电沉积nano-Al_2O_3/Ni+Co梯度复合镀层

采用电沉积方法以灰铸铁为基体制备了金属与纳米陶瓷复合镀层,基质金属为镍钴,第二相纳米陶瓷颗粒选用Al2O3。通过表面形态观察可知,由于纳米颗粒的高活性表面为沉积过程提供了大量的核心,使得复合镀层较金属镍钴镀层组织致密,晶粒细小。线扫描成分分析表明:镀层中纳米颗粒含量呈梯度分布。对其显微硬度进行测量,结果显示:复合镀层显微硬度由表层到里层呈梯度分布。耐磨性试验表明:复合镀层中Al2O3纳米颗粒产生的弥散强化效应和晶粒细化效应使复合镀层耐磨性显著优于纯镍钴镀层。对复合镀层和纯镍钴镀层磨损形貌的观察分析表明:复合镀层磨损表面出现沿摩擦副运动方向的犁沟,而纯镍钴镀层磨损表面呈现大片剥落,磨损机制为黏着磨损。     

蝴蝶翅膀表面非光滑鳞片对润湿性的影响

对8科34属48种蝴蝶翅膀表面的润湿性进行了定性、定量研究。用扫描电子显微镜对蝴蝶翅膀表面进行观察得到:鳞片长为55~150μm,宽为35~105μm,鳞片上突起的高为200~950 nm。用视频光学接触角测量仪对翅膀表面的静态接触角和滚动角进行测量得到:接触角为134.0°~159.2°,表明翅膀表面具有较强的疏水性;顺向滚动角均小于3°,逆向滚动角均大于65°,表明翅膀鳞片结构具有明显的各向异性。蝴蝶翅膀表面的润湿性是由鳞片微米和纳米结构协同作用的结果。     

典型植物叶片非光滑表面的纳米力学特性

利用纳米技术对几种典型植物叶片表面进行了纳米级硬度的测定。结果表明:不同质地、不同生存环境的植物叶表面形态、结构不同,从而使植物叶表面的硬度不同。其中革质鲜叶片(毛竹,紫丁香)表面硬度较大,蜡质叶片(水莲,美人蕉等)硬度较小;植物非光滑叶表形态中凸包处硬度较凹坑处的硬度大;同一叶片表层的硬度大于内层的硬度。本研究为工程仿生的表面耐磨涂层设计及其自然复合材料的选择提供有益参考。     

透明质酸产生菌的筛选及诱变

从140份牛鼻粘膜中筛选出一株透明质酸产生菌。对其进行紫外线诱变和亚硝基胍诱变复合处理,从血琼脂平板上筛选出一株不具有溶血性的突变菌。该菌透明质酸精提物的产量由0.69 g/L提高到0.94 g/L,为下一步育种工作奠定了基础。     

仿生凹坑与纳米碳化硅/镍基复合镀层耦合表面的磨损性能

为了探讨凹坑形态与纳米碳化硅/镍基复合镀层耦合表面的磨损性能,采用激光技术和电沉积技术制备了由凹坑形态和纳米碳化硅/镍基复合镀层构成的仿生耦合表面,并进行了摩擦和磨损试验。结果表明,仿生耦合表面的磨损性能高于单纯复合镀层的磨损性能;随着磨损载荷的增加和磨损时间的延长,试样表面磨损机制由以塑性磨损为主逐渐转变成以粘着磨损、磨粒磨损为主的磨损机制。     

基于分形理论的纤维材料微粒捕集器捕集效率模型

针对柴油机尾气微粒的分形特性,基于分形理论建立了纤维材料对尾气微粒的过滤效率数学模型,并证明了模型的正确性。应用该模型分析了纤维材料作为微粒捕集器过滤材料时的过滤机理、过滤效率和压降特性,研究了微粒分维数对过滤效率的影响。计算结果表明,柴油机尾气微粒的主要捕集机理为扩散和直接拦截,惯性机理的作用很小。纤维过滤材料对粒径为200～400nm的尾气微粒的捕集效率最低,为了提高这一尺寸范围微粒的过滤效率,应降低过滤流速、提高过滤温度以提高扩散机理的作用,并且减小过滤材料纤维直径、提高填充密度以提高直接拦截机理的作用。综合考虑材料捕集效率和压降,应尽量减小填充密度以降低压降,缩小材料纤维直径以提高捕集效率。     

客车侧围格栅对发动机舱内热环境的影响

应用数值模拟和试验相结合的方法,对比研究了高速工况下某客车发动机舱左侧格栅封闭前后舱内流场及温度场的变化。结果表明:从左侧格栅流入发动机舱的冷空气流量远大于从格栅边缘流出的热气流的流量。左侧格栅封闭前,格栅处流入的气流对后舱门反射的热气流有较强的阻碍作用,左侧格栅封闭后,这种阻碍作用减弱,在车底气流的带动下,热流体从车底更顺畅地流出发动机舱。左侧格栅封闭不会对发动机舱的热环境造成不良影响。     

仿生挖掘机斗齿减阻试验

为了减小挖掘机斗齿的楔土阻力,提取了蝼蛄前足爪趾的构型,在JL80型斗齿的基础上进行了仿生斗齿设计。采用快速成型加工技术加工了仿生斗齿与JL80型斗齿试样。利用试验机对两种试样进行了楔土试验,测定了楔入阻力与楔入深度的关系。运用有限元分析软件对仿生斗齿和JL80斗齿的楔入过程进行了数值模拟。结果表明,在同样条件下仿生斗齿的楔入阻力较JL80型斗齿低11%。本文设计的仿生斗齿可以为挖掘机斗齿的优化设计提供参考。     

杨树叶片的微观结构及拉伸特性

观察了杨树(Ponulus hopeiensis)叶片的微观结构,测定了叶片叶脉和叶肉的拉伸性能,分析了叶片拉伸特性与微观结构之间的关系。结果表明:杨树叶片的叶脉是由表皮组织、薄壁组织、维管束及其周围的机械组织构成的多孔、蜂窝状的复合结构;叶肉主要是由栅栏组织和海绵组织组成的分层结构。杨树叶片主脉和附带叶肉的主脉具有不同的拉伸性能,附带的叶肉越宽,最大拉力越大;叶片具有一定的强度,其承载能力主要取决于叶脉中表皮组织、维管束及机械组织的发达程度。本研究可为工程仿生的抗疲劳设计提供有益参考。     

填料改性UHMWPE基复合材料拉伸磨损性能的研究

研究了填料颗粒改性的超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）体系的拉伸与磨损性能。加入少量的粉煤灰（＜１０％）和ＳｉＣ（３０％）可提高体系的拉伸强度，并且颗粒越细小，越有利于拉伸强度的提高。ＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ３，特别是４０目石英砂可大幅度提高（约４～６倍）体系的耐磨料磨损能力。试验结果表明，载荷Ｐ是影响ＵＨＭＷＰＥ体系磨损率的重要因素。载荷越大，磨损率越高，而与相对摩擦速度ｖ关系不大。所得结果为减粘耐磨复合材料的仿生设计提供了可靠的依据