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含缩醛结构环氧树脂的固化行为及其碳纤维复合材料的制备与性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2374-2384页

作者：郑波贾红丽颜春祝颖丹蒲浩刘东徐海兵刘小青代金月中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室宁波315201 中国科学院宁波材料技术与工程研究所材料技术研究所宁波315201 宁波大学材料科学与化学工程学院宁波315211

针对含缩醛结构生物基环氧树脂体系的工艺性能开展研究,采用旋转流变仪和非等温DSC对缩醛环氧树脂体系的流变性能和固化行为进行了分析,确定了其注胶温度约为40℃。采用自催化模型结合n级模型的分段模型获得其固化动力学参数,分段模型... 详细信息

针对含缩醛结构生物基环氧树脂体系的工艺性能开展研究,采用旋转流变仪和非等温DSC对缩醛环氧树脂体系的流变性能和固化行为进行了分析,确定了其注胶温度约为40℃。采用自催化模型结合n级模型的分段模型获得其固化动力学参数,分段模型拟合得到的曲线与实验曲线吻合较好,表明该模型在2.5~20 K/min的升温速率下能较好地描述含缩醛结构环氧树脂体系的固化反应过程。通过外推法确定了树脂体系的优化固化工艺条件,制备出的含缩醛结构环氧树脂的拉伸强度和弯曲强度分别为79 MPa和130 MPa。进一步研究了碳纤维与环氧树脂之间的界面粘结性能和力学性能,发现碳纤维/缩醛环氧树脂复合材料的界面剪切强度和力学性能与碳纤维/商用环氧树脂复合材料的基本相当,表明可降解的缩醛环氧树脂可以替代商用环氧树脂,具有广泛的应用前景。另外,碳纤维/缩醛环氧树脂复合材料具有较好的降解性能,回收碳纤维的单丝拉伸强度与原始碳纤维的相当,可以有效回收高质量的碳纤维。

关键词：环氧树脂流变性能固化动力学固化模型碳纤维复合材料力学性能

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草酸二甲酯催化合成高值化学品研究进展

洁净煤技术 2024年第2期30卷 123-142页

作者：郭凤钦赵丽滟王利国曹妍贺鹏李会泉中国科学技术大学稀土学院江西赣州341000 中国科学院赣江创新研究院江西赣州341000 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100049

我国富煤、少油和少气的能源结构决定了我国对煤炭资源具有极强的依赖性。因此,如何发挥我国大储量煤炭资源的优势,实现煤炭资源清洁化、低碳化和多元化利用是亟待解决的问题。将不可再生能源煤炭向多元化学品转化,降低对石油、天然气... 详细信息

我国富煤、少油和少气的能源结构决定了我国对煤炭资源具有极强的依赖性。因此,如何发挥我国大储量煤炭资源的优势,实现煤炭资源清洁化、低碳化和多元化利用是亟待解决的问题。将不可再生能源煤炭向多元化学品转化,降低对石油、天然气的消耗和对外依赖,一直是我国煤炭资源利用研究的重点方向。将煤经高温气化为CO和H_(2)后,利用CO和H_(2)合成气合成的草酸二甲酯(DMO)为原料,经催化加氢反应向多种含氧化学品转化是一条已被证实的可行技术路线。随着DMO经过间接加氢反应和连续加氢反应向乙醇酸甲酯(MG)、乙二醇(EG)、乙醇、碳酸二甲酯(DMC)和草酰胺等多种高值化学品转化技术的逐步发展,使我国丰富的煤炭资源得以高效利用,促进了我国能源结构的平衡。围绕DMO向下游产品转化展开详细论述和讨论。根据近年来学者对DMO的研究,DMO初步加氢可得到MG,MG二次加氢可得到EG,EG脱水得到乙醇、C3~C4醇,及DMO氨化制备“新型氮肥”——草酰胺等。重点归纳了各下游产品转化所使用催化剂的研究进展、不同催化剂的催化机理及活性物种的吸附-活化作用机制。详细梳理总结了当前通过引入其他助剂、调控表面酸碱度和引入第二第三金属等提高催化剂性能的方法。针对目前负载型铜基催化剂、铁基催化剂和银基催化剂等在DMO加氢过程中表现出的高选择性和局限性展开了细致的讨论。明确指出了随着产能的不断扩大,铜基催化剂所显现的高温易板结、中毒失活问题,铁基催化剂存在的中间产物加氢能力差及银基催化剂C-O键活化过程作用弱等问题,并进一步对催化剂失活原因和解决方法进行了细致的讨论和分析。详细指出了当前DMO加氢工艺路线存在的问题和挑战,给出了DMO加氢催化剂的未来研究方向和发展趋势。

关键词：草酸二甲酯含氧化学品非均相催化反应机理稳定化机制

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催化法制备中间相沥青的研究进展（英文）

新型炭材料(中英文) 2024年

作者：马子辉杨桃宋燕陈文胜段春峰宋怀河田晓冬巩向杰刘正阳刘占军中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院炭材料重点实验室中国科学院大学材料与光电研究中心北京化工大学材料科学与工程学院

中间相沥青由于其高纯度和取向性，是高性能碳材料的优质前驱体。然而，高性能中间相沥青的制备仍面临着巨大挑战。低温催化缩聚方法更有利于合成中间相沥青，避免了其他热缩聚方法的高温自由基反应。此外，该反应条件温和且易于控制。... 详细信息

中间相沥青由于其高纯度和取向性，是高性能碳材料的优质前驱体。然而，高性能中间相沥青的制备仍面临着巨大挑战。低温催化缩聚方法更有利于合成中间相沥青，避免了其他热缩聚方法的高温自由基反应。此外，该反应条件温和且易于控制。它可以显著提高中间相沥青的产率，容易将环烷基特性引入分子中，因此，催化缩聚是合成高可纺丝性中间相沥青的最适制备方法。本文对制备不同中间相沥青的原料预处理的选择进行了概要，并阐述了近年来不同催化体系的反应机理和相关研究进展。最后，总结并展望了如何利用催化剂-促进剂体系制备高质量的中间相沥青，有望为今后高质量沥青分子的设计提供独特的理念和可靠的理论指导。

关键词：中间相沥青催化缩聚路易斯酸布朗斯特酸催化剂-助剂体系

中国西南喀斯特石漠化治理对生物多样性的影响

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地理学报 2024年第1期79卷 97-113页

作者：龙明康白晓永李姿霖薛盈盈陈飞李朝君冉晨张思蕊杜朝超宋丰姣肖碧琴熊练中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049 贵州大学资源与环境工程学院贵阳550025 重庆大学环境与生态学院重庆400044 贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550001 贵州省水利科学院贵阳550002

生态修复措施会对生物多样性热点区域产生强烈影响,因此量化石漠化治理对生物多样性的贡献在西南喀斯特地区是至关重要的。本文通过回归分析以及残差趋势分析等方法,揭示了2000—2020年中国西南喀斯特地区石漠化及生物多样性的时空演变... 详细信息

生态修复措施会对生物多样性热点区域产生强烈影响,因此量化石漠化治理对生物多样性的贡献在西南喀斯特地区是至关重要的。本文通过回归分析以及残差趋势分析等方法,揭示了2000—2020年中国西南喀斯特地区石漠化及生物多样性的时空演变规律,量化了石漠化治理等因素对生物多样性的贡献。结果表明:中国西南喀斯特地区石漠化以轻度石漠化和中度石漠化为主,石漠化总面积减少了10.25万km^(2),减少速率为0.49万km^(2)/a;喀斯特地区生物多样性总体呈增加趋势,生物多样性综合指数均值为0.40,总体维持在中等水平;石漠化治理和生物多样性呈正相关关系,其对生物多样性的贡献为26.39%;气候变化和人类活动对生物多样性的贡献分别为52.78%、47.22%。结果表明,石漠化治理对生物多样性表现出积极贡献,对后续生态修复工程的实施以及生物多样性的保护具有一定指导意义。

关键词：中国西南石漠化治理气候变化生物多样性

0.9BaTiO_(3)-0.1Bi(Mg_(1/2)Ti_(1/2))O_(3)铁电薄膜制备及储能特性

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无机材料学报 2024年第3期39卷 291-298页

作者：刘松张发强罗进刘志甫南京工业大学材料科学与工程学院材料化学工程国家重点实验室南京210009 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

电介质薄膜是通过介质极化方式存储静电能的一种材料,以其高功率密度和高充放电效率,在电子器件领域得到广泛应用。目前,储能密度较低和温度稳定性差仍是电介质储能薄膜的缺陷。本研究采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_(2)/Si衬底上制备了0.9... 详细信息

电介质薄膜是通过介质极化方式存储静电能的一种材料,以其高功率密度和高充放电效率,在电子器件领域得到广泛应用。目前,储能密度较低和温度稳定性差仍是电介质储能薄膜的缺陷。本研究采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_(2)/Si衬底上制备了0.9BaTiO_(3)-0.1Bi(Ti_(1/2)Mg_(1/2))O_(3)(0.9BT-0.1BMT)薄膜,通过引入BMT期望获得高储能密度及宽温度稳定性,并研究了退火温度对薄膜的相组成和微观形貌的影响。研究结果表明,退火温度过高会导致薄膜的致密性明显降低并伴随晶粒尺寸增大,750℃是最佳的退火温度。综合性能研究发现,1 kHz下,薄膜的室温介电常数为399,介电损耗为5.8%。薄膜在各测试频率下的介电温度稳定性满足X9R标准,ΔC/C25℃≤±13.9%。通过Currie-Weiss关系计算得到薄膜的弛豫系数(Relaxor value)γ值为≈1.96,说明其具有明显的弛豫特性。储能特性研究显示,薄膜的室温储能密度Wrec达51.9 J/cm^(3),室温~200℃的宽温度范围内,储能密度Wrec>20 J/cm^(3),可释放能量效率η>65%(1600 kV/cm)。在脉冲放电测试中,薄膜的脉冲放电时间τ0.9保持在15μs以内,且具有优异的频率、温度和循环可靠性。本研究所制备的0.9BT-0.1BMT铁电薄膜具有出色的储能特性和宽温度稳定性,具备在高温环境中应用的潜力。

关键词： BaTiO_(3) 铁电薄膜退火温度能量存储宽温稳定弛豫铁电

空心阴极放电复合稀土氧化物对Ti6Al4V合金离子渗氮组织及性能的影响

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表面技术 2024年第5期53卷 78-84,107页

作者：陈赛男董志宏鲍泽斌中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院合肥230026

目的改善Ti6Al4V合金的耐磨和耐蚀性能,探究辅助渗氮手段的引入对Ti6Al4V合金离子渗氮组织和性能的影响。方法利用空心阴极放电(Hollow Cathode Discharge,HCD)及稀土氧化物(Y_(2)O_(3)纳米颗粒)辅助在720℃对Ti6Al4V合金进行4 h离子渗... 详细信息

目的改善Ti6Al4V合金的耐磨和耐蚀性能,探究辅助渗氮手段的引入对Ti6Al4V合金离子渗氮组织和性能的影响。方法利用空心阴极放电(Hollow Cathode Discharge,HCD)及稀土氧化物(Y_(2)O_(3)纳米颗粒)辅助在720℃对Ti6Al4V合金进行4 h离子渗氮处理。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪、往复式摩擦磨损实验仪以及电化学工作站,对比研究常规离子渗氮、HCD辅助离子渗氮以及HCD复合稀土氧化物辅助离子渗氮3种条件下Ti6Al4V合金的渗氮组织和性能。结果HCD复合稀土氧化物辅助离子渗氮条件下,Ti6Al4V合金表面生成约126μm厚的渗氮层,分别是常规离子渗氮条件和HCD辅助离子渗氮条件的3.1、2.4倍。化合物层中,TiN含量显著增加,渗氮层表面硬度达到1067.9HV0.05。渗氮层整体硬度明显提高,且硬度梯度降低。Ti6Al4V合金的摩擦系数从常规离子渗氮时的0.4降至0.2。同时,TiN含量的提高,使Ti6Al4V合金在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流降低,极化电阻增大,耐蚀性能得到改善。结论HCD复合Y_(2)O_(3)辅助可显著提高氮势,促进氮向Ti6Al4V合金内快速扩散,提高合金的硬度,改善合金的耐磨性能和耐蚀性能。

关键词：离子渗氮空心阴极放电稀土氧化物 Ti6Al4V 摩擦磨损渗氮层

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高强金属丝材的力学行为与变形机理

科学通报 2024年第21期69卷 3154-3176页

作者：陈金玺徐彬戴兰宏陈艳中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室中国科学院大学工程科学学院

金属丝材作为一类独特的结构及功能材料,具有悠久的发展历史,并在诸多领域发挥着不可替代的作用.目前,人们已经发展了多种成熟的丝材加工工艺,并制备出多种高强韧金属丝材.其中,传统珠光体钢丝保持着金属丝材最高抗拉强度的世界纪录,而... 详细信息

金属丝材作为一类独特的结构及功能材料,具有悠久的发展历史,并在诸多领域发挥着不可替代的作用.目前,人们已经发展了多种成熟的丝材加工工艺,并制备出多种高强韧金属丝材.其中,传统珠光体钢丝保持着金属丝材最高抗拉强度的世界纪录,而新型高熵合金丝材成功克服了传统丝材强度与塑性之间的矛盾关系和低温脆性的问题,显示出在复杂服役环境下的巨大应用潜力.由于金属丝材各异的微观结构和物理化学特性,其表现出各自独特的力学行为和复杂迥异的强塑性变形机理.多晶合金丝材的高强度主要源于界面强化和位错强化等多种强化机制的共同作用,其塑性变形涉及位错运动和变形孪生等多种复杂的塑性变形机理;非晶合金丝材的高强度源于其本征的原子无序结构,其塑性变形则主要与流动缺陷的激活与聚集有关.为了进一步实现金属丝材强韧化,研究者提出了微观组织细化和不均匀结构设计等有效途径.随着金属丝直径的减小,变形尺寸效应显现,考虑尺寸效应的应变梯度塑性理论相继发展并有效应用于金属丝材力学行为描述.本文对金属丝材的发展历史、制备工艺和典型高强金属丝材的力学行为、强塑性变形机理以及本构模型进行了回顾与综述,并对未来研究值得关注的方向提出了几点展望.

关键词：金属丝材制备工艺力学行为塑性变形机理本构模型

基于小波多尺度分析大气边界层高度提取方法研究

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红外与激光工程 2024年第5期53卷 164-172页

作者：李猛李佳欣郭心骞吴德成刘苏悦中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230000

大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差... 详细信息

大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差较大。提出使用小波多尺度分析方法细化边界层特征结构,从而筛选出有效的细节信息,提高对探索边界层高度的准确性。此外,基于GBQ L-01激光雷达设备实测合肥地区全天气溶胶分布情况,使用小波多尺度分析方法分析对应的平行分量距离平方矫正信号、垂直分量距离平方矫正信号和退偏振比全天分布情况。实验结果表明,该方法准确性高,与梯度法、小波协方差法相比具有更高的稳定性与连续性。对特殊时间点进行数据分析,明确主要影响边界层高度的主要因素,并确定各个时间段的大气边界层高度值。

关键词：激光雷达大气边界层小波多尺度分析精细结构高时空分辨率

含硫烟气对MFM-136捕集CO的影响及烟气组分共吸附机理研究

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过程工程学报 2024年

作者：许丽耿娜刘文田京雷朱廷钰姚明水郭旸旸中国科学院赣江创新研究院中国科学技术大学稀土学院中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室中国科学院绿色过程与工程重点实验室河钢集团有限公司

在全球向可持续低碳经济过渡的过程中，实现吸附剂高吸附容量和长久稳定性之间的平衡至关重要。本研究以具有Kagome构型的MFM-136为研究对象。采用XRD、BET、FT-IR、TG和SEM分析了MFM-136的结构和性质，考察了MFM-136的CO2吸附性能，进... 详细信息

在全球向可持续低碳经济过渡的过程中，实现吸附剂高吸附容量和长久稳定性之间的平衡至关重要。本研究以具有Kagome构型的MFM-136为研究对象。采用XRD、BET、FT-IR、TG和SEM分析了MFM-136的结构和性质，考察了MFM-136的CO2吸附性能，进一步通过CO2穿透实验和原位红外光谱(in situ DRIFTs)实验明确了杂质气体与CO2之间的竞争吸附关系，揭示了烟气组分在MFM-136表面的共吸附机理。吸附实验结果表明，MFM-136在298 K下的CO2和H2O吸附容量分别为3.00 mmol/g和11.94 mmol/g,MFM-136的微孔(0.59 nm)及其骨架中的多重吸附位点使其可以在室温下选择性吸附CO2,298 K下CO2/N2吸附选择性达24，气体的等量吸附热达23 kJ/mol，在120℃脱气30 min即可实现吸附能力的完全再生。穿透实验和in situ DRIFTs实验表明，O2的存在促进了CO2的化学吸附。SO2在吸附剂上主要发生化学吸附，形成硫酸盐和亚硫酸盐。含氧条件下NO与O2反应生成NO2，与吸附剂之间形成强烈的化学吸附，生硝酸盐和亚硝酸盐物种。水蒸气的存在不仅促进了CO2的化学吸附和碳酸氢盐的产生，同时也促进了CO2与SO2、NO之间的竞争吸附。

关键词：金属有机框架材料 CO 捕获杂质气体影响 in situ DRIFTs实验竞争吸附