酸性锌空电池中锌在钛电极上沉积与溶出研究

为研究开发酸性电解质可充式二次锌空电池,实验研究了以钛板为基体的锌电极,通过线性扫描曲线、SEM、金相、以及充电等方法来测试其性能,考察酸度、电流密度对锌沉积性能的影响程度,探索在酸性环境下最佳的溶液配比和最适宜的电流密度。在常温、酸浓度为1.0 mol/L,沉积锌适宜的电流密度为50～60 mA/cm2,沉积在钛板上锌的槽电压平台为3.0～3.1 V,沉积上的锌均匀致密,没有明显的枝晶和变形问题;六次循环沉积溶出实验后,电流效率高于85%,说明钛板是可行的新型可充式酸性锌空电池的锌载体材料。     

基于数字体图像相关法的TATB基PBX材料内部变形测量

研究采用μ-CT对单轴压缩过程中的三氨基三硝基苯（TATB）基高聚物黏结炸药（Polymer Bonded Explosives, PBX）试件进行了原位扫描,获得了不同载荷下试件的三维数字体图像;采用基于反向组合高斯-牛顿配准算法（Inverse Compositional Gauss-Newton, IC-GN）的局部数字体图像（Digital Volume Correlation, DVC）方法分析了试件加载前后的2组数字体图像,获得了试件内部具有亚体素精度的三维位移场和应变场;基于获得的应变场根据胡克定律弹性本构关系,重建试件内部的三维应力场。研究结果表明,基于μ-CT和DVC结合的内部变形测量技术能够直观地揭示试件内部应变局部化区域的产生,并识别亚体素微裂纹在样品中的位置。     

WO3-TiO2复合空心球的制备及其光催化性能

以钛酸四正丁酯和偏钨酸铵为原料,采用水热-模板法制备复合WO3-TiO2光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等手段对催化剂的结构和光学性能进行表征。结果表明:WO3-TiO2复合半导体中的TiO2为锐钛矿晶型,焙烧后的WO3-TiO2呈中空球形结构,粒径在320 nm左右,且粒径分布均匀,其比表面积和平均孔径分别为40.95 m2/g和16.91 nm,WO3-TiO2复合半导体的紫外-可见吸收边带较TiO2的红移约50 nm,并在400~500 nm处有吸收。光降解甲基橙(MO)实验显示:经过80 min光照后,WO3-TiO2复合半导体在紫外和可见光下对甲基橙的降解率分别为99.2%和81%,而TiO2的仅为64%和25%,且在紫外和可见光下WO3-TiO2复合半导体的表观速率常数分别是TiO2的3.2和4.9倍左右。     

PBX代用粉体超声加载成型的实验研究

设计了PBX代用粉体超声成型装置。研究了超声波加载对含能有机复合粉末成型效果的作用,对于直径为200mm、高为60~65 mm的压坯,与相同条件下无超声压制相对比,压坯密度提高了1.79%;声速测试表明,压坯强度有一定增强;CT成像表明压坯均匀性有一定提高;压坯表面温度分布均匀,未出现局部过热现象。研究表明超声波加载技术在较大尺寸含能材料成型过程中对提高成品品质具有促进作用。     

PBX压制过程中细观力学行为的二维数值模拟

应用圆形近似,建立了炸药颗粒随机分布的细观力学模型。进行了基于物质点法的奥克托今(HMX)基高聚物粘结炸药(PBX)炸药压制过程中力学行为的数值模拟。重点分析了压制过程中体系的应力和温度的变化以及晶体颗粒的变形。模拟结果表明,压制过程可以分为整合和巩固两个阶段。在整合阶段,颗粒受到压力而重新排列,应力产生于颗粒与压缩面的接触部分,并形成了多条的应力链。应力链沿炸药颗粒间的接触面向上和向下传播,体系在受力的过程中温度逐渐升高,体系局部最大温升为10K。体系进入巩固阶段的塑性形变过程后,内部应力梯度减小,同时体系内部明显存在温差,最大温差为20K。     

钛板为负极载体的酸性二次电池性能研究

在国内首次自组装了以Pt／C气体扩散电极为正极,Ti板为负极材料的新型酸性锌空气电池,进行了新电池性能测试。结果如下,实验以电流密度为20mA／cm。来恒流充放电,首次放电压平台在0．92V,充电平台在2．65V左右,充电电压在不断上升,可能是由于氧气析出后破环了Pt／C电极结构引起;在新型锌空电池的锌负极表现出优良的性能,在整个电池性能改变时,锌负极的沉积与溶出所需电压基本维持稳定状态,实验进行了七个循环,显示出酸性锌空气电池是可行的。     

PBX-9501粘结剂状态方程及其力学性能的MD模拟

利用COMPASS力场,在不同压力和温度条件下对PBX-9501粘结剂体系进行了分子动力学模拟和静态力学分析。通过研究PBX-9501粘结剂的压缩行为,获得该材料在600K/700K下的等温压缩线,并采用不同状态方程对结果进行拟合处理,确定方程中的参数。模拟结果表明经典Tait和Sun状态方程适用于描述PBX-9501粘结剂的等温压缩行为。通过静态力学分析,得到体系各模量和弹性系数随温度的变化,分析发现随着温度升高,材料的刚性减弱,弹性增强。     

温度对RDX基PBX压制成型内部质量的影响

针对黑索今(RDX)基高聚物黏结炸药(PBX)压装成型易出现裂纹损伤的问题,利用X射线、超声和密度检测等手段研究了压制温度、降温速率和升温速率对Φ60mm×60mm RDX基PBX药柱裂纹影响。结果表明:在药柱压制过程中增加保温,控制药柱冷却温度不低于45℃,降温速率和升温速率不超过5℃·h-1,可以有效地减少或消除药柱内部裂纹;提高压制温度,有利于提高药柱加工性能,改善炸药质量。     

超声压制粉体成形技术研究进展

超声粉体压制技术适合众多种类的粉体材料以及较难加工的高分子材料等,不但制得的压坯密度和均匀度能有效提高,而且压制过程环保、安全。国内外开展了金属粉末、无机物中的陶瓷粉末、高分子材料中的塑料粉末,以及高分子含能材料的复合粉末等的超声压制成形研究,取得了许多成果,大大促进了超声压制粉体成形技术在国民经济和国防建设中的广泛应用。该文介绍了超声压制粉体成形技术的研究进展。