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镁合金表面微弧氧化/自组装/镍复合涂层的腐蚀过程和机理

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中国表面工程 2024年第1期37卷 100-109页

作者：王东刘金玉孙世博吴方温玉清尚伟桂林理工大学广西高校表界面电化学重点实验室桂林541004

镁合金具有很强的活性,在水溶液或潮湿的大气中容易被腐蚀。为了提高镁合金的耐腐蚀性能,首先利用微弧氧化工艺进行微弧氧化,通过乙酸乙酯(C_(4)H_(8)O_(2))进行自组装,最后化学镀镍,在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化(MAO)/自组装(SAM)/镍... 详细信息

镁合金具有很强的活性,在水溶液或潮湿的大气中容易被腐蚀。为了提高镁合金的耐腐蚀性能,首先利用微弧氧化工艺进行微弧氧化,通过乙酸乙酯(C_(4)H_(8)O_(2))进行自组装,最后化学镀镍,在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化(MAO)/自组装(SAM)/镍(Ni)复合涂层。通过形貌结构、电化学测试和腐蚀产物分析研究复合涂层在3.5 wt.%NaCl环境中的腐蚀行为,并建立复合涂层的腐蚀过程模型。结果表明:Cl^(−)的存在加速了腐蚀的发生。复合涂层的腐蚀电流密度与镁合金相比下降3个数量级,复合涂层显著提高了镁合金的耐蚀性。复合涂层在盐雾环境中0~96 h时,Ni层表面结构仍然致密。当复合涂层暴露在腐蚀环境中120 h后,Ni层开始被破坏,腐蚀离子进行渗透,形成通道。之后,基体上的SAM层和MAO层的保护时间缩短。在144 h时,腐蚀离子直接穿透了复合涂层,使基体涂层保护失效。研究成果可为该类涂层的开发、制备和应用提供试验依据和理论基础。

关键词：镁合金微弧氧化复合涂层耐蚀性能腐蚀过程

二维纳米棒结构CoMn_(2)O_(4)/CC电极材料的制备及其电化学性能

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材料工程 2024年第6期52卷 59-68页

作者：刘家宏卢世晨王立奎刘燕红温玉清尚伟桂林理工大学化学与生物工程学院广西电磁化学功能物质重点实验室广西桂林541006

金属氧化物因其高容量、低成本、适于商业化、环保等特点而常被应用于超级电容器电极材料。以Mn-MOF为前驱体,将其置于乙醇中与Co(NO_(3))_(2)进行离子交换和刻蚀反应,然后在空气中热处理,最后在碳布(carbon cloth,CC)基体上得到高度结... 详细信息

金属氧化物因其高容量、低成本、适于商业化、环保等特点而常被应用于超级电容器电极材料。以Mn-MOF为前驱体,将其置于乙醇中与Co(NO_(3))_(2)进行离子交换和刻蚀反应,然后在空气中热处理,最后在碳布(carbon cloth,CC)基体上得到高度结晶的CoMn_(2)O_(4)二维纳米棒结构。对不同Co(NO_(3))_(2)添加量下制备的CoMn_(2)O_(4)/CC和直接热处理得到的Mn_(2)O_(3)/CC进行SEM和XRD分析,并且通过循环伏安测试、恒电流充放电测试和交流阻抗测试等进行电化学性能测试。结果表明:0.3 g Co(NO_(3))_(2)刻蚀后CoMn_(2)O_(4)/CC的母体结构相对保留良好,形成中空的纳米空心结构,热处理后在碳布上原位生长的垂直纳米棒结构均一密集地包裹碳纤维,由于无任何黏合剂的添加,确保较高的力学稳定性和导电性。在1.2 mA·cm^(-2)的电流密度下,电极材料具有809.8 mF·cm^(-2)的面积比电容;在5 mA·cm^(-2)的电流密度下循环5000周次后电容保持率为79.1%,是具有潜在应用前景的一种电极材料。

关键词：超级电容器锰基金属有机骨架衍生物电极材料柔性

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木质纤维素网络离子热电凝胶的制备与性能

复合材料学报 2024年第6期41卷 3193-3201页

作者：官继伦李雯静方华扬程芳超广西大学资源环境与材料学院南宁350004

热电材料可实现热能直接转换为电能,在生活和工业废热再利用方面得到越来越多的应用。然而,传统的无机热电材料存在热功率(或Seebeck系数)低和导热率高的问题,在低品位废热(<130℃)收集方面不具备优势。利用离子热扩散效应(Soret效应),... 详细信息

热电材料可实现热能直接转换为电能,在生活和工业废热再利用方面得到越来越多的应用。然而,传统的无机热电材料存在热功率(或Seebeck系数)低和导热率高的问题,在低品位废热(<130℃)收集方面不具备优势。利用离子热扩散效应(Soret效应),以纤维素作为网络、聚乙烯醇(PVA)为电解质基质,用简单的注射器注射法制备了纤维素网络离子热电凝胶,并研究了不同含量的NaOH、LiOH作为离子供体的热电性能差异。采用FTIR光谱对材料内部基团进行表征,同时自制的热电测试装置证明了其较高的热功率。研究结果表明木质纤维素网络的加入使离子电导率达到3.31 mS·cm^(-1),相比纯PVA离子凝胶提升了98.2%。同时,纤维素的加入降低了热导率,使其在人体体温和26℃室温的温差中保持上下面温差恒定较长时间。在2℃温差下离子Seebeck系数达到+12 mV·K^(-1)。该研究提出了一种具有成本效益且环保的低品位废热再利用方案,对人类社会的可持续发展具有较大意义。

关键词：纤维素网络离子热电离子电导率离子选择性迁移木质纤维素热电凝胶

异质双丝超音速电弧喷涂涂层的高温氧化行为和机理研究

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表面技术 2024年第4期53卷 77-88页

作者：任当精唐旭李雷张一凡江旭东许征兵曾建民省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室南宁530004 广西高校高性能结构材料及热表加工重点实验室南宁530004 广西生态型铝协同创新中心南宁530004

目的采用异质双丝和同质双丝制备3种超音速电弧喷涂铁基涂层,对比研究3种防护涂层在700℃下的抗高温氧化性能。方法采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对在700℃高温氧化前后涂层的微观结构、表面形貌... 详细信息

目的采用异质双丝和同质双丝制备3种超音速电弧喷涂铁基涂层,对比研究3种防护涂层在700℃下的抗高温氧化性能。方法采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对在700℃高温氧化前后涂层的微观结构、表面形貌和化学成分以及物相组成进行表征和分析。采用Matlab软件对涂层的孔隙率进行测定,采用显微硬度计测量涂层的显微硬度。结果制备得到的3种涂层的孔隙率均低于10%,满足电弧喷涂的要求。3种涂层的显微硬度均达到了400HV以上,其中FeAlCrMoVC/FeAlNiMoCrC涂层的孔隙率最低、显微硬度最高,分别为5.00%和456.91HV。在700℃循环氧化下,FeAlCrMoVC、FeAlNiMoCrC和FeAlCrMoVC/FeAlNiMoCrC涂层的单位面积氧化增重分别为10.67、3.32和2.02mg/cm^(2)。它们的氧化动力学符合经典的抛物线规律,抛物线速率常数(kp)分别为3.08×10^(-10)、2.20×10^(-11)和5.60×10^(-12)g^(2)·cm^(-4)·s^(-1)。从高温氧化后涂层的扫描电镜图观察到,异质双丝法制备的涂层表面氧化膜主要由3种致密形貌组成,结合EDS和XRD分析,推断它们主要由Fe_(3)O_(4)、Fe_(2)O_(3)、Cr_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)以及尖晶石结构的NiCr_(2)O_(4)组成。截面分析发现,异质双丝制备的FeAlCrMoVC/FeAlNiMoCrC涂层的内氧化和表面氧化膜厚度最小,分别约为5.3、24.7和118.2μm。结论涂层的内氧化从孔隙和氧化夹杂物等缺陷开始,而生成的致密氧化物能够提高涂层的抗氧化性。超音速电弧喷涂制备的3种涂层都具有良好的抗高温氧化性能,而异质双丝法制备的FeAlMoCrC/FeAlNiMoCrVC涂层的抗高温氧化性能更好。

关键词：异质双丝超音速电弧喷涂铁基涂层动力学分析抗高温氧化性能

漓江流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布格局及其驱动因子

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环境科学 2024年第1期45卷 323-334页

作者：申楷慧魏识广李林储小雪钟建军周景钢赵毅桂林电子科技大学生命与环境科学学院桂林541004 广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室桂林541006

喀斯特森林生态系统脆弱,为了探明漓江流域喀斯特森林土壤的碳储潜力,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳(SOC)的空间分布格局,探寻各驱动因子对土壤有机碳空间分布的驱动作用途径及贡献,为评估该区域喀斯特森林的碳循环功能提供科学依据... 详细信息

喀斯特森林生态系统脆弱,为了探明漓江流域喀斯特森林土壤的碳储潜力,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳(SOC)的空间分布格局,探寻各驱动因子对土壤有机碳空间分布的驱动作用途径及贡献,为评估该区域喀斯特森林的碳循环功能提供科学依据.以漓江流域喀斯特森林土壤为对象,研究漓江不同流域段(上、中、下游)、不同深度土层的森林土壤有机碳的空间分布特征,通过相关性分析和构建分段结构方程模型,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布的驱动因子及其作用途径,并量化了各类因子的直接或间接作用比例.结果表明,漓江流域喀斯特森林土壤整体土层较浅,土壤有机碳具有表聚性.在不同流域段土壤有机碳含量的分布为:上游>下游>中游,易氧化有机碳(ROC)和可溶性有机碳(DOC)的分布与之相一致,而微生物碳(MBC)的分布为:上游>中游>下游.各类驱动因子对流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布驱动作用途径和贡献不同,其贡献按从大到小排序为:土壤理化因子>土壤有机碳活性组分>样地海拔>样地物种多样性,总效应分别为:1.148、0.574、0.284和-0.013.其中,样地海拔对土壤有机碳仅有间接影响,土壤有机碳活性组分对土壤有机碳仅有直接影响.各驱动因子中,土壤总氮、土壤易氧化有机碳、样地物种丰富度和土壤可溶性有机碳均可作为漓江流域喀斯特森林土壤有机碳含量变化的重要预测因子.因此,有必要建立有效的覆盖全漓江流域的生态环境保护机制,减少并控制人为干扰的影响(特别是漓江中游城市段),并通过提升和保护流域喀斯特森林的物种多样性,改善土壤理化性质,改善并提升土壤有机碳活性组分含量等有效途径,提升漓江流域喀斯特森林土壤有机碳储量,促进区域森林碳汇功能的提升.

关键词：喀斯特森林土壤有机碳有机碳活性组分漓江流域结构方程模型(SEM)

清江流域亚硝胺及其前体物质的分布特征及风险评价

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环境科学 2024年第7期45卷 3930-3940页

作者：李梦轩陈英杰陈文文黄焕芳丁洋邢新丽陆燕勤祁士华中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430074 中国地质大学(武汉)环境学院武汉430074 桂林理工大学环境科学与工程学院桂林541006 生态环境部华南环境科学研究所国家环境保护水环境模拟与污染控制重点实验室广州510535 四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室成都610066

亚硝胺是一类具有高致癌性和致突变性的含氮有机污染物.支流水系作为我国中小城镇的主要饮用水源,其亚硝胺的污染情况尚不明确,关于支流河水中亚硝胺及其前体物质浓度的研究仍十分缺乏.以水体中常见8种亚硝胺为研究对象,检测了长江一级... 详细信息

亚硝胺是一类具有高致癌性和致突变性的含氮有机污染物.支流水系作为我国中小城镇的主要饮用水源,其亚硝胺的污染情况尚不明确,关于支流河水中亚硝胺及其前体物质浓度的研究仍十分缺乏.以水体中常见8种亚硝胺为研究对象,检测了长江一级支流清江河水及氯胺化处理后水样中亚硝胺浓度组成特征,并针对重要的污水排放源进行重点监测,分析亚硝胺及其前体物质的环境影响因素,评估其健康和生态风险.结果表明,清江河水共检出6种亚硝胺,其中主要亚硝胺为NDMA[(10±15)ng·L^(-1)]、NDEA[(9.3±9.3)ng·L^(-1)]和NDBA[(14±7.8)ng·L^(-1)],氯胺化反应后的水样中有7种亚硝胺检出,主要为NDMA-FP[(46±21)ng·L^(-1)]、NDEA-FP[(26±8.3)ng·L^(-1)]和NDBA-FP[(22±13)ng·L^(-1)];河水中亚硝胺的浓度分布整体呈现为中游高于上游和下游,在有污水排放与支流汇入点的亚硝胺浓度明显高于其他点位;对污水直接排放点的监测发现,携带有亚硝胺及其前体物质的污水输入是河水中亚硝胺的主要来源;此外,3种主控污染物NDMA、NDBA和NDEA的浓度存在一定相关性,主要原因是其存在相似的污水来源;饮用水源地亚硝胺浓度对当地居民存在潜在致癌风险(2.4×10^(-5));此外,由于清江具有较高的亚硝胺生成潜能,其饮用水致癌风险可能会更高;生态风险评价表明,亚硝胺对于清江流域的生态风险商值低于0.002,生态风险可忽略不计.

关键词：清江流域亚硝胺生成势(FP) 致癌风险生态风险

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一种采用混合策略的大规模多目标进化算法

计算机学报 2024年第1期47卷 69-89页

作者：谢承旺潘嘉敏郭华王冬梅付世炜华南师范大学数据科学与工程学院广东汕尾516600 南宁师范大学计算机与信息工程学院南宁530100 成都职业技术学院软件学院成都610041

现实中存在大量的大规模多目标优化问题,这些问题所固有的目标函数间冲突性、巨大的搜索空间以及决策变量可能存在的交互等特征对传统的多目标进化算法构成了巨大的挑战.研究者根据此类问题的特点基于不同的视角提出了多种大规模多目标... 详细信息

现实中存在大量的大规模多目标优化问题,这些问题所固有的目标函数间冲突性、巨大的搜索空间以及决策变量可能存在的交互等特征对传统的多目标进化算法构成了巨大的挑战.研究者根据此类问题的特点基于不同的视角提出了多种大规模多目标进化算法,但它们在解题的质量和效率方面尚存较大的提升空间.基于此,提出一种采用混合策略的大规模多目标进化算法LSMOEA/HS.该算法提出的一种黄金分层分组方法将大规模决策变量分成收敛性组和多样性组,然后对收敛性变量组执行基于变量组的相关性检测操作,将收敛性变量组划分成若干更小规模的子组,最后算法采用不同的优化策略分别优化收敛性变量组和多样性变量组以获得最终的解题结果.为验证LSMOEA/HS的有效性,将其与五种新近提出的高效的大规模多目标进化算法一同在决策变量维度为200、500、1000、2000和5000的2-目标和3-目标的LSMOP系列测试实例上进行IGD和HV性能测试,实验结果表明LSMOEA/HS具有显著较优的收敛性和多样性.由此表明,LSMOEA/HS是一种颇具前景的大规模多目标进化算法.

关键词：大规模多目标优化问题变量分组进化算法收敛性多样性大规模多目标进化算法

基于电容自然充电换相的混合式直流断路器设计与仿真

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3510-3521页

作者：范兴明李涛张鑫桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于... 详细信息

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于电容自然充电换相的混合式直流断路器,利用母线电压与预充电电容的电压差值实现电容的预充电和电容电压的自动维持,从而保证断路器的开断能力。此外该断路器还具备二次开断能力,可以满足极短时间内重复开断的需求。针对所提断路器的工作过程和元器件参数进行了详细的理论推导,基于PSCAD/EMTDC建立单端等效和四端柔性直流电网模型验证了所提结构的适用性。最后与其他方案进行比较,结果表明,所提方案在开断速度、电容预充电方式和二次开断方面具备一定优势。

关键词：混合式直流断路器晶闸管预充电二次开断

碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数演化及微观特征

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岩土工程学报 2024年第7期46卷 1408-1417页

作者：曾召田林铭宇孙德安曹珊珊车东泽梁珍桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004 上海大学土木工程系上海200444

碱-热条件下膨润土缓冲层材料的导热性能是核废物深地质处置库设计的一个关键因素。对MX80膨润土粉末进行不同碱-热工况预处理,采用热针法探讨碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数的演化规律;选取代表试样分别进行X射线衍射(XRD)、扫描电... 详细信息

碱-热条件下膨润土缓冲层材料的导热性能是核废物深地质处置库设计的一个关键因素。对MX80膨润土粉末进行不同碱-热工况预处理,采用热针法探讨碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数的演化规律;选取代表试样分别进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)和热重分析(TGA)等试验,揭示出碱-热作用对膨润土试样矿物成分、微观形貌、孔隙结构和结合水形态等演化特征的影响机制,阐释碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数演化的微观机理。试验结果表明:碱-热条件下,膨润土试样的导热系数λ随碱液p H值的递增而减小,随环境温度T的升高而增大,在高碱性溶液(pH=13.0~14.0)和高温环境(T=60℃~90℃)中这一特性表现得尤为显著;根本原因在于试样中原有矿物成分在碱液作用下发生不同程度的溶蚀现象,表现为蒙脱石和石英含量的减少、方沸石含量的增加,导致试样中固体成分减少、孔隙率增加、表观干密度减小、吸水性能变弱,而环境温度在该过程中起到良好的促进作用。

关键词：膨润土缓冲材料导热系数碱-热条件演化特征微观机制