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Nano friction behaviour between magnetic materials and copper considering the inter-diffusion effect

Friction 2024年第7期12卷 1532-1547页

作者： Zilin LI Lisha DOU Shiyu YANG Huajiang OUYANG qichen zhu Xiaoyang CHEN Xin JIA Shuaiwei DOU Xiaolong CUI Yudong ZHANG Jingjiang QIU Guochen QI Bangbang NIE Pan LIU Ronghan WEI School of Mechanics and Safety Engineering Zhengzhou UniversityZhengzhou 450001China Engineering Technology Research Center of Henan Province for MEMS Manufacturing and Application Zhengzhou UniversityZhengzhou 450001China Institute of Intelligent Sensing Zhengzhou UniversityZhengzhou 450001China School of Engineering University of LiverpoolLiverpool L693GHUK School of Cyber Science and Engineering&Hanwei Institute of Internet of Things Zhengzhou UniversityZhengzhou 450001China

Copper,permalloy,cobalt,and silicon are the materials that have been widely utilised in magnetic *** the size of interest is down to the nanoscale,the inter-diffusion between certain materials becomes *** paper studies the nanoscale friction characteristics between frictional pairs with and without inter-diffusion properties through the atomic force *** distinct evolution features of nanoscale friction force when inter-diffusion is involved are discovered experimentally,which is also confirmed through theoretical ***,through the thin film deposition method,four pairs of contact materials(Cu–Ni_(81)Fe_(19),Si–Ni_(81)Fe_(19),Cu–Co,Cu–Si)are designed for friction tests,in which diffusion occurs at the interface of Cu–Ni_(81)Fe_(19)***,the effects of sliding velocity and loading force on the nano friction of each pair are *** is found that regardless of the diffusion phenomenon:(1)the adhesion force values exhibit a notable correlation to the values of the friction force;(2)the friction force in all four material pairs consistently increases with the growth of the normal loading force,although the growth rate may *** terms of the sliding velocity effect,the friction forces of immiscible materials(Si–Ni_(81)Fe_(19),Cu–Co,and Cu–Si)are found to increase with the increasing sliding ***,the friction force of Cu–Ni_(81)Fe_(19),decreases with the increasing sliding ***,a compositive friction model considering both the velocity and the normal force effect was proposed,which shows good agreement with the experimental results and explains the nano friction behaviour of both miscible and immiscible metals.

关键词： atomic force microscope friction force normal load sliding velocity

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水基Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)-SiC二元混合磁流体的稳定性、流变性、热物性与低速润滑性

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材料导报 2023年第20期37卷 40-47页

作者：蒋佳骏吴张永朱启晨昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为改善纳米水基磁流体的热物性和低速润滑性,匹配液压传动特性需求,采用两步法制备体积比50∶50水基Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)-SiC二元混合磁流体,并研究了重力场下其沉降稳定性和磁场下的分层稳定性,遴选出稳定性良好的二元混合磁... 详细信息

为改善纳米水基磁流体的热物性和低速润滑性,匹配液压传动特性需求,采用两步法制备体积比50∶50水基Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)-SiC二元混合磁流体,并研究了重力场下其沉降稳定性和磁场下的分层稳定性,遴选出稳定性良好的二元混合磁流体样品,分析了二元混合磁流体和一元磁流体在流变性、热物性和低速润滑性上的性能差异,并搭建液压系统测试了不同介质条件下的系统温升特性。结果表明:OA和SDBS的质量分数分别为3.0%和2.0%时,Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)纳米颗粒包覆效果最佳;CMC质量分数为0.3%~0.6%时,对SiC纳米颗粒润湿分散作用显著;二元混合磁流体在磁场条件下的分层稳定性随着CMC质量分数的增加而提高。在相同分散条件下,二元混合磁流体相较于一元磁流体,80 mT下粘度减小21.07%,40℃和70℃下热导率分别增加了26.26%和25.48%;二元混合磁流体的低速润滑性能更好,在液压系统中的温升更缓。

关键词：二元混合磁流体液压介质流变性稳定性热物性低速润滑性

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光源的选择对水溶性磺酸卟啉光催化对萘二酚类物质催化性能的影响

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高等学校化学学报 2021年第6期42卷 1933-1941页

作者：朱琪琛熊明陶思羽唐思危任奇志上海交通大学化学化工学院上海200240 无锡小天鹅电器有限公司研发中心无锡214028

制备了水溶性磺酸卟啉(TPPS,TMPPS)及其铁配合物(FeTPPS).以过氧化氢为氧源、碘钨灯为光源,水溶性磺酸卟啉可以高效光催化氧化1,5-萘二酚,产物为5-羟基-1,4-萘二醌.测定了卟啉的荧光量子产率及寿命,分析了催化机理.选择波长在350~650 n... 详细信息

制备了水溶性磺酸卟啉(TPPS,TMPPS)及其铁配合物(FeTPPS).以过氧化氢为氧源、碘钨灯为光源,水溶性磺酸卟啉可以高效光催化氧化1,5-萘二酚,产物为5-羟基-1,4-萘二醌.测定了卟啉的荧光量子产率及寿命,分析了催化机理.选择波长在350~650 nm区间内6个波段和功率在0~20 W区间内4种功率的光源,探索了不同波段及功率的光源对卟啉光催化活性的影响.研究结果表明,不同波段的光源对卟啉光催化1,5-萘二酚的催化活性顺序为λ380—385>λ360—370>λ580—585>λ620—630>λ492—577>λ450—470,该活性顺序与卟啉的紫外-可见吸收密切相关;当使用相同波段光源时,卟啉配体催化氧化1,5-萘二酚的反应速率常数与功率呈良好的线性关系;卟啉铁配合物随着光源功率的增大,其催化活性与光解程度有直接关系.

关键词：卟啉 1 5-萘二酚 meso-四(3-甲氧基-4-磺酸苯基)卟啉的铁配合物光解

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In-Bi-Sn基Si_(3)N_(4)/GNFs混合纳米流体的流变性和润滑性

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化工进展 2023年第12期42卷 6197-6206页

作者：蒋佳骏吴张永朱启晨蔡昌礼朱家军王志强昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 云南中宣液态金属科技有限公司云南宣威655400

现有水基、油基及其他无水合成类液压传动介质存在高温稳定性差、温-黏变化大等问题。In-Bi-Sn合金熔点低、流动性好、高温性质稳定,是极端高温液压传动介质的理想基础液。本文采用两步法制备体积分数为0、5%、10%、20%、30%的In-Bi-Sn... 详细信息

现有水基、油基及其他无水合成类液压传动介质存在高温稳定性差、温-黏变化大等问题。In-Bi-Sn合金熔点低、流动性好、高温性质稳定,是极端高温液压传动介质的理想基础液。本文采用两步法制备体积分数为0、5%、10%、20%、30%的In-Bi-Sn基Si_(3)N_(4)/GNFs混合纳米流体。利用TEM、SEM+EDS、热重分析等手段表征样品形貌、分散性和热稳定性,通过高温旋转流变仪和摩擦磨损试验机研究样品的流变性和润滑性,对比分析样品与现有高温液压介质在热稳定性、流变性、润滑性上的性能差异。结果表明:Si_(3)N_(4)嵌于GNFs片层之间,以团聚体形式分散于In-Bi-Sn基质,10%样品中的混合纳米颗粒团聚体尺寸小于20%样品;样品黏度随混合纳米颗粒体积分数增加而增大,液态静置时间和相变次数对<30%样品黏度的影响不明显;受纳米颗粒布朗运动影响,分散相体积分数越高,样品的温-黏变化越显著;因剪切改变了纳米颗粒团聚体的粒度,20%样品显示出明显的剪切致稀特征;添加Si_(3)N_(4)/GNFs混合纳米颗粒能够显著改善润滑特性;相较于现有高温液压介质,In-Bi-Sn基Si_(3)N_(4)/GNFs混合纳米流体热稳定性优异、温-黏变化更小、高温润滑性能佳。

关键词：液态金属纳米粒子纳米流体流变性润滑性热稳定性

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乳液基碳化硅纳米工作液的沉降稳定性、流变性与介电性

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材料导报 2021年第8期35卷 28-33页

作者：郭翠霞吴张永王航朱启晨邹应辉昆明理工大学机电工程学院昆明650500 四川轻化工大学机械工程学院宜宾644000

目前混粉电火花加工液添加的粉末粒径主要局限于微米级,与工作基液不能形成均匀、稳定的悬浮液。本研究以乳化液为基液,纳米碳化硅粉体(SiC)为分散相,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、羧甲基纤维素钠(CMC)等作分散剂,采用两步法制备了乳液基Si... 详细信息

目前混粉电火花加工液添加的粉末粒径主要局限于微米级,与工作基液不能形成均匀、稳定的悬浮液。本研究以乳化液为基液,纳米碳化硅粉体(SiC)为分散相,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、羧甲基纤维素钠(CMC)等作分散剂,采用两步法制备了乳液基SiC纳米工作液,研究不同分散条件下SiC粉体在乳化液中的分散行为,分析了乳液基SiC纳米工作液的沉降稳定性、流变性和介电性。结果表明:质量分数为0.3%~0.6%的CMC对SiC纳米粒子的润湿、分散作用显著,而SDBS作用不明显;CMC分别与SDBS、SDS协同作用时,工作液均具有很好的沉降稳定性;当SDBS质量分数为0.3%,CMC为0.3%~0.6%时,工作液黏度呈非线性增加;当CMC质量分数为0.3%,SDBS为0.3%~1.4%时,工作液黏度先增大后快速降低;工作液电导率随CMC、SDBS分散剂质量分数的增加、液体温度的升高而增大。因此,当SiC质量分数为0.3%、添加0.3%~0.5%(质量分数)的CMC和0.3%~0.7%(质量分数)的SDBS,乳液基SiC纳米工作液有较好的沉降稳定性、流变性和介电性。

关键词：乳化液 SiC纳米粉体沉降稳定性介电性流变性电火花线切割

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低温下硅油基纳米磁流体沉降稳定性与黏度特性

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化工进展 2023年第10期42卷 5101-5110页

作者：朱启晨吴张永王志强蒋佳骏李翔昆明理工大学机电工程学院云南昆明650550

传统纳米磁流体存在低温稳定性差、低温黏度高等问题。硅油具有优良的低温性能和黏温特性,是低温纳米磁流体合适的基载液。以硅烷偶联剂KH-550、月桂酸和油酸为分散剂,利用两步法制备了硅油基Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)纳米磁流体。... 详细信息

传统纳米磁流体存在低温稳定性差、低温黏度高等问题。硅油具有优良的低温性能和黏温特性,是低温纳米磁流体合适的基载液。以硅烷偶联剂KH-550、月桂酸和油酸为分散剂,利用两步法制备了硅油基Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)纳米磁流体。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱和振动样品磁强计对颗粒形貌、微观结构和磁性能进行了表征,并从多因素对低温下纳米磁流体沉降稳定性与黏度特性进行了研究。结果表明:分散剂形成的空间位阻和载液溶解度共同影响着低温下的稳定包覆,相较于羧酸类分散剂,硅烷偶联剂KH-550表面改性包覆制备的纳米磁流体具有更好的低温沉降稳定性,且凝固后的再分散性最佳;由于偶极间相互作用、范德华力的增强以及流体布朗运动的减弱,磁场会降低纳米磁流体低温沉降稳定性;温度的降低会导致无磁场下纳米磁流体向非牛顿流体类型的转变,并影响磁场下磁场强度、剪切速率与黏度间的平衡关系。制备的硅油基纳米磁流体具有较好的低温性能,可应用于低温工况,有助于今后硅油基纳米磁流体制备技术与性能调控的进一步发展。

关键词：纳米磁流体低温分散剂沉降稳定性黏度特性磁场剪切致稀

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纳米复合磁流变液制备与流变特性研究

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功能材料 2024年第10期55卷 10112-10120页

作者：朱启晨吴张永蒋佳骏云南交通运输职业学院汽车学院昆明650300 昆明理工大学机电工程学院昆明650500

利用纳米磁流体作为磁流变液的基础载液是提高磁流变效应的有效手段。然而,高稳定纳米复合磁流变液的制备仍然是一大难题,包括纳米磁流体的制备与复合颗粒的团聚问题。研究以硅烷偶联剂KH550为分散剂,制备了Fe_(3)O_(4)硅油基纳米磁流体... 详细信息

利用纳米磁流体作为磁流变液的基础载液是提高磁流变效应的有效手段。然而,高稳定纳米复合磁流变液的制备仍然是一大难题,包括纳米磁流体的制备与复合颗粒的团聚问题。研究以硅烷偶联剂KH550为分散剂,制备了Fe_(3)O_(4)硅油基纳米磁流体,并通过分散剂共包覆工艺得到了新型纳米复合磁流变液。利用XRD、FI-IR、TEM、FE-SEM、VSM等手段对表面形貌、物相构成和磁性能进行了表征分析。研究了新型纳米复合磁流变液沉降稳定性和再分散性。结果表明,微米级颗粒的表面改性明显改善了纳米复合磁流变液的稳定性与再分散性,当纳米颗粒体积分数为8%时,沉降稳定性和再分散性达到最佳;新型纳米复合磁流变液表现出更佳的耐温性能,可在-40~120℃的温度范围内长期稳定。研究了新型纳米复合磁流变液的流变特性。结果表明,与传统磁流变液相比,纳米复合磁流变液表现出更高的离态粘度和磁流变效应,静态屈服应力和动态屈服应力均随纳米颗粒浓度和磁场强度的增大而增大。

关键词：磁流变液纳米磁流体稳定性再分散性流变特性

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环烷基NiFe2O4磁流体的制备及有磁场沉降稳定性

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化工进展 2019年第6期38卷 2665-2673页

作者：陈文吴张永张莲芝蔡晓明朱启晨昆明理工大学机电工程学院

目前,磁流体的制备方法多为化学共沉淀法,关于磁流体微乳化制备工艺及有磁场沉降稳定性的研究较少。采用单因素和均匀实验设计方法,判定分散剂及其质量分数对环烷基NiFe2O4磁流体沉降稳定性的影响。本文采用微乳化法制备环烷基NiFe2O4... 详细信息

目前,磁流体的制备方法多为化学共沉淀法,关于磁流体微乳化制备工艺及有磁场沉降稳定性的研究较少。采用单因素和均匀实验设计方法,判定分散剂及其质量分数对环烷基NiFe2O4磁流体沉降稳定性的影响。本文采用微乳化法制备环烷基NiFe2O4磁流体,通过样品沉降系数和黏度特性,研究分散剂种类与其质量分数、NiFe2O4纳米磁性颗粒质量分数、乳化剂种类及温度对磁流体有磁场沉降稳定性的影响,得到制备环烷基NiFe2O4磁流体的较佳参数值。研究结果表明:当十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)与油酸(OA)的质量分数在1%~6%范围内,环烷基NiFe2O4磁流体的沉降稳定性较好,并且SDBS与OA的含量对其稳定性的影响大于SDS;当分散剂定量时,随着NiFe2O4纳米磁性颗粒质量分数的增加,磁流体先表现出较好的稳定性,后逐渐出现团聚;在一定温度时,乳化剂Surf CA20有利于磁流体内部形成液晶相,减小液珠间吸引势能并且降低磁性颗粒的聚结速度,提高磁流体的有磁场沉降稳定性。

关键词：微乳化胶体磁流体磁场稳定性界面

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适应于时变频率的高精度测频算法设计与实现

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电力自动化设备 2016年第11期36卷 171-175页

作者：袁石良董杰徐志强朱启晨杨志贤中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 北京四方继保自动化股份有限公司北京100085 四方继保(武汉)软件有限公司湖北武汉430223

为解决水电厂及新能源频率随时间变化条件下测频算法误差大的问题,提出了一种适应于时变频率的高精度算法的设计及实现。该算法根据相邻过零点的相位关系,在频率随时间变化条件下,推导出任意时刻频率与周期的关系表达式,并综合运用牛顿... 详细信息

为解决水电厂及新能源频率随时间变化条件下测频算法误差大的问题,提出了一种适应于时变频率的高精度算法的设计及实现。该算法根据相邻过零点的相位关系,在频率随时间变化条件下,推导出任意时刻频率与周期的关系表达式,并综合运用牛顿三次插值多项式、牛顿迭代法等算法来精确求解相邻过零点之间的周期时间。MATLAB仿真表明,该算法在频率波动甚至非线性变化时,以及信号中含有高次谐波、直流分量、噪声等情况下,均可取得很高的测频精度,且测频范围大、适用面广、计算量小、占用内存少。

关键词：水电厂频率测频牛顿插值牛顿迭代法高精度

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环保型植物复合油基Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)磁流体的稳定性和低温流变性

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功能材料 2024年第5期55卷 5195-5202页

作者：龚湫吴张永张刚朱启晨蒋佳骏昆明理工大学机电工程学院昆明650500

植物油作为纳米磁流体基载液存在不良冷流动行为问题,聚甲基丙烯酸酯的添加有望降低植物油倾点和提高植物油基磁流体低温流动性。以聚α-烯烃(PAO-8)和玉米油作为复合基载液,以聚甲基丙烯酸酯为降凝剂,制备新型环保型磁流体,研究其沉降... 详细信息

植物油作为纳米磁流体基载液存在不良冷流动行为问题,聚甲基丙烯酸酯的添加有望降低植物油倾点和提高植物油基磁流体低温流动性。以聚α-烯烃(PAO-8)和玉米油作为复合基载液,以聚甲基丙烯酸酯为降凝剂,制备新型环保型磁流体,研究其沉降稳定性。从磁场、温度、Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)质量分数、PAO-8、降凝剂添加量等角度,利用旋转粘度计研究了不同温度下纳米磁流体的低温流动性能。结果表明不采用表面活性剂、100 mL玉米油和25%的PAO-8的混合物作为复合基载液、Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_(2)O_(4)质量分数为0.767%,制得的纳米磁流体沉降稳定性最佳。添加0.5%聚甲基丙烯酸酯的磁流体具有更好的低温流动性能,倾点达到-36℃。无磁场条件下,当温度低于-25℃时,磁流体黏度骤增,呈指数上升趋势,磁流体低温流动性变差;磁场条件下,纳米磁流体的黏度与磁场强度呈正相关,且磁场强度大于20 mT时黏度曲线变化明显。制备的纳米磁流体具有环保、低温流动性能好的特点,可应用于低温工况,研究有助于环保型磁流体低温应用的进一步发展。

关键词：环保型磁流体复合基载液降凝剂沉降稳定性黏度

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