CFD Modeling of Active Volume Creation in a Non‐Newtonian Fluid Agitated by Submerged Recirculating Jets

Computational fluid dynamics (CFD) models were employed to investigate flow conditions inside a model reactor in which yield stress non‐Newtonian liquid is mobilized using submerged recirculating jets. The simulation results agree well with the experimental results of active volume in the reactor obtained using flow visualization by the authors in a previous study. The models developed are capable of predicting a critical jet velocity (v_c) that determines the extent of active volume obtained due to jet mixing. The v_c values are influenced both by the rheological properties of the liquid and the nozzle orientation. The liquid with higher effective viscosity leads to higher v_c for a downward facing injection nozzle. However, an upward facing injection nozzle along with a downward facing suction nozzle generates enhanced complementary flow fields which overcome the rheological constraints of the liquid and lead to lower v_c.     

咖啡渣活性炭的制备、表征及其对Cr(Ⅵ)的吸附机制研究

以碘吸附值为评价指标，活化时间、活化温度和浸渍比为影响因素，采用响应面法试验设计对磷酸活化法制备咖啡渣活性炭的工艺条件进行优化，并通过静态吸附试验研究了不同吸附时间、溶液pH值和吸附温度条件下，活性炭对水溶液中Cr（Ⅵ）吸附性能的影响，最后利用Langmuir、Freundlich吸附等温方程、准一级动力学方程、准二级动力学方程和颗粒内部扩散方程进行拟合。试验结果表明，制备咖啡渣活性炭的最佳工艺条件为活化时间1 h、活化温度498℃、浸渍比1.72；在此条件下活性炭得率为30.4%，碘吸附值为（799±16）mg/g，比表面积为1 006 m²/g，孔容为0.779 cm³/g、微孔孔容为0.051 cm³/g、平均孔径为3.088 nm。较低pH值和较高温度能够促进活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附；Langmuir等温方程能够更好地描述活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附效果；活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附分3个阶段：快速吸附阶段、慢速吸附阶段和吸附平衡阶段，10 min内可完成吸附总量的79%，360 min内达到吸附平衡，该吸附过程符合准二级吸附动力学方程。分析表明咖啡渣活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附主要为单分子层的化学吸附。     

核聚变堆用钨表面超精密抛光的研究现状与趋势

钨作为未来核聚变堆中最有前景的面向等离子体材料,在反应堆工况下将承受高能粒子的辐照冲击。表面质量的好坏会直接影响材料的氢/氦滞留行为和辐照损伤程度,进而影响聚变堆的安全性和可靠性。现阶段,针对钨的抗辐照改性研究主要着眼于材料的成分、结构和组织设计,关于机械加工对材料表面抗辐照改性的研究甚少。文章聚焦前沿科学问题,从机械加工角度分析核材料领域科学问题,结合国内外相关研究成果及核聚变堆用钨(PFM-W)的机械加工现状,阐述了PFM-W表面超精密抛光的必要性。通过对比不同抛光方法,提出了磁流变抛光和力流变抛光是较为适合PFM-W表面超精密加工的观点,并对未来PFM-W表面超精密抛光研究趋势进行了分析,重点在抛光方法的探索以及抛光后材料表面质量对抗辐照性能影响的研究。     

基于UG的正交车铣加工回转体表面微观残留仿真

正交车铣加工的回转体表面由铣刀与工件的复合相对运动形成,其形成机理独特,多个参数影响其表面微观形貌。为研究切削参数对正交车铣回转体表面微观残留的影响,基于UG建立了正交车铣回转体表面的仿真加工方法,并通过Vericut构建了虚拟五轴车铣加工环境,由此仿真研究了周向每齿进给量对正交车铣回转体表面微观残留的影响,发现已加工表面微观残留高度随周向每齿进给量增加显著增大。     

平面桁架构建的定日镜面形支撑结构优化及实验

针对反射面成型的复杂影响因素，提出平面桁架构建的定日镜面形支撑结构优化技术路线. 利用模拟仿真、数值计算和优化算法等方法，解析20 m²定日镜面形定义技术路线的4个组成环节：面形规格及宽高比、上弦杆的截面矩、平面桁架组间距的最优值、机加工中工艺控制要点的量化. 试制小型定日镜进行实验，分析光斑形状和能流密度分布特性，并与理想球面形光斑比较，两者的拟合优度大于0.98. 实验结果表明，当反射镜宽高比取1.2，上弦杆截面矩取40 000 mm⁴，桁架组间距取950 mm，上弦杆和斜杆的开孔公差小于0.9 mm时，反射面形的质量提升. 研究从原理和实践上证明了该优化技术路线的可行性.     

基于萤石溶解/表面转化的含钙矿物表面定向调控浮选技术及机理研究

研究了萤石在白钨矿和方解石表面溶解和转化的可能性, 发现萤石可以在特定的捕收剂体系下作为抑制剂实现含钙矿物的浮选分离。浮选实验结果表明, 萤石作为抑制剂, 在白钨矿和方解石的浮选中, 用量小、作用效果明显; 动电位检测结果证实了萤石能明显降低方解石的动电位, 但对白钨矿基本没有影响; XPS检测结果证明了萤石对方解石的作用主要在于对Ca-O键能的减弱和Ca-F基团的生成, 即在方解石表面生成CaF2膜; AFM检测则可直观观察到方解石表面经过萤石处理之后出现明显的起伏, 印证了离子的侵蚀与CaF₂膜的生成。     

On‐the‐Spot Immobilization of Quantum Dots,Graphene Oxide,and Proteins via Hydrophobins

Class I hydrophobin Vmh2, a peculiar surface active and versatile fungal protein, is known to self‐assemble into chemically stable amphiphilic films, to be able to change wettability of surfaces, and to strongly adsorb other proteins. Herein, a fast, highly homogeneous and efficient glass functionalization by spontaneous self‐assembling of Vmh2 at liquid–solid interfaces is achieved (in 2 min). The Vmh2‐coated glass slides are proven to immobilize not only proteins but also nanomaterials such as graphene oxide (GO) and quantum dots (QDs). As models, bovine serum albumin labeled with Alexa 555 fluorophore, anti‐immunoglobulin G antibodies, and cadmium telluride QDs are patterned in a microarray fashion in order to demonstrate functionality, reproducibility, and versatility of the proposed substrate. Additionally, a GO layer is effectively and homogeneously self‐assembled onto the studied functionalized surface. This approach offers a quick and simple alternative to immobilize nanomaterials and proteins, which is appealing for new bioanalytical and nanobioenabled applications.     

ZK60镁合金表面滚压强化试验研究

试验研究了ZK60镁合金表面滚压加工中工艺参数对试件表面粗糙度、表面形貌、表面残余应力和表层显微硬度的影响,结果表明滚压力和重复滚压次数对试件的表面粗糙度、表面形貌以及表面残余应力和表层硬度影响程度较大,滚压速度影响较小。对精车ZK60镁合金试件进行滚压加工,试件表面粗糙度R a、R z最大减小了50.3%和48.1%;残余压应力最大可达-54.55 MPa;显微硬度从试件表层到内部基体材料逐渐降低,表层硬度值最大为92.83 HV 0.25,比基体材料硬度提高了15.32%。