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铁水降温过程中片状石墨的析出行为实验研究

过程工程学报 2024年第1期24卷 71-78页

作者：顾宇公旭中兰茜郭磊郭占成北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 中国科学院过程工程研究所北京100190

铁水中析出的片状石墨是一种可持续利用的资源,由于我国生铁产量巨大,因此从铁水中回收石墨具有广阔的应用前景。本工作通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等手段,研究了向铁水中吹氩、铁水初始温度和冷却速度... 详细信息

铁水中析出的片状石墨是一种可持续利用的资源,由于我国生铁产量巨大,因此从铁水中回收石墨具有广阔的应用前景。本工作通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等手段,研究了向铁水中吹氩、铁水初始温度和冷却速度等条件对片状石墨析出行为的影响。结果表明,向铁水中吹氩可以有效促进铁水中片状石墨的上浮与分离。铁水初始温度对石墨析出量和尺寸有显著影响,主要表现在初始温度越高,石墨表面越平整光滑、尺寸越大、析出量越多。此外冷却速度越大,石墨析出量越少,石墨尺寸越小,较慢的冷却速度可获取更大尺寸的石墨。析出的片状石墨作为锂离子电池负极材料表现出良好的循环稳定性和高比容量。综上,通过控制工艺条件可获得不同表面结构和尺寸的石墨,证明通过铁水降温获取石墨具有一定的可行性,据此提出了两种新的石墨生产工艺,可为铁水析出石墨的工业化提供理论参考。

关键词：铁水片状石墨析碳吹氩负极材料

藏南拆离系活动与淡色花岗岩就位——以希夏邦马峰地区为例

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岩石学报 2024年第5期40卷 1461-1474页

作者：褚杨郭宜琳刘谭杰刘小驰胡方泱雷宜阳林伟岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 矿产资源研究院重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

藏南拆离系是世界上最大的拆离断层系统,也是喜马拉雅造山带的重要构造边界,对喜马拉雅造山过程起着重要的控制作用。在拆离断层内部和断层下盘的高喜马拉雅单元,出露了大量的同构造淡色花岗岩;近期研究工作发现,这些淡色花岗岩具有良... 详细信息

藏南拆离系是世界上最大的拆离断层系统,也是喜马拉雅造山带的重要构造边界,对喜马拉雅造山过程起着重要的控制作用。在拆离断层内部和断层下盘的高喜马拉雅单元,出露了大量的同构造淡色花岗岩;近期研究工作发现,这些淡色花岗岩具有良好的稀有金属成矿潜力,因此,研究藏南拆离系的活动历史和淡色花岗岩的就位过程,对理解拆离断层变形和演化过程、熔体-断层相互作用和成矿有着重要的启示意义。针对该问题,本文选择喜马拉雅造山带中段希夏邦马峰附近的两条经典剖面——吉隆和聂拉木,开展系统的构造地质学研究,就藏南拆离系的演化过程和淡色花岗岩的同构造迁移-就位机制进行初步探讨。研究表明,吉隆地区的拆离断层厚度数十米到上百米,影响范围小,下盘吉隆岩体和高喜马拉雅的向北拆离变形较弱;聂拉木拆离断层为藏南拆离系深部构造层次,拆离断层厚度达数千米,强烈的构造变形导致肉切村群和高喜马拉雅顶部发生强烈的糜棱岩化,韧性剪切后的淡色花岗岩以平行拆离断层的岩席或岩脉产出;由此,我们认为吉隆和聂拉木的拆离断层分别代表了藏南拆离系的不同构造层次,受控于后期不均一的构造隆升剥露过程,进而可以解释两个地区不同的构造特征。综合前人的研究工作,我们提出藏南拆离系内部拆离断层活动存在逐渐向上迁移现象,而淡色花岗岩的侵位对该过程有着重要的促进作用。早期藏南拆离系的主拆离断层层次较深,控制了淡色花岗岩的顺层迁移和就位;而晚期熔体向更浅层次的运移,也促使藏南拆离系的主拆离断层也向上部迁移。

关键词：藏南拆离系淡色花岗岩喜马拉雅构造变形岩浆侵位断层迁移

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多孔PLGA微球作为新型冠状病毒疫苗佐剂的研究

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过程工程学报 2024年第3期24卷 360-370页

作者：邹龄娇张瑜岳华马光辉群马大学理工学部分子科学部日本群马376-8515 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)制备的纳/微颗粒已被证明具有良好的疫苗佐剂效果。现有研究中,对于PLGA疫苗递送微球的研究主要集中在抗原装载/吸附效率的提升或多佐剂共递送以增强免疫效果上。然而,对于微球结构本身的多样性在免疫效果... 详细信息

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)制备的纳/微颗粒已被证明具有良好的疫苗佐剂效果。现有研究中,对于PLGA疫苗递送微球的研究主要集中在抗原装载/吸附效率的提升或多佐剂共递送以增强免疫效果上。然而,对于微球结构本身的多样性在免疫效果提升方面的探索仍较为匮乏。通过对微球结构进行合理化设计,制备出多孔微球将抗原“后装载”到微球内部的方法或可实现抗原的无损装载与延长递送,从而开发出高效的新型冠状病毒疫苗递送佐剂。本工作以乳液法制备了PLGA多孔微球与实心微球,二者除了多孔微球具有内部空腔和表面小孔的独特结构外,在微球粒径、表面电势上均无显著区别。由于PLGA多孔微球内孔大、外孔小的特征,抗原投入浓度5.71 mg/mL时,包埋率达到10.81%。在延长抗原体内滞留时间上,相对于游离抗原3天的滞留终点和实心微球混合抗原5天的滞留终点,装载于多孔微球中的抗原的体内滞留时间延长至15天。在体液免疫效果的提升上,与新冠抗原混合实心微球疫苗组相比,装载新冠抗原的多孔微球疫苗组的IgG滴度上升速度最大值V_(max)是其1.73倍,响应水平更高;达到V_(max)的时间t比其提前了2.8天,起效时间更早;疫苗接种后6~16周期间,IgG抗体滴度均高于实心微球组,具有更优维持抗体滴度的潜力。

关键词： PLGA微球多孔微球抗原装载新冠疫苗佐剂

耐磨球形Ni/Al_(2)O_(3)催化剂催化CO甲烷化反应的本征动力学

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过程工程学报 2024年第1期24卷 107-116页

作者：张烁关宇尤园江岳君容裴世红崔彦斌刘姣许光文沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

一氧化碳和氢气在催化剂作用下合成甲烷,常应用于煤制合成天然气、焦炉煤气制液化天然气和生物质合成气等领域,有利于我国能源结构优化。针对CO甲烷化的快速表面反应、强放热特性,相比固定床,采用微球型催化剂的流化床甲烷化技术在移热... 详细信息

一氧化碳和氢气在催化剂作用下合成甲烷,常应用于煤制合成天然气、焦炉煤气制液化天然气和生物质合成气等领域,有利于我国能源结构优化。针对CO甲烷化的快速表面反应、强放热特性,相比固定床,采用微球型催化剂的流化床甲烷化技术在移热和催化性能方面具有明显的技术优势。在前期开发的耐磨球形Ni/Al_(2)O_(3)催化剂的基础上,采用常压微分固定床反应器对其催化CO甲烷化反应本征动力学进行了研究,以揭示反应机理和路径。在消除内外扩散的前提下,通过控制催化剂装填量和反应气体的量,将出口CO转化率控制在15%以下,从而获得不同CO/H_(2)比和不同反应温度下的CH_(4)生成速率,采用幂指数型动力学模型和双曲线型动力学模型分别进行数据拟合。基于幂指数型动力学模型计算的动力学参数结果表明,随着反应温度从260℃升高至350℃,CO甲烷化反应活化能从145.99 kJ/mol逐渐降至123.54 kJ/mol,CO的反应级数由-1.22增加至0.34,H_(2)的反应级数由0.31增加至2.28。为了进一步分析反应机理,根据不同温度下CO和H2浓度对反应速率影响程度不同,基于双曲线型动力学模型假设不同温度区间内的速控步骤并根据实验结果推导出相应的双曲线型反应速率方程,发现260~280℃下H_(2)的解离、280~310℃下CO的加氢解离、310~350℃下碳中间体的进一步加氢分别为速控步骤时,R2大于0.99,表明甲烷化反应速度控制步骤随温度变化而发生改变。

关键词： Ni基催化剂甲烷化本征动力学速控步骤流化床双曲动力学模型

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容错深度学习加速器跨层优化

计算机研究与发展 2024年第6期61卷 1370-1387页

作者：张青刘成刘波黄海同王颖李华伟李晓维处理器芯片全国重点实验室(中国科学院计算技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049 北京控制工程研究所北京100094

容错深度学习加速器是保障高可靠深度学习的基石,也是深度学习应用于安全关键领域如宇航、机器人等面临的一个关键环节.然而,深度学习计算和访存都非常密集,传统基于冗余计算的容错方法直接应用于深度学习加速器的容错设计会导致严重的... 详细信息

容错深度学习加速器是保障高可靠深度学习的基石,也是深度学习应用于安全关键领域如宇航、机器人等面临的一个关键环节.然而,深度学习计算和访存都非常密集,传统基于冗余计算的容错方法直接应用于深度学习加速器的容错设计会导致严重的功耗、芯片面积等硬件资源开销.为此,从神经元计算任务和神经元的数据位宽2个维度挖掘深度学习模型对于故障的敏感度差异,并利用这些差异从架构和电路层分别对于敏感的部分提供更多的保护以降低容错代价.同时,利用深度学习自身的容错特性,通过限制量化缩小电路层需要保护的电路逻辑规模.最后,利用贝叶斯优化协同优化算法、架构和电路的跨层设计参数,在保障深度学习可靠性、精度以及性能的前提下,最小化硬件资源开销.

关键词：跨层优化容错深度学习加速器脆弱因子异构架构选择性冗余

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希夏邦马峰淡色花岗岩岩石成因初步研究

岩石学报 2024年第5期40卷 1446-1460页

作者：刘小驰杨雷何少雄胡方泱王佳敏岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 成都理工大学地球科学学院成都610059 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

淡色花岗岩是研究碰撞造山带地球动力学过程的重要对象。本文对喜马拉雅造山带希夏邦马峰海拔5800m大本营附近的淡色花岗岩样品进行了独居石U-Th-Pb年代学和全岩地球化学初步分析。研究样品根据矿物组合可分为黑云母花岗岩和二云母花岗... 详细信息

淡色花岗岩是研究碰撞造山带地球动力学过程的重要对象。本文对喜马拉雅造山带希夏邦马峰海拔5800m大本营附近的淡色花岗岩样品进行了独居石U-Th-Pb年代学和全岩地球化学初步分析。研究样品根据矿物组合可分为黑云母花岗岩和二云母花岗岩,二者地球化学特征以及变形程度都有所差异,全岩地球化学中弱变形的黑花岗岩表现出低Si和富Al、Mg、Fe、K、Ti的特征,铝饱和指数A/CNK为1.06;强变形和弱变形的二云母花岗岩均表现出高Si和贫Mg、Fe、K、Ti的特征,A/CNK为1.11~1.17。同黑云母花岗岩相比,二云母花岗岩稀土元素中Eu元素负异常明显,微量元素中富集Sn、U,亏损Ba、Sr、Zr、Hf、LREE等元素,暗示岩浆经历了斜长石、黑云母、锆石、独居石和磷灰石的分离结晶作用。黑云母花岗岩和二云母花岗岩中的独居石给出U-Th-Pb年龄为22.9±0.2Ma、22.7±0.5Ma和22.7±0.7Ma的一致结果,这一年龄略早于前人报道的结果,指示藏南拆离系活动时间在该区域与喜马拉雅中段具有一致性。本文认为希夏邦马淡色花岗岩岩浆作用与碰撞后伸展阶段发育的藏南拆离系活动具有同时性。

关键词：淡色花岗岩喜马拉雅希夏邦马峰 U-Th-Pb年龄藏南拆离系分离结晶

基于粒子图像测速技术的快速流态化颗粒速度分布函数分析

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过程工程学报 2024年第2期24卷 193-206页

作者：肖冬胡善伟刘新华张丽沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

量化非均匀气固流动特征对流化床反应器的设计和优化具有重要意义。反应器内颗粒团聚物的形成和演化使得系统远离平衡状态,从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。本工作利用自适应粒子图像测速(PIV)、粒子追踪测速技术(PTV)及... 详细信息

量化非均匀气固流动特征对流化床反应器的设计和优化具有重要意义。反应器内颗粒团聚物的形成和演化使得系统远离平衡状态,从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。本工作利用自适应粒子图像测速(PIV)、粒子追踪测速技术(PTV)及数字图像处理(DIA)相结合的实验研究方法,对快速流化床中的颗粒运动特性和速度分布函数进行统计分析。研究发现,无论在沿重力方向还是水平方向,颗粒速度分布函数均明显偏离麦克斯韦分布,而呈现偏峰长拖尾或双峰分布特征。使用双峰分布函数可以较好地拟合不同实验条件下的颗粒速度分布。进一步探讨了颗粒速度分布函数的各向异性和非麦克斯韦分布的影响因素,发现颗粒速度分布函数偏离理想分布的程度与颗粒团聚程度、局域颗粒速度脉动量及颗粒浓度脉动量大小正相关。这说明颗粒团聚物的形成和演化使气固流化系统远离平衡态,从而导致颗粒速度分布呈现非麦克斯韦分布特征。最后结合能量最小多尺度(EMMS)模型对稀密相结构进行解析,并与实验获得的速度分布函数进行了对比,发现实验结果符合EMMS模型的稀密相共存假设,证明了采用双峰分布对颗粒速度分布函数进行近似在理论上可行。

关键词：粒子图像测速流化床颗粒速度分布非均匀结构介尺度结构

平面光学元件超平整吸附装载的优化设计与分析

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机械工程学报 2024年第5期60卷 241-248页

作者：赵承伟张文豪龚天诚张逸云王长涛罗先刚中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室成都610209 中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室成都610209 中国科学院大学北京100049

在平面光学元件加工和应用中,采用真空吸附方式进行装载,具有快速、稳定的优势,而真空吸附对平面光学元件的面形影响不可忽视。基于有限元分析方法,针对功能窗口限制、倒立装载等特殊需求,对真空吸盘气道进行优化设计,并通过实验对真空... 详细信息

在平面光学元件加工和应用中,采用真空吸附方式进行装载,具有快速、稳定的优势,而真空吸附对平面光学元件的面形影响不可忽视。基于有限元分析方法,针对功能窗口限制、倒立装载等特殊需求,对真空吸盘气道进行优化设计,并通过实验对真空吸盘的实际效果进行分析。实验结果表明,在吸盘不锁紧状态下吸附,平面光学元件在中心Ф10 mm、Ф20 mm和Ф40 mm范围内,面形PV分别为1.2 nm、5.1 nm和20.8 nm。在此基础上,论文进一步分析了装载平台平整度、吸盘装载方式和吸盘锁紧力对吸附结果的影响,结果表明:平面光学元件吸面型随着装载平台平整度的提升而提升;装载平台平整度2μm条件下,采用四螺钉、2.5 N·m扭矩进行边沿固定,吸附效果达到最好,在中心Ф10 mm、Ф20 mm和Ф40 mm范围内,面形PV平均值分别为7.8 nm、27.7 nm和114.2 nm,装载重复性标准差为0.93 nm、3.2 nm和10.6 nm。

关键词：真空吸附气道优化有限元分析面形测量扭矩控制

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叶绿泥石水化机理及膨胀特性的分子动力学

硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2350-2363页

作者：张瑞余飞佟凯文黄康张伟戴张俊陈善雄中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049

高铁路基膨胀灾害工程实例发现,部分膨胀是由叶绿泥石水化膨胀引起的,但目前国内外学者对叶绿泥石膨胀特性研究较少,相关机理尚未明确。采用多尺度表征的方法研究了宏观和纳观尺度下叶绿泥石的膨胀特性,运用分子动力学模拟方法研究了叶... 详细信息

高铁路基膨胀灾害工程实例发现,部分膨胀是由叶绿泥石水化膨胀引起的,但目前国内外学者对叶绿泥石膨胀特性研究较少,相关机理尚未明确。采用多尺度表征的方法研究了宏观和纳观尺度下叶绿泥石的膨胀特性,运用分子动力学模拟方法研究了叶绿泥石水化机理及动力学响应下的键能变化。结果表明:叶绿泥石具有一定的膨胀潜力。通过不同数量水分子的吸附试验,得到层间域极限数量为32个,吸附位置为硅氧骨干形成的六方空穴,且仅能形成1层饱和水分子层。随着水分子增多,膨胀加剧,直至达到极限,极限状态的晶格常数为a=21.52A,b=18.61A,c=14.54A。水化模型经室温恒压的动力学模拟,发现模拟过程中静电作用能贡献最多,van der Waals作用能次之,键伸缩能最少。随着水化的加剧,水分子之间的相互作用变弱,径向分布函数峰值右移,层间水分子扩散性增强,且表现出靠近滑石层的倾向,水氧与滑石层氢原子形成的氢键键长1.8A,层间水与黏土矿物的径向分布函数峰值右移,同时氢键中的氢原子与受体原子之间的距离增加,氢氧配位数增加,这导致氢键键长增加,键角减小,黏土层开始产生膨胀。

关键词：叶绿泥石水化膨胀分子模拟径向分布函数