沙漠水科学材料研究综述

沙漠化地区的生态恢复是一个世界性难题,植被恢复是最可持续的方法,但植被恢复面临着科学用水的挑战,科学用水最有效的方法是引入新材料技术。综合分析了近年来出现的水科学材料的原理和特点,包括结构型微水灌溉技术的界面结构输水机理及水滴形成原理、自调节土壤湿度水分子渗灌材料结构自微动态原理及传水动力学、仿生凝露材料初步的科学分析及仿生结构试验、沙表结皮生物材料的储水原理和特点,结合沙漠水资源特点推测了沙漠水科学材料未来的研究领域和特征,提出了智能灌溉和无水灌溉的新材料技术将是未来发展的主导方向。     

十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土的制备及其保水性能

针对荒漠化地区沙土水分涵养难的问题,用十六烷基三甲基溴化铵(hexadecyl trimethyl ammonium bromide,CTMAB)插层改性制备有机蒙脱土保水材料。研究了材料在模拟沙漠气候条件下的保水性能,并采用X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、热重分析、扫描电子显微镜对材料进行分析和表征。结果表明,CTMAB插层进入蒙脱土层间,(001)面层间距由1.25104nm增大到2.09212nm,同时该材料保水性能良好,CTMAB亲水端进入蒙脱土层间,将松散的蒙脱土颗粒胶结起来,其憎水端相互连接形成憎水网络,从而在地表形成透气保水的固结层来有效降低水分蒸发。模拟沙漠气候条件下的植草试验表明,施用该材料后草籽发芽率从对照组的8%提高到48%。     

粉煤灰-偏高岭土基地质聚合物混凝土的性能研究

为了解决粉煤灰基地质聚合物混凝土早期强度较弱,后期强度增长缓慢的问题,本文以偏高岭土与粉煤灰为主要原料设计制备了固废基地质聚合物混凝土,并通过正交试验,研究了水玻璃模数、碱含量、粉煤灰与偏高岭土的比例、减水剂掺量等4个因素对地质聚合物混凝土工作性能与力学性能的影响,并对其机理进行了分析。结果表明：最优配比为硅酸钠占比为45%,粉煤灰与偏高岭土的比为1∶1,水胶比为0.55,砂率为0.5、,水玻璃模数为1.4,萘系减水剂掺量为1.2%。该配比下的混凝土相较于粉煤灰基地质聚合物混凝土早期强度高,后期强度增长率大,28 d强度增长率达106%。偏高岭土地质聚合物混凝土的抗压强度的增长,是因为偏高岭土中的石英和莫来石与水玻璃溶液发生地聚反应,生成了无定型网状结构的钠沸石(Na₂[Al₂Si₃O₁₀]·2H₂O)。     

多孔Na3Zr2Si2PO12陶瓷的调控及吸波性能

为了应对吸波材料在高温和腐蚀等恶劣环境下保持优异的性能,探讨多孔Na₃Zr₂Si₂PO₁₂（NZSP）陶瓷作为一种潜在的新型隐身材料的可能性。采用传统固相法制备多孔NZSP材料,并利用XRD、SEM和矢量网络分析仪分析成型压力对多孔NZSP的微观结构和吸波性能的影响。研究发现,当成型压力为40 MPa时,在1 250℃烧结4 h后,多孔NZSP陶瓷展现出较高的结晶度和均匀的孔隙分布。在厚度仅为2.1 mm时,该陶瓷在10.13 GHz的最小反射率为-12.6 dB,且其反射率小于-5 dB时的带宽达到了3.53 GHz （8.76～12.29 GHz）。与在30 MPa和50 MPa下成型的样品相比,在40 MPa下成型的多孔NZSP陶瓷表现出更好的吸波性能。实验结果说明多孔NZSP陶瓷在适宜的成型压力条件下可表现出优异的吸波性能,验证了其在吸波材料领域的应用前景。     

Preparation and water retention properties of montmorillonite modified by EL-10 emulsifying agent

Aiming at the problem of available water conservation in desertification ecological restoration, we prepared the water retention materials with montmorillonite(MMT) modified by Castor Oil Polyoxyethylene Ether(10) (EL-10) emulsifying vegetable waxes. The water retention property was studied in simulated desertification climate, and the materials were analyzed and characterized by UV-Vis, SEM, FTIR and XRD measurements. Moreover, a UV carbon arc lamp was used to test the resistance to aging. The experimental results show that the emulsion has good dispersity. Both the water retention property and the aging resistance performance of the modified clay were excellent. The lamellar structure and chemical composition of MMT had no obvious changes before and after modification. The surfaces of clay particles were coated uniformly with modified MMT, so the loose clay particles were cemented together by vegetable waxes. Meanwhile, the original big hydrophilic pores between the clay particles turned into capillary hydrophobic pores. So the clay particles formed a bonding layer which could inhibit water evaporation. Grass-planting experiment showed that reasonable mass ratio of vegetable waxes and EL-10 was 1:18. The materials not only had great water retention property but also maintained sound air permeability so that the germination rate of grass seed significantly increased from 8% to 52%.     

基于“做中学”理念的无机非金属材料工程专业综合实践教学改革策略——以中北大学为例

文章提出了构建“做中学”教学理念下的专业综合实践教学体系的改革策略,通过开设专业基础实验、设计性项目实验和开放性项目实验来构建多层次的实践教学载体;利用多元化的教学内容、开放式的教学管理来激发学生自主学习的能力;推行整合性实践教学模式来培养学生团队合作能力和实践创新能力;实行注重教学过程和产出教学成果的考核评价来调动学生的专业兴趣和学习主动性。