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面向原位建造技术开发的月壤模拟与制备

建筑材料学报 2024年

作者：孙晓燕郑肖威王海龙王冠楠浙江大学建筑工程学院

月壤原位开发建材是我国探月基地和登月计划实现的基础和前提，需要基于化学元素、矿物组成，并考虑颗粒形态、粒径分布等物理特征开展多重等代模拟。本文针对模拟精度要求最高的碱激发混凝土技术，厘清模拟关键控制组分及敏感参数，区... 详细信息

月壤原位开发建材是我国探月基地和登月计划实现的基础和前提，需要基于化学元素、矿物组成，并考虑颗粒形态、粒径分布等物理特征开展多重等代模拟。本文针对模拟精度要求最高的碱激发混凝土技术，厘清模拟关键控制组分及敏感参数，区分胶凝材料和骨料两种粒径范围建立了高等代模拟月壤制作流程。胶凝月壤模拟依据非定形物材料成分和比例保障化学性质高等代性；骨料月壤通过颗粒形态精确模拟实现湿拌工作性能高等代性。研究表明：胶凝月壤的激发活性主要取决于非定形物占比和硅、铝、钙比例，高地胶凝模拟月壤玻璃体含量最高可达35.3%，Al2O3:CaO为1.66，SiO2含量为45.4%，相比月海月壤更适宜作为碱激发月壤混凝土的前体材料。月壤颗粒形态与粒径范围不相关，骨料月壤模拟的关键是粒径级配，原始月壤的级配作为建筑材料时仍需要进行级配优化。本文建立的多指标控制的月壤等效模拟方法可为月壤混凝土及其他建材的原位开发提供技术支撑，为月球基地建造提供可靠依据。

关键词：月壤模拟材料活性非定形物颗粒形态级配优化

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威宁地区二叠系稀土含矿岩系沉积环境分析

矿物学报 2024年

作者：周汝贤吴涛孟中能杨瑞东贵州工程应用技术学院矿业工程学院贵州大学资源与环境工程学院

峨眉山玄武岩风化产物的沉积作用不仅对稀土的集具有重要作用，其风化产物的沉积场所也是稀土矿赋存的重要位置。因此，对稀土含矿岩系沉积环境的探讨和研究具有重要的理论和现实意义。为系统分析威宁地区二叠系稀土含矿岩系沉积环境类... 详细信息

峨眉山玄武岩风化产物的沉积作用不仅对稀土的集具有重要作用，其风化产物的沉积场所也是稀土矿赋存的重要位置。因此，对稀土含矿岩系沉积环境的探讨和研究具有重要的理论和现实意义。为系统分析威宁地区二叠系稀土含矿岩系沉积环境类型，本研究针对毛家坪及小箐沟两个稀土含矿岩系剖面进行了系统的沉积环境分析。区内含矿岩系从下到上可依次划分为铁质岩段、铝质岩段及碎屑岩段。位于研究区北部的毛家坪剖面含矿层除了以铝土质泥岩为主外，富含炭质的泥岩层及粉砂岩层稀土元素也较为富集。位于研究区南部的小箐沟剖面未见炭质泥岩层沉积，稀土主要赋存于中部的铝土质泥岩层。基于区域古地理背景、含矿岩系沉积构造特征以及Sr/Ba值和δCe值沉积环境指标的分析，本文认为本区稀土含矿岩系主要沉积于湖泊相、泥炭沼泽相、三角洲平原相、河流相沉积环境中。其中，湖泊相、三角洲平原相、泥炭沼泽相沉积环境均能形成稀土含矿层，据湖泊相沉积环境分布的广泛性，认为其可能是研究区稀土矿层最重要的沉积环境类型。

关键词：威宁二叠系稀土含矿岩系沉积型沉积环境

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近场爆炸作用下预制节段RC桥墩的动力行为

工程力学 2024年

作者：马维颖吴昊同济大学土木工程学院

蓄意或偶然性爆炸可导致桥墩严重损毁甚至桥梁整体倒塌，现有桥墩抗爆研究主要针对现浇整体式桥墩，关于预制节段RC（PSRC）桥墩抗爆性能的研究较少。针对新疆和若铁路桥梁PSRC桥墩遭受近场爆炸开展了数值模拟分析。首先，基于PSRC和现... 详细信息

蓄意或偶然性爆炸可导致桥墩严重损毁甚至桥梁整体倒塌，现有桥墩抗爆研究主要针对现浇整体式桥墩，关于预制节段RC（PSRC）桥墩抗爆性能的研究较少。针对新疆和若铁路桥梁PSRC桥墩遭受近场爆炸开展了数值模拟分析。首先，基于PSRC和现浇整体式桥墩试件的野外爆炸试验，通过对比桥墩破坏形态和侧向挠度响应，对采用的数值模拟方法，如结构化任意拉格朗日-欧拉法、预应力施加方法以及材料模型和参数等，进行了充分验证；然后，建立了和若铁路桥梁原型PSRC桥墩的精细化有限元模型，并对美国联邦应急管理署规定的小型货车炸弹爆炸作用下桥墩的破坏形态和动态响应进行分析；进一步讨论了节段数量、初始预应力大小、剪力键和耗能钢筋，以及爆炸距离对PSRC桥墩抗爆性能的影响。上述爆炸工况表明：预制整体式桥墩的抗爆性能优于PSRC桥墩，其次为现浇整体式桥墩，其原因在于现浇整体式桥墩易发生局部剪切破坏，从而导致桥墩丧失承载力，且PSRC桥墩顶部两个节段接缝处易发生严重的混凝土压碎破坏，降低桥墩整体侧向刚度；减小爆炸距离或增加节段数量均会加重PSRC桥墩顶部两个节段接缝处的混凝土压碎程度；增大初始预应力可以有效减小PSRC桥墩的侧向挠度，但同时加重了桥墩底部迎爆面混凝土的破碎程度；剪力键可显著增强5节段PSRC桥墩的侧向刚度，并减弱接缝处的混凝土压碎破坏；耗能钢筋对于提升PSRC桥墩抗爆性能的作用不明显。

关键词：预制节段RC桥墩爆炸荷载数值模拟破坏形态动力行为

大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义

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岩石学报 2024年第1期40卷 140-158页

作者：腊晓峰石永红王娟周安泰合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009

大别造山带是由扬子板块向华北板块俯冲碰撞而形成的,出露了世界上规模最大的、种类最齐全的各类超高压岩石,全面深刻地记录了大陆深俯冲过程。然而,对于该造山带“浅层”(地壳层次)俯冲折返过程的研究则较少涉及,这制约了对大别造山带... 详细信息

大别造山带是由扬子板块向华北板块俯冲碰撞而形成的,出露了世界上规模最大的、种类最齐全的各类超高压岩石,全面深刻地记录了大陆深俯冲过程。然而,对于该造山带“浅层”(地壳层次)俯冲折返过程的研究则较少涉及,这制约了对大别造山带形成全过程的整体理解。为此,本次研究以大别造山带最南缘经历绿帘-角闪岩变质的宿松杂岩为研究靶区,针对该杂岩别河地区的石榴斜长角闪岩展开了精细的岩相学、矿物化学、温压评价和年代学研究。研究表明,该岩石记录了三个变质阶段,其中第二阶段可进一步分为a和b两个亚阶段,具体的变质温压条件分别为:①阶段Ⅰ:T=562±12℃、P=1.03±0.05GPa;②阶段Ⅱ-a:T=663±8℃、P=1.09±0.04GPa;③阶段Ⅱ-b:T=508~584℃、P_(-设定)=0.5~0.7GPa;④阶段Ⅲ:T=396~472℃、P_(-设定)=0.1~0.3GPa。其中,①→②表现为近等压增温型式,反映了一个俯冲迟滞过程,暗示了“浅层”俯冲止于莫霍面附近,并受下伏岩石地幔热源供给导致其持续增温,而②→③→④则显示降温降压样式,表现为缓慢抬升的过程。显然,大别造山带“浅”地壳层次的俯冲属于“暖”俯冲类型,并表现为一个缓慢变质演化过程,明显不同于大别造山带“冷”俯冲类型的大陆深俯冲的快速演化过程。锆石U-Pb年代学研究显示,石榴斜长角闪岩的锆石均为具振荡环带结构,测定的37个谐和年龄范围数据范围为1470±80Ma~1258±101Ma,Th/U比值均大于0.4,加权平均年龄为1381±25Ma,该年龄应为其原岩结晶年龄,代表了哥伦比亚超大陆最终裂解时限。此外,侵入于石榴斜长角闪岩中的富石英花岗岩的加权平均年龄为129±5Ma,反映了中国东部中生代伸展事件。结合前人的年龄资料,可以推测1.38~1.30Ga为哥伦比亚超大陆向罗迪尼亚超大陆转换的时间节点。同时,可以明确宿松杂岩则是由不同时代、不同岩石类型构成的单元,是探究扬子板块自新太古代至中生代漫长复杂的演化过程最佳的场所变质单元。

关键词：宿松杂岩石榴斜长角闪岩中元古代 P-T轨迹金红石Zr温度计

激光刻蚀缺陷增强Pt/TiO_(2)光催化还原CO_(2)性能的实验研究

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西安交通大学学报 2024年第10期58卷 199-211页

作者：张文斐张元周屈兰李娜刘东霞西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 马里兰大学化学与生物分子工程系 20742美国大学公园市

针对二氧化钛(TiO_(2))在光催化反应中光响应能力差、光生载流子易复合等问题,采用激光刻蚀方法对锐钛矿TiO_(2)进行改性,并对其由于激光刻蚀造成的结构和性质变化,以及Pt负载后的金属-载体相互作用特征进行研究。实验结果表明:激光刻... 详细信息

针对二氧化钛(TiO_(2))在光催化反应中光响应能力差、光生载流子易复合等问题,采用激光刻蚀方法对锐钛矿TiO_(2)进行改性,并对其由于激光刻蚀造成的结构和性质变化,以及Pt负载后的金属-载体相互作用特征进行研究。实验结果表明:激光刻蚀导致锐钛矿TiO_(2)的晶粒尺寸增大,形成金红石相,并在TiO_(2)中产生了氧空位(O_(v))和Ti^(3+)缺陷,导致其带隙缩小以及对可见光的响应增强;与原始TiO_(2)中存在的缺陷相比,激光刻蚀诱导的缺陷更稳定,还原性更强,因而以缺陷型TiO_(2)作为载体制备的缺陷型Pt/TiO_(2)催化剂中的金属-载体相互作用也更剧烈,具有更强的电子转移能力和载流子分离性能,在光催化还原二氧化碳(CO_(2))过程中表现出极佳的反应活性和产物选择性。该结果可为激光刻蚀催化剂载体及催化剂在光催化中的材料特性和催化应用研究提供理论支持。

关键词：激光刻蚀二氧化钛载体缺陷金属-载体相互作用二氧化碳光催化

水驱油藏聚乙烯亚胺交联聚合物凝胶体系研究进展

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化工进展 2024年第3期43卷 1506-1523页

作者：王凯罗明良李明忠黄飞飞蒲春生蒲景阳樊乔中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 延安大学石油工程与环境工程学院陕西延安716000 中国石油大学(北京)碳中和示范性能源学院北京102249

聚乙烯亚胺(PEI)是一种低毒性环保材料,它与聚合物交联的凝胶体系具有适用温度范围广、成胶时间可控、成胶后强度大、高温稳定时间长、几乎不受储层岩石矿物影响等优点。本文回顾了以PEI作为交联剂的各类凝胶体系的研究动态,阐明了PEI... 详细信息

聚乙烯亚胺(PEI)是一种低毒性环保材料,它与聚合物交联的凝胶体系具有适用温度范围广、成胶时间可控、成胶后强度大、高温稳定时间长、几乎不受储层岩石矿物影响等优点。本文回顾了以PEI作为交联剂的各类凝胶体系的研究动态,阐明了PEI与各类聚合物的交联反应机理及其凝胶体系特点,分析了各类因素对凝胶性能的影响,并列举了改善凝胶性能的方法和成功的矿场应用实例,重点分析了提高凝胶体系交联活性的方法研究。最后,提出聚丙烯酰胺(PAM)/PEI凝胶体系作为环保型调驱体系在中低温油藏深部调控方面具有非常大的应用前景,应继续深入研究提高PAM/PEI凝胶体系交联效率的方法及其作用机理,以降低聚合物与交联剂用量,为这一体系的推广应用提供理论依据与实验基础。

关键词：聚合物凝胶聚乙烯亚胺交联剂黏度调剖堵水

滇中老街子Pb-Ag矿床稀土元素富集特征及其赋存状态

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中国稀土学报 2024年第3期42卷 591-602页

作者：王博吴鹏杨航昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650221

滇中姚安铅多金属矿床是金沙江-红河富碱斑岩多金属成矿带的典型代表,带内铅多金属矿床中出现稀土矿化富集的现象鲜有报道。近年来,在姚安老街子Pb-Ag矿床发现稀土元素超常富集,部分地段含量已超过工业品位,形成矿(化)体。稀土与铅多金... 详细信息

滇中姚安铅多金属矿床是金沙江-红河富碱斑岩多金属成矿带的典型代表,带内铅多金属矿床中出现稀土矿化富集的现象鲜有报道。近年来,在姚安老街子Pb-Ag矿床发现稀土元素超常富集,部分地段含量已超过工业品位,形成矿(化)体。稀土与铅多金属同空间矿化富集现象引发该类矿床成矿作用研究的问题:稀土元素富集特征及其赋存状态如何?本文系统采集2108,2073,2038,2003 m中段坑道中富碱斑岩样品231件,采用ICP-MS测定稀土元素含量,并绘制其异常分布图,总结稀土元素空间富集规律。研究发现在垂向空间上由浅及深,稀土元素含量呈现递增趋势。通过电子探针分析,识别出独居石、褐帘石等稀土矿物。综合对宏观空间尺度稀土元素的富集特征以及微观尺度稀土赋存状态的研究,认为稀土富集与北东-近东西向断裂、黄铁矿化、方铅矿化在空间上关系密切,该矿床稀土具有成矿潜力与找矿前景。

关键词：稀土元素富集特征赋存状态老街子Pb-Ag矿床滇中

具有高颜色表现能力与低蓝光危害的白光LED光谱优化

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2146-2151页

作者：甄佳弘王智峰李长军辽宁科技大学计算机与软件工程学院辽宁鞍山114051

随着发光二极管的飞速发展,LED照明越来越多的被用于各个行业,且类似医疗、印刷、纺织、美容等行业对LED灯具的颜色表现能力要求很高;同时LED灯具带来的光生物危害也越来越被人们所重视,其中以LED蓝光危害最被人们所熟知。近年来很多研... 详细信息

随着发光二极管的飞速发展,LED照明越来越多的被用于各个行业,且类似医疗、印刷、纺织、美容等行业对LED灯具的颜色表现能力要求很高;同时LED灯具带来的光生物危害也越来越被人们所重视,其中以LED蓝光危害最被人们所熟知。近年来很多研究者致力于如何降低白光LED的蓝光危害,但大部分工作都是在相对较低色温(CCT)的情况下获得需要的白光光谱,或者在一段色温范围内对进行离散穷举来找出最低蓝光危害的那一个相关色温对应的光谱;能够在不同的目标色温下获得同时拥有高颜色表现能力与低蓝光危害辐射的混合白光LED光谱几乎没有。为此,基于现有的多个LED提出了一种目标函数简单的非线性约束优化方法。在以往的研究中发现蓝光危害加权辐射通量与其相关色温呈现线性关系,随着其相关色温的增大,蓝光加权辐射通量也越来越大。要想获得具有低蓝光危害的白光LED光谱,只需固定其相关色温,就会得到每个目标相关色温对应的蓝光加权辐射通量,根据评价LED光源的蓝光危害辐射效率的计算公式,将其分子固定,只需最大化其分母,其蓝光危害辐射效率就会最小化,所以最大化辐射效率即可。针对其光谱功率分布,通过使用一个滤光片对被选择的多个LED混合后的光谱功率分布进行限制,同时因为实际生产需求要对滤光片的光谱透射率添加一个平滑约束,平滑约束则是使用加权平均的方法来完成。最后通过极大化“RP”方法得到各色LED的辐射量权重。仿真结果证明,该方法最终可以获得符合美国国家标准学会的ANSI/NEMA C78.377-2017标准的2700~6500 K八个目标相关色温,分别为2700、3000、3500、4000、4500、5000、5700和6500 K,各个CCT下的光源光谱其显色指数、色彩保真度、色域指数均在90以上,色偏差值在0.0054以内,蓝光危害辐射效率均在0.1以内的混合LED白光光谱。

关键词：蓝光危害 LED光谱优化光谱叠加颜色表现能力

基于光谱学分析的硬质聚氨酯泡沫/钢渣/次磷酸铝复合材料阻燃机理研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1487-1493页

作者：刘梦茹戴震龙红明张浩季益龙杨亚东唐刚安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243032 安徽工业大学材料工程学院安徽马鞍山243032 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室(安徽工业大学) 安徽马鞍山243032 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032

硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的优异性能使其在各领域被广泛应用,但本身的易燃性为其在应用过程中埋下了巨大的安全隐患。钢渣(SS)作为提炼铁精矿后排放的固体废弃物,因其综合利用效率低下而造成一系列环境污染问题。为提高RPUF火灾安全性和钢... 详细信息

硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的优异性能使其在各领域被广泛应用,但本身的易燃性为其在应用过程中埋下了巨大的安全隐患。钢渣(SS)作为提炼铁精矿后排放的固体废弃物,因其综合利用效率低下而造成一系列环境污染问题。为提高RPUF火灾安全性和钢渣的附加值,将SS和次磷酸铝(AHP)引入到RPUF中,采用一步全水发泡法,制备一系列阻燃RPUF(FR-RPUF)复合材料。利用射线荧光光谱分析(XRF)探究了SS的化学成分,并系统研究了SS/AHP对FR-RPUF复合材料的微观形貌、热稳定性、阻燃性能以及气相产物的影响。XRF测试表明:钢渣的化学成分主要是CaO、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、SO_(3)、MgO,以上金属氧化物能够作为协效剂促进聚合物成炭,并覆盖在材料表面阻隔燃烧热,在凝聚相达到阻燃目的。扫描电镜(SEM)测试表明:SS/AHP与RPUF基体的相容性较差导致FR-RPUF的泡孔出现不同程度的破损。阻燃测试表明:RPUF-1、RPUF-4、RPUF-5的极限氧指数分别为24.2 vol%、23.4 vol%、19.7 vol%,说明SS和AHP存在一定的协效阻燃作用,且RPUF/SS/AHP复合材料全部通过UL-94 V-0级别,满足外墙保温材料使用要求。热重-红外分析(TG-FTIR)测试表明:SS/AHP并未改变RPUF的降解过程,气相产物主要为碳氢化合物、羰基化合物、氨基甲酸酯、CO_(2)、异氰酸酯化合物、芳香族化合物、氰化氢、羰基化合物和酯类。对典型挥发性产物进一步分析发现,AHP和SS的加入促进RPUF基体早期降解。拉曼测试表明:当SS/AHP加入到RPUF后,RPUF-4的D峰与G峰的峰面积比(I_(D)/I_(G))值最小,表明SS/AHP的加入提高了FR-RPUF复合材料炭渣的致密性、石墨化程度。结合上述分析提出阻燃机理:首先AHP吸热分解,降低了火焰周围的温度,其分解的PO·自由基捕获游离的HO·抑制连锁反应,分解产生的焦磷酸铝与炭渣覆盖在基体表面,抑制了火焰和可燃气体的扩散。AHP分解产生的PH3遇氧气生成酸性物质(磷酸和聚磷酸),促进了RPUF脱水成炭,并且钢渣中的矿物成分会与磷酸或聚磷酸反应,形成致密炭层,与AHP共同发挥协效阻燃作用。研究为SS和AHP复配阻燃硬质聚氨酯泡沫材料提供理论依据和实验基础。

关键词：光谱学分析硬质聚氨酯泡沫钢渣次磷酸铝复合材料阻燃机理