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液相剥离法高效制备石墨烯的研究进展

化工进展 2024年第1期43卷 215-231页

作者：李文鹏刘晴杨志荣高展鹏王景涛周鸣亮张金利郑州大学化工学院同济大学土木工程学院天津大学化工学院

石墨烯是一种具有优良物理化学性质的二维纳米材料，广泛应用于电池、催化、传感器、印刷、生物医药等领域。然而，石墨烯及其衍生产品的应用与发展面临着巨大挑战——低成本、高品质、规模化生产。本文综述了液相剥离法高效制备石墨烯... 详细信息

石墨烯是一种具有优良物理化学性质的二维纳米材料，广泛应用于电池、催化、传感器、印刷、生物医药等领域。然而，石墨烯及其衍生产品的应用与发展面临着巨大挑战——低成本、高品质、规模化生产。本文综述了液相剥离法高效制备石墨烯的研究进展，重点探讨了电化学插层法、溶剂插层法、高温膨胀法和微波膨胀法等液相剥离的前处理方法原理以及对石墨烯剥离效果的影响；分析了水基溶剂、有机溶剂和混合溶剂等剥离溶剂的优缺点与选取原则；对比了超声、高剪切和微通道等过程强化设备的剥离原理和优缺点；简述了离心分离的后处理方法以及分离效果；最后对液相剥离法宏量制备石墨烯的发展趋势进行了展望：通过结合人工智能等方法进行多目标优化，开发无残留的功能化插层剂并匹配温和快速的膨胀方法，寻找低毒、低沸点、高分散的溶剂体系，精确调控液相剥离设备作用机理，设计连续化梯级离心设备，实现液相剥离制备石墨烯的连续化、规模化、低成本快速制备。

关键词：石墨烯液相剥离二维纳米材料高剪切微通道高效制备

液态CO2-高温蒸汽循环冲击煤体三维CT裂隙重构及劣化机理

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 304-313页

作者：秦雷王平李树刚王伟凯张弦西安科技大学安全科学与工程学院东京大学新领域前沿科学研究院西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室

为解决液态CO2冻结煤层孔隙冰融化时间冗长问题，提出液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤层增透技术。本文借助三维CT扫描测试技术，分析冷热循环冲击过程无烟煤三维孔隙结构参数及劣化机理。研究结果表明：（1）液态CO2-高温蒸汽冷热循环... 详细信息

为解决液态CO2冻结煤层孔隙冰融化时间冗长问题，提出液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤层增透技术。本文借助三维CT扫描测试技术，分析冷热循环冲击过程无烟煤三维孔隙结构参数及劣化机理。研究结果表明：（1）液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤体三维孔隙不断延伸，逐渐形成贯通裂隙，三维孔隙数量、表面积、体积及切片最大面孔率均与冷热循环冲击次数指数相关；（2）根据霍多特孔隙分类法，结合等效直径计算公式，发现冷热循环冲击前期渗流孔体积比例增加，三维孔隙劣化表现为裂隙贯通，冷热循环冲击后期吸附孔体积比例增加，三维孔隙劣化表现为煤体内部产生大量新生孔隙。进一步分析得：（1）液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤体渗流孔半径分形维数增加，孔隙分形特征增强，表面粗糙度提高，热储集性能降低；（2）孔隙半径分型模型中lg r随冷热循环冲击次数增加而增加，表明孔径劣化扩张明显；（3）基于冷热循环冲击煤体孔隙力学损伤特征，归纳液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤体三维孔隙损伤模型；（4）利用投影法得到切片损伤率，定义液态CO2-高温蒸汽冷热循环冲击煤体三维孔隙损伤量。当冷热循环冲击12次时，三维孔隙损伤量为48.55。

关键词：冷热循环冲击三维CT扫描孔隙重构劣化机理损伤量

地外天体软着陆过程羽流扬尘特性研究现状及展望

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宇航学报 2024年第7期45卷 983-994页

作者：张海燕李得天王鹢李存惠张伟张小平王永军兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000 空间环境与物质作用全国重点实验室哈尔滨150001 北京空间飞行器总体设计部北京100094 澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室中国澳门999078

地外天体软着陆过程中,反推发动机羽流作用于天体表面风化层诱发的侵蚀扬尘是影响软着陆安全的最主要因素。首先对羽流扬尘现象的物理过程、侵蚀机制研究现状进行梳理总结,总结出侵蚀机制主要包括粘性剪切侵蚀、扩散气体喷发、承载力破... 详细信息

地外天体软着陆过程中,反推发动机羽流作用于天体表面风化层诱发的侵蚀扬尘是影响软着陆安全的最主要因素。首先对羽流扬尘现象的物理过程、侵蚀机制研究现状进行梳理总结,总结出侵蚀机制主要包括粘性剪切侵蚀、扩散气体喷发、承载力破坏和扩散驱动流动4种;其次,对部分探月和探火任务的在轨侵蚀结果、仿真模型和经验公式的研究现状进行研究分析,得出月球表面和火星表面因背景压力和风化层物质特性差异会产生不同的侵蚀机制,而在相同条件下的侵蚀机制也会随发动机个数和总推力的变化而变化,有必要对物理机理和扬尘特性进行进一步细化研究;最后,结合未来地外天体软着陆任务需求,提出了羽流扬尘原位测量、仿真预测模型和羽流扬尘消除3种用于未来探测任务羽流扬尘预测和防护的关键技术,以期对未来软着陆任务顺利执行起到一定的保障作用。

关键词：地外天体软着陆发动机羽流侵蚀扬尘侵蚀机制软着陆安全

低温循环冻融过程不同煤阶煤体传热-变形特征分析

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中国矿业大学学报 2024年第4期53卷 737-750页

作者：秦雷王伟凯林海飞周斌王瑞哲罗荣卫李树刚西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054

明确不同煤阶煤层高效液氮致裂方式是一个紧迫的问题.为分析不同煤阶煤体液氮循环冻融过程中的传热、变形损伤特征,本试验采用饱水、干燥状态褐煤、烟煤、无烟煤为对象,通过温度-应变监测系统探究煤体传热、变形演化规律,采用核磁共振... 详细信息

明确不同煤阶煤层高效液氮致裂方式是一个紧迫的问题.为分析不同煤阶煤体液氮循环冻融过程中的传热、变形损伤特征,本试验采用饱水、干燥状态褐煤、烟煤、无烟煤为对象,通过温度-应变监测系统探究煤体传热、变形演化规律,采用核磁共振系统分析煤体致裂前后孔隙度演变.结果表明:经循环冻融后,饱水状态各煤样孔隙度均呈上升趋势,干燥试样则均降低.针对冻融过程煤体温度演化,饱水状态3种煤阶试样温降/升速率绝对值整体为:无烟煤>褐煤>烟煤;干燥试样温降速率为褐煤>无烟煤>烟煤,温升速率则与煤阶呈正相关.饱水、干燥试样冻融过程体积应变演化结构近乎相同,说明2种状态煤样在冻结过程中均形成一定密闭空间,且随煤阶增加,密闭空间完全形成时间缩短.通过分析循环冻融煤体应变演化幅值,发现对于干燥试样,煤阶越高冻融过程应变演化结构愈发简约,变形幅值越小;饱水煤样变形幅值则由裂隙水、煤阶共同决定.本研究明确了液氮循环冲击煤体冻融特征,对液氮煤岩致裂研究具有借鉴意义.

关键词：液氮致裂煤阶温度演化变形破坏密闭空间

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水果速冻和解冻新技术研究进展

中国食品学报 2024年第2期24卷 418-431页

作者：魏思宇陈芳朱雨辰中国农业大学食品科学与营养工程学院、国家果蔬加工工程技术研究中心北京100089

冷冻是长期保存水果的重要方法之一,而冷冻过程中产生的冰晶容易损伤细胞结构,导致解冻时汁液损失,严重影响解冻后水果的品质。冷冻水果的品质优化可以从3方面开展:渗透脱水预处理,提高冷冻速率,优化解冻过程。基于此,本文从原理、应用... 详细信息

冷冻是长期保存水果的重要方法之一,而冷冻过程中产生的冰晶容易损伤细胞结构,导致解冻时汁液损失,严重影响解冻后水果的品质。冷冻水果的品质优化可以从3方面开展:渗透脱水预处理,提高冷冻速率,优化解冻过程。基于此,本文从原理、应用和优、缺点3个角度,综述渗透脱水预保护技术、高压辅助技术、超声辅助技术、脉冲电场技术、微波辅助技术、磁场辅助技术在水果速冻和解冻中的应用,以期为水果速冻和解冻过程的优化提供新的思路。

关键词：水果速冻解冻新技术

不同热处理方式对小麦粉特性及其蒸饼品质的影响

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农业工程学报 2024年第7期40卷 317-324页

作者：艾志录张梦杰李会品姬生鑫张俊杨勇河南农业大学食品科学技术学院郑州450002 国家速冻米面制品加工技术研发专业中心郑州450002 农业农村部大宗粮食加工重点实验室郑州450002

目前蒸饼的制作大多采用传统的半烫面工艺,工序较为复杂,为解决这一问题,该研究采用不同热处理方式(蒸汽处理、微波处理、干热处理)对小麦粉进行热处理,研究了不同处理方式对小麦粉的糊化特性、热机械学特性、微观结构等的影响,并将处... 详细信息

目前蒸饼的制作大多采用传统的半烫面工艺,工序较为复杂,为解决这一问题,该研究采用不同热处理方式(蒸汽处理、微波处理、干热处理)对小麦粉进行热处理,研究了不同处理方式对小麦粉的糊化特性、热机械学特性、微观结构等的影响,并将处理后的小麦粉添加到未处理的小麦粉中制成蒸饼,考察了所制得的蒸饼的水分分布、质构特性及感官品质。结果表明:3种热处理的适当处理时间都可以提高小麦粉的黏度和回生值;经干热处理和微波处理后的小麦粉的破损淀粉含量高于经蒸汽处理的小麦粉。3种热处理小麦粉的添加均可以提高面团的吸水率,蒸汽处理小麦粉的添加使面团耐揉性降低、蒸煮稳定性提高,微波和干热处理小麦粉的添加使面团的耐揉性和内部结构稳定性提高。适当处理时间的热处理小麦粉的添加可以提高蒸饼的结合水含量、硬度、弹性和咀嚼性等。其中,经蒸汽处理40 min、微波处理2 min和干热处理30 min后的小麦粉的添加制得的蒸饼有相对适中的强韧性、较高的结合水含量和感官评分。该研究结果表明添加热处理后的小麦粉代替传统的烫面工艺制作高品质蒸饼具有可行性,同时能够为蒸饼的工业化生产提供相应的基础数据和一定的理论指导。

关键词：温度热处理小麦粉蒸饼感官评分

液氮冻融过程无烟煤未冻水分布及温度-应力场演化规律

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煤炭科学技术 2024年

作者：秦雷张弦林海飞王伟凯李博涛王裴李树刚西安科技大学安全科学与工程学院西安科技大学西部矿井开采及灾害防治教育部重点试验室

煤体在冻融过程中孔隙未冻水含量和分布直接影响煤体微观孔隙结构和宏观力学性能，决定煤层增透效果与煤层气抽采效率。本文以无烟煤为研究对象，基于二维核磁共振技术研究无烟煤在冻结及融化过程未冻水分布特征，综合测量T1-T2谱图、T... 详细信息

煤体在冻融过程中孔隙未冻水含量和分布直接影响煤体微观孔隙结构和宏观力学性能，决定煤层增透效果与煤层气抽采效率。本文以无烟煤为研究对象，基于二维核磁共振技术研究无烟煤在冻结及融化过程未冻水分布特征，综合测量T1-T2谱图、T2曲线以及3D峰图，定量分析煤样冻融过程孔隙结构及未冻水分布空间演化规律。实验结果表明，液氮冻结煤体过程中，冻结时间对孔隙内不同流体分布空间演化过程作用不同。自由水分布空间随冻结时间呈指数下降关系，受冻结时间影响较大，束缚水次之；结构水和吸附水分布空间几乎不受冻结时间的影响，主要附着于煤基质表面，其分布空间仅取决于煤样孔隙结构特征。根据流体空间分布情况将冻结过程划分为两个阶段：加速冻结阶段Ⅰ(0秒～20秒)和稳定阶段Ⅱ(20秒～60秒)。冻结饱水煤样融化时，孔隙未冻水含量受温度与热应力两个因素影响。煤样的融化从小孔开始，直至温度升高到一定程度，大孔开始融化。针对上述分析，建立温度场改变引起热应力的产生及演化过程模型。总结基于液氮冻结煤样融化过程孔隙扩张收缩以及孔隙流体分析体系，涉及T2图谱分析、3D峰图计算等问题，分析融化过程未冻水含量变化规律。计算得出，煤样融化过程，孔隙结构逐渐复杂，孔隙水含量随温度呈指函数上升关系。其中自由水含量从24%增长到44%，增幅最大，束缚水含量增加了11%，吸附水和结构水含量均增加了6%，孔隙水含量由孔隙大小及总孔隙体积决定。

关键词：二维核磁共振冻融过程孔隙水传热 T -T 谱图热应力

基于多参数优化的多机器人图案构成的分配算法

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控制与决策 2024年第4期39卷 1104-1112页

作者：张方方赵鹏博曹家晖辛健斌刘艳红郑州大学电气与信息工程学院郑州450000

在不同应用场景下多机器人系统的图案构成受到越来越多的关注,然而现有方法不能有效地优化在障碍物环境中的图案在线自主构成.为解决这一问题,提出一种新的基于目标匹配和路径优化的实时在线的优化算法.首先,以机器人与虚拟期望图案的... 详细信息

在不同应用场景下多机器人系统的图案构成受到越来越多的关注,然而现有方法不能有效地优化在障碍物环境中的图案在线自主构成.为解决这一问题,提出一种新的基于目标匹配和路径优化的实时在线的优化算法.首先,以机器人与虚拟期望图案的距离为目标函数,建立一个多参数的图案构成模型,进而在一定的约束条件下求解得到最优的期望图案参数;其次,建立迭代控制器,使机器人在向目标点移动的过程中,可以实时在线地进行机器人与目标点的分配;然后,采用最佳避碰速度算法使机器人无碰撞地到达期望图案的目标点,完成图案构成;最后,通过在MATLAB和V-REP中的仿真实验,验证所提出方法的正确性和有效性.

关键词：多机器人系统图案构成避障路径优化

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空间激光通信视频压缩感知传输实验设计

光学学报 2024年第13期44卷 44-52页

作者：李金旺姚海峰董科研杨宇光宋延嵩安岩刘天赐长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 北京理工大学光电学院北京100081 长春理工大学空间光电技术研究所吉林长春130022 北京遥感设备研究所北京100039

提出一种应用于空间激光通信视频传输的压缩感知算法,基于视频流的帧间图像质心特征差异和图像分块与图像质心的相对距离对测量矩阵与分块采样率进行优化,并基于现场可编程门阵列搭建视频压缩感知模拟系统,进行空间光视频数据传输实验... 详细信息

提出一种应用于空间激光通信视频传输的压缩感知算法,基于视频流的帧间图像质心特征差异和图像分块与图像质心的相对距离对测量矩阵与分块采样率进行优化,并基于现场可编程门阵列搭建视频压缩感知模拟系统,进行空间光视频数据传输实验。实验结果表明,当采样率为0.2时,对比传统分块压缩感知算法,所提算法得到的重构图像峰值信噪比提升5 dB以上,结构相似度提高8%以上。所提算法能够提高有限数据下的图像采样效率,有效提升重构图像质量。

关键词：光通信视频传输大气信道压缩感知现场可编程门阵列