实验,选取心脏及肝脏的超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)四个抗氧化指标进行测... 详细信息

目的:研究沙棘油对6周递增负荷运动训练大鼠心肌及肝脏自由基的影响。方法:通过对运动大鼠按一定方式分组实验,选取心脏及肝脏的超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)四个抗氧化指标进行测试。结果:运动训练后灌胃沙棘油能显著提高大鼠心肌及肝脏中超氧化物歧化酶,谷胱甘肽过氧化物酶以及过氧化氢酶的活性,并能显著降低丙二醛的含量。结论:证实了沙棘油具有增强抗氧化酶活性和提高大鼠运动能力的作用。

关键词：沙棘油心肌肝脏自由基

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基于双十字阵的海上弹着点定位误差分析

系统工程与电子技术 2023年第3期45卷 839-847页

作者：王世哲李宗吉王平波孙玉臣海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430033 海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033 中国人民解放军92767部队山东青岛266102

海上弹着点位置测量是海上靶场舰炮武器精度试验中非常关键的一步,对加强靶场建设、提高部队战斗力具有重要意义。采用被动声探测技术,在单三元阵定位基础上进行布阵方式的改进,提出了一种基于双十字阵的海上弹着点定位方法,推导阐述了... 详细信息

海上弹着点位置测量是海上靶场舰炮武器精度试验中非常关键的一步,对加强靶场建设、提高部队战斗力具有重要意义。采用被动声探测技术,在单三元阵定位基础上进行布阵方式的改进,提出了一种基于双十字阵的海上弹着点定位方法,推导阐述了定位原理,重点对三元阵定位与双十字阵定位做出了详细的误差分析与仿真。最终得出,在假设的理想算例情况下,基于双十字阵的弹着点定位方法的定位误差降低为单三元阵定位的4.66‰,更好地满足了海上弹着点定位需求,具有一定的应用价值与发展前景。

关键词：海上弹着点定位传感器阵列双十字阵水声被动定位误差分析与仿真