C/C复合材料不同碳基体的纳米压痕行为研究

目的研究碳基体微观结构对材料整体性能的影响。方法用酚醛浸渍-碳化、中温煤沥青浸渍-碳化、甲烷为碳源前驱体,经化学气相沉积制备得到不同碳基体C/C复合材料。采用偏光显微镜对C/C复合材料不同碳基体的显微结构进行观察分析,采用XRD和Raman光谱对C/C复合材料的树脂碳基体、沥青碳基体和热解碳基体的微晶尺寸进行表征,以玻璃碳作为参比样品,通过纳米压痕测试不同碳基体试样的弹性模量和硬度。结果碳基体为热解碳和沥青碳的石墨微晶缺陷少,完整度较好,石墨化程度高。玻璃碳和树脂碳基体中石墨微晶排列紊乱,有序度低,石墨化程度低。酚醛浸渍-碳化得到的树脂碳的微晶尺寸Lc最小,为1.69 nm,弹性模量和硬度最大,分别为(23.17±0.54) GPa和(3.26±0.10) GPa;光滑层热解碳和粗糙层热解碳的弹性模量和硬度次之;沥青碳的微晶尺寸最大,Lc为9.36nm,而弹性模量和硬度最小,分别为(12.53±2.29) GPa和(0.72±0.14) GPa。结论不同碳基体的C/C复合材料中,碳基体的石墨化度越高,微晶尺寸越大,各向异性越显著,材料的弹性模量和硬度越低。     

热解碳微观结构调控与纳米压痕测试

目的研究前驱体种类对热解碳结构的影响及热解碳的性能。方法以甲烷为主要前驱体,添加5%丙烯,在碳布缝合预制体上进行沉积实验,对所得具有不同结构热解碳的样品进行纳米压痕测试。结果添加丙烯降低了实验温度,所得沉积效率仍高于纯甲烷,所得热解碳结构在不同时期有所差异。纤维束内部的热解碳结构对材料的整体性能影响较大,当纤维表面为ISO结构热解碳时,纤维束内硬度和模量偏高,分别为3.96 GPa和32.0 GPa,断裂模式为脆性断裂;当纤维表面为RL结构热解碳时,纤维束内的强度和模量偏低,分别为1.93 GPa和19.7 GPa,断裂模式为假塑性断裂。结论前驱体的种类对热解碳的结构影响较大,所得材料性能具有较大差异。     

短期氮添加对黄土高原人工刺槐林土壤有机碳组分的影响

人类活动背景下,氮(N)沉降持续影响着生态系统的碳循环.氮沉降对土壤有机碳的影响与不同碳组分的差异性响应有关.为探究短期氮沉降背景下土壤有机碳组分变化及其影响因素,基于野外氮添加试验,以刺槐人工林为研究对象,共设置4个氮添加梯度：0(CK)、1.5(N1)、3(N2)和6(N3) g·(m²·a)^-1,分别在6月和9月进行取样,测定土壤理化性质、微生物生物量和酶活性.结果表明：(1)外源氮输入降低了土壤pH,促进可溶性有机碳含量的增加,增加了土壤氮素有效性.(2)短期氮添加显著降低了土壤有机碳含量,且有机碳各组分对氮添加响应不同.其中,易氧化有机碳含量显著降低,且在N2处理下达到最低,与对照相比分别降低了54.4%和48.2%,惰性有机碳含量增加,但增加不显著.氮添加降低了土壤碳库活度,提高了土壤碳库的稳定性.土壤碳库活度分别在N3和N2处理下达到最低,与对照相比分别降低了53.3%和52.80%.(3)随机森林模型表明,短期氮添加下土壤微生物生物量化学计量比、微生物生物量碳和AP是驱动土壤有机碳活度变化的关键因子,分别解释了易氧化有机碳和惰...     

长期施肥对棕壤有机碳储量及固碳速率的影响

利用棕壤肥料长期定位试验,研究了不同施肥条件下棕壤有机碳在0~60 cm土层的含量和储量特征以及土壤固碳速率.试验共设6个处理,即氮磷肥有机肥配施(M_2NP)、氮肥有机肥配施(M_2N)、单施有机肥(M_2)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)和不施肥处理(CK).结果表明:经过31年长期不同施肥,各处理土壤有机碳(SOC)含量和储量的剖面分布均呈现随土层深度增加而显著降低的规律.本试验条件下M_2NP、M_2N、M_2、NP、N、CK处理的耕层有机碳富集系数分别为0.465、0.455、0.407、0.48_2、0.393、0.471,表明耕层土壤对有机碳的保持强度最强.在0~60 cm土层土壤有机碳储量表现为M_2NP、M_2NM_2、NPNCK,有机肥和化肥配施能够显著提高土壤有机碳含量和储量.与试验前相比,CK处理各土层土壤有机碳含量和储量均显著降低.各处理碳库管理指数(CPMI)表现为M_2NPM_2NM_2NNPCK.分析不同施肥处理土壤固碳速率可知,与试验前相比,CK处理表现为碳的净释放,固碳速率达-401.4 kg·hm~(-_2)·a~(-1);固碳速率最高的为M_2NP,M_2N,分别达到489kg·hm~(-_2)·a~(-1)、440._2 kg·hm~(-_2)·a~(-1).综合结果表明,化肥、有机肥配施所产生交互效应更有利于棕壤有机碳储量的增加及固碳速率的提高.     

La-Co-Fe-Cu/HZSM-5在尾气碳颗粒燃烧中的催化性能

采用柠檬酸络合低温浸渍法制备分子筛负载钙钛矿型复合氧化物催化剂。采用XRD、SEM和H2-TPR等手段对催化剂性能进行表征,并在微型固定床反应器中对催化剂进行活性评价。结果表明,在钙钛矿型复合氧化物中进行B位离子掺杂,可以改善催化活性,碳颗粒燃烧温度降低。在20%LaCoO3/HZSM-5催化剂中用铁离子部分取代钴离子可以改善碳颗粒的燃烧性能,取代量增加碳颗粒燃烧温度降低,但是生成CO2的选择性也降低,以20%LaCo0.2Fe0.8O3/HZSM-5为催化剂,Tig、Tm和Tf分别为256℃、399℃和403℃,但生成CO2的选择性只有72.5%。在20%LaCo1-xFexO3/HZSM-5中的钙钛矿型复合氧化物B位离子中加入铜离子后,在碳颗粒燃烧反应中生成CO2的选择性得到明显改善,Sco2提高10个单位以上。以20%LaCo0.2Fe0.6Cu0.2O3/HZSM-5为催化剂,在碳颗粒燃烧反应中生成CO2的选择性可以达到94.7%,Tig、Tm和Tf分别为242℃、427℃和445℃。     

铝合金-丁腈橡胶航空带垫卡箍典型环境损伤研究

目的研究典型环境对丁腈橡胶-铝合金带垫卡箍的损伤效应。方法通过模拟铝合金-丁腈橡胶航空带垫卡箍使用时的装配结构和应力状态,应用GJB 150A—2009中的湿热和太阳辐射两种典型老化环境,采用宏观形貌观察、卡箍保持力测试和橡胶衬垫拉伸性能测试方法,结合扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱技术,分析带垫卡箍的性能劣化过程。结果带垫卡箍在湿热和太阳辐射环境中老化50 d后,卡箍橡胶衬垫表面出现大量微孔缺陷,拉伸性能大幅降低,导致卡箍保持力分别下降了35%和51%。结论带垫卡箍在模拟装配状态下进行湿热和太阳辐射环境暴露实验,卡箍橡胶衬垫内部结构由致密逐渐变得疏松,部分碳碳双键发生氧化交联反应,并在一定程度上提高了聚合物的交联密度,材料硬度提高,回弹性能减弱,橡胶衬垫对芯轴的包裹能力降低,导致卡箍保持力性能降低。     

长期秸秆还田褐土有机碳矿化特征及其驱动力

基于连续30 a(1992～2021年)秸秆还田长期定位试验,按照等碳量秸秆还田,设置秸秆覆盖还田（SM）、秸秆粉碎直接还田（SC）、秸秆过腹还田（CM）和秸秆不还田（CK）这4个处理,探讨长期不同秸秆还田方式对土壤有机碳、土壤活性有机碳组分、土壤碳库管理指数、酶活性和土壤有机碳矿化的影响,揭示春玉米连作体系褐土有机碳矿化特征及其主要驱动因子,为褐土区秸秆还田措施优化和固碳减排等提供科学依据.结果表明：(1)秸秆还田处理均提高了褐土土壤有机碳含量,CM处理提高幅度最大,且碳库管理指数提升效果最显著.(2)SC和CM处理的活性碳组分含量均上升,而SM处理的易氧化有机碳含量显著降低.(3)温度每升高10℃,矿化速率约提升7.99 mg·（kg·d）-1.不同秸秆还田处理土壤有机碳矿化速率顺序为：CM> SC>SM> CK.(4)低温（15～25℃）条件下,CM处理的温度敏感性最低,最有利于碳库的积累,能有效提高土壤有机碳库周转速率,缩短周转时间,可作为褐土管理的最佳秸秆还田模式.(5)温度、土壤中β-1,4-葡萄糖苷酶活性和DOC是褐土土壤有机碳矿化的主要驱动力.有机碳组...     

铁碳微电解预处理高浓度酒精废液

采用废铁屑-焦碳组成微电解工艺预处理高浓度酒精废液。通过正交试验和单因素分析试验考察了反应时间、铁碳比、曝气强度对铁碳微电解工艺降解有机物,提高废水可生化性和pH的影响,最终确定了最佳反应条件。试验结果表明,反应时间、铁碳比和曝气强度对铁碳微电解处理酒精废液的影响程度依次降低,且最佳反应条件为反应时间2小时,铁水比125：500,曝气强度4m^3／m^2h,CODcr的去除率达到50％,废水的BOD5／CODcr值可由O．3提升到0．48,pH由3．5提高到5．2左右。作为高浓度酒精废液预处理工艺,铁碳微电解能够经济、有效降低后续处理工艺的负荷,提高废水的可生化性和碱度。     

紫色土壤有机碳活性组分对生物炭施用量的响应

土壤有机碳(SOC)是土壤最重要的组成部分,土壤活性有机碳是引起土壤碳库变化的关键,为研究在不同施用量生物炭还田下土壤有机碳及其活性组分的影响,本试验在重庆国家紫色土肥力与肥料效益长期监测基地测定了无物料还田(CK)、生物炭还田(8 000 kg·hm-2,BC)、0.5倍生物炭还田(4 000 kg·hm-2,0.5 BC)、2倍生物炭还田(16 000 kg·hm-2,2BC)配施化肥处理下的紫色土丘陵区油菜/玉米轮作制中土壤有机碳及活性组分含量.结果表明:(1)施用生物炭可以显著提高土壤有机碳的含量(P0.05),在一定范围内,生物炭的施用量与土壤有机碳含量成正比.适量的生物炭施入土壤后,土壤微生物量碳(SMBC)含量上升,但0.5BC和2BC处理下土壤微生物量碳反而减少.生物炭不同施入量均可提高土壤可溶性碳(DOC)和土壤易氧化碳(ROC)的含量,其中0.5BC处理的含量最高,分别为198.83 g·kg-1和4.86 g·kg-1.(2)生物炭的施用均显著降低了土壤微生物熵和ROC/SOC,其中0.5BC处理最低,分别较CK处理下降了20.45%和4.11%,而2BC处理最高.0.5BC和BC处理均能提高DOC/SOC,且0.5BC处理显著高于BC处理.总体上,虽然生物炭还田微生物活性较低,但土壤有机碳及其稳定性较高,有利于土壤有机碳积累,促进土壤固碳.同时适量的生物炭还田可以持续稳定增长土壤有机碳含量,少量生物炭0.5BC处理还田可提高土壤中可溶性有机碳和易氧化有机碳含量.     

生态系统固碳特征及其研究进展

生态系统固碳是人类应对气候变化以及全球系统变化过程的研究热点。论文结合生态系统固碳和碳汇概念,探讨生态系统自然固碳、人为工程固碳措施对生态系统功能的影响并分析生态系统固碳特征及风险。研究得出如下结论:陆地生态系统对CO₂的自然吸收与封存是相对安全有效的固碳措施,对人类与生态系统健康的影响要小于地质层与海洋层固碳。海洋生态系统固碳容易导致海水酸化以及生态系统不可逆的损害;由于地壳运动很难预测,所以地质层固碳可能面临不可预知的风险。因此,利用生态系统自然固碳能力、发展绿色固碳技术是降低人为工程固碳生态风险和减少CO₂排放到大气中的最佳选择。     

A Postprocessor Based on the Kinematics Model for General Five-Axis Machine Tools

This paper presents a novel concept to describe the three types of five-axis machine tools by a generalized kinematic structure. A generic postprocessor capable of converting the cutter location (CL) data to machine control data was developed based on the generalized kinematics model of five-axis machine tools. The machine tool's form-shaping function matrix is derived according to the homogeneous coordinate transformation matrix and the kinematic parameters characterizing the configuration of general five-axis machine tools. The analytical equations for NC data are determined by equating the CL data matrix and the form-shaping function matrix. A trial-cut experiment on a typical five-axis machine tool and the verification on the coordinate measurement machine demonstrates the effectiveness of the proposed scheme. The algorithm proposed here can facilitate determination of the postprocessors for various five-axis machine tools more systematically.     

Phenomenological compensation of thermally caused position and orientation errors of rotary axes

Thermal errors of machine tools are one of the major sources of inaccuracy. Therefore, the reduction of temperature induced deviations or the compensation of the resulting tool center point (TCP) errors have been of strong interest to the manufacturing industry for a couple of years. Up to now, the observation of the environment, the main spindle, the linear axes and the machine bed were in the focus of research, but with the rising demand for 5-axis machine tools and the increasing requirements regarding their accuracy, the analysis of the thermal behavior of rotary axes becomes more and more important. This paper gives an overview of corresponding thermal measurements of machine tools. The thermal behavior of rotary and swiveling axes is analyzed in detail. A simulation model and an approach for a phenomenological compensation of the TCP error are introduced and verified by measurements.     

三氯乙烯在不同土壤中的吸附特性及其影响因素研究

吸附作用是影响三氯乙烯(TCE)在土壤环境中迁移、归趋的主要过程.采用有机碳含量不同的2种天然土壤以及用H2O2去除低聚合"软碳"和高温灼烧去除全部有机碳后所得到的4种土壤为吸附剂,考察了有机碳含量及组成、矿物质、TCE初始浓度、溶液pH、土壤含水率、离子强度等因素对吸附TCE的影响.结果表明,TCE在6种土壤上的吸附等温线呈非线性,随有机碳含量增加,土壤对TCE的吸附量增加;但矿物质的吸附贡献率却减小.土壤对TCE的吸附是土壤中有机碳和矿物质的共同作用,以有机碳为主,但矿物质的作用不可忽略;且TCE初始浓度越高,矿物质的贡献率相对越低.土壤中"软碳"的吸附等温线线性较好;而"硬碳"的吸附等温线为非线性.此外,增大离子强度对吸附具有促进作用,而pH和含水率对吸附几乎没有影响.     

柴油/甲醇燃烧颗粒的碳结构参数分析

为探讨非道路柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料排气颗粒中碳结构的演变规律,降低非道路柴油机的颗粒(PM)排放,采用激光拉曼光谱仪,结合分峰拟合方法,重点针对甲醇掺混比对非道路柴油机燃烧颗粒的碳结构参数和演变规律进行分析,并用颗粒氧化特性试验对拟合分析结果进行验证. 结果表明,随着燃料中甲醇掺混比(以w计)的增加:①NO_x、CO、HC比排放呈上升趋势,与柴油相比,甲醇掺混比为15%时,3种污染物比排放分别升高约12%、49%、62%;颗粒比排放降幅明显,约为59%. ②由于颗粒碳原子和碳键的伸缩振动,在1 350和1 590 cm-1附近出现2个较为强烈并有一定重合的拉曼振动峰;颗粒中C—C的伸缩振动以及弯曲振动加剧,在345 cm-1附近出现较为强烈的拉曼振动峰. ③表征颗粒中无定形成分的D3峰的相对强度(R3值)明显升高,表明颗粒中的碳团簇含量增加,石墨晶体结构的无序程度升高;表征颗粒中石墨化程度的D1~D4、G峰的FWHM(半宽度)和D/G相对强度整体呈上升趋势,说明颗粒的石墨化程度降低,颗粒较容易被氧化. ④颗粒的活化能逐渐降低,也说明掺混甲醇后,颗粒具有较好的氧化性能,有利于加速颗粒在缸内的氧化速度,缩短颗粒捕集器中过滤体的再生时间,降低柴油机的颗粒排放.      

TDE-85环氧/碳纤维复合材料热老化试验研究

采用动态热分析仪对TDE-85环氧/碳纤维复合材料进行测试,并在探索试验基础上,开展了一系列温度的热老化试验,选择弯曲强度作为TDE-85环氧/碳纤维材料的贮存寿命评定指标,通过对热老化试验后样品弯曲强度数据的统计分析,预测了其贮存寿命。     

Analysis of a laser process for permanently degrading a photo-activated adhesive joint

A pulsed, laser process has been developed to reduce the permanent strength of photo-activated adhesive joints prior to work-piece de-bonding. The objective of this investigation was to gain insight into the relationships between carbon black content of the adhesive, laser delivery mode, heat transfer, and adhesive degradation. To do so, a variety of experiments were performed to characterize process sensitivity, radiation absorption within the adhesive joint, and thermal decomposition of the adhesive. In addition, heat transfer analysis was conducted to predict adhesive temperatures during the process.The results of this investigation indicate that the strength diminishment of an adhesive joint occurs after it has absorbed a train of high power pulses in rapid succession. The vast majority of strength diminishment occurs over a very narrow time window and is highly correlated to the rapid emission of gray smoke/vapor from the adhesive joint. For this to occur, the adhesive must contain carbon black. It is also highly correlated to a rapid increase in temperatures throughout the adhesive matrix. Laser pulse parameters that do not lead to this rapid increase, will not initiate adhesive degradation.The inclusion of carbon black into the adhesive promotes heat absorption and increased temperatures in the adhesive joint. These temperatures are large enough to enable adhesive decomposition. But the time span over which this happens is too small for significant damage to occur. It is currently hypothesized that high temperatures local to the carbon black particles may be the source of adhesive degradation.     

全氟辛烷磺酸盐在天然水体沉积物中的吸附-解吸行为

通过平衡振荡试验,探讨了沉积物的理化性质(总有机碳含量、粒度、阳离子交换容量、比表面积)、离子强度和pH值对全氟辛烷磺酸盐(PFOS)吸附-解吸行为的影响.结果表明,在中性环境中PFOS在水和沉积物中有机质之间的分配作用是影响其吸附行为的重要机制,分配系数Kd与沉积物中总有机碳含量呈显著正相关(r=0.96,p＜0.01,n=15).随着离子强度的增加,盯OS在沉积物中的吸附量明显增大,解吸滞后现象更加明显.pH的影响在酸性和碱性条件下(pH 4～8.5)呈现出不同的特点,在酸性条件下随pH值增加,PFOS在沉积物中的吸附量减少;在pH接近中性时达到最小值;在碱性条件下随pH增加,吸附量增加.     

Effects of ionic strength and temperature on the aggregation and deposition of multi-walled carbon nanotubes

The aggregation and deposition of carbon nanotubes(CNTs) determines their transport and fate in natural waters.Therefore,the aggregation kinetics of humic-acid treated multi-walled carbon nanotubes(HA-MWCNTs) was investigated by time-resolved dynamic light scattering in NaCl and CaCl_2 electrolyte solutions.Increased ionic strength induced HA-MWCNT aggregation due to the less negative zeta potential and the reduced electrostatic repulsion.The critical coagulation concentration(CCC) values of HA-MWCNTs were 80 mmol/L in NaCl and 1.3 mmol/L in CaCl_2 electrolyte,showing that Ca~(2+) causes more serious aggregation than Na~+.The aggregation behavior of HA-MWCNTs was consistent with Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory.The deposition kinetics of HA-MWCNTs was measured by the optical absorbance at 800 ran.The critical deposition concentrations for HA-MWCNT in NaCl and CaCl_2 solutions were close to the CCC values,therefore the rate of deposition cannot be increased by changing the ionic strength in the diffusion-limited aggregation regime.The deposition process was correlated to the aggregation since larger aggregates increased gravitational deposition and decreased random Brownian diffusion.HA-MWCNTs hydrodynamic diameters were evaluated at 5,15 and 25℃.Higher temperature caused faster aggregation due to the reduced electrostatic repulsion and increased random Brownian motion and collision frequency.HA-MWCNTs aggregate faster at higher temperature in either NaCl or CaCl_2electrolyte due to the decreased electrostatic repulsion and increased random Brownian motion.Our results suggest that CNT aggregation and deposition are two correlated processes governed by the electrolyte,and CNT transport is favored at low ionic strength and low temperature.     

卤素离子对溶解性黑碳光化学活性的影响

溶解性黑碳(DBC)是天然有机质的重要组分,但其在河口水环境中的光化学活性尚不清楚.为解决这个问题,以大豆秸秆溶解性黑碳为目标物,使用山梨酸能量转移同分异构方法研究河口水卤素离子浓度条件下激发三重态DBC (³DBC^*)的生成速率(F_T)、淬灭速率(k_s')、稳态浓度([T]_ss)变化规律,并使用2,4,6-三甲基苯酚电子转移探针方法研究卤素离子对³DBC^*电子转移过程的影响.结果表明,卤素离子及其离子强度作用对F_T无显著影响,但k_s'因离子强度和Br^-重原子效应而减小,导致³DBC^*的[T]_ss增加.高浓度DBC光化学实验证实离子强度作用引起DBC分子聚集,导致³DBC^*的电荷转移过程减弱,从而抑制³DBC^*的淬灭.山梨酸探针实验表明,卤素离子及其离子强度作用对³DBC^*的能量转移无直接影响,主要是通过抑制³DBC^*的淬灭,增加[T]_ss.进一步研究发现卤素离子及其离子强度作用对低能态³DBC^*(E_T < 250kJ/mol)无显著影响,但抑制高能态³DBC^*(E_T > 250kJ/mol)的电子转移,且随卤素离子和离子强度的增加而愈发明显.     

电化学耦合膜工艺去除饮用水中卡马西平

研究了外加电压、初始浓度对电化学耦合膜工艺去除饮用水中卡马西平（CBZ）效果的影响.结果表明,CBZ初始浓度为100μg/L的条件下,随着电压的升高,电化学耦合膜工艺对CBZ的去除率逐渐增加,在外加电压为2V,电化学耦合膜工艺对CBZ的去除率达到88.0%;外加电压为2.0V的条件下,CBZ初始浓度为50~500μg/L时,电化学耦合膜对CBZ的去除率均达到85%以上.而与粉末活性炭/微滤膜（PAC/MF）工艺的比较可知,电化学耦合膜工艺的去除效果更为稳定,运行成本也更低.考察了水中的离子强度和腐殖酸对电化学耦合膜工艺去除CBZ效果的影响.结果表明,由于对系统中·OH的竞争作用,离子强度的增大及腐殖酸浓度的提高将抑制CBZ去除.