基于SPIS的月球表面充电模拟研究

目的 研究月球表面不同等离子体环境下航天器表面充放电效应情况.方法 利用欧空局开发的SPIS软件建模,并仿真模拟,通过分析表面电流种类、大小,得出不同环境下的一般性的充放电规律.结果 月球表面探测器存在表面充电风险,磁鞘层、磁尾瓣、等离子体片及太阳风4种不同典型等离子体环境下表面充电电位差异较大,连接处充电电位存在分布...     

航天器表面充放电原理研究

全面介绍了航天器与空间离子发生表面充放电效应的原理,将航天器表面充电简化成电流平衡方程,通过确定电流的表达解析式来确定表面各点的电流变化,把航天器表面划分成若干个等效电路,更加直观地了解了航天器充电过程。从航天器表面充放电现象发现了充放电带来的危害,并详细从航天器构件接地方式、航天器结构设计、航天器电路电磁防护等方面阐述了航天器表面带电防护的方法。     

不同能量电子辐照下星用瑞侃导线性能退化研究

目的研究卫星上外露导线在空间辐射环境下的耐受能力。方法通过分析GEO轨道下在轨10年航天器外露瑞侃导线的辐照环境,研究低能和高能电子对导线性能的影响,地面模拟试验参数选择能量分别为45 keV和1 MeV,注量率均为8.3×10^10 e/(cm^2·s),总注量均为2×10^16 e/cm^2。考察瑞侃导线力学性能(断裂伸长率、拉伸强度)和电性能(击穿电压)的退化情况,并用XPS和SEM测试分析手段,对其电子辐照损伤机理进行研究。结果在不同能量电子辐照下,瑞侃导线的力学性能均略有下降,没有显著区别,而电学性能严重退化,且低能电子较高能电子对其电学性能影响更为严重,其击穿电压分别下降了100%和50%。结论通过剂量-深度分布计算,45 keV入射电子能量全部沉积在样品表层下数微米的深度范围内,完全被导线外皮吸收,对样品的损伤较大;而1 MeV入射电子能量绝大部分穿透表皮沉积在样品铜芯中,因而其性能退化情况相对低能电子较小。进一步的,通过SEM和XPS测试和分析发现,电子辐照造成瑞侃导线分子链降解,形成自由基以及气体,自由基的再交联是造成瑞侃导线损伤的重要机理。     

PI纤维在空间带电粒子辐照下的力学性能损伤

目的研究聚酰亚胺(PI)纤维在电子辐照、质子辐照、应力耦合质子辐照条件下力学性能的损伤行为。方法采用中国科学院长春应用化学研究所自主合成并纺丝制备的聚酰亚胺纤维,在空间环境模拟设备辐照的条件下,研究空间带电粒子对聚酰亚胺纤维辐照后的力学损伤行为,并通过XQ-1型纤维强度仪对辐照前后的样品进行拉伸试验。结果在低能电子辐照条件下,聚酰亚胺纤维的拉伸强度、模量和断裂伸长率均有所降低,但变化不太显著;高能电子辐照会提高材料的模量;质子辐照后,材料的拉伸强度和断裂伸长率随着辐照注量的增加明显降低;单一施加5%的应变会使聚酰亚胺纤维的拉伸力学性能有一定量下降。与单一应变样品相比,应力耦合质子辐照样品的拉伸强度和断裂伸长率进一步下降,但是与单一质子辐照样品相比,应力耦合辐照样品的拉伸强度和断裂伸长率都更高。结论无论是在低能电子辐照条件下,还是在高能电子辐照条件下,电子辐照对聚酰亚胺纤维力学性能影响均较微弱,而质子辐照会较大程度地降低材料的力学性能,增加应力耦合效应之后,质子辐照对材料的力学性能影响减弱。     

颗粒物表面酸碱特性与孔表面分形的研究

通过电位滴定试验,证明了5种颗粒物的表面存在着一定量的OH-受体,其表面位浓度（Hs）在0.1219～0.3134mmo·L-1之间,表面位密度（DOH）在0.8586～2.1305个·nm-2之间,且不同采样点的颗粒物,其表面位浓度和表面位密度差别很大.所采集的5种颗粒物的孔结构接近平行板狭缝,孔尺寸分布不是均一的,平均孔径分布范围较宽（1.8～76nm）;BET比表面积为9.5669～34.5605m2·g-1,累积脱附孔体积为0.01729～0.06711cm3·g-1,BJH脱附平均孔径为5.6768～7.7388nm,处于中孔范围,且平均孔径均大于其PSD峰值对应的孔径.通过分形FHH方程模拟N2吸附和脱附等温线数据计算出这些颗粒物的孔表面分形维数Ds比较接近（2.68～2.82之间）,但它们的分形标度区间不同.另外,采用热力学模型和分形FHH理论计算出的表面分形维数的差异主要归因于这些样品孔尺寸分布的不均一性.     

天水市大气降尘组成特征及表面电性模拟研究

对甘肃省天水市麦积镇大气降尘粒度分布及主要矿物组成进行了分析,并以实际降尘ζ电位作为参照,根据降尘中主要矿物组成的质量百分比,提出了计算法和混合法两种模拟大气降尘在水溶液中表面电性的方法.结果表明,麦积地区大气降尘属于可吸入颗粒粒度尺寸范畴,其主要矿物组成与质量含量为：石英（57.08%）、方解石（27.79%）、钠长石（10.29%）、白云母（4.84%）. 大气降尘在纯水中呈电负性,且ζ电位随着水溶液pH增加而减小.通过对比实际降尘与拟合方法所得到的ζ电位,发现两种拟合方式与实际降尘的ζ电位具有相似的变化趋势.降尘中矿物组成主导着降尘表面电位的大小和变化趋势,其对降尘表面电位的贡献率是最主要的.     

不同地域天然伊利石表面酸碱特性的比较

利用电位滴定技术和恒定容量表面络合模式表征不同来源天然伊利石的表面酸碱性质.鉴于固体基质在酸量滴定过程中发生溶解,相应的滴定上清液被视为体系空白.考虑到水解铝、硅酸和伊利石表面活性位之间的表面络合或沉淀反应,提出两种表面质子反应模型.对其中的特例,还考虑了表面离子交换反应.模拟程序的拟合结果显示两种模型对水解伊利石体系的滴定行为均可获得满意的描述.相近的表面固有酸度常数表明样品的酸碱性质之间存在一些共性.     

非离子表面活性剂在人工光源辐照下的光催化降解

在光催化氧化对5种典型非离子表面活性剂（NIS）和实际印染废水中NIS的去除效果的实验中,未见TiO₂有明显催化作用．光解30min,几种NIS的光降解率均达60％以上．NIS的光降解速率受NIS浓度和DO的影响较小;pH值降低有利于NIS的光降解,而在中性或弱酸性条件下,NIS光降解效率仍较好;投加H₂O₂可提高NIS的光降解速率,最适投加量为4.4×10^-4mol/L．对于实际印染废水,NIS的光降解去除率比生化法高且处理时间短得多,同时对COD、MBAS亦有较好的去除效果,表明光催化氧化是一项很有前途的NIS处理技术．     

防静电热控材料低能质子辐照试验研究

防静电热控材料是航天器上常用的热控材料之一,其在空间环境下的性能退化是航天器设计中必须考虑的问题。对几种航天器上常用的防静电热控材料进行了低能质子辐照试验,并原位测量样品的太阳吸收率和表面电阻率,对低能质子辐照下的性能退化规律进行了初步分析。试验结果表明,在低能质子辐照下,这3种材料的太阳吸收率都有不同程度的上升,而表面电阻率则呈现下降的趋势。     

电子辐照Kapton/Al薄膜力学性能退化规律与机理研究

目的为航天器用Kapton/Al薄膜材料的选用提供数据支撑和高性能Kapton/Al薄膜材料的研制提供理论支持。方法用综合辐照试验装置对Kapton/Al薄膜材料进行电子辐照,用拉力试验机对Kapton/Al薄膜材料开展力学性能拉伸试验,用XPS对其成分和微观结构进行测试分析。结果Kapton/Al薄膜材料的抗拉强度和断裂伸长率随着拉伸速度的增加而降低,随着电子辐照注量的增加呈指数减小,在电子辐照下,薄膜材料分子键发生断裂和交联,C—CO和C—N键断裂发生脱氧和脱氮反应,C—H基团相对含量增大。结论电子辐照将造成Kapton/Al薄膜材料力学性能降低,薄膜材料分子价健的断裂和交联是薄膜力学性能降低的主要原因。     

航天器内部充电评估软件的实现

在欧空局提供的FLUMIC模型的基础上,加入了地球同步轨道GOES卫星在2003--2009年大于2MeV的高能电子通量数据,验证改进了其在L=6．6Re处的理论公式;并利用FLUMIC模型在一般L值情形下的理论公式,设计编写了航天器内部充电评估软件。此软件能计算在一定的时间内,卫星在轨运行时可能遭受的粒子微分通量或积分通量值,以作为航天器高能辐射防护的设计依据。     

吉林省的风能潜力(英文)

近两年我国电力突然短缺,已经引起政府的高度重视。由于我国风电发展的紧迫性和风电发展的潜力,特别是国际上正在如火如荼地开发风电的情景,中国- 奥地利政府间双边合作计划将风电评估列入2001～2003 年度合作计划,论文是该计划的成果之一。以我国吉林省为研究对象,采用广泛使用的风机选址算法和空间分布诊断程序( WAsP和ZAWIMOD2),运用数字地形图和遥感资料获得的土地利用图,进而得到数字化的表面粗糙度,再对吉林省的风能潜力进行估算。完成了近1km² 分辨率的距地面60m高度的风速和风能密度计算,并制作了它们的分布图。这是我国第一次在较大区域上估算距地面60m 高度的风速和风能密度,其方法对我国风电资源的评估有重要的借鉴作用。结果显示最有效的风能资源在吉林省的中西部地区,而南部和东部的高风资源区位于山脊和山顶,对风能的开发有一定的限制。     

不同阴极电子受体从生物燃料电池中发电的比较研究

以活性炭阳极双室生物燃料电池为基础,使用葡萄糖(COD为2000mg·L-1)作为底物,比较了铁氰化钾、过氧化氢、重铬酸钾和高锰酸钾分别作为生物燃料电池阴极电子受体时电池的开路电压和功率输出.结果表明,铁氰化钾、过氧化氢和重铬酸钾对应的开路电位分别为0.72V、0.33V和1.13V,均低于高锰酸钾的1.4lV.铁氰化钾和重铬酸钾对应的最大功率密度分别为4788mW·m-3和10951m W·m-3,相比之下高锰酸钾对应的最大功率达到了21912 mW·m-3.除过氧化氢外,3种氧化剂对应的电池内阻没有区别,均在2200Ω左右.当高锰酸钾浓度为200mg·L-1、pH为2.0时,开路电位高达1.44V,阴极电位达到1.38V,pH对电池电压输出的影响比高锰酸钾浓度更为显著.将高锰酸钾用于生物燃料电池从有机废水中发电不但可以极大提高系统的功率输出,还具有十分显著的经济和环境效益.     

空间站原子氧环境仿真研究

目的预估空间站在轨期间遭受的原子氧撞击通量。方法通过对空间站构型进行建模,轨道、姿态参数设定,应用Kepler计算方法对空间站在轨20年的原子氧积分通量进行初步的仿真计算和分析。结果得到了航天器各个微元表面的原子氧积分通量数据。结论通过数据分析可知,迎风方向上经受的最大原子氧通量达到5.79×1022atoms/cm2,综合空间站各个不同位置表面的积分通量数据,可为航天器结构设计与材料选择提供技术支持。     

低轨道卫星表面电位探测器探测数据分析

目的 了解太阳活动低年低轨道卫星表面充电的特征规律,为今后低轨道卫星表面充电的防护设计提供参考.方法 利用我国一颗低轨道卫星搭载的表面电位探测器数据,对探测到的2017—2019年的78次表面充电事件进行统计分析.重点研究78次事件的充电时长、电位峰值、时空分布等特征以及事件与地磁活动的关系.结果 在太阳活动低年,83.3％表面充电事件持续时间不超过1 min,80.7％表面充电事件的充电峰值绝对值不超过100 V;97.4％的事件出现在南半球高纬度地区;88.5％的事件发生在磁地方时的18至02时之间;当表面充电事件发生率不为0时,事件发生率和Kp指数的相关系数为0.97.结论 在太阳活动低年,表面充电事件的持续时间较短,并且强度不大.表面充电事件发生位置具有明显的南北不对称性,呈现南多北少的趋势.表面充电事件多发生于高纬度地区,在磁地方时的傍晚至午夜发生概率高.表面充电事件发生率和地磁活动具有较好的相关性.     

非金属矿物粉尘表面电性及其生物学危害作用探讨

在前人对矿物粉尘在不同介质中其表面活性基团的特征（表面电性、生物活性）以及由此引起的生物学危害作用机理研究的基础上,对一些非金属矿物粉尘的表面电性特征及其变化进行了系统研究,结合生物化学及分子细胞生物学理论,对矿物粉尘表面电性特征引起的生物学危害作用（致病）机理进行了探讨．结果表明,在矿物粉尘致病总毒性原因构成上,除其纤维形态特征和持久性外,其表面电性特征是不可忽视的重要因素．     

微生物还原石墨烯修饰碳毡电极的电化学特征

本文探讨了腐败希瓦氏菌（Shewanellaputrefaciens ATCC 8071）与生物呼吸驱动下自组装3D-br-GO修饰碳毡电极之间相互作用的电化学特性,并且进一步探究了施加+0.1V（vs.Ag/AgCl）电势于生物电极对其相互作用的影响.X射线衍射检测表明GO在微生物呼吸驱动下生成了还原态氧化石墨烯（br-GO）.扫描电镜图像显示GO修饰电极表面有大量的br-GO包裹细菌的复合结构,说明br-GO对微生物具有较好的生物相容性,且由微生物呼吸驱动得到的三维br-GO自组装地修饰到生物电极上增加了其比表面积和细菌负载量.通过生物膜生长过程中的产电监测、循环伏安法测试,结果表明GO的修饰有利于细菌附着于电极形成活性生物膜,促进了微生物与电极之间的电子转移.而施加+0.1V（vs.Ag/AgCl）电势于GO修饰的电极,结果显示电极上仅有少量的细菌负载,没有形成活性生物膜,微生物与电极之间的电子转移行为明显减少,表明施加+0.1V（vs.Ag/AgCl）电势可能对电极上微生物呼吸生长有抑制作用.     

表面电势在水分蒸发抑制剂中的研究

表面电势是研究单分子膜性质的一种重要方法,主要介绍了表面电势的定义、模型,总结了其在国内外的一些研究进展及应用,并探讨了表面电势在水分蒸发抑制剂研究中的重要意义;当单分子膜受风吹、沙尘、下雨、温度等自然环境因素干扰时,会导致水体表面单分子膜遭到破坏,降低其稳定性,甚至丧失水分蒸发抑制效果。可通过测量膜表面的电势来追踪观察该分子膜的结构、物质组成变化以及分子膜的铺展和修复能力,进而可大大促进水分蒸发抑制剂的推广和应用。