颗粒形状对多孔介质孔隙特征和渗流规律影响研究的探讨

讨论了颗粒形状对于多孔介质孔隙系统及其渗流规律的可能影响及其研究意义;综述相关领域的研究成果,探讨了颗粒形状的测量评定方法、颗粒形态和填筑的模拟方法、孔隙系统的可视化研究方法,以及渗流规律的试验对比研究方法;分析指出了颗粒形状对渗流规律影响的研究在促进水处理滤料开发和碎石料作为大坝填料利用方面的应用前景.     

基于微腔光学晶体生物传感器的研究进展

多孔硅（PS）与多孔硅微腔晶体（PSM）作为新型功能材料,其独特的光学特性、微电子相容性、滤过性、纳米微孔生长可控性及大的比表面积为生物信号传感提供了一个较为理想的平台,已制备成多种生物传感器应用于血液,细菌,病毒,DNA等的快速检测中。在分析了PS与PSM的结构和性能的基础上,重点介绍了PS与PSM生物传感器的研究现状,并提出开发微型芯片、集成器件和市场化产品将是PS与PSM生物传感器的发展趋势。     

基于计算机图形和多孔介质的树冠孔隙率反演

树冠孔隙率(GF)决定了光和气流穿过树冠与植被元素相互作用进行光合作用和蒸腾的传输情况,在多孔介质理论启发下,受计算机图形学的启发,将树冠中的植被元素定量为固体矩阵,将树冠中的缝隙作为孔隙来指导GF计算。通过从地面激光扫描数据中提取单个叶片,并采用拟合算法去除噪声和描绘叶片边缘,创新地定义了叶片卷曲和下垂程度的等效厚度,并从拟合点中计算出来。然后,用自适应尺寸分配的六边形棱镜包住每片叶子的扫描点,用圆柱体模型拟合每个枝干,以计算树冠的等效叶子和枝干体积。结果显示,分割的叶片数为紫薇(1193片)、樱花(2540片)以及含笑(379片),估计的GF分别为：紫薇0.990,樱花树0.976,含笑0.978。     

微/纳双尺度复合多孔结构对沸腾传热性能的影响

采用溶胶–凝胶法制备了纳米孔隙尺度的珊瑚状结构氧化铜粉体,通过还原烧结法制得微纳米双尺度复合多孔传热表面(micro-nanodual-scale composite porous heat transfer surface,MNPS),研究其结构对沸腾传热性能的影响,并对其沸腾过程可视化进行了验证。实验发现：该表面颗粒间孔隙直径在1～2μm之间,颗粒内存在约为100nm且均匀分布的珊瑚状网络孔道。在实验范围内,以乙醇为沸腾工质,纳米孔道尺度在80～130nm,微米孔道尺度在1～1.5μm(micron pores accounted for 0.15,MP0.15)时,MNPS传热性能最佳,约为光滑表面的7倍,是微米孔道尺度在0.8～1.0μm(MP0.00)的1.4倍。由沸腾过程(charge coupled device,CCD)可视化得出,MNPS微米孔道可显著增加活性核化位点,提高气泡核化密度;MNPS纳米孔道在毛细吸力作用下,可增强液相回流,延缓膜沸腾的形成。2种尺度孔隙协同可降低气泡逸出与液相回流之间的阻力,实现强化传热。     

桃胶基氮掺杂多孔炭的性能

比电容较低将限制炭电极材料在超级电容器领域的应用。以天然生物质桃胶为碳源,邻苯二胺为二级碳源和氮源,FeCl₃为氧化剂和造孔剂,经水热处理以及500℃炭化,制备氮掺杂多孔炭。通过SEM、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱和N₂吸-脱附测试等,分析样品的形貌和结构,并对样品进行电化学性能测试。制备的氮掺杂多孔炭具有纤维网状多级孔结构,产率为54.6%,比表面积为459.72 m²/g;以0.5 A/g的电流在-0.4～0.6 V充放电,比电容为612 F/g。采用氮掺杂多孔炭组装的超级电容器,以0.5 A/g的电流在0～1.1 V充放电,比能量高达19.8 W·h/kg。     

基于SLM的股骨柄多孔结构设计与力学性能分析

为了减轻传统股骨柄与股骨之间弹性模量相差较大而造成的应力遮挡效应,采用激光选区熔化(SLM)技术制备了基于三周期极小曲面(TPMS)的多孔结构,研究了孔隙率为55%～75%的P、G、D三种TPMS结构的力学性能,并通过有限元分析评估了不同孔隙率的P结构股骨柄在植入股骨后的应力遮挡程度。压缩试验结果表明:在适合骨细胞生长的孔隙率范围内,TPMS结构的屈服强度均大于股骨的屈服强度,满足股骨柄设计的强度要求,并且TPMS结构的力学性能随孔隙率的升高而降低,其中P结构降低的幅度最大。有限元分析结果表明,在股骨柄中引入P结构后能够有效缓解应力遮挡效应,有利于提高股骨柄的稳定性和使用寿命。     

太阳能-空气光伏/光热一体化热泵热水系统实验特性

本文研究了一种新型光伏/光热一体化(PV/T)复合热源热泵热水系统,将多孔扁盒式PV/T集热板与空气源热泵相结合,根据不同控制方式组合成双热源并联、单太阳能和单空气能三种不同运行模式。在室外环境温度28.5℃下,将200 L 30℃热水加热到55℃,研究了加热时间、热水温度、COP等性能的变化规律,结果表明双热源并联运行模式下分别比单太阳能模式和单空气能模式的加热时间缩短了42%和54%,COP分别提高了32.78%和47.64%;同时实验研究了在夏季工况下将200 L水从9∶00循环加热到17∶00过程中系统热性能,探讨了太阳辐射强度、PV/T集热板温度对光电/光热效率的影响,通过实验对比可以得出在热电模式下系统的光电效率η_(pv)比单一光电模式平均高25.8%.     

PolyHIPE块体中甲基丙烯酸甲酯的ATRP溶液聚合

将用高内相比乳液(HIPE)聚合法得到的多孔聚合物块体(poly HIPE)作为聚合的反应器,在其内部进行甲基丙烯酸甲酯(MMA)的原子转移自由基聚合反应(ATRP),通过扫描电镜、凝胶渗透色谱、红外光谱、热重分析、核磁共振和差示扫描量热等测试手段对块体内聚合的PMMA进行了分析测试。研究表明,MMA在poly HIPE块体内部按照ATRP聚合机理发生聚合;poly HIPE块体对MMA的ATRP溶液聚合影响不同于受限空间内部进行的传统自由基聚合及反向原子转移自由基聚合(RATRP);相较于普通的ATRP溶液聚合,块体内部ATRP聚合所得PMMA的数均相对分子质量有所降低,相对分子质量分布变窄,热稳定性有所提高,间同立构比例有所下降,但全同立构比例明显增加,玻璃化转变温度有所下降。     

多孔氮化硅表面γ-Y_2Si_2O_7陶瓷涂层的制备及抗热震性能

采用浆料喷涂与高温熔渗结合的方法,以γ-Y_2Si_2O_7和Y_2O_3-Al_2O_3-SiO_2三元氧化物粉体为原料,在多孔Si_3N_4表面制备致密γ-Y_2Si_2O_7陶瓷涂层,采用XRD和SEM测试方法系统研究原料配比及烧结温度对涂层结构、组织和抗热震性能的影响。结果表明:SiO2与Al2O3物质的量之比较高时,涂层为致密γ-Y_2Si_2O_7层和过渡层的双层结构;SiO_2与Al_2O_3物质的量之比较低时,只能形成单层结构;双层结构涂层的抗热震性能优于单层结构涂层。     

CNTs-Al_2O_3多孔陶瓷复合材料的制备与性能

利用冰模板法制备一种具有高孔隙率的碳纳米管强化氧化铝(CNTs-Al_2O_3)多孔陶瓷复合材料。采用SEM,XRD及Raman对样品进行表征,研究碳纳米管(CNTs)含量对复合材料微观形貌、性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增大,复合材料的体积密度、孔隙率和抗压强度均发生改变;添加适量的CNTs能促进陶瓷孔壁烧结致密度,提高材料的抗压强度;但加入过量CNTs会导致CNTs团聚,嵌于陶瓷内壁形成微孔,反而降低了材料致密度与抗压强度;当CNTs含量达2.0%(质量分数)时,多孔陶瓷的抗压强度达到最大值4.52MPa,相对纯Al_2O_3多孔陶瓷提高了66%。