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酚醛树脂基复合材料传热-热解模型构建与试验研究

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西安交通大学学报 2024年第8期58卷 49-59页

作者：李冬柳云钊陈鑫杨云华刘宏宇西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049 航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室北京100076 中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

针对现有酚醛树脂基复合材料传热-热解模型忽略产物气体渗流可压缩效应的问题,建立了考虑热解气体可压缩流动的酚醛树脂基复合材料传热-热解模型。通过可压缩压力耦合方程组半隐式方法,求解完整的Navier-Stocks方程,以实现对热解气体可... 详细信息

针对现有酚醛树脂基复合材料传热-热解模型忽略产物气体渗流可压缩效应的问题,建立了考虑热解气体可压缩流动的酚醛树脂基复合材料传热-热解模型。通过可压缩压力耦合方程组半隐式方法,求解完整的Navier-Stocks方程,以实现对热解气体可压缩流动的模拟,而非现有模型普遍采用的不可压缩Darcy方程;改进了热解度的计算方式,提高了孔隙动态演化时热解区域材料物性插值的准确性。以一种酚醛树脂基复合材料——酚醛气凝胶复合材料为例,通过热质量试验数据,推导了热解动力学模型。测量了完全热解前后材料的关键计算输入参数。通过10 kPa低气压热试验测得了1000℃加热下材料的背温。结果表明:酚醛气凝胶复合材料存在200~550℃、550~800℃、800~1200℃共3个主要热解区间;完全热解前、后,材料孔隙率分别为0.568、0.484,渗透率分别为10^(-13)、10^(-12) m^(-2)。计算模型与试验结果吻合较好,最大相对误差为9.2%;热解气体向舱内渗流形成富集区域的现象对材料隔热有负面影响,但低导热系数和产物气体热阻塞作用仍使材料具备优异的防隔热性能。

关键词：酚醛树脂基复合材料热解动力学模型传热-热解模型低气压热试验

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多模态非线性光学显微成像技术研究综述

光学学报 2024年第4期44卷 32-55页

作者：李艳萍陈永强刘雨晴胡睿屈军乐刘丽炜深圳大学物理与光电工程学院教育部/广东省光电子器件与系统重点实验室广东深圳518060

介绍各种非线性光学显微成像的基本原理,并阐述非线性光学成像的多模态耦合所面临的技术挑战与解决方案。从成像速度、空间分辨率以及信噪比三个方面介绍了多模态非线性光学成像的研究进展,并扩展了多模态非线性光学内窥镜和图像分析方... 详细信息

介绍各种非线性光学显微成像的基本原理,并阐述非线性光学成像的多模态耦合所面临的技术挑战与解决方案。从成像速度、空间分辨率以及信噪比三个方面介绍了多模态非线性光学成像的研究进展,并扩展了多模态非线性光学内窥镜和图像分析方法。最后展望了多模态非线性光学成像的发展趋势和所面临的挑战,以期给相关领域研究人员提供参考。

关键词：成像系统显微成像非线性光学多模态光学成像光学内窥镜

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海水环境下混凝土裂缝微生物改性修复研究

应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 160-177页

作者：熊雨肖瑶邓华锋李建林黄叶宁朱文羲三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002

为了提升海水环境下混凝土裂缝的MICP修复效果,以火山灰作为固菌载体,进行了海水环境下火山灰增强MICP修复混凝土裂缝试验,综合修复体的宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对MICP技术修复混凝土裂缝的影响及作用机制.结果表... 详细信息

为了提升海水环境下混凝土裂缝的MICP修复效果,以火山灰作为固菌载体,进行了海水环境下火山灰增强MICP修复混凝土裂缝试验,综合修复体的宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对MICP技术修复混凝土裂缝的影响及作用机制.结果表明,(1)经过海水驯化的巴氏芽孢杆菌对海水环境适应性增强,胶结物产量明显提升;(2)火山灰能够有效提升MICP对混凝土裂缝的修复效果,加固试样的抗剪强度,提升了75.12%~94.94%,抗压强度增加了50.36%,渗透系数从10^(-2)cm/s降低至10^(-7)cm/s,超声波检测的声时值降低了48.52%~49.16%;(3)火山灰对MICP修复混凝土裂缝的改性增强作用机制主要包括3方面:第一方面,火山灰对菌体的保护作用,火山灰中的活性氧化物与强碱发生反应,消耗环境中的OH~-,降低裂缝内的pH值,同时火山灰的多孔结构使细菌的“定植区域”增加,为其提供较适宜的生长反应环境;第二方面,火山灰自身作为填充物优化了裂缝空间结构,使其密实性增加;第三方面,火山灰的水化反应和聚合反应生成了碳酸盐-硅铝酸盐等复合凝胶体,使混凝土裂缝的修复效果进一步提升.

关键词：海水环境 MICP 海水驯化巴氏芽孢杆菌火山灰裂缝修复抗压强度 X射线衍射 SEM 增强机制

植入式荧光内窥显微技术及其在活体脑成像中的应用(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 295-313页

作者：林方睿张晨爽连晓倩屈军乐深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室广东深圳518060

高时空分辨可视化技术是脑科学研究的重要工具。荧光显微成像技术在特异性、多样性、图像对比度和时空分辨率等方面具有显著优势,但由于光在组织中的穿透深度有限,无创的荧光成像难以在活体水平获取深层脑区神经血管单元的高分辨结构和... 详细信息

高时空分辨可视化技术是脑科学研究的重要工具。荧光显微成像技术在特异性、多样性、图像对比度和时空分辨率等方面具有显著优势,但由于光在组织中的穿透深度有限,无创的荧光成像难以在活体水平获取深层脑区神经血管单元的高分辨结构和功能信息。因此,在脑科学研究中,荧光内窥显微成像技术受到越来越多研究者的青睐。得益于相关科学技术的发展,内窥镜探头在保持高性能的同时,实现了小型化并提供了更大的灵活性,可以植入活体大脑的不同深度处,开展特定深层脑区的功能调控研究。本综述介绍了基于梯度折射率透镜和单根多模光纤这两种探头的植入式荧光内窥显微成像技术及其发展和迭代进程,概述了它们在高分辨活体脑成像研究中的应用,以及在临床神经外科手术中的初步探索性应用。最后,展望了荧光内窥脑成像技术未来的发展前景。

关键词：显微荧光内窥显微成像活体脑成像梯度折射率透镜多模光纤

用于高功率微波器件粒子模拟的三维柱坐标系共形网格生成技术

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 180-186页

作者：张磊翁明王玥蒋铭西安交通大学电子科学与工程学院电子物理与器件教育部重点实验室西安710049

基于面向对象的C++语言研制三维柱坐标共形网格生成程序,对束-场互作用器件作共形网格剖分,为粒子模拟算法提供积分线元、面元。通过定义三维柱坐标网格体系如网格步长、网格索引、守护网格层、包围盒等数据,使模型的空间信息能转换成... 详细信息

基于面向对象的C++语言研制三维柱坐标共形网格生成程序,对束-场互作用器件作共形网格剖分,为粒子模拟算法提供积分线元、面元。通过定义三维柱坐标网格体系如网格步长、网格索引、守护网格层、包围盒等数据,使模型的空间信息能转换成柱坐标网格信息。将轴上网格单元作特殊处理,使粒子模拟算法形式在轴上网格和在非轴上网格上保持一致。利用射线跟踪法得到属于模型子面、模型棱边的离散边界点,接着通过拓扑关系获得模型的顶点,保存上述三类离散边界点的拓扑信息和网格信息。将构建的基础网格元与边界点信息耦合,在离散网格体系中重构模型。用该共形网格剖分技术对相对论磁控管进行剖分,能够识别该磁控管的透明阴极、阳极和谐振腔等结构。

关键词：粒子模拟三维柱坐标网格剖分射线跟踪共形技术

级联声光器件与回音壁模式微腔实现非对称传输

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物理学报 2024年第1期73卷 149-157页

作者：吕宇曦王晨段添期赵彤常朋发王安帮太原理工大学电子信息与光学工程学院新型传感器与智能控制教育部(山西省)重点实验室太原030024 广东工业大学信息工程学院广东省信息光子技术重点实验室广州510006

本文提出利用级联声光效应器和耦合回音壁模式微球腔的方案来实现非对称传输效果,并进行理论和实验验证.实验中利用加热拉锥的方式制备了两段式光纤,可同时实现声光效应的激发和回音壁模式的耦合.利用光纤中声光效应将纤芯基模中的矢量... 详细信息

本文提出利用级联声光效应器和耦合回音壁模式微球腔的方案来实现非对称传输效果,并进行理论和实验验证.实验中利用加热拉锥的方式制备了两段式光纤,可同时实现声光效应的激发和回音壁模式的耦合.利用光纤中声光效应将纤芯基模中的矢量模式转换到包层高阶模式,由于基模中不同矢量模式转换包层模式的矢量模式也不同,从而产生类似双折射效果,使输出的包层模式产生偏振变化.而后通过耦合回音壁模式微腔将包层模式转换回纤芯基模.由于回音壁模式的偏振选择效果,使得相反方向入射光能量具有不同的透射特性,其传输隔离度可达17 d B.此外,对两个方向传输的透射率随偏振角度变化进行测试,测得声光效应带来的偏振变化约为80°.本文的非对称传输方案继承了声光器件响应迅速、调谐性良好的优势,同时具有全光纤结构和无工作阈值的特点,在光开关、光隔离器等场景具有重要的应用潜力.

关键词：非对称传输声光效应回音壁模式微腔模式转换

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袁河流域沉积物中溶解性有机质的光谱特征

环境科学 2024年第8期45卷 4553-4564页

作者：罗月萱吕泽兰晏彩霞聂明华王鹏丁明军江西师范大学地理与环境学院鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室南昌330022

溶解性有机质(DOM)对于指示水环境污染具有重要作用,而沉积物作为水环境内源污染的主要来源,研究沉积物DOM光谱特性对于解释该区域水环境污染具有重要意义.利用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱,并结合平行因子分析法(PARAFAC),分析了... 详细信息

溶解性有机质(DOM)对于指示水环境污染具有重要作用,而沉积物作为水环境内源污染的主要来源,研究沉积物DOM光谱特性对于解释该区域水环境污染具有重要意义.利用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱,并结合平行因子分析法(PARAFAC),分析了袁河流域沉积物DOM的物质组成、来源特征及其影响因素.结果表明,袁河流域沉积物ω(TN)、ω(TP)和ω(OM)平均值分别为0.25、0.66和21.22 g·kg^(-1),随水流方向TN和TP含量呈增加趋势.袁河流域沉积物DOM主要为陆源输入,下游区域沉积物DOM的有色溶解性有机质浓度和芳香性明显高于上、中游区域.通过PARAFAC解析出3个腐殖质组分(C1、C3、C4)和1个类蛋白组分(C2),以腐殖质组分为主,荧光物质在下游区域更高.此外,干流及下游区域中沉积物理化性质对沉积物DOM光谱参数变化的解释量更高.其中,磷污染与沉积物DOM的陆源腐殖质具有同源性.以上结果说明在人类活动较强的区域范围内DOM光谱性质对水环境污染具有指示意义.

关键词：溶解性有机质(DOM) 沉积物紫外-可见吸收光谱三维荧光光谱袁河

基于VTI介质海洋CSEM和MT数据联合反演的黄海海相残留盆地深部结构研究

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1853-1865页

作者：罗鸣裴建新段双敏吴志强中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室青岛266100 中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266100

黄海海相残留盆地因其地层结构和深部地质构造的复杂性,一直是我国海洋地球科学的一项研究重点,虽然针对该研究区已开展了一系列的地球物理调查,但由于高速碳酸盐岩层对地震波存在着一定的屏蔽作用,致使该海域深部地震资料品质受到较大... 详细信息

黄海海相残留盆地因其地层结构和深部地质构造的复杂性,一直是我国海洋地球科学的一项研究重点,虽然针对该研究区已开展了一系列的地球物理调查,但由于高速碳酸盐岩层对地震波存在着一定的屏蔽作用,致使该海域深部地震资料品质受到较大影响.海洋电磁法不受高速屏蔽层影响,有利于获得高速屏蔽层内部及其下方的深部结构信息.海洋可控源电磁法(Controlled source electromagnetic method,CSEM)和海洋大地电磁测深(Magnetotelleric,MT)能够提供海底电性结构的互补信息,较于单一的电磁方法,二者联合可获得更为准确的海底电性分布.本文提出了基于乘积目标函数的层状垂直各向异性(Vertical anisotropic,VTI)介质海洋可控源电磁和大地电磁资料联合反演方法,该方法在迭代过程中根据数据的拟合情况自适应调整CSEM和MT数据的权重和正则化因子的权重,反演参数包括海底介质的横向电阻率、垂向电阻率和地层厚度.以南黄海地质地球物理资料为例,建立浅水环境地电模型,并结合浅水环境的高噪声背景特点进行合成数据模型测试及分析.将本文所提出算法应用于理论模型合成数据和南黄海实测资料反演,结果表明,较于单独的海洋CSEM和MT反演,联合反演方法能够较准确地重构海底地层的电性分布,提高对海底地层各向异性电阻率的分辨能力.

关键词：电阻率各向异性联合反演 CSEM MT 南黄海

微生物矿化反应原理、沉积与破坏机制及理论:研究进展与挑战

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岩土工程学报 2024年第7期46卷 1347-1358页

作者：刘汉龙赵常肖杨重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045

微生物矿化作为地质演变及碳氮循环不可或缺的一环,给岩土、水利及环境等领域带来了新的机遇和挑战,其衍生而来的以MICP为代表的微生物岩土技术已成为环境岩土工程最具革新性的技术领域之一。近20年来,微生物岩土技术从概念验证阶段到... 详细信息

微生物矿化作为地质演变及碳氮循环不可或缺的一环,给岩土、水利及环境等领域带来了新的机遇和挑战,其衍生而来的以MICP为代表的微生物岩土技术已成为环境岩土工程最具革新性的技术领域之一。近20年来,微生物岩土技术从概念验证阶段到相关领域技术示范已取得了重要进展。为推进对该领域更加深入的基础认识与研究,本文系统回顾了MICP技术并针对以下3部分进行了重点阐述:脲酶菌成矿作用的生物化学原理、微生物加固土的沉积模式及加固体破坏机理、涉及生物-化学-水力-力学等多物理场耦合作用下的微生物矿化反应理论。此外,还总结了微生物岩土技术目前亟待解决的问题与挑战,对潜在的研究热点与应用前景进行了探讨和展望。

关键词：微生物矿化成核结晶沉积模式胶结破坏多物理场耦合