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热辅助吸油材料快速吸附高黏度原油研究现状

东华大学学报（自然科学版） 2024年第3期50卷 1-9页

作者：杨昕李发学王学利俞建勇张瑞云高婷婷东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织科技创新中心上海201620

溢油处理不当会给生态环境和生物健康带来巨大危害,传统的溢油清理方法存在成本高、二次污染等问题。热辅助吸油材料能够实现对高黏度原油的快速吸附。总结热辅助吸油材料的设计策略,包括改善疏水性/亲油性、增强毛细作用力和增加热效应... 详细信息

溢油处理不当会给生态环境和生物健康带来巨大危害,传统的溢油清理方法存在成本高、二次污染等问题。热辅助吸油材料能够实现对高黏度原油的快速吸附。总结热辅助吸油材料的设计策略,包括改善疏水性/亲油性、增强毛细作用力和增加热效应(焦耳加热、光热转换、磁加热),并从热量转换、热传递及溢油吸附机制三方面阐述其吸油机制。热辅助吸油材料主要以商业化海绵和气凝胶为载体,通过蒸馏、挤压、泵吸等方法回收溢油。4种热辅助吸油材料中:焦耳加热型应在较小电压下快速提升温度以提高安全性;太阳能型存在明显限制,如升温速率较慢、加热均匀度有限、极易受气象条件影响;磁加热型研究得较少,面向实际应用时存在挑战;复合型中太阳能辅助和焦耳加热辅助的结合最为常见。未来,还需提高热辅助吸油材料的热响应能力,以及重复利用性和可回收性。

关键词：多孔吸附材料原油清理焦耳加热光热转换磁加热

零相频下离子导体的焦耳加热及其电解反应抑制

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Engineering 2023年第6期25卷 138-143,M0006页

作者：石磊韩宗益冯逸轩张长庚张祺朱贺朱世平 School of Science and Engineering The Chinese University of Hong KongShenzhen 518172China School of Materials Sun Yat-sen UniversityShenzhen 518107China

众所周知,当电流通过导体时,会产生热。虽然我们日常生活和工业中的各种应用都是利用电子导体的加热,但很少有人注意到离子导体在加热方面的潜力。这是因为“不可避免的”电化学反应,这可能导致不必要的导体电解,电极腐蚀和表面污垢。... 详细信息

众所周知,当电流通过导体时,会产生热。虽然我们日常生活和工业中的各种应用都是利用电子导体的加热,但很少有人注意到离子导体在加热方面的潜力。这是因为“不可避免的”电化学反应,这可能导致不必要的导体电解,电极腐蚀和表面污垢。本文报道了离子导体在没有电化学反应的情况下的焦耳加热。采用零相频率的电来抑制高压下离子导体的电解。用各种离子导体,液体和固体,展示了高效的能量转换,而不需要电化学反应。这种加热方法简单、直接、快速、清洁、均匀,在众多工业和家庭应用中具有巨大的潜力。

关键词：电化学反应离子导体电子导体焦耳加热能量转换电解反应加热方法电极腐蚀

2003年11月超强磁暴热层大气密度扰动及其与焦耳加热和环电流指数的关系——CHAMP卫星观测

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地球物理学报 2007年第4期50卷 986-994页

作者：周云良马淑英 Luhr H. 王慧党戈武汉大学电子信息学院地球空间环境与大地测量教育部重点实验室武汉430079 德国地球科学研究中心 potsdam14473

本文利用CHAMP卫星加速度仪测量数据,计算和分析2003年11月20～21日大磁暴期间大气质量密度扰动的全球分布特征;研究暴时变化与极区大尺度对流引起的全球焦耳加热总功率及环电流指数SYM-H之间的关系.结果表明,磁暴期间400km高度上热层... 详细信息

本文利用CHAMP卫星加速度仪测量数据,计算和分析2003年11月20～21日大磁暴期间大气质量密度扰动的全球分布特征;研究暴时变化与极区大尺度对流引起的全球焦耳加热总功率及环电流指数SYM-H之间的关系.结果表明,磁暴期间400km高度上热层大气质量密度大幅度上升,NRLMSISE-00模式预测值与此相比有很大差别;暴时大气密度的增大存在昼/夜半球不对称性:白天强于夜晚,且白天随纬度的分布呈现出比较复杂的图像,在赤道附近和南半球中低纬区(10°N～50°S)大气密度增大较强,并呈双峰分布,两个峰分别位于0°和45°S,另外在极区也出现大气密度扰动的局部极大,而在夜晚,大气密度变化南北半球比较对称,在赤道低纬区大气密度增大较强;互相关分析表明,中低纬区大气密度变化滞后于全球焦耳加热总功率3～7h,滞后于环电流指数(SYM-H)0～3h,与二者存在很强的相关,表明极区焦耳加热和赤道环电流过程对暴时热层大气密度扰动有重要影响.

关键词：热层大气质量密度 CHAMP卫星磁暴焦耳加热环电流指数

暴时极光区热层大气焦耳加热与F区电离耗空的EISCAT雷达观测

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空间科学学报 1999年第1期19卷 34-41页

作者：马淑英刘会欣徐继生武汉大学电子信息学院空间物理系 430072

利用EISCAT雷达探测数据，分析计算了太阳活动高年夏季发生的一次强磁暴（最小Dst=-150nT）期间，极光区电离层对流电场、电导率以及焦耳加热速率等参量．着重考察了E区热层大气焦耳加热和F区离子摩擦增温与F区电子密度耗空的关系．发... 详细信息

利用EISCAT雷达探测数据，分析计算了太阳活动高年夏季发生的一次强磁暴（最小Dst=-150nT）期间，极光区电离层对流电场、电导率以及焦耳加热速率等参量．着重考察了E区热层大气焦耳加热和F区离子摩擦增温与F区电子密度耗空的关系．发现在下午东向极光电集流期间，电子密度最大耗空出现在F区300—325km高度，时间恰在积分的E区大气焦耳加热最大值（92mW／m2）和F区最大离子增温之后5—10min，耗空率达70％．

关键词：磁暴极光区电离层焦耳加热电离耗空雷达观测

高温热冲击制备用于催化反应的高熵合金纳米颗粒

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Chinese Journal of Catalysis 2023年第5期48卷 66-89页

作者：刘炎昌田新龙韩业创陈亚楠胡文彬天津大学材料科学与工程学院天津300072 海南大学化学工程与技术学院南海海洋资源利用国家重点实验室海南省精细化学重点实验室海南海口570228 厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室中国福建能源材料科学与技术创新实验室(嘉庚创新实验室)福建厦门361005

先进功能材料的研发与合成技术的进步密切相关,因此合成过程中动力学和热力学参数的精准控制对于材料的制备至关重要.传统的高温制造工艺(比如马弗炉、管式炉),由于缓慢的升温和降温速率(0-1K s^(-1)),可以视为由热力学主导的、时刻处... 详细信息

先进功能材料的研发与合成技术的进步密切相关,因此合成过程中动力学和热力学参数的精准控制对于材料的制备至关重要.传统的高温制造工艺(比如马弗炉、管式炉),由于缓慢的升温和降温速率(0-1K s^(-1)),可以视为由热力学主导的、时刻处于平衡状态的加热过程,由此制备的产物大多具有最低的吉布斯自由能和稳定的原子排列,属于热力学产物.为了打破缓慢升降温速率导致的热力学限制,以动力学为主导的、具有超快升降温速率的高温热冲击(HTS)的合成方法在近年被广泛研究.与传统的高温制造工艺不同,HTS在瞬间通过巨大的能量驱动,可以在秒或毫秒的时间内达到3000 K的峰值温度,具有超快的升降温速率(≥10^(5)K s^(-1)),而且,该方法制备的产物大多只在局部范围内有极小的吉布斯自由能,并非最稳定的状态,是热力学不稳定的产物.这种动力学主导的特征,使其在新型材料(比如常规方法无法获得的高熵成分、热力学亚稳相和表面富缺陷)的探索及可控制备中展现出巨大的优势.在HTS合成所取得的重要进展中,高熵合金(HEAs)纳米颗粒由于具有灵活的组成空间和高熵混合结构,在多相催化反应中展现出较好的活性、选择性以及稳定性,从而受到越来越广泛的关注.HEAs是由5种或5种以上元素以近摩尔比的形式获得多主元合金,由于多种组分导致的高熵效应、晶格畸变效应、缓慢扩散效应和“鸡尾酒”效应,HEAs被认为是理想的催化剂,但是由于传统方法制备的HEAs多为尺寸较大的大块合金,具有较低的比表面积,这极大地限制了其在催化领域的应用.HTS超高的冷却速率可以抑制HEAs的粗化或者相分离,从而制备得到纳米级别的HEAs,有效解决了上述问题.尽管近年来有很多关于HTS和HEAs的相关研究,都未在本质上探讨HTS的相关机理.基于此,本文从能量-空间-时间的角度出发,在根本上探讨了HTS的物理化学原理,全面介绍了具有代表性的HTS技术(焦耳加热、激光加热、微波加热)的设备及机理,总结了HTS制备催化剂相比于传统的热力学主导的近平衡加热方法的优越性,旨在促进新兴的HTS技术进步;同时介绍了HEAs的概念和特点,总结了利用HTS技术制备HEAs及其衍生物的最新进展;最后,对HTS和HEAs的未来研究方向做了总结与展望.综上,本文旨在对推进HTS和HEAs的发展、整合二者的优势做出贡献.

关键词：高温热冲击焦耳加热激光加热微波加热高熵合金纳米材料催化反应

用于电热转换、电磁屏蔽的导电陶瓷的简易大规模制备

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Engineering 2023年第2期21卷 143-151,M0006页

作者：李岱祺唐彬程德山吴静唐文杨赵仲李建强蔡光明王金凤王训该 State Key Laboratory of New Textile Materials and Advanced Processing Technologies Wuhan Textile UniversityWuhan 430200China Institute for Frontier Materials Deakin UniversityMelbourne/GeelongVIC 3216Australia

通过传统瓷砖制备工艺的干压法,制备了一种碳化酚醛树脂基导电陶瓷复合材料(CCC)。首先,将导电前驱体溶液(酚醛树脂)与陶瓷前驱体均匀混合,随后在单次热处理中同时实现了碳化和陶瓷化。碳化后的材料赋予复合材料出色的电导率和可靠的循... 详细信息

通过传统瓷砖制备工艺的干压法,制备了一种碳化酚醛树脂基导电陶瓷复合材料(CCC)。首先,将导电前驱体溶液(酚醛树脂)与陶瓷前驱体均匀混合,随后在单次热处理中同时实现了碳化和陶瓷化。碳化后的材料赋予复合材料出色的电导率和可靠的循环加热特性。在12 V电压下通电10 min后材料表面温度可达386℃,在20 V电压下达到400℃仅需48 s。红外热像图表明,热量在复合材料表明分布均匀,并且可以通过更改电路布置(串联或并联)来调节电热转换性能。此外,与普通陶瓷相比,导电陶瓷复合材料在8.2 GHz下表现出了26.2 dB的优异电磁屏蔽性能,并提升了光热转换性能。更重要的是,这种单次热处理加热生产导电陶瓷复合材料的方法成本较低,可在原有瓷砖生产线的基础上进行大规模生产。出色的电学性能促进了该陶瓷复合材料在焦耳加热中的应用(如除冰、烧水和烹饪)及电磁屏蔽领域的应用。

关键词：陶瓷复合材料电学性能电磁屏蔽红外热像图导电陶瓷陶瓷前驱体大规模制备焦耳加热

柔性聚酰亚胺纤维导电复合膜的制备及其电磁屏蔽性能研究

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柔性聚酰亚胺纤维导电复合膜的制备及其电磁屏蔽性能研究

作者：孙康郑州大学

学位级别：硕士

随着可穿戴电子设备的广泛应用,高效柔性电磁屏蔽材料受到广泛关注。传统的金属或金属合金,由于其高导电性和小的趋肤深度而具有高于60 d B的电磁屏蔽效能(Shielding effectiveness,SE),但该类材料存在着密度高、柔韧性差、耐化学腐蚀... 详细信息

随着可穿戴电子设备的广泛应用,高效柔性电磁屏蔽材料受到广泛关注。传统的金属或金属合金,由于其高导电性和小的趋肤深度而具有高于60 d B的电磁屏蔽效能(Shielding effectiveness,SE),但该类材料存在着密度高、柔韧性差、耐化学腐蚀性能差等缺点,在一定程度上限制了它们的广泛应用。在本学位论文中,以具有耐极端高低温、高机械强度、耐化学腐蚀及良好柔韧性的聚酰亚胺纤维(Polyimide fiber,PIF)为基体,通过与导电填料复合构筑稳定、高效的导电网络,获得了新型柔性导电复合膜,并系统研究了其在电磁屏蔽及环境耐受性方面的性能,为新型高效柔性电磁屏蔽材料的设计及制备提供了一定的理论基础。主要研究成果如下:(1)采用真空辅助过滤及热酰亚胺化技术,制备了具有“钢筋-砖-水泥”层状结构的PIF/MXene柔性导电复合薄膜。水溶性聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸(PAA)作为粘结剂和分散剂,在保证导电填料MXene在PIF基体中均匀分散的同时,通过热酰亚胺化实现PIF和MXene间良好的粘结增强,获得了具有优异机械强度和高电导率(3787.9 S/m)的导电复合薄膜。良好的导电性使其与自由空间的阻抗不匹配,导致入射的电磁波(8.2-12.4 GHz)在复合导电薄膜表面产生强的反射;而部分进入材料内部的电磁波则通过欧姆导电损耗、界面/偶极子极化损耗和多重散射被进一步衰减,最终表现出反射机制占主导的优异的电磁屏蔽性能(SE=49.9 d B)。(2)采用浸涂-还原工艺制备了PIF/银纳米颗粒(Ag NPs)/苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)柔性导电复合薄膜。SEBS作为粘合剂在PIF纤维网络固定Ag NPs,构建稳定、高效导电网络(S=32051.3 S/m)。同时,SEBS低的表面能和Ag NPs聚集形成的粗糙微结构赋予薄膜优异的自清洁能力。研究表明,Ag NPs负载量和薄膜厚度会影响导电薄膜对入射电磁波的反射损耗、欧姆导电损耗、界面极化损耗和多重散射的作用,从而实现电磁屏蔽性能的有效调控。同时,其良好的导电性依旧使其表现出反射机制占主导的优异的电磁屏蔽性能(SE=58.2 d B)。(3)基于PIF优异的物理性能和导电填料与PIF基体良好的界面粘合,本论文所制备的两种PIF导电复合薄膜在各种极端恶劣环境下(如极端高/低温、酸/盐溶液、长期循环弯曲)依旧能保持良好电磁屏蔽效能,表现出优异的稳定性和耐久性。此外,导电复合膜同样表现出快速、持久、稳定的焦耳加热性能,在个人热管理和户外除冰方面展现出良好的应用潜力,在一定程度上也扩宽了其作为可穿戴电磁防护材料的实用性。

关键词：聚酰亚胺纤维电磁屏蔽焦耳加热柔性导电膜极端环境耐受性

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石墨烯机械振子的非线性实验研究

石墨烯机械振子的非线性实验研究

作者：索姣姣电子科技大学

学位级别：硕士

非线性作为基础物理科学研究中一个复杂的领域,一直以来受到了各方面的广泛关注。在工程应用领域,非线性体现在机电信号处理、信号放大、质量和位移传感器、磁场检测和灵敏度改善等方面;在基础科研领域,诸如器件调谐、混沌动力学行为、... 详细信息

非线性作为基础物理科学研究中一个复杂的领域,一直以来受到了各方面的广泛关注。在工程应用领域,非线性体现在机电信号处理、信号放大、质量和位移传感器、磁场检测和灵敏度改善等方面;在基础科研领域,诸如器件调谐、混沌动力学行为、卡西米尔力、降低相位噪声和振荡器中的频率稳定性等方面非线性也起到了很重要的作用。在微纳机械振子中,非线性作为本身的一种固有性质,在不同条件下会表现出不同的性质。本课题选择石墨烯机械振子作为主要的研究对象,利用低温光学系统对其进行调控,来研究石墨烯机械振子中产生的非线性。本文的主要研究内容分为石墨烯机械振子的制备以及低温光学测量两大方面。首先介绍了实验中少层石墨烯机械振子的加工工艺、原理、设备、步骤等,经过对涉及到的设备、工艺条件进行摸索和改进后得到了相对稳定的制备工艺,利用ICP和氢氟酸相结合的刻蚀工艺制备了少层串联的石墨烯机械振子。之后介绍了常见的机械振子测量方法以及本实验中用到的光学测量平台,我们通过对机械振子栅极施加光学和电学调控,得到了基本谐振模式以及非线性的硬化过程。通过焦耳加热的方式对单个机械振子的非线性进行动态调控,发现了焦耳热作用下机械振子的非线性软化现象,这为高温下研究机械振子的非线性提供了一定的实验参考。最后,研究了多个振子串联条件下,焦耳加热对近邻、非近邻机械振子的影响,观察到14 μm以内机械振子之间存在的热输运,并观察到了局域的模式耦合现象,这为高温下多个机械振子之间的耦合、相干等谐振特性的研究提供了参考,也使得机械振子在高温领域具有一定的研究及应用价值。

关键词：微纳机电系统石墨烯机械振子激光干涉测量非线性焦耳加热

微细金属丝表面熔融盐自然对流传热的实验研究

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太阳能学报 2013年第5期34卷 821-824页

作者：鹿院卫李强李小丽郭浩马重芳吴玉庭北京工业大学环境与能源工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室暨传热与能源利用北京市实验室北京100022

为了得到微细圆柱表面熔融盐自然对流传热规律,采用焦耳加热法对水平微细铜丝表面熔融盐自然对流传热规律进行实验研究。首先用水和乙醇验证实验方法的准确性,在此基础上,展开微细金属丝表面熔融盐自然对流传热规律研究。结果表明,随着... 详细信息

为了得到微细圆柱表面熔融盐自然对流传热规律,采用焦耳加热法对水平微细铜丝表面熔融盐自然对流传热规律进行实验研究。首先用水和乙醇验证实验方法的准确性,在此基础上,展开微细金属丝表面熔融盐自然对流传热规律研究。结果表明,随着熔融盐温度的升高,物性变化引起的熔融盐自然对流传热规律将趋近于Morgan关联式的预测值。有关熔融盐自然对流传热规律的研究有待进一步深入分析。

关键词：焦耳加热微细铜丝自然对流传热熔融盐