烃类水合物导热特性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法Green-Kubo理论计算了263.15 K、3 MPa,sⅠ乙烷水合物、乙烯水合物的导热,给出密度和热导率值。从主客体分子和晶体结构（致密性、规整程度）对导热的影响等角度研究了烃类水合物（甲烷水合物、乙烷水合物、乙烯水合物）导热的特性。结果显示化学性质相似、分子量相差不大的烃类形成的水合物,其导热具有相似的温度压力依赖关系和晶体结构相关关系。对于sⅠ型水合物,水分子对水合物导热的影响远远超过客体分子对导热的影响。水合物的分子量越大,水合物密度越大,热导率越大。水合物晶体越致密、晶格越规整,热导率越大。     

笼形水合物及水合物技术现状及展望

简要介绍了笼形水合物概念及水合物研究史。阐述了水合物的3种晶体结构以及客体分子对晶体结构的影响，讨论了密度、热导率等物性，评述了水合物生成条件和生成机理方面的研究成果。着重介绍了水合物技术在水溶液浓缩和海水淡化、气体混合物分离、气体储运、近临界和超临界萃取、生物蛋白酶提取等主要领域中的应用状况。     

纳米粒子对CO_2水合物导热性能的影响

试验研究了不同种类(Al_2O_3、Cu、SiO_2)、不同质量分数(0.05%、0.1%、0.15%)及不同粒径(10、30、50 nm)的纳米粒子对CO_2水合物热导率的影响。结果表明温度为-5~5℃时,纯CO_2水合物热导率为0.553~0.5861W·m~(-1)·K~(-1),具有玻璃体的变化特性。分散剂SDBS的加入,可改善CO_2水合物-纳米粒子体系的导热性能。在相同的质量分数和粒径下,纳米Cu粒子对CO_2水合物热导率的增强作用最好,但综合考虑水合物生成特性和溶液悬浮稳定性,选用纳米Al2O3粒子较合适。Al2O3粒子粒径越小,水合物热导率越大,15 nm比50 nm纳米粒子体系中CO_2水合物热导率的增长率平均提高了12.7%。此外,CO_2水合物热导率随Al2O3粒子质量分数的增大而增大,质量分数由0.05%增加到0.15%时,水合物热导率的增长率由4.2%提高到8.2%。     

甲烷水合物声子导热及量子修正

采用平衡分子动力学方法模拟了甲烷水合物的导热,给出了30～150 K甲烷水合物的热导率。采用量子修正对分子模拟结果进行处理,可以得到更接近实验值的结果。当模拟温度低于德拜温度时,量子效应对分子模拟结果的影响较大。通过对热流自相关函数拟合得到了声学声子和光学声子的弛豫时间。结果显示,声子弛豫时间随温度增加逐渐减小,声学声子导热在水合物的导热中比重最大。随着碳氧原子之间相互作用力的增加,碳氧原子之间振动的耦合程度增加,甲烷水合物的热导率增加。     

短切炭纤维对无压烧结ZrB_2-ZrC复合陶瓷性能的影响

以ZrB_2为基体,ZrC和短切高导热炭纤维为增强相,采用无压烧结工艺制备出C-ZrB_2-ZrC复合陶瓷材料,研究炭纤维添加量、烧结温度对C-ZrB_2-ZrC复合陶瓷材料致密度、抗烧蚀性能、热导率以及显微组织结构的影响。试样致密度最高可达95.5%、开孔率最低为0.5%、热导率最高为129 W/(m·℃)、质量烧蚀损失率最小为2.9×10~(-5) g/s,线烧蚀率最小为4.2×10~(-5) mm/s。研究结果表明,高导热炭纤维的加入能促进复合陶瓷材料的致密化,增强复合陶瓷材料的热导性能以及抗烧蚀性能。     

基于TDTR技术水合物热导率测量方法

四氢呋喃水合物（THF）是典形的笼形水合物,目前有关其热导率的报道较少,且都存在测量样品不是单一相、测量过程水合物发生分解等问题。采用基于飞秒脉冲激光的时域热反射法（TDTR）测量THF热导率。根据样品常温下是流体的特点,设计了可同时适用样品制备及TDTR测量的温控台,实现THF热导率非接触原位测量。获得THF热导率为0.6 W/(m?K),Al/THF界面热导为90.3 MW/(m²?K)。该实验结果有助于理解并完善固体水合物微观导热机理,明晰水分子笼子和客体分子的耦合关系。     

纳米粒子对CO2水合物导热性能的影响

试验研究了不同种类（Al₂O₃、Cu、SiO₂）、不同质量分数（0.05%、0.1%、0.15%）及不同粒径（10、30、50 nm）的纳米粒子对CO₂水合物热导率的影响。结果表明温度为-5~5℃时,纯CO₂水合物热导率为0.553~0.5861 W·m^-1·K^-1,具有玻璃体的变化特性。分散剂SDBS的加入,可改善CO₂水合物-纳米粒子体系的导热性能。在相同的质量分数和粒径下,纳米Cu粒子对CO₂水合物热导率的增强作用最好,但综合考虑水合物生成特性和溶液悬浮稳定性,选用纳米Al₂O₃粒子较合适。Al₂O₃粒子粒径越小,水合物热导率越大,15 nm比50 nm纳米粒子体系中CO₂水合物热导率的增长率平均提高了12.7%。此外,CO₂水合物热导率随Al₂O₃粒子质量分数的增大而增大,质量分数由0.05%增加到0.15%时,水合物热导率的增长率由4.2%提高到8.2%。     

导热橡胶技术的研究进展

综述导热橡胶材料的基体、填料导热性能的影响因素,并对导热橡胶导热技术的研究进展进行介绍。热导率与填料的粒子粒径有关,界面热阻也与其粒径有关,粒径越小,与基体界面间的热阻越大。综合考虑填料自身热导率、粒径与界面热阻等因素,选用合适粒径的导热粒子,以易于在基体内形成导热网络,降低界面热阻。通过发挥导热粒子间的协同导热通路效应,可有效改善基体的导热性能。     

加成型导热电子灌封胶

正浙江新安化工集团股份有限公司的王柯等人以端乙烯基硅油(黏度500 mPa·s、乙烯基摩尔分数1.2%)为基胶、含氢硅油(硅氢基质量分数0.3%)为交联剂、A1203和氮化硼(BN)为导热填料,制得双组分加成型导热灌封胶。研究了导热填料的种类、用量和配比对灌封胶导热性能的影响。结果表明:采用不同变体的A1203的灌封胶的黏度和力学性能相近,但采用α-A1203的灌封胶热导率最大;且α-A1203的粒径越大,灌封胶的热导率越大,但其拉伸强度和拉     

载体对CuCl2-La（NO3）3／AC吸附分离乙烯／乙烷的影响

考察了不同种类的活性炭载体对CuCl2-La（NO3）3/AC吸附剂吸附乙烯性能的影响。通过XRD表征表明,CuCl在4种活性炭上均呈高度分散状态。对吸附剂的比表面、总孔容、微孔孔容和平均孔径测试结果表明,活性炭的平均孔径和微孔孔容大小决定乙烯的吸附量和乙烯／乙烷分离因数大小。活性炭的平均孔径越小,微孔孔容越大,对乙烯的吸附量越大,乙烯,乙烷分离因数越大。以上海椰壳炭为载体的吸附剂因为具有最小的平均孔径和最大的微孔孔容,因此,对乙烯的吸附效果最好。     

离子液体与动力学抑制剂作用下混合气体水合物生成特性研究

利用等温恒容法实验考察了一种高性能离子液体N-丁基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸盐([BMP][BF₄])、两种动力学抑制剂(KHIs)[聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯己内酰胺(PVCap)]及[BMP][BF₄]与KHI的二元混合物对甲烷/乙烷/丙烷三元混合气体水合物生成动力学过程的影响规律。通过分析压力和气相组分变化规律，发现混合气体水合物呈现两步骤生长模式。在高过冷度(>10℃)和高搅拌速率(1000 r/min)条件下，单一添加剂基本失效，而[BMP][BF₄]可较好协助增强PVCap的抑制性能。粉末X射线衍射和激光拉曼光谱测试结果均显示，所有体系中形成的水合物样品结构同时存在sⅠ型和sⅡ型，抑制剂的添加主要影响两种晶体结构的相对含量和各客体分子的笼子占有率。最后探讨了协同抑制机理。     

长输天然气管道水合物生成预测及影响因素分析

在管道输送天然气中,准确预测水合物生成位置及其影响因素分析,对管道安全运行十分重要。为此,基于长输管线温度、压力计算与水合物生成条件预测模型,建立了长输管线水合物生成位置预测程序,并对具体实例进行分析,结果表明,管径越小、输量越大、保温材料导热系数越小、天然气中H2S含量越低、CO2含量越高,水合物生成范围缩小。该程序对长输天然气管道设计、安全管理、天然气脱硫处理提供了技术支持。     

粘度测定法研究两亲接枝共聚物PMMA-g-PEO在甲苯中的胶束化行为

采用粘度测定法研究了规整性两亲接枝共聚物聚甲基丙烯酸甲酯 g 聚氧乙烯 (PMMA -g -PEO)在选择性溶剂甲苯中的胶束化行为 ,结果表明PMMA -g -PEO在甲苯中可形成胶束。体系的浓度、温度和结构决定了两亲接枝共聚物的聚焦态结构。随着温度的降低或浓度的升高PMMA -g -PEO在甲苯中分别以单分子、小胶束、大胶束的形式存在。在本实验范围内 ,温度越高、PEO含量越大、PEO接枝链越短、PMMA -g -PEO分子量越小、形成胶束的临界胶束化浓度 (CMC)也越小     

H型气体水合物导热系数的分子动力学模拟

气体水合物^[1]是由水和小分子气体形成的非水学计量型笼型晶体。到目前为止,已经发现的气体水合物结构有3种,即Ⅰ型、Ⅱ型和H型,水合物的导热系数是一个很重要的物性参数,人们已对Ⅰ型和Ⅱ型水合物的导热系数进行了较多的实验和理论研究,包括分子模拟研究^[2],由于H型水合物发现较晚,其导热系数无论是实验值还是理论值均未见文献报道,因此本文对H型水合物的导热系数进行了分子动力学模拟。为了给H型气体水合物导热系数的模拟计算提供可靠的热能模型和模拟算法,本文首先对冰体系和空水合物的导热系数进行了分子动力学模拟。     

介孔复合材料内界面热阻及热导率

界面广泛存在于复合材料中,对介孔复合材料热物性起着决定性的影响,研究界面的导热特性对于认识和理解介孔复合材料的导热机制十分重要。利用非平衡的分子动力学模拟方法计算介孔复合材料中基材与填充物间的界面热阻,考察界面热阻随温度、材料质量差异的变化,进一步用界面热阻修正介孔复合材料的有效热导率。结果表明,界面热阻的数量级为10~(-11) m~2·K·W~(-1),并随温度升高逐渐降低。界面两端材料质量差异越大,界面热阻越高。可通过减小孔径、减小纳米线长度、增大纳米线间距、降低纳米线填充率来降低介孔复合材料的有效热导率。界面热阻能降低材料的有效热导率。孔径越小、纳米线间距越小、纳米线长度越长、填充率越高,界面热阻降低热导率效果越显著。     

水泥-铁尾矿泡沫混凝土的性能研究

研究了铁尾矿掺量对水泥-铁尾矿泡沫混凝土的干体积密度和抗压强度的影响,以及孔结构对泡沫混凝土导热系数的影响.测试了泡沫混凝土的导热系数,用显微镜和图像分析软件分析了泡沫混凝土的气孔结构,建立泡沫混凝土的抗压强度与干体积密度的关系模型,分析导热系数随孔结构的变化规律.结果表明铁尾矿取代水泥后泡沫混凝土的抗压强度降低,且其影响程度随混凝土气孔率的增大而减小.泡沫混凝土的抗压强度与干体积密度呈对数关系,与铁尾矿掺量成指数关系.泡沫混凝土密度相同时,气孔孔径越大抗压强度越高.随着气孔孔径的增大,泡沫混凝土的导热系数逐渐增大;随着孔隙率的增大,泡沫混凝土的导热系数逐渐减小;当孔隙率一定时,气孔孔径越小导热系数越小.     

分子量分布对低密度聚乙烯光氧老化特性的影响

采用衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR)、热重分析法(TG)、凝胶渗透色谱(GPC)、扫描电子显微镜(SEM)和力学试验比较研究了不同分子量分布指数低密度聚乙烯(LDPE)的光氧老化特性,分析了分子量分布对LDPE化学结构、热稳定性、平均分子量、表面微观形貌和力学性能的影响规律。结果表明分子量分布越宽,LDPE不饱和度增长越剧烈,支化作用增长越显著;分子量分布越窄,羰基指数增长越快;分子量分布对于分子结构的断链行为并无影响。分子量分布指数越大,LDPE起始热分解温度和失重5%对应温度下降更快,热稳定性更容易变差,平均分子量下降更多,表面微观形貌老化现象越严重;弯曲强度和冲击强度受影响更显著,指数为6.0的LDPE老化24 d冲击强度就已丧失。分析认为,分子量越大、分布越窄表明分子链越长、短分子链越少,与氧接触而产生自由基的概率也越小,因此聚乙烯分子量分布越宽,材料越容易老化。     

SEBS分子量和分子结构对其共混物性能的影响

研究了苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)分子量和分子结构对其共混物的力学性能、永久压缩变形和流变性能的影响。结果表明:高分子量的线型SEBS拥有更优的力学性能,更低的高温永久压缩变形;当SEBS的分子量大于临界分子量(7×104~10×104 g/mol之间)时,其室温永久压缩变形不受分子量和分子结构的影响;星型SEBS较线型含有更多的二嵌段苯乙烯-乙烯/丁烯(SEB),其分子量越高,二嵌段SEB含量越高;SEBS的分子量越大,苯乙烯含量越高,共混物的熔体黏度就越大,表观剪切黏度对剪切速率的敏感性越强。     

客体分子数对甲烷水合物导热性能影响的分子动力学模拟

本文通过采用EMD方法Green-Kubo理论计算263.15 K 晶穴占有率0-100% sI甲烷水合物导热系数,研究客体分子数对甲烷水合物导热性能的影响。模拟结果显示,甲烷水合物的低导热性能由主体分子构建的笼型结构决定。而在相同温压条件下,随着客体分子甲烷进入晶胞数目增多,晶穴占有率增大后,密度增大,同时客体分子对声子的散射也增强,二者均导致导热性能增强。     

粘度测定法研究两亲接枝共聚物PMMA—g—PEO在甲苯中的胶束化行为

采用粘度测定法研究了规整性两亲接枝共聚甲基丙烯酸甲酯－g－聚氧乙烯（PMMA-g-PEO）在选择性溶剂甲苯中的胶束化行为，结果表明PMMA-g-PEO在甲苯中可形成胶束，体系的浓度，温度和结构决定了两亲接枝共聚物的聚焦态结构，随着温度的降低或浓度的升高PMMA-g-PEO在甲醛中分别以单分子，小胶束，大胶事泊形式存在。在本实验范围内，温度越高，PEO含量越大，PEO接枝链越短，PMMA-g-PEO分子量越小，形成胶束的临界胶束化浓度（CMC）也越小。