水凝胶基传感器电极的研究进展

水凝胶是凝胶分子在最佳条件下通过物理或化学交联而制备的亲水聚合物网络，因其具有强大的可调节机械性能、自愈能力、良好的生物相容性，被认为是一种极具应用前景的传感器材料。近年来，柔性可穿戴电子设备逐渐成为人机交互技术和人工智能领域的主要研究方向，水凝胶传感器因具有良好的性能且能够实现多种信号的监测及传输，从而得到广泛研究，促进了柔性可穿戴电子设备的发展。本文介绍了目前水凝胶基传感器电极的研究进展，总结了不同用途的水凝胶基传感器电极的发展历程，重点阐述了水凝胶基传感器的电极在柔性可拉伸传感器领域的应用研究，最后总结分析了目前水凝胶基传感器电极存在的不足，并对水凝胶基传感器及其电极的制备工艺作出了展望。     

三元正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2的研究现状及展望

<正>极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2具有高放电容量、高循环稳定性和环保等优点,能很好的满足新能源电动汽车和小型电子产品的使用要求,因此受到高度关注和广泛研究。本文简述了Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2材料的结构组分、电化学性能以及社会商业价值,总结了该材料制备和改性的方法及特点,并讨论了改性对电化学性能的影响。基于Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2材料国内外研究现状和应用前景,指出了纳米电极制备、多元结构制备、复合处理改性、复合材料制备、复合方法制备是该材料今后主要的发展方向。     

壳聚糖/聚乙烯醇大孔凝胶支架的制备

以壳聚糖和聚乙烯醇(PVA)为原料,制备得到了具有大孔结构的凝胶支架。研究了PVA的添加量、凝胶温度对凝胶形成时间和凝胶强度的影响,以及时间对凝胶强度的影响,并对凝胶的结构进行了表征。研究结果表明,随着PVA添加量的增加,凝胶时间延长,凝胶强度出现最大值;随着凝胶温度的升高,凝胶时间和强度逐渐减小,并且随着时间的延长,凝胶强度明显增加。凝胶具有不均匀的空隙结构并呈现明显的微相分离,孔径分布在100~500μm,PVA片均匀地分散在壳聚糖基质中。     

B(N)掺杂碳纳米管吸附Cu原子的第一性原理研究

利用第一性原理研究了Cu原子与纯(5,5)型碳纳米管、掺B(5,5)型碳纳米管、掺N(5,5)型碳纳米管的吸附作用。结果表明,掺杂B(N)增强了Cu原子在碳纳米管表面的吸附能,其中掺B形成缺电子结构,提高了Cu原子与碳纳米管之间的离子性键结合,掺N形成多电子结构,提高了Cu原子与碳纳米管之间的共价性键结合,特别是掺B改善了Cu原子与碳纳米管之间的电荷转移。此类掺杂有助于改善Cu基碳纳米管复合材料界面的电接触特性。     

环保型双网络水凝胶抑尘剂的性能研究北大核心

基于露天储煤场煤尘污染问题,利用聚乙烯醇(PVA)、黄原胶(XG)和丙烯酸(AA)分子间的氢键作用,制备了具有互穿双网络结构的水凝胶(PVA-XG-AA),并通过加入表面活性剂(SDBS)进一步增强了润湿效果,制备了一种集润湿、黏结于一体的环保型双网络水凝胶抑尘剂(PVA-XG-AA/SDBS);通过表面张力实验及渗透性实验测试发现PVA-XG-AA/SDBS与传统型聚丙烯酸水凝胶抑尘剂(PAA)相比具有更好的润湿性能;通过抗腐蚀性实验以及对喷洒PVAXG-AA/SDBS前后煤粉的工业分析验证了PVA-XG-AA/SDBS的环保性。结果表明:PVA-XGAA/SDBS对金属(铜、铁)和煤质未造成显著影响。     

改性海藻酸钠凝胶球去除稀土废水中U(VI)

通过一步滴定凝胶法制备了三聚氰胺协同戊二醛改性海藻酸钠复合生物材料(Me@SA/GA),用于稀土废水中U(VI)的去除。结果表明,材料制备上Me@SA/GA的SA:Me最优比例为3:1,当U(VI)初始浓度为5mg/L,pH值为5时,静态吸附试验中,Me@SA/GA投加量0.1g/L,吸附15h,对水中U(VI)的吸附量达到19.75mg/g；动态吸附试验中,以1mL/min的流速过柱,Thomas模型拟合其饱和吸附量为526.6mg/g。FTIR、XPS表征结果表明Me@SA/GA吸附U(VI)的相互作用包括静电吸引、颗粒内扩散以及水凝胶的官能团(羧基、氨基和羟基)与U(VI)的配位。Me@SA/GA投加量1g/L对某实际稀土废水试验,其出水U(VI)浓度为0.02mg/L,可达到我国稀土工业污染物排放标准(GB26451-2011)要求。     

聚乙烯醇基水凝胶超级电容器制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)为单体，乙烯基杂化二氧化硅纳米颗粒(VHSNPs)为交联剂，过硫酸铵(APS)为引发剂，硫酸(H2SO4)为溶剂，碘化钾(KI)为氧化还原物质，通过化学反应合成了VHSNPs-PVA/H2SO4/KI水凝胶，然后与泡沫镍组装成超级电容器。采用X射线衍射（XRD）仪、原位红外光谱(IR)仪、场发射扫描电子显微镜(SEM)和能谱（EDS）仪等对合成的水凝胶进行结构表征，通过机械测试研究水凝胶的力学性能，采用电化学工作站对制备的超级电容器进行循环伏安、交流阻抗及恒电流充放电测试。结果表明，VHSNPs-PVA/H2SO4/KI水凝胶具有良好的力学性能，能在一定范围内进行拉伸和压缩，具有很好的保水性，能够有效黏附在物体上。在0.5 A/g的电流密度下，制备的超级电容器质量比电容为190F/g，能量密度为6.60 Wh/kg，且具有很小的内阻和电荷转移电阻，在1 000次恒电流充放电过程中电容保持率为96%。     

深部低煤阶煤层高值化学品与天然气共采技术构想

温和氧化解聚作用下，低阶煤(褐煤、长焰煤)可高效生成高值化学品，同时煤体多尺度流动能力显著改善。针对我国低阶煤资源丰富与煤层中赋存巨量天然气的地质背景，结合低阶煤化学性质特点，提出了基于原位氧化改性的深部低煤阶煤层高值化学品与天然气共采技术构想，从氧化解聚制备羧基化学品方法、氧化改性提高煤层气采收率机理、共采技术模式、地质及工程有利条件等4方面论证了该技术可行性。调研总结发现：低阶煤具有丰富的含氧官能团(如羧基—COOH和酚羟基—OH)和侧链，为氧化解聚制备高值化学品(如羧酸)提供了关键前体结构；过氧化氢、次氯酸钠等氧化剂，在低温(<100℃)、常压条件下，温和氧化解聚低阶煤可高效、低成本制备羧基化学品，实现低阶煤非能源化高值利用；氧化解聚反应对低阶煤具有明显的氧化改性作用，主要表现为煤表面对甲烷的吸附能力减弱、水的疏水性增强、形成溶蚀孔与微裂缝，并可原位生成CO₂,从而增加了煤层气解吸-渗流能力。围绕深部低煤阶煤层气井高效增产改造需求与枯竭煤层气井二次利用，设计了单井压裂-溶浸开采(采气为主)与群井压裂-溶浸开采(采高值化学品为主)2种技术模式。前者通过注...     

导电水凝胶在柔性可拉伸传感领域中的应用

水凝胶是一种由亲水聚合物链组成的三维网络结构凝胶,在水中迅速溶胀后可以保持大量水分而不溶解,表现出与软组织类似的特质。近年来,随着可穿戴电子产品的流行,具备柔性可拉伸特性的电子器件正越来越受到人们广泛的关注。导电水凝胶作为导电性能良好的复合水凝胶材料,能很好地满足上述应用要求。介绍了当前导电水凝胶前沿的研究进展,总结了常见的导电水凝胶制备方法,重点阐述了导电水凝胶在柔性可拉伸传感器领域的应用研究,分析了导电水凝胶基传感器存在的不足。随着物联网(IOT)、智能终端、5G技术的迅速发展,功能性可穿戴电子器件的市场需求日渐攀升,导电水凝胶在柔性可拉伸传感领域应用前景广阔。     

碳纳米管的分散性研究

为了提高碳纳米管的分散能力,对碳纳米管进行修饰和改性,首先对多壁碳纳米管(MWCNTS)进行纯化处理,然后对处理过的MWCNTS进行各种改性,最后采用各种表面修饰剂对MWCNTS进行表面修饰,并对改性后的MWCNTS进行在不同溶剂中的分散性研究。为了考察MWCNTS对聚醚醚酮(PEEK)复合物相容性的影响,利用聚醚醚酮能溶于DMF中的特点,采用水、乙醇、DMF 3种溶剂作比较,选出了有利于PEEK复合材料制备的改性MWCNTS有a-MWCNTS、CTAB/MWCNTS、g-MWCNTS。提出今后应继续研究PEEK/CNT复合材料的制备技术,提高碳纳米管的分散性能,从而提升复合材料的摩擦磨损性能。     

金属表面自愈合涂层的设计制备与性能研究进展北大核心

自愈合涂层一直是涂层领域关注的重点。自愈合涂层受到外界刺激后,可对腐蚀微区的破损位点进行自我修复,从而达到对金属材料表面的有效防护。在综合国内外参考文献基础上,开展金属表面自愈合涂层的设计制备、刺激响应性能和防腐性能研究,并总结和深入分析了不同种类涂层的防腐机理。提出了金属表面自愈合涂层目前仍存在的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。     

热接触变质煤制备石墨烯:化学结构演化

作为具有优异性能的碳材料,石墨烯应用前景广阔。我国煤炭资源储量丰富,以煤为原料,探讨制备石墨烯的研究需不断深化。受岩浆影响的热接触变质煤具有高碳含量、高芳香度等特点,但其制备石墨烯的可行性值得研究。以淮北煤田朔里煤矿5号煤层为研究对象,采集3个靠近岩浆侵入体的热接触变质煤为原料。煤基石墨烯的制备采用改进Hummers法,原煤经石墨化后,通过氧化、超声剥离、还原成石墨烯。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射对煤基石墨、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯逐一进行分析。结果表明:3个样品制得的煤基石墨的(002)晶面间距均为0.3381 nm。氧化石墨烯的分子结构中含有羧基、羟基和环氧基,在还原后这些官能团脱落并形成了还原氧化石墨烯结构中的缺陷。煤基石墨和还原氧化石墨烯的红外光谱都出现了羟基的特征吸收峰,区别在于煤基石墨中的羟基为石墨化过程中所残留的,而还原氧化石墨烯中的羟基则是氧化石墨烯未彻底还原所残留的。拉曼光谱分析的结果表明氧化石墨烯在还原后ID/IG(D峰与G峰强度比)>1,为还原过程中石墨烯片层表面的环氧基脱落形成的面缺陷所导致。由朔里热接触变质煤所制备出的还原氧化石墨烯的平均层数分别为4.29、3.97和4.31,均属少层石墨烯,热接触变质煤可作为制备石墨烯的原料。     

基于PLC自动定尺寸切断机系统设计

完成了一种自动定尺寸切断机的系统设计,通过分析其工作原理、确定其结构、完成了气动工作回路设计。应用Pro/E软件完成了自动定尺寸切断机的虚拟设计及装配,最后应用PLC实现了自动定尺寸切断机的软件和硬件设计。实践表明,该切断机具有结构简单、控制灵活、工作可靠性高等优点。     

针对SO_2脱除的煤基活性炭结构及表面优化调控

以神华褐煤为原料,ZnCl_2为活化剂,采用化学活化法制备煤基活性炭,并通过NaOH溶液改性调控活性炭表面的化学官能团,进行烟气中SO_2吸附的研究。利用扫描电镜观察活性炭的表观形貌,利用低温N_2吸附法表征活性炭的比表面积及孔隙结构,利用红外光谱和Boehm滴定法考察活性炭的表面化学官能团。基于响应曲面法(RSM),对煤基活性炭的制备工艺参数进行了详细探究,建立了炭化温度、炭化时间、升温速率对活性炭比表面积的预测模型。通过响应曲面法得到/min,炭化时间3 h。得g。考察NaOH溶液浓度对煤基活性炭的孔隙结构、表面化学官能团及SO_2吸附量的影响机制。结果表明,NaOH改性后活性炭的表面更加凹凸不平,孔结构被剧烈破坏,活性炭的孔径主要分布在0. 5～0. 6,0. 7～0. 9和1. 0～4. 0 nm范围。在20%NaOH浓度改性时,活性炭具有最高的比表面积(681 m~2积(292 m~2比表面积和孔容下降。随着NaOH浓度的增加,活性炭表面的羧基、羟基等酸性基团的含量下降,而羰基等碱性基团的含量则明显增加。30%NaOH浓度处理样品的碱性基团含量最高,可达到g。进一步对活性炭的微孔比表面积、碱性官能团含量与SO_2吸附量的相关性进行分析,发现SO_2吸附量与微孔比表面积和碱性官能团含量都呈现正线性相关关系,且碱性官能团含量的相关性高于微孔比表面积。因此,表面碱性官能团和微孔结构有利于SO_2在活性炭表面的吸附。     

选煤厂设计专家系统知识表达方式的选择

知识库是构造专家系统的核心，选煤厂设计的专家知识表达较困难，因为选煤厂设计的过程中所用知识量大，用一般表示方法繁琐、冗长、甚至有些知识不易用清晰的条目表示，根据这些知识的特点，选煤厂设计专家系统选择产生式规则、过程和面向对象等不同方法表达之，多种知识表示形式综合使用，可相互取长补短，使不同特点的知识表达更简洁，使整个系统更灵活、工作速度更快。     

煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别研究

当前的煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别方法没有提取供电系统的电力信号特征,导致故障识别精度较低与故障识别性能较差。为了解决这一问题,提出煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别方法。首先,利用经验小波变换提取煤矿井下柔性直流输电系统短路故障特征量;其次,根据故障特征量提取结果构建电力相关矩阵,进而获取电力运行状态;最后,融合电力相关数据得出电力短路故障发生的概率,即为短路故障识别结果,实现煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别。实验结果表明,所提方法的故障识别精度高和故障识别性能好,可以在实际中进一步推广。     

煤基活性炭定向制备的概念与原理

由于活性炭的吸附性能主要由其孔结构和表面官能团的种类与数量决定,甚至孔结构对活性炭的性能有时有决定性的影响,因而,根据用途与应用领域对吸附剂性能的要求,定向制备具有特定孔结构的活性炭方法就具有重大的意义。本文在对活性炭制备过程中调控孔结构方法的研究状况综述性评介的基础上,提出活性炭定向制备的概念,阐释了孔结构调控机理和方法,以期指导制备具有要求结构和性能活性炭的生产实践。     

制备方法对硫/活性炭复合材料性能的影响

以升华硫和活性炭为原料,分别采用机械固相混合、液相混合和高温固相法制备了硫/活性炭复合正极材料,并用X射线衍射(XRD)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、交换电流密度(j0)和恒流充放电测试考察了所得材料的结构及电化学性能.发现制备方法对复合材料的放电比容量和循环性能有明显影响,高温固相法制备的材料有更好的电化学性能,在0.1 C倍率下充放电,其首次放电比容量为465.3 mAh/g,分别是机械固相混合和液相混合所得样品放电比容量的5.8倍和2倍;10次循环后放电比容量仍然大于100 mAh/g.     

选煤厂煤伴生矿物煤泥水处理系统工艺改造设计

选煤厂伴生矿物煤泥水处理系统中，煤的粒度差异会导致其分选精度较差。为提高煤泥水处理系统的处理效果，提出了选煤厂伴生矿物煤泥水处理系统的改造设计方法。根据采集到的煤泥数据，对煤泥的浓度和粒度进行测量和分析，实现了煤伴生矿物煤泥水的性质分析。根据分析结果，分别对煤泥分选流程、煤泥脱矿短流程和煤泥水剂处理3个方面进行了改造和优化，完成了选煤厂伴生矿物煤泥水处理系统的改造设计。通过对改造前后的净耗水量、水煤浆灰分和循环水浓度的测试，结果表明该方法是有效的。     

高炉瓦斯泥球团制备参数优化研究

采用聚乙烯醇(PVA)作粘结剂,对攀枝花某钢铁厂高炉瓦斯泥进行造球,研究了瓦斯泥造球工艺参数并对其进行了优化。结果发现：制粒10min的瓦斯泥造球粉料较好;球团落下次数最高工艺条件：PVA浓度为0.4%,造球加水量为10g,成球压力8MPa;该工艺条件下得到生球和干球团落下次数分别为12.5次/个和22.5次/个,抗压强度分别为52.3N/个和136.4N/个,干球耐磨指数为1.59%,干球转鼓指数为97.87%,符合竖炉直接还原入炉球团的要求。