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Insight into macroscale superlubricity of polyol aqueous solution induced by protic ionic liquid

Friction 2022年第12期10卷 2000-2017页

作者： Zhiwen ZHENG Xiaolong LIU hongxiang yu Haijie CHEN Dapeng FENG Dan QIAO State Key Laboratory of Solid Lubrication Lanzhou Institute of Chemical PhysicsChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

Currently,macroscale liquid superlubricity remains limited to low applied loads and typical ceramic friction pairs.In this study,a robust macroscale superlubricity with a coefficient of friction(COF)of approximately 0.006 is realized at the bearing steel interface induced by protic ionic liquids(ILs)in propylene glycol aqueous solution,and the lubrication system exhibits excellent anti-corrosion properties.Results show that superlubricity can be achieved by employing ILs with longer alkyl chains over a wide load(700 r/min)range.By systematically investigating factors affecting superlubricity,including the IL structure,ionization degree,test conditions,polyol,water-to-alcohol ratio,and lubrication state,the superlubricity mechanism is discussed.Notably,a thicker and denser stern layer can be formed using ILs with longer alkyl chains,which participates in the tribochemical reaction with the metal substrate to form a tribofilm during rubbing.The hydrogen bond network layer formed by the hydrogen ion and polycol aqueous solution can withstand high applied loads.Water can be used to reduce the shear stress of polyols,and enable superlubricity to be achieved under high-speed rotations.Moreover,an inevitable running-in period serves as a dispersing contact stress and dynamically forms a lubricating film,where the lubrication state locates mixed lubrication and then transforms into boundary lubrication as the roughness of the contact surface increases.This study is expected to significantly promote the development and application of superlubricity in the engineering field.

关键词： macroscale superlubricity ionic liquids(ILs) steel interface corrosion tribochemical reaction

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Macroscale superlubricity achieved via hydroxylated hexagonal boron nitride nanosheets with ionic liquid at steel/steel interface

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Friction 2022年第9期10卷 1365-1381页

作者： Zhiwen ZHENG Xiaolong LIU Guowei HUANG Haijie CHEN hongxiang yu Dapeng FENG Dan QIAO State Key Laboratory of Solid Lubrication Lanzhou Institute of Chemical PhysicsChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Nonferrous Metals Lanzhou University of TechnologyLanzhou 730050China

Macroscale superlubricity is a prospective strategy in modern tribology to dramatically reduce friction and wear of mechanical equipment;however,it is mainly studied for point-to-surface contact or special friction pairs in experiments.In this study,a robust macroscale superlubricity for point-to-point contact on a steel interface was achieved for the first time by using hydroxylated modified boron nitride nanosheets with proton-type ionic liquids(ILs)as additives in ethylene glycol aqueous(EG_(aq)).The detailed superlubricity process and mechanism were revealed by theoretical calculations and segmented experiments.The results indicate that hydration originating from hydrated ions can significantly reduce the shear stress of EG_(aq),which plays an essential role in achieving superlubricity.Moreover,the IL induces a tribochemical reaction to form a friction-protective film.Hydroxylated boron nitride nanosheets(HO-BNNs)function as a polishing and self-repairing agent to disperse the contact stress between friction pairs.Superlubricity involves the change in lubrication state from boundary lubrication to mixed lubrication.This finding can remarkably extend the application of superlubricity for point-to-point contact on steel surfaces for engineering applications.

关键词： macroscale superlubricity ionic liquid(IL) hydroxylated boron nitride steel/steel interface mixed lubrication

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Effect of functional groups on tribological properties of lubricants and mechanism investigation

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Friction 2023年第6期11卷 911-926页

作者： hongxiang yu Haijie CHEN Zhiwen ZHENG Dan QIAO Dapeng FENG Zhenbin GONG Guojun DONG State Key Laboratory of Solid Lubrication Lanzhou Institute of Chemical PhysicsChinese Academy of SciencesLanzhou730000China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing100049China

Nine organic compounds were utilized as model lubricants to investigate the impact of functional groups on tribological performances.Nonanoic Acid with carboxyl showed the best lubrication properties,and fluid film and tribofilm were coexistent in its friction test,bringing a low friction coefficient and wear rate.In addition,the lubricant with low friction coefficient corresponded to high adsorption energy in density functional theory(DFT)calculations.And the lubricant forming adsorption film with large surface energy displayed small wear rate in friction test.Moreover,adsorption energies positively correlated surface energies.Based on the experimental results,the action mechanism of functional groups on tribological properties of lubricants was proposed.Various functional groups make lubricant molecules show different adsorption energies and surface energies.Lubricant molecules with high adsorption energy are more likely to adsorb on substrates and form a vertical monolayer,which can maintain a regular molecular brush structure during friction and bring a low friction coefficient.And lubricant molecules with high surface energy may be more prone having tribochemical reactions during friction and forming protective tribofilm,which leads to a low wear rate.

关键词： functional group tribological property adsorption energy surface energy action mechanism

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大型袋式除尘器边界轮廓法数值模拟及结构优化设计

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水泥技术 2024年第4期 55-61页

作者：宁波喻宏祥韩德夫马玉震孙海全天津水泥工业设计研究院有限公司天津300400

以某万吨水泥生产线窑尾大型袋式除尘器为例,采用基于CFD数值模拟技术的边界轮廓法进行数值模拟分析,提出除尘设备内部结构优化方案,改善设备运行状态。首先,介绍了边界轮廓法的计算步骤;其次,通过对除尘设备的整机和单袋室进行数值模拟... 详细信息

以某万吨水泥生产线窑尾大型袋式除尘器为例,采用基于CFD数值模拟技术的边界轮廓法进行数值模拟分析,提出除尘设备内部结构优化方案,改善设备运行状态。首先,介绍了边界轮廓法的计算步骤;其次,通过对除尘设备的整机和单袋室进行数值模拟,分析对比了各袋室烟气量的分配情况,利用对应袋室入口的边界数据计算分析单袋室的流场状态,提出优化内部结构的合理方案。模拟分析发现,在灰斗处布置高效导流板、在滤袋侧部合理布置格栅板,为该袋式除尘器的最优结构优化方案。应用实践表明,采用基于CFD数值模拟技术的边界轮廓法,对于结构复杂、零部件较多的设备,能够精确模拟其内部气流状态,确保设备运行状态良好。

关键词：袋式除尘器 CFD技术数值模拟内部气流优化设计

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基于液相色谱法的鞋用发泡材料甲酰胺和偶氮二甲酰胺的同时测定

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中国皮革 2024年第3期53卷 5-9页

作者：冯徐根孙旸李健豪于鸿翔吕宗月北京市产品质量监督检验研究院国家纺织及皮革产品质量检验检测中心北京100025 中国消防救援学院北京102202 江苏中纺联检验技术服务有限公司江苏苏州215000

本文建立了液相色谱法同时测定鞋用发泡材料中甲酰胺和偶氮二甲酰胺的分析方法,优化了仪器分析条件。结果表明,方法线性范围为20~100μg/mL,方法检出限为0.24、0.40mg/kg,回收率为93.1%~95.7%,相对标准偏差4.8%~7.4%。市售55批次鞋用发... 详细信息

本文建立了液相色谱法同时测定鞋用发泡材料中甲酰胺和偶氮二甲酰胺的分析方法,优化了仪器分析条件。结果表明,方法线性范围为20~100μg/mL,方法检出限为0.24、0.40mg/kg,回收率为93.1%~95.7%,相对标准偏差4.8%~7.4%。市售55批次鞋用发泡材料样品中,共有1批次检出偶氮二甲酰胺(检出率1.8%)。使用傅里叶变换红外光谱仪鉴别了阳性样品材料种类为EVA,本方法重复性好,结果可靠,适用于鞋用发泡材料中甲酰胺和偶氮二甲酰胺的检测。

关键词：甲酰胺偶氮二甲酰胺发泡材料鞋类液相色谱仪

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曲轴连杆颈圆度在线检测与补偿研究

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仪器仪表学报 2012年第10期33卷 2249-2254页

作者：俞红祥浙江师范大学工学院金华321004

研究了一种适用于切点跟踪法磨削曲轴的圆度在线检测与补偿方法,针对连杆颈偏心运动特征提出基于V形基准块、自适应伸缩随动支撑架的圆度检测机构,以自适应支撑架的被动伸缩与摆动抵消连杆颈检测过程偏心运动,实现V形基准块上测量探头... 详细信息

研究了一种适用于切点跟踪法磨削曲轴的圆度在线检测与补偿方法,针对连杆颈偏心运动特征提出基于V形基准块、自适应伸缩随动支撑架的圆度检测机构,以自适应支撑架的被动伸缩与摆动抵消连杆颈检测过程偏心运动,实现V形基准块上测量探头与连杆颈的连续、可靠接触。从运动学角度分析了检测过程探头测量角的变化规律,并通过V形基准测圆法微变等效模型求解连杆颈圆度数据。基于切点跟踪法曲轴磨削运动模型建立了连杆颈圆度偏差补偿函数,继而实现连杆颈圆度偏差的在线测量与实时补偿。圆度检测机构几何模型的仿真结果与理论分析相一致,实验室构建的测量装置样机以及曲轴磨削试样检测数据验证了所研究圆度在线检测与补偿方案的正确性和有效性,表明其在曲轴精密磨削应用中具有良好应用前景。

关键词：圆度检测切点跟踪曲轴磨削误差补偿

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工业远程物联网技术在卧螺离心机控制系统中的应用

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上海化工 2022年第1期47卷 34-37页

作者：余宏翔海申机电总厂(象山) 浙江宁波315718

工业远程控制与物联网技术的快速发展和应用改变了人们的思维和习惯,尤其是远程物联网模块在工业控制领域的应用和普及,彻底改变了设计者的传统观念,拓展了设计思路。使工业控制领域的设备便捷地接入远程网络并进行人机交互,成为当前工... 详细信息

工业远程控制与物联网技术的快速发展和应用改变了人们的思维和习惯,尤其是远程物联网模块在工业控制领域的应用和普及,彻底改变了设计者的传统观念,拓展了设计思路。使工业控制领域的设备便捷地接入远程网络并进行人机交互,成为当前工业控制领域的热点和需求。在卧螺离心机控制系统中,通过物联网模块搭建的远程控制网络连接,可实现对现场设备进行远程监控和调试、运行数据采集及维护,最终实现人与系统、系统与设备之间的互联。以远程物联网络的搭建和模块的组态为例,阐述其在离心机控制系统中的应用。

关键词：远程物联网离心机控制系统

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Highly efficient solution-processed organic photovoltaics enabled by improving packing behavior of organic semiconductors

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Science China Chemistry 2024年第3期67卷 890-897页

作者： Xinyue Cui hongxiang Li Hao Lu yuqiang Liu Guangliu Ran Rui Liu Huarui Zhang Xueqing Ma Dawei Li Yi Lin Jifa yu Wenkai Zhang Lei Cai Yahui Liu Pei Cheng Andong Zhang Zaifei Ma Guanghao Lu Zhishan Bo College of Textiles and Clothing State Key Laboratory of Bio-fibers and Eco-textilesQingdao UniversityQingdao 266071China State Key Laboratory of Polymer Materials Engineering College of Polymer Science and EngineeringSichuan UniversityChengdu 610065China Department of Physics and Applied Optics Beijing Area Major Laboratory Center for Advanced Quantum StudiesBeijing Normal UniversityBeijing 100875China Shandong Province Key Laboratory of Medical Physics and Image Processing Technology School of Physics and ElectronicsShandong Normal UniversityJinan 250014China Beijing Key Laboratory of Energy Conversion and Storage Materials College of ChemistryBeijing Normal UniversityBeijing 100875China Center for Advanced Low-Dimension Materials State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer MaterialsCollege of Materials Science and EngineeringDonghua UniversityShanghai 201620China Frontier Institute of Science and Technology Xi'an Jiaotong UniversityXi'an 710054China

Solution processability is a unique property of organic semiconductors. The compact and regular π-π stacking between molecules is paramount in the performance of organic optoelectronic devices. However, it is still a challenge to improve their stacking quality without sacrificing the solution-processability from the aspect of materials design. Here, delicately engineered additives are presented to promote the formation of ordered aggregation of conjugated molecules by regulating their nucleation and growth dynamics. Intriguingly, the long-chain BTP-eC9-4F molecules can realize ordered aggregation comparable to short-chain ones without sacrificing processability. The domain size of BTP-eC9-4F aggregation is enlarged from 24.2 to 32.2 nm in blend films.Thereby exciton diffusion and charge transport become faster, contributing to the suppression of recombination losses. As a result, a power conversion efficiency of 19.2% is achieved in D18:BTP-eC9-4F based organic photovoltaics. Our findings demonstrate a facile strategy to improve the packing quality of solution-processed organic semiconductors for high-efficiency photovoltaics and beyond photovoltaics.

关键词： organic semiconductor organic photovoltaic charge transport solution processability

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胆固醇衍生离子液体复合氮化硼纳米片作为减摩抗磨添加剂的性能研究

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摩擦学学报 2022年第5期42卷 1071-1082页

作者：郑治文刘小龙于鸿翔陈海杰冯大鹏乔旦中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

本文中以天然胆固醇为前体,合成了一种胆固醇基胍盐离子液体[ColC_(4)][TMG],并通过机械-化学剥离法获得了纳米尺寸的六方氮化硼纳米片(h-BNNS),通过NMR、HRMS、TEM、FT-IR和XRD等表征了离子液体(IL)和hBNNS的结构特征.将其单独或复合... 详细信息

本文中以天然胆固醇为前体,合成了一种胆固醇基胍盐离子液体[ColC_(4)][TMG],并通过机械-化学剥离法获得了纳米尺寸的六方氮化硼纳米片(h-BNNS),通过NMR、HRMS、TEM、FT-IR和XRD等表征了离子液体(IL)和hBNNS的结构特征.将其单独或复合后作为基础油(PEG 200)的减摩抗磨添加剂,通过球-盘往复摩擦形式,考察高载荷下(200 N)作为钢/钢摩擦副间润滑剂的摩擦学性能,结果表明,使用离子液体复合氮化硼纳米片(IL@BNNS)作为添加剂时,表现出最优的减摩抗磨性能,摩擦系数和磨损体积分别降低67%和77%,最优添加质量百分浓度为1.5%IL和0.1%的BNNS.通过分析磨斑形貌和表面元素化学组成,IL@BNNS的协同减摩抗磨机理主要归结为极性离子液体通过静电作用和分子间相互作用吸附在金属基底表面形成厚而致密的润滑膜,降低了液体分子间的剪切作用,同时IL与基底发生摩擦化学反应形成摩擦膜,阻止基底的进一步磨损.而h-BNNS在摩擦过程中进入接触区域,利用层间弱相互作用发生滑移,并抛光和自修复磨斑表面,使磨斑表面平整光滑,从而进一步降低磨损.

关键词：胆固醇离子液体氮化硼纳米片减摩抗磨润滑机理

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配位聚合物中功能主-客体微纳限域空间的构筑与调控

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科学通报 2024年第16期69卷 2130-2144页

作者：方翰聂洪想于美慧常泽南开大学材料科学与工程学院金属与分子基材料化学天津市重点实验室天津300350

多孔配位聚合物(porous coordination polymers,PCPs)作为一类独特的晶态材料在近年来受到广泛的关注和研究.得益于其构筑模块多样、结构可设计和孔隙率可调等优势,该类材料可用于构筑独特的微纳尺度限域几何空间以容纳不同类型的客体分... 详细信息

多孔配位聚合物(porous coordination polymers,PCPs)作为一类独特的晶态材料在近年来受到广泛的关注和研究.得益于其构筑模块多样、结构可设计和孔隙率可调等优势,该类材料可用于构筑独特的微纳尺度限域几何空间以容纳不同类型的客体分子,由此产生的主-客体PCPs可展示出丰富的性质和潜在应用,并可以通过调节主体、客体和主-客体相互作用对其性能进行优化.因此,主-客体PCPs在当前的研究中备受关注,并逐渐成为研究的热点.然而,对于其微纳限域空间的功能导向构筑策略和方法的研究还在不断深入,因此对主-客体PCPs体系的理性构筑与调控及其功能导向的应用研究进行综述是不可或缺的.本文综述了主-客体PCPs的相关研究成果及对其的深入认识,包括主-客体系统的组成和组分间相互作用的类型.在此基础上,重点介绍了其微纳限域空间的构筑和调优原则.同时,本文还综述了近年来以光、电性质为功能导向的主-客体PCPs的研究进展,并就该领域发展所面临的挑战和前景进行了分析和展望.

关键词：配位聚合物微纳限域空间主-客体体系发光性质电学性质

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