圆孔多孔板水力空化杀灭大肠杆菌的实验研究

在以圆形孔口多孔板为空化空蚀发生器的水力空化装置中,对含有大肠杆菌的水样进行灭菌处理.通过检测大肠杆菌的灭菌率,研究了水力空化对水中大肠杆菌的灭活效果.分析了大肠杆菌初始浓度,水流空化数,孔口流速,孔口排布,孔口数量,孔口大小,空化空蚀作用时间等参数对灭菌效果的影响.试验结果表明：提高流速,降低空化数,选取适当的初始浓度,延长空化空蚀作用时间,增加孔口数量,减小孔口大小以及改进孔口排布可以进一步提高大肠杆菌的杀灭率.水力空化的空化空蚀作用能够杀灭水中的大肠杆菌,是一种饮用水消毒的新技术.     

水力空化对褐煤水煤浆流变特性影响的试验研究

介绍了水力空化作用机理,研究了水力空化作用对褐煤水煤浆粘度的影响,探讨了空化后浆体内存在气泡的形态及影响关系。试验结果表明:水力空化处理后的水煤浆浆体流动性变好,水煤浆的粘度特性已由假塑性流体变成了类似牛顿流体;速度梯度为100 s-1时的粘度指标由320 mPa·s提高到340 mPa·s,速度梯度为30 s-1时的粘度指标由420 mPa·s提高到850 mPa·s,30μm以下的细粒级含量明显高于空化前粒级的含量;水力空化作用在水煤浆中引入了大量不易消失的圆形微细气泡,气泡的占位作用提高了水煤浆粘度和稳定性,微细气泡的布朗运动破坏了颗粒之间的静电力吸附,圆形微细气泡成为水煤浆浆体流动过程中的润滑剂并改善水煤浆流变性能。     

18CrNi4WA 钢渗碳针阀体开裂失效分析

目的研究18CrNi4WA钢渗碳针阀体开裂失效原因。方法通过化学成分分析、断口扫描分析、金相组织分析、能谱分析等测试手段,对18CrNi4WA钢渗碳针阀体的断裂模式及失效原因进行分析。结果针阀体失效件原始材料符合针阀体制造要求,但渗碳淬火温度过高,未得到最优的渗碳层组织,燃油中存在的硫元素导致喷油孔位置产生严重腐蚀,燃油局部压力的变化导致针阀体表面产生空蚀损伤,裂纹起始于喷油孔圆周面,自裂纹源向外发散呈月牙状,为典型疲劳断裂特征。结论腐蚀与空蚀损伤的协同作用加快裂纹的萌生,使针阀体在热疲劳及机械振动等交变载荷的作用下产生疲劳开裂,使用寿命大为降低。     

原子氧作用下聚合物薄膜材料表面形貌变化研究综述

原子氧作用造成航天器用聚合物薄膜的表面形貌发生显著变化,服役性能下降。基于此,从试验和仿真2个方面对相关研究进行了综述,总结了聚酰亚胺薄膜粗糙度及透过率随原子氧通量的变化,发现随累积通量增加,薄膜表面粗糙度增大,造成其透过率下降,但变化规律仍不清楚。对改性聚酰亚胺薄膜、其他聚合物薄膜及空间环境协合效应下聚合物薄膜的形貌变化进行了分析,分析了原子氧与聚合物材料作用仿真方法,对原子氧掏蚀形貌仿真结果进行了总结,指出了聚合物薄膜形貌变化机理研究中的关键科学问题。     

电容式湿度传感器温-湿-盐雾耦合环境损伤效应与机理研究

目的 研究电容式湿度传感器在温-湿-盐雾耦合环境作用下的性能退化规律和失效机理。方法 将电容式湿度传感器放置在三因素循环(85 ℃+85%RH→40 ℃+0.05%NaCl中性盐雾→35 ℃+50%RH干燥)环境下进行加速老化试验,定期取样,分析响应时间和测量精度退化规律,研究温-湿-盐雾对电容式湿度传感器的环境损伤机制。结果 在三因素环境下老化7 d,湿度传感器在标准湿度(>50%RH)环境下感应异常;老化14 d,湿度传感器在每种标准湿度环境下感应异常。测试发现,湿敏电容的电容量偏大,绝缘电阻偏小,损耗角正切偏大,确定湿敏电容失效。湿度传感器在温-湿-盐雾环境下,在盐雾阶段,盐粒子沉积在湿敏材料表面,在干燥阶段水分挥发,最终在湿敏材料表面形成不规整颗粒物,造成湿敏电容绝缘性能降低。在通电测试时,不规整颗粒物在电场作用下易发生尖端发电,使得感湿材料绝缘性能下降,同时伴随有腐蚀和击穿烧蚀,使湿敏电容发生失效。结论 湿度传感器在温-湿-盐雾环境下,盐粒子易附着在感湿材料上,在通电环境下发生击穿烧蚀,造成湿度传感器功能失效。     

高性能聚醚醚酮紫外光加速老化行为研究

目的 研究特种工程塑料聚醚醚酮(PEEK)在紫外光照射实验室加速条件下的老化行为。方法 对PEEK塑料采取紫外线光老化方式进行试验,对老化前后的样品进行外观变化、力学性能、热性能、微观结构表征与分析,明确紫外环境因素对材料的性能影响,进而确定PEEK塑料在紫外光条件下的老化行为。结果 随着紫外光老化时间的增加,PEEK样品表面变黄,颜色加深,出现鼓包与裂纹等宏观与微观损伤。样品内部力学性能、热性能、红外特征吸收峰、元素含量与价态没有明显变化,样品表面热性能下降,傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)特征吸收峰变化明显。结论 PEEK塑料表面对紫外光比较敏感,在紫外光的照射下容易发生表层的分解,短时间内不会引起材料整体热性能及力学性能的明显变化。     

7075铝合金板自然环境太阳辐射热效应及影响因素分析

目的 研究典型金属材料在自然太阳辐射环境下的热效应,并分析试验件属性及环境参数等不同因素对材料热效应的影响规律。方法 通过设计自然环境下太阳辐射热效应试验方案,分析涂层颜色、粗糙度等对7075铝合金材料太阳辐射热效应的影响,建立一种太阳辐射环境下稳态温度的计算算法。结果 获取了在9月前后20 d内的外场辐照度及10组试验件的温度测量数据,得到了涂层颜色、粗糙度等对材料热效应的影响规律。此外,建立的简化算法和试验数据误差在5%以内,具有精度高、形式简单等优势,可以应用于给定辐照强度下典型材料热效应的预测。结论 针对特定试验件,辐照度和风速是影响其热效应的主要因素。当辐照强度在较高的范围内变化时,试验件温升基本和辐照度成正比。随着自然环境风速的增加,试验件温度的下降幅度减小。     

某20#钢腐蚀穿孔失效原因分析

目的 某船20#钢管投运不久后管段出现严重的腐蚀穿孔,通过对失效管段进行研究,以分析其失效原因。方法 通过电感耦合等离子体发射光谱仪、碳硫分析仪、金相显微镜等对材料材质进行材质符合性分析及金相组织分析。通过场发射扫描电子显微镜观察蚀坑微观形貌,并结合X射线衍射仪及显微拉曼光谱仪,对失效部位周围的腐蚀产物进行成分分析。通过电化学测试及微生物鉴别培养,进一步确定腐蚀的发生原因及机理。结果 材料符合性分析说明,此20#钢管束成分符合标准要求。通过形貌观察发现,20#钢蚀坑边缘呈阶梯状,具有明显的攀爬现象,蚀坑周围呈黑色。X射线能谱仪分析结果表明,20#钢腐蚀穿孔处内表面异常存在大量硫元素。通过拉曼分析及XRD分析发现,硫元素主要以硫酸盐及硫化物的形式存在。电化学测试结果表明,在含硫化物的溶液中,20#钢的腐蚀速率明显提升。进一步对腐蚀产物进行微生物培养,发现了硫酸盐还原菌的存在。结论 微生物腐蚀是引起20#钢管束穿孔的主要原因。     

岛礁环境对吊耳疲劳性能影响研究

目的 研究吊耳在岛礁环境下的腐蚀特征及其对疲劳性能的影响。方法 通过开展吊耳试验件的岛礁自然环境试验,测试其不同在试验周期的疲劳性能,分析断口形貌、元素含量变化,研究腐蚀对吊耳抗疲劳性能的影响。结果 在1 a的岛礁自然环境试验中,吊耳的腐蚀部位主要为表面镀层,并且呈非均匀腐蚀特征。随着试验时间的延长,吊耳平均疲劳断裂循环次数呈下降趋势,疲劳断口的韧性断裂特征减弱,并且氢含量有所增加。吊耳内部存在MnS夹杂物,位于韧窝底部。结论 吊耳表面点蚀坑、内部MnS夹杂物对疲劳载荷作用下裂纹的萌生和生长起到促进作用,降低了其抗疲劳性能,应加强腐蚀防护和质量控制。     

废旧塑料浮选分离中气泡黏附行为的影响

塑料浮选作为一种基于表面活性剂的废旧塑料分选技术,是解决废旧塑料环境污染的有效方法. 为深入考察塑料浮选过程中气泡的黏附行为及影响因素,运用高速摄影技术结合气泡黏附时间模型,对比分析纯水中气泡与亲/疏水材料的黏附效果,重点比较不同溶液〔纯水、鼠李糖脂和SDS(十二烷基硫酸钠)溶液〕中气泡与疏水材料的黏附时间变化,并探讨其影响机制. 结果表明:气泡在纯水中只与疏水材料发生黏附,表面活性剂及其浓度对气泡与疏水材料的黏附时间影响显著. 在c(鼠李糖脂)和c(SDS)(二者均为0.03 mmol/L)均较低的溶液中,气泡与疏水材料的黏附时间由纯水中的158 ms分别降至120和140 ms,而二者较高(10.00 mmol/L)时黏附时间分别增至1 134和338 ms. 基于黏附时间模型分析表明,黏附时间是气泡尺寸、接触角、溶液黏度及表面张力等参数的函数,通过控制这些参数可以调控气泡在目标塑料表面的黏附时间,实现浮选效率的优化.      

海洋环境耐蚀结构钢研究进展

以海洋装备主体材料钢铁作为研究对象,概述了结构钢在海洋环境下的腐蚀与防护研究进展。叙述了结构钢在海洋环境不同区域的各种因素影响下的腐蚀行为和机理。阐述了耐蚀结构钢材料的研究现状和国内外海洋环境用典型耐蚀低合金钢,目前主要通过微合金化技术和组织调控技术提高合金钢材料的耐蚀性。对比国外相关研究,我国耐蚀结构钢开发相对滞后,除了利用微合金化技术、组织调控技术这2种方法提高结构钢材料的耐蚀性外,采用传统腐蚀研究方法结合基于机器学习技术的新型腐蚀研究方法,挖掘海洋环境因素、材料成分和组织结构因素对结构钢腐蚀速率的影响规律,对加强结构钢腐蚀机理研究、加快新型耐蚀结构钢的开发、延长海洋装备的服役寿命具有重要意义。     

金属材料腐蚀疲劳研究进展

首先归纳了金属材料的腐蚀疲劳裂纹萌生机理和扩展机制,从材料自身因素、外界力学因素和环境因素三方面分析了腐蚀疲劳影响因素,简要介绍了环境腐蚀-疲劳载荷交互试验和环境腐蚀-疲劳载荷协同试验研究现状及重要性,并展望了金属材料腐蚀疲劳今后研究的重要方向,为金属材料腐蚀疲劳的试验开展、机理探索和工程应用奠定基础。     

防护性有机涂层失效研究的发展趋势

结合目前国内外防护性有机涂层失效研究现状,总结了该领域在环境因素的协同作用,力学因素对涂层耐久性的影响,综合评价涂层防护性能的表征方法和预测涂层失效的数学模型等方面的若干新进展。扼要叙述了该领域当前的主要研究需求,提出了针对未来研究工作的若干建议,包括应更重视环境因素之间的相互作用,通过叠加不同环境因素的加速模拟试验研究环境因素在涂层失效中的协同效应。研究不同形式、不同大小的载荷对涂层失效机理的影响,研究力学因素、老化因素和腐蚀过程在涂层失效中的交互作用。利用涂层防护性能物理、化学参数的测量结果建立预测涂层防护性能下降的数学模型,以实现涂层性能评价和涂层寿命预测。     

聚合物基复合材料老化性能研究进展

分析了湿热老化、化学侵蚀和大气老化对复合材料的作用机理及对其力学性能的影响,阐述了上述环境作用下的聚合物基复合材料腐蚀寿命预测模型,提出了存在的主要问题及今后的发展趋势。认为材料腐蚀机理的细节、环境因素之间的交互作用、不同方法和装置之间的相关性是今后的研究重点。     

环境因素对长航时无人机机体结构复合材料的影响

从环境因素对复合材料作用和大展弦比结构影响等方面分析了长航时无人机机体结构复合材料在服役环境中的损伤。结合目前国内外研究现状,扼要叙述了环境因素对长航时无人机机体结构复合材料的影响研究领域当前的主要需求,提出了针对未来研究工作的若干建议。包括应以长航时无人机机体结构典型碳纤维增强树脂基复合材料和涂层体系为主要研究对象,开展跟随无人机的暴露试验和实验室模拟加速试验,研究复合材料在环境和载荷耦合作用下的力学性能变化,确定机体结构典型复合材料的损伤规律等。     

伪装遮障材料耐老化性能与机理分析

目的 研究伪装遮障材料在实用期的老化机理,获悉伪装遮障材料失效的主要环境因素。方法 通过分析伪装遮障材料在自然环境和实验室单因素环境中的性能变化,得出影响伪装遮障材料老化失效的主要因素。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线光电子能谱仪表征材料的微观形貌、化学结构和化学成分变化,解释伪装遮障材料的老化机理。结果 获得了在不同自然环境、实验室单因素环境下,伪装遮障材料颜色外观和力学性能的变化规律,得到了伪装遮障材料在老化过程中发生的微观形貌、化学结构和化学成分变化。结论 伪装遮障材料在西双版纳自然环境下的老化程度最大,在济南自然环境下的老化程度最小。光照是导致伪装遮障材料颜色外观及力学性能降低的主要因素。老化过程中,主要是材料表面的聚氨酯发生老化、脱落,导致材料的力学性能下降。伪装遮障材料破坏时,纤维有2种失效形式,一种是纤维脱黏、直接断裂;另一种是纤维脱黏,拔出,或者拔出过程中断裂。     

环境功能材料界面性质对生物膜形成过程与代谢功能的调控机制

材料表面生物膜形成对环境与人类生产的影响纷繁复杂,关于环境功能材料与微生物之间的界面作用关系尚无系统阐述。介绍了材料表面生物膜的形成过程,重点解析了材料表面疏水性、形态特征、表面电荷、磁性、物质释放与电子传递等物理化学性质对生物膜形成的调控机制;综述了材料对生物膜微生物群落结构与代谢功能的影响,并且论证了不同环境功能材料与生物膜在水处理系统、废气生物处理和土壤生态修复领域协同降解污染物的潜在机制和应用情况;最后展望了材料与微生物相互作用的未来研究方向。拟为环境功能材料表面生物膜的形成与控制调控,充分发挥两者协同作用以及定向指导材料合成提供理论和技术支撑。     

海洋沉积物中石油类污染物的释放研究

沉积物中石油类污染物的释放过程受到海洋水动力、环境因素、海床沉积物特性及生物扰动等条件的影响,引发的二次污染作用周期长,而且对水体环境、沿海娱乐活动及海洋生物的各项生理活动都会造成影响。为加深对该释放过程的认识,本文阐述了海洋沉积物中石油类污染物的释放机理,重点分析了海床液化失稳对该过程的影响机制,总结了石油类污染物释...     

压电光催化环境污染控制研究进展

光催化氧化技术具有操作简单、反应条件温和、清洁无二次污染等优点,已被广泛应用于各类污染物的去除.但是,低电荷载流子迁移率和电子空穴对的快速复合是限制光催化效率的关键问题.尽管通过掺杂、复合等方法能改善光催化氧化性能,但是在光催化材料的电子空穴对的分离效率仍然不高.为了解决这个问题,近年来越来越多的研究将极化电场的理论引...     

超塑性变形与孔洞断裂

孔洞损伤是超塑变形的普遍现象,它严重影响了超塑成型构件的力学性能和材料塑性的充分发挥.本文评述了超塑材料孔洞断裂研究的现状,介绍了孔洞形核、长大和连接的理论模型,并与实验结果进行比较.最后,讨论了背压(静水压力)、外电场对超塑变形孔洞的影响.