Reactive Extrusion Strategies to Fabricate Magnetite–Polyethylene Nanocomposites with Enhanced Mechanical and Magnetic Hyperthermia Properties

Biofouling is a major problem in water filtration units, which leads to premature system failure. Conventional treatment methods involving the use of chemicals or high‐pressure hydraulics exert mechanical strain on filter materials, leading to shortened service lifetimes. In this study, a novel magnetic polymer nanocomposite is fabricated using a blend of high density/ultrahigh molecular weight polyethylene with magnetite nanoparticle (MNP) fillers. The resulting magnetite–polyethylene nanocomposite (MPE‐NC) is mechanically robust and can be externally actuated with an alternating magnetic field to generate localized heating that is effective in eradicating bacterial biofilms. The MNPs are functionalized with silane‐based coupling agents and crosslinked onto the polyethylene backbone via a reactive extrusion approach, which results in a twofold enhancement in mechanical properties of the polymer matrix. Furthermore, the magnetic hyperthermia performance of the MPE‐NC is improved eightfold by replacing undoped magnetite nanospheres with zinc‐doped magnetite nanocube fillers, and the magnetic hyperthermia treatment approach is shown to be 12 times more effective in destroying bacterial biofilms compared to a direct heat‐treatment method. During hyperthermia treatment, the mechanical integrity of the MPE‐NC is preserved, thereby validating the potential of the MPE‐NC as a new filter material with high efficiency in biofilm removal and extended durability.

     

Sn 和Cu掺杂对Zn0.98Fe0.02O块材样品磁性的影响

采用共沉淀法在600oC制备了Sn 和Cu掺杂的Zn0.98Fe0.02O多晶块材样品。X射线衍射分析结果显示：所有的样品均为单相,具有ZnO纤锌矿结构。M-T曲线显示Sn掺杂严重削弱了系统铁磁性,而Cu掺杂则增强了系统铁磁性。这个结果与磁极化子模型一致,额外的Sn掺杂降低了系统中的空穴浓度,冻结了样品中的铁磁耦合作用。     

钛合金管内表面的电化学磁力研磨复合光整试验

针对热挤压成型对钛合金管的内表面会产生微裂纹、褶皱、毛刺等表面缺陷的问题,提出了一种高效率的电化学磁力研磨复合光整加工方法。设计了电化学磁力研磨复合光整加工的实验装置,分别与纯磁力研磨加工和纯电化学加工进行了光整加工试验对比,检测分析了不同工艺加工前后表面的粗糙度、微观形貌、摩擦磨损行为、表面残余应力和能量谱。结果表明:在相同的加工时间内,与单纯电化学加工和磁力研磨加工相比,电化学磁力研磨复合光整加工的表面粗糙度Ra可达到0.2μm,材料去除量和加工效率显著提高;表面显微形貌要明显优于其他两种加工方式;且加工后表面很好地维持了原有材料的化学成分和表面性质;能够使表面由拉应力转变为约–200 MPa的压应力状态,从而获得更好的表面应力状态。     

Design of a transverse-flux permanent-magnet linear generator and controller for use with a free-piston stirling engine

Transverse-flux with high efficiency has been applied in Stirling engine and permanent magnet synchronous linear generator system, however it is restricted for large application because of low and complex process. A novel type of cylindrical, non-overlapping, transverse-flux, and permanent-magnet linear motor(TFPLM) is investigated, furthermore, a high power factor and less process complexity structure research is developed. The impact of magnetic leakage factor on power factor is discussed, by using the Finite Element Analysis(FEA) model of stirling engine and TFPLM, an optimization method for electro-magnetic design of TFPLM is proposed based on magnetic leakage factor. The relation between power factor and structure parameter is investigated, and a structure parameter optimization method is proposed taking power factor maximum as a goal. At last, the test bench is founded, starting experimental and generating experimental are performed, and a good agreement of simulation and experimental is achieved. The power factor is improved and the process complexity is decreased. This research provides the instruction to design high-power factor permanent-magnet linear generator.     

某核电凝汽器热井内过滤模块改造分析

针对某核电现场安装的凝汽器热井内过滤模块仅存在磁性过滤模块、无机械滤网模块的缺陷,在全面分析了该缺陷带来后果的基础上,提出了多种改进方案。在分析各改进方案适用性的基础上,结合现场实际,确定了该过滤模块的改造方案,即增加1 mm的机械滤网的复合过滤模块,并采取沿热井全长布置的方式;在热井内疏水口过滤功能增加的改造方案中,采用了增加机械过滤罩的方案,并通过分析对后续机组的方案优化提供了建议。研究结果表明,通过上述改造可以彻底解决该核电凝汽器热井内过滤模块无机械滤网模块的缺陷,保障了机组调试及正常运行过程中凝结水的水质及凝结水泵的运行安全。     

模拟气缸套-活塞磨损的现场监测研究

针对气缸套-活塞异常磨损的产生和监测问题,将气缸套和活塞制成标准摩擦副试样,使用往复式磨损试验机进行了模拟磨损试验研究。对润滑油中磨粒的现场监测进行了研究,对铁量仪检测总量和摩擦副的失重量进行了归纳,分析了两种润滑条件和5种载荷对磨损量的影响;利用铁量仪和分析式铁谱仪对油样中铁磁性磨粒的含量和形态进行了检测分析。试验结果表明,铁量仪读数与气缸套摩擦件以及活塞摩擦件失重的相关性分别为0.932和0.999;与滴油润滑相比,浸油润滑可减少摩擦副96%的磨损量;在滴油润滑条件下,90 min内负载由67 N增加到157 N,磨损量增加了908%;通过与部分油样的铁谱分析结果比较可知,铁量仪可用于进行铁磁性磨粒的定性、半定量的现场快速检测。     

铁磁构件内外表面裂纹低频漏磁检测技术研究

针对承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测问题,发展了一种低频漏磁检测技术。对低频漏磁信号进行分析处理,提取出的低频漏磁信号的幅值和相位信息,用于铁磁构件内外表面损伤检测与定量评价。通过数值仿真和检测实验,研究了裂纹深度和位置(上表面或下表面)的裂纹对漏磁场特征参数空间分布的影响。结果表明,漏磁信号的幅值特征参数和相位特征参数均可用于铁磁性构件上下表面一定深度范围内裂纹检测及定量表征,但两个参数对不同位置及深度范围内裂纹检测的敏感性不同。当裂纹位于试件上表面时,幅值特征参数对裂纹深度变化更敏感;而当裂纹位于试件下表面时,相位特征参数对裂纹深度变化的敏感性更高。本文研究工作为承压设备中铁磁性构件内外壁损伤检测做了有益探索。     

基于LAPW算法磁记忆信号相变特性的研究

当应力达到临界屈服点时,铁磁性金属构件将产生塑性形变,造成重大的安全隐患。金属磁记忆检测技术可以快速、有效地检测出应力集中区域,但是,目前尚无有效的方法对临界屈服点处的磁记忆信号特征进行定量化分析。采用基于密度泛函理论的线性缀加平面波法(LAPW),建立了磁力学耦合模型,分析了临界屈服点的磁记忆信号特征,计算了弹性形变和塑性形变范围内,体系的差分电荷密度、原子磁矩、晶格结构随应力的变化关系。研究结果表明:随着应力的增加,固体中原子之间的结合力逐渐减弱,晶格结构的稳定性变差;当应力达到临界屈服点时,固体发生相变,磁记忆信号产生突变,磁记忆效应减弱。理论计算结果与实验结果具有很好的一致性。     

脉冲涡流无损检测技术综述

不同于传统的谐波激励的涡流检测方法,脉冲涡流检测采用方波或阶跃方式激励,其测量的是涡流在构件中的衰减。由傅里叶理论可知,脉冲涡流激励中包含多种频率成分,根据电磁场理论,低频电磁波有更深的穿透深度,因而也就可能检测出更深的缺陷。由于脉冲涡流检测时,激励已经停止,因而传统涡流阻抗分析方法已经不适用于脉冲涡流检测信号分析,需要寻找新的信号处理方法或数据解释方法;同时由于导磁材料与非导磁性材料特性不同,信号特性差异极大,上述问题不论从理论上还是从工程上对脉冲涡流检测技术都提出了极大的挑战。从检测理论模型、传感器、信号处理方法及工程应用等方面,对脉冲涡流检测技术作论述,指出该技术进一步发展需要研究的问题,更好地推动脉冲涡流检测技术的发展。     

弱磁技术在非铁磁性材料检测中的应用研究

提出一种能够应用于铁磁性与非铁磁性材料缺陷检测的弱磁检测技术,并以多晶硅和7A09铝合金两种非铁磁性材料为例,阐述了该技术检测非铁磁性材料的一般过程,即测试材料磁导率、设计实验、采集信号及信号分析。多晶硅自然缺陷检测实验表明,弱磁检测技术能够检测直径为10 μm的夹杂缺陷;铝合金人工缺陷检测实验表明,对于Φ0.4 mm的孔型缺陷和深度为1~2 mm的槽型缺陷,弱磁检测技术都具有很好的检测效果;验证了这种检测方法在非铁磁性材料检测中的可行性。