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CCB@Fe_(3)O_(4)/NR吸波胶片的制备与微波吸收性能

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复合材料学报 2023年第9期40卷 5145-5157页

作者：申永前张帆朱健龙建高峰杜雪岩兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 首航高科能源技术股份有限公司酒泉735000

探索具有优异性能的电磁波吸收材料是解决电磁污染的主要手段。然而,如何同时满足材料的高性能和实际应用要求仍然是一个挑战。本文采用溶胶凝胶法、塑炼、混炼及硫化等工艺制备了具有优异力学性能和吸波性能的导电炭黑(CCB)@纳米Fe_(3)... 详细信息

探索具有优异性能的电磁波吸收材料是解决电磁污染的主要手段。然而,如何同时满足材料的高性能和实际应用要求仍然是一个挑战。本文采用溶胶凝胶法、塑炼、混炼及硫化等工艺制备了具有优异力学性能和吸波性能的导电炭黑(CCB)@纳米Fe_(3)O_(4)/天然橡胶(NR)吸波胶片,并通过调节CCB@Fe_(3)O_(4)的添加量来调控胶片的力学和吸波性能。CCB@Fe_(3)O_(4)复合材料的引入极大地改善了胶片的界面损耗和极化损耗,其中CCB可以在提高材料的介电常数和电导率的同时增强力学性能。当CCB@Fe_(3)O_(4)添加量为29wt%时,胶片达到−40.5 dB的最小反射损耗(RL),有效吸收带宽(EAB)为2.4 GHz,厚度为5.0 mm,并展现出最佳的抗拉强度、硬度和磨耗性能。材料优异的吸波性能来源于电-磁损耗协同效应引起的阻抗匹配、强电磁波衰减和高传导损耗。本工作为天然橡胶基吸波胶片的结构设计和实际应用提供了新的思路。

关键词：吸波材料天然橡胶纳米四氧化三铁导电炭黑电-磁协同效应

旱区光伏组件疏水性表面自清洁研究与参数优选

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农业工程学报 2022年第17期38卷 232-239页

作者：张东俞凯闫承涛刘畅申永前安周建兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

表面积尘会严重影响光伏组件的发电效率,可涂覆疏水性涂层提高其自清洁能力来降低积尘量。该研究将灰尘颗粒视为规则球体,基于颗粒接触力学理论,建立光伏组件表面与灰尘颗粒的黏附力学模型,简化光伏组件自清洁时灰尘的受力模型。采用不... 详细信息

表面积尘会严重影响光伏组件的发电效率,可涂覆疏水性涂层提高其自清洁能力来降低积尘量。该研究将灰尘颗粒视为规则球体,基于颗粒接触力学理论,建立光伏组件表面与灰尘颗粒的黏附力学模型,简化光伏组件自清洁时灰尘的受力模型。采用不同疏水性涂层来改变光伏组件表面参数,计算得到光伏组件的自清洁性能与灰尘粒径、表面性能间的关系。研究结果表明:1)光伏组件表面自清洁性能与表面材料弹性模量和摩擦系数相关。2)清洁200μm粒径以下的灰尘,光伏组件的表面弹性模量对自清洁性能起主要作用;清洁200μm粒径以上的灰尘,表面摩擦系数起主要作用。3)涂覆不同的疏水性涂层,光伏组件可自清洁不同粒径范围的灰尘。4)以中国西北地区为例,灰尘粒径分布为250~500μm,可选择涂覆弹性模量在0~2700 MPa内,摩擦系数为0.1的疏水性涂层以提高光伏组件的自清洁能力。研究结果可为旱区光伏电站制备及涂覆疏水性涂层除尘提供理论依据。

关键词：太阳能电池灰尘疏水性涂层自清洁参数优选

CCB@FeO/NR吸波胶片的制备与微波吸收性能

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复合材料学报 2023年

作者：申永前张帆朱健龙建高峰杜雪岩兰州理工大学材料科学与工程学院首航高科能源技术股份有限公司

探索具有优异性能的电磁波吸收材料是解决电磁污染的主要手段。然而，如何同时满足材料的高性能和实际应用要求仍然是一个挑战。本文采用溶胶凝胶法、塑炼、混炼以及硫化等工艺制备了具有优异力学性能和吸波性能的导电炭黑(CCB)@纳米四... 详细信息

探索具有优异性能的电磁波吸收材料是解决电磁污染的主要手段。然而，如何同时满足材料的高性能和实际应用要求仍然是一个挑战。本文采用溶胶凝胶法、塑炼、混炼以及硫化等工艺制备了具有优异力学性能和吸波性能的导电炭黑(CCB)@纳米四氧化三铁(Fe3O4)/天然橡胶(NR)吸波胶片，并通过调节CCB@Fe3O4的添加量来调控胶片的力学和吸波性能。CCB@Fe3O4复合材料的引入极大地改善了胶片的界面损耗和极化损耗，其中CCB可以在提高材料的介电常数和电导率的同时增强力学性能。当CCB@Fe3O4添加量为29wt%时，胶片达到-40.5 dB的最小反射损耗(RL)，有效吸收带宽(EAB)为2.4 GHz，厚度为5.0 mm，并展现出最佳的抗拉强度、硬度和磨耗性能。材料优异的吸波性能来源于电-磁损耗协同效应引起的阻抗匹配、强电磁波衰减和高传导损耗。该工作为天然橡胶基吸波胶片的结构设计和实际应用提供了新的思路。

关键词：吸波材料天然橡胶纳米四氧化三铁导电炭黑电-磁协同效应

镍渣衍生FeO/聚苯胺复合材料的制备及微波吸收性能研究

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材料导报 2022年

作者：满世甲杜雪岩申永前龙建兰州理工大学有色金属先进加工与再利用国家重点实验室材料科学与工程学院

镍渣含有多种有价金属元素，其综合利用研究越来越受到重视。从镍渣中回收的FeO本身具有一定的吸波能力，但存在密度大、阻抗匹配差等缺点。本文首先采用熔融氧化法、磁选及球磨法从镍渣中获得FeO颗粒，然后采用原位氧化聚合法将其与苯... 详细信息

镍渣含有多种有价金属元素，其综合利用研究越来越受到重视。从镍渣中回收的FeO本身具有一定的吸波能力，但存在密度大、阻抗匹配差等缺点。本文首先采用熔融氧化法、磁选及球磨法从镍渣中获得FeO颗粒，然后采用原位氧化聚合法将其与苯胺复合制备成镍渣衍生FeO颗粒(FPENS)/聚苯胺(PANI)复合材料。对FPENS/PANI复合材料的物相组成、微观形貌及磁学性能进行表征，并研究了微波吸收性能和吸波机理。结果表明：FPENS/PANI复合材料中聚苯胺的相对含量对材料的吸波性能有较大的影响，当FeO与苯胺的质量比为5:1时，材料的最小反射损耗在15.8 GHz处达到-38.9 dB，匹配厚度为1.5 mm，有效带宽为4.24 GHz。FPENS/PANI复合材料对电磁波的损耗主要来源于磁损耗和介电损耗，其中磁损耗以自然共振和交换共振为主，介电损耗以偶极极化和界面极化为主。本文为固废镍渣的综合利用提供了新思路。

关键词：镍渣四氧化三铁聚苯胺复合材料吸波性能

表面引发氮氧调控自由基聚合反应制备有机/无机纳米杂化材料的研究

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表面引发氮氧调控自由基聚合反应制备有机/无机纳米杂化材料的研究

作者：申永前西北师范大学

学位级别：硕士

纳米材料由于小尺寸效应、表面效应、库仑堵塞及量子尺寸效应和宏观量子隧道效应而表现出不同于常规材料的奇特的光、电、热、磁、催化及力学性能,引起广泛的重视和应用。对无机材料的化学修饰可以显著地影响材料的表面性质,如粘附、润... 详细信息

纳米材料由于小尺寸效应、表面效应、库仑堵塞及量子尺寸效应和宏观量子隧道效应而表现出不同于常规材料的奇特的光、电、热、磁、催化及力学性能,引起广泛的重视和应用。对无机材料的化学修饰可以显著地影响材料的表面性质,如粘附、润滑、润湿、摩擦及生物相容性。通过聚合物膜对基底的化学修饰是一种通用有效的表面改性手段。表面引发聚合反应（surface-initiated polymerization,简写为SIP）是一种新型的聚合物薄膜制备技术,首先通过在基底表面形成聚合反应的引发点,然后在表面原位引发单体的聚合反应,制备限制于表面的具有高接枝密度的聚合物膜。论文首先对表面引发聚合反应进行了介绍。就表面引发聚合反应的机理,反应类型、以及表面引发聚合反应的应用领域等方面做了详细阐述。在此基础上,对几种不同基底的表面引发氮氧调控自由基聚合反应进行了研究,并制备了聚合物链结构、链段、分子量及分子量分布均可控的聚合物纳米薄膜。实现了对不同无机固体材料基底的表面修饰,改善了相应材料的有关性能。主要内容如下: 1、通过在纳米二氧化硅表面引入双键官能团,以其为引发点利用表面引发氮氧调控自由基聚合反应首次结合“grafting through”方法,原位合成了聚苯乙烯/纳米二氧化硅杂化材料以及聚（苯乙烯-马来酸酐）/纳米二氧化硅杂化材料。表征分析可知,接枝聚合反应是一个“活性”/可控自由基聚合历程。通过GPC分析,该纳米材料聚合物接枝的分子量基本可控,分子量与单体转化率呈线性关系,ln（[M]0/[M]）与反应时间成正比,二者呈线性关系。 2、通过阳离子交换反应在纳米蒙脱土表面引入氮氧基团,以其为引发点利用表面引发氮氧调控自由基聚合反应原位合成了插层型聚苯乙烯/纳米蒙脱土杂化材料。TG分析显示,聚苯乙烯的接枝率随着聚合时间的增长而增长,通过GPC分析,体系中均聚物的ln（[M]0/[M]）与反应时间成正比,两者呈线性关系,说明此反应在动力学上对单体浓度是一级反应。以上结果表明在蒙脱土表面进行的苯乙烯的NMRP是一个“活性”/可控自由基聚合历程,还未见国内外文献报道。 3、首次合成一种新型的季铵盐型氮氧自由基,并通过阳离子交换反应锚固到纳米凹凸棒表面,以其为引发点进行氮氧调控自由基聚合,得到分子量和分子量分布可控的聚苯乙烯/纳米凹凸棒杂化材料。NMR和FTIR分析结果证明了新型的季铵盐型氮氧自由基的成功制得,FTIR和XPS分析结果表明聚苯乙烯已经接枝到纳米凹凸棒表面。由GPC分析可知聚合物分子量分布较窄,单体转化率和数均分子量呈线性关系,反应在动力学上对单体浓度是一级关系,符合“活性”聚合的特征。

关键词：纳米薄膜氮氧基团聚合反应接枝密度

离子液体中的可逆-加成断裂链转移自由基聚合

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高分子材料科学与工程 2008年第8期24卷 48-50页

作者：王云普张守村王利平熊玉兵申永前甘肃省高分子材料重点实验室西北师范大学高分子研究所甘肃兰州730070 聊城大学材料科学与工程学院山东聊城252059

首先制备了链转移剂α-二硫代萘甲酸异丁腈酯(CPDN)和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐(BMIM-BF4),然后在离子液体中进行了甲基丙烯酸甲酯(MMA)的可逆-加成断裂链转移自由基聚合(RAFT),并用FT-IR1、H-NMR和GPC等技术分别对其结构... 详细信息

首先制备了链转移剂α-二硫代萘甲酸异丁腈酯(CPDN)和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐(BMIM-BF4),然后在离子液体中进行了甲基丙烯酸甲酯(MMA)的可逆-加成断裂链转移自由基聚合(RAFT),并用FT-IR1、H-NMR和GPC等技术分别对其结构和聚合体系的"活性"特征进行了表征。

关键词：链转移剂离子液体可逆-加成断裂链转移自由基聚合 “活性”特征

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白酒丢糟的酸酶联合水解糖化工艺

农业工程学报 2013年第5期29卷 243-250页

作者：任海伟李金平张轶李志忠尹建波王晓梅申永前石进才兰州理工大学生命科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 甘肃金徽酒股份有限公司陇南742308

为充分利用白酒丢糟资源,探讨了酸酶联合水解法对其进行糖化以获得可发酵糖的可行性。以木糖和还原糖浓度为指标,研究温度、固液比、混合酸浓度和时间等因素对酸解效果的影响;在此基础上分析纤维素酶对酸解残渣(AHR)的酶解历程,并利用... 详细信息

为充分利用白酒丢糟资源,探讨了酸酶联合水解法对其进行糖化以获得可发酵糖的可行性。以木糖和还原糖浓度为指标,研究温度、固液比、混合酸浓度和时间等因素对酸解效果的影响;在此基础上分析纤维素酶对酸解残渣(AHR)的酶解历程,并利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和X-衍射(XRD)技术考察不同水解阶段丢糟的结构特性变化。结果表明,丢糟在温度为100℃、固液比为1:12g/mL和酸浓度为2.0%的条件下经混合酸水解120min可获得59.32g/L还原糖和6.49g/L木糖,该酸解阶段的半纤维素和纤维素转化率分别为77.38%和62.50%,木质素溶出率为43.50%。AHR在纤维素酶用量为4000U/g原料、温度为45℃和pH值为4.8的条件下继续作用2.5h可获得13.27g/L还原糖,该酶解阶段的纤维素转化率为66.67%,酶解率高达90.73%。结构特性研究表明,水解作用前后的丢糟形貌结构变化明显,孔隙率和比表面积增加,有利于纤维素酶对AHR中纤维结晶区的作用。FTIR和XRD结果显示,水解前后的特征组分所对应的吸收峰强度发生了变化,相对结晶度逐渐提高。白酒丢糟经酸酶联合水解作用转化为可发酵糖具有可行性。该研究可为丢糟生物质发酵制备乙醇提供理论基础。

关键词：糖化水解酸酶木糖还原糖白酒丢糟

分段线性系统经典数学模型的修正与动力学分析

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力学学报 2024年第1期56卷 225-235页

作者：张瑞良申永军韩东石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

由于间隙的存在,很多机械系统可以简化为分段线性模型,而简化后的模型中副簧系统通常包含阻尼.在大多数文献建立的数学模型中,主、副系统的接触点与分离点固定在间隙处.文章研究发现,由于副簧系统中弹簧与阻尼的力学特性不同,主、副系... 详细信息

由于间隙的存在,很多机械系统可以简化为分段线性模型,而简化后的模型中副簧系统通常包含阻尼.在大多数文献建立的数学模型中,主、副系统的接触点与分离点固定在间隙处.文章研究发现,由于副簧系统中弹簧与阻尼的力学特性不同,主、副系统的接触点与分离点位置实际上是随着系统参数和运动状态而变化的.若忽视这一点,后续的包括分岔和混沌在内的动力学分析就会出现误差甚至错误.首先基于经典的数学模型,用数值方法揭示了在简谐激励下主系统未返回到间隙处就与副簧系统提前分离,证明了经典数学模型的不当之处.进一步研究发现主系统不仅会出现提前分离,还会出现接触滞后的现象.因此对系统的接触与分离条件提出了修正,得到了更合理的数学模型.研究发现修正后的接触点、分离点位置与修正前相差较大,修正后的幅频响应曲线与修正前存在一定差别;在复杂运动中,修正前后的运动性质也可能发生改变,证明了修正后的模型更加合理,更能反映工程实际.然后,采用平均法并对平均法的积分区间进行推广,求得了修正模型的幅频响应的解析解,并通过龙格库塔法验证了解析解的正确性.对解析解进行稳定性分析,得到了解析解的稳定性判别式.最后,探究了修正模型的副簧系统参数对主系统幅频响应的影响.

关键词：非线性振动分段线性系统平均法动力学行为接触

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碳微/纳米纤维复合微波吸收材料的研究进展

材料导报 2021年第15期35卷 15205-15211页

作者：魏玉鹏朱俊志蔺景鹏申永前江恬恬李庆林王海燕喇培清兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州大学物理科学与技术学院磁学与磁性材料教育部重点实验室兰州730000

随着电子信息技术的蓬勃发展,电磁干扰及电磁污染已成为亟须解决的问题,因此电磁波吸收材料引起研究人员的关注。铁基复合材料和陶瓷基复合材料作为传统吸波材料存在密度大、吸收性能差、吸收频宽窄等缺点,极大地限制了其在电磁波吸收... 详细信息

随着电子信息技术的蓬勃发展,电磁干扰及电磁污染已成为亟须解决的问题,因此电磁波吸收材料引起研究人员的关注。铁基复合材料和陶瓷基复合材料作为传统吸波材料存在密度大、吸收性能差、吸收频宽窄等缺点,极大地限制了其在电磁波吸收领域的应用。碳基复合材料因具有密度低、电导率高等优点,在吸波材料中脱颖而出。其中石墨烯、碳纳米管复合材料呈现出优异的吸波性能,但石墨烯、碳纳米管的合成方法繁琐、制备成本高,严重阻碍了其工业化应用。碳纤维具有可规模化生产、热稳定性高、分散性好的优势。碳纤维是一种电阻率相对低(<10^(-3)Ω·m)的介电损耗吸波材料。单一碳纤维因为介电常数高,不能直接用于吸波领域,所以对其进行改性,调控电磁特性,使其具有优异的电磁波吸收性能。近年来,颗粒、涂层改性碳纤维复合吸波材料的相关研究取得了一定的成果,但与石墨烯、碳纳米管复合材料相比,在吸波性能方面仍然有一定的差距。因此,需进一步提升碳纤维复合材料的吸波性能,研究工艺简单、低成本的制备方法,以利于工业化应用。本文介绍了吸波材料的电磁波吸收理论,并综述了近年来碳纳米纤维、碳微米纤维、碳螺旋纤维复合材料的吸波机理和吸波性能的研究进展,对碳纤维复合吸波材料的发展趋势进行了展望。

关键词：吸波材料碳纤维复合材料微波吸收性能电磁特性阻抗匹配衰减系数