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2015年, 第42卷, 第1期 刊出日期:2015-01-20
  

  • 全选
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    专题综述
  • 王海侨;王丽维;杲辰;邱藤;李效玉
    . 2015, 42(1): 1-15.
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    给体-受体型聚合物是目前研究最广且性能最优的太阳能电池材料。本文以笔者课题组的研究成果为基础,结合国内外最新研究结果,综述了给体-受体型聚合物光伏电池材料及其电池器件加工工艺与技术的最新研究进展。本文介绍的聚合物材料主要包括卟啉类、萘并二噻吩类、苯并噻(噁)二唑类、二茚并二噻吩类等,电池器件加工技术方面则包括溶剂添加剂和界面修饰层的应用及其对光伏电池性能的影响等。
  • 化学与化学工程
  • 李群生;王翔宇
    . 2015, 42(1): 16-20.
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    使用Aspen Plus模拟了三氯氢硅粗馏的三塔精馏过程,在Aspen单因素优化的基础上,利用统计学范畴的响应曲面法(RSM)进一步处理,探究了预分离塔和三氯氢硅塔的理论板数、进料位置、精馏采出、回流比等关键参数对于产品组成的综合影响,拟合了二项式数学模型,并按照不同权重给出了流程的参数组合。结果表明,以响应曲面法对流程进行优化较单因素优化可节能25.4%,对产品质量达标的方案可节能29.9%,对产品质量最优的方案可节能21.9%,优化效果良好。
  • 袁安民;王健红;胡翔
    . 2015, 42(1): 21-25.
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    以丙酮精制工段为研究对象,采用DSO流程模拟平台对该工段进行模拟计算。在现有装置的基础上,分别考察了粗丙酮塔回流比、采出量、精丙酮塔回流比、塔顶采出量、侧线采出量和采出位置等参数对分离效果的影响。结果表明:对于处理量为19100kg/h的待分离物料,粗丙酮塔回流比为2.0、塔顶采出量为7320kg/h、精丙酮塔回流比为2.2、塔顶馏出量为16235kg/h、侧线采出为5974.5kg/h、采出位置在第2块板时,可以使塔釜中几乎不含丙酮,且采出丙酮纯度达到99.81%。比较工厂实际生产值和模拟值,确定了较优的操作条件,提出了将粗丙酮塔塔顶物流预热进料物流的节能措施,可节省水蒸气(0.4MPa3.99t/h、冷却水130.3t/h<

  • 朱二静;黄克谨
    . 2015, 42(1): 26-33.
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    将一种具有新型反应精馏结构的双反应段反应精馏塔应用于乙二醇与乙酸连续两步酯化反应,详细分析了精馏塔的稳态性能并探讨其节能效果。以最小化总的年度费用(TAC)为目标,优化双反应段反应精馏塔结构,并将此优化结构与单反应段反应精馏塔优化结构进行比较。结果表明在双反应段反应精馏塔中,设计变量的增加能够有效协调两步反应之间的关系,提高反应效率和分离效果,使双反应段反应精馏塔TAC减少了23.58%,实现节能效果。

  • 于源1;刘家祥2
    . 2015, 42(1): 34-38.
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    利用粉体二次颗粒粒径与其相应休止角间线性关系式的斜率表征粉体的流动性,斜率越小,粉体流动性越好。颗粒流动性对气流分级性能会产生直接影响。碳酸钙粉体斜率的绝对值为0.2816,小于滑石粉粉体斜率绝对值0.3126。物料分级实验结果表明,选择与进口风速匹配的转笼转速,可提高粉体在分级过程中的流动性,降低团聚可能性,提高其综合分级性能。碳酸钙牛顿分级效率要比在相同的操作参数下滑石粉牛顿分级效率高,对于流动性较差的滑石粉体可适当增大风速,提高其分级性能。
  • 刘克1;翟晶2;蒲源1
    北京化工大学学报(自然科学版). 2015, 42(1): 39-44.
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    采用超临界CO2气溶胶溶剂萃取法(ASES)制备了尤特奇S100(Eudragit S100)纳米粒,考察了有机溶剂的选择、压力、温度、溶液浓度及流速等主要工艺参数对Eudragit S100纳米粒形貌及粒径大小的影响,并采用扫描电镜、傅立叶红外光谱分析对结果进行了表征。结果表明,在以丙酮作为溶剂、压力为16MPa、温度为45℃、溶液浓度为1mg/mL的工艺条件下,可制备出有机溶剂残留少、分布均匀、平均粒径为30~60nm的Eudragit S100纳米颗粒。纳米粒子的平均粒径随温度、压力的升高而减小,随溶液浓度的减小而减小。

  • 侯玉翠1,2;王强2;牛牧歌2;任树行2;吴卫泽2
    . 2015, 42(1): 45-49.
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    研究了在氧气存在下生物质催化氧化制甲酸体系中甲酸的稳定性,主要考察了反应温度、反应时间、氧气初始压力、硫酸浓度、催化剂等因素对于甲酸分解的影响。研究结果表明,温度、反应时间、硫酸浓度对甲酸的分解速率有显著的影响;氧气的初始压力对于甲酸的分解影响较小;催化剂NaVO3的存在会加速甲酸的分解。生物质催化氧化体系中,甲酸的分解反应为二级反应,甲酸分解反应的表观活化能为85.1kJ/mol。提出了在H2SO4溶液中氧气气氛下NaVO3催化甲酸分解的机理。

  • 王宗勇;朱军;田瑞;王舒婷
    . 2015, 42(1): 50-56.
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    采用数值模拟方法,对层流状态下内置偏心螺旋扭带的管内流动特性进行了研究。结果表明:螺旋扭带的偏心放置改变了管内流场的对称结构,轴向速度极值出现在扭带与管壁最大环空间隙中间,径向速度和周向速度极值出现在扭带圆周范围内的扭带两侧;轴向和径向速度极值随着扭带偏心率的增大而提高,而周向速度极值随着扭带偏心率的增大而减小;流体在偏心螺旋扭带作用下会形成一个围绕其轴线同向旋转的强制涡,当螺旋扭带靠近管壁时,该强制涡又会带动其外围流体旋转流动,形成一个与强制涡旋向相反的诱导涡;管内压力降随扭带偏心率及扭率的增大而减小,随扭带宽度及雷诺数的增大而增大;螺旋扭带的偏心放置促进了流体的径向流动,降低了流动阻力,有利于边界层内流体的扰动和更新。

  • 材料科学与工程
  • 米然1;吕亚非1;齐士成1;员荣平2;张孝阿1;江盛玲1;Vlastimil MATEJKA3;Pavlína PEIKERTOVA3;Joná TOKARSKY3
    . 2015, 42(1): 57-61.
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    制备了插层率为83.5%的尿素插层高岭土复合物(KU)。用X-射线衍射、红外光谱法和Materials Studio软件表征并模拟了KU的结构,结果表明,高岭土经插层后的片层间距从0.720nm增大到1.342nm,插层形态是尿素分子单排插入到高岭土,插层机理是尿素的—NH2与高岭土的硅氧四面体的Si—O之间形成氢键。用熔融加工法制备了尼龙1010/KU纳米复合材料(PKU),研究了KU的增强效果及其含量对PKU力学性能的影响,结果显示随KU含量增加,复合材料的拉伸强度提高,缺口冲击强度降低,断裂伸长率随KU含量增加先提高后降低,在KU质量分数为2%时有最大值。

  • 涂 昆;刘家祥;邓 侃
    . 2015, 42(1): 62-68. https://doi.org/TU528
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    利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、化学结合水量测定以及胶砂实验等方法研究了钢渣粉和钢渣水泥复合粉的活性和水化机理,研究结果表明:钢渣硬化浆体中的矿物组成含有水化产物C-S-H凝胶和Ca(OH)2,钢渣残余矿物C2F、Ca2(Fe,Al)2O5CaCO3和RO相,和一些未反应的胶凝矿物C2S和C3S;钢渣、水泥和钢渣-水泥浆体三者的水化产物种类类似,微观结构形貌存在差异;14d后掺钢渣水泥净浆试样的化学结合水量与水泥差距缩小,28d后化学结合水量实测值大于计算值;钢渣掺量(质量分数)小于30%时,钢渣水泥胶砂的28d强度高于水泥胶砂的28d强度。
  • 尹雪宇;曹 兵;姜 敏;潘 凯*
    . 2015, 42(1): 69-73. https://doi.org/TQ085 +.41
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    采用原子转移自由基聚合(ATRP)方法,首先在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)径迹-刻蚀膜表面接枝聚合物N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM),然后二次接枝甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),最后用具有离子识别功能的5-胺基-1,10-邻菲罗啉(5-N-1,10-Phen)对HEMA进行封端,制备出具有两嵌段聚合物刷结构的离子识别功能膜。通过傅里叶变换全反射红外光谱(ATR FT-IR)、X-射线电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)以及接触角测试仪等手段对所制备的膜进行了表征,同时考察了所制备功能膜对溶液中Cu2+的吸附能力。结果表明,通过ATRP方法能够将NIPAM和HEMA链段嵌段接枝在PET膜表面形成聚合物刷,采用的邻菲罗啉能够对HEMA进行封端,且所制备的膜对Cu2+具有吸附作用。

  • 郝 伟;韩丙勇;鲁建民;杨万泰
    . 2015, 42(1): 74-80. https://doi.org/O632.14
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    通过向十二烷基苯磺酸(DBSA)/环己烷溶液中滴加正丁基锂(n-BuLi)的方法原位制备n-BuLi/十二烷基苯磺酸锂(LDBS)引发体系,研究了该体系引发苯乙烯负离子聚合行为,并采用GPC、NMR、UV、SEM、LPS和TG等手段对苯乙烯聚合物进行表征。结果表明,该引发体系以络合体、聚集体等多种形态存在;苯乙烯在这种特殊微化学环境中的产物由不溶性和可溶性聚合物两部分组成,聚苯乙烯与LDBS紧密包裹形成不溶性微粒聚合物,可溶性聚苯乙烯等规立构三元组的个数分数为41%,等规五元组个数分数为21%;LDBS的浓度和比例增大,引发活性降低,聚合反应转化率降低,分子量分布加宽;利用低活性的PSLi/LDBS体系可在室温下引发甲基丙烯酸甲酯聚合。
  • 卢昶雨;关卫省;彭悦欣;李 娇;郑 佩
    . 2015, 42(1): 81-86. https://doi.org/O643.32
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    以TiO2粉末为前驱体,采用水热法制备得到未改性和Co2+改性的TiO2纳米管,使用SEM、TEM、XRD、XPS、BET和UV-Vis等测试技术对样品进行了表征。以氙灯(250~800nm)为光源、四环素为降解对象,测试样品在模拟日光下的光催化降解抗生素性能。研究表明:TiO2粉末经水热反应后,转化为中空、开口的TiO2纳米管,纳米管分布均匀且分散性良好;生成的TiO2纳米管为纤铁矿型,Co2+交换改性会对TiO2纳米管的微观形貌和晶型结构产生些许影响。制得的TiO2纳米管,其N2吸附-脱附等温线为典型的IUPAC IV型等温线。与TiO2粉末和未改性TiO2纳米管相比,Co2+交换改性的TiO2纳米管具有较好的光吸收能力,在氙灯光源下反应90min,其对四环素的降解率可达71.5%。
  • 王泽鹏;李 珂;张 义
    . 2015, 42(1): 87-91. https://doi.org/TB324; TB332
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    采用3D测量激光显微镜对橡胶复合材料磨耗表面形貌进行表征,利用多重分形理论对橡胶磨耗表面形貌进行描述,建立了橡胶复合材料表面磨耗形貌的特征参数,分析了谱宽Δα和谱差Δf与磨耗表面形貌的关系,用以评估橡胶磨耗表面的高度均一性和粗糙程度,实现了对橡胶复合材料表面磨耗的定量化描述,为研究橡胶复合材料磨耗性能提供了有效的分析手段和方法。
  • 机电工程和信息科学
  • 唐 霞;贺建芸;薛梓晨;焦志伟
    . 2015, 42(1): 92-96. https://doi.org/TQ336.1;TB124
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    三角平衡轮廓轮胎是一种新型的轮胎结构,其特征在于胎肩处和胎侧处放置高强度的支撑块来提高轮胎的性能。本文基于ABAQUS软件建立255/30R22轮胎和三角平衡轮廓轮胎的三维模型,模拟两种轮胎以60km/h稳态滚动的工况,研究了255/30R22轮胎和三角平衡轮廓轮胎在稳态滚动过程中的温升过程。结果表明,与255/30R22轮胎相比, 三角平衡轮廓轮胎提高了胎侧的刚度使胎侧生热减少,支撑块拉直了胎面使胎面变形减小,所以胎侧和胎面的温度较低;三角平衡轮廓轮胎胎体反包处的温度较255/30R22轮胎低很多,避免出现胎体脱层破坏。
  • 谢非1;丁玉梅1;秦柳1;虞华春2;杨卫民1
    . 2015, 42(1): 97-101.
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    以某全塑汽车车身为模型,应用流体力学数值模拟方法研究表面粗糙度对车身空气动力性能的影响。分别对相同外形不同粗糙度的各模型进行分析,比较各模型气动阻力、气动升力、速度场和压力场之间的差异,并分析造成差异的原因。结果表明,适当增加塑料车身表面粗糙度对气动阻力影响不明显,但是可以降低气动升力。此结论也将对金属车身的设计优化起到积极作用,对金属车身表面进行喷砂等处理,适当增大表面粗糙度会使其气动升力减小。
  • 吕江;何立东;胡朋;王晨阳
    . 2015, 42(1): 102-106.
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    将调谐质量阻尼器应用于管道减振时存在有效频带窄等问题,严重限制了其在工程中的应用。本文通过建立管道调谐质量阻尼器减振试验台,研究得到调谐质量阻尼器安装的最佳位置以及作用范围的大小;通过增加调谐质量阻尼器的质量比或者个数有效地拓宽了其作用频带的范围。本文实验结果能够为调谐质量阻尼器的工程应用提供一定依据。
  • 王骁;张爱军
    . 2015, 42(1): 107-112.
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    对图像进行阈值有关处理时,局部内容的处理效果会受到图像中其他部分的影响,导致分割效果不佳,且常用的分割方法是针对单一连通域的处理,并不适用于分割由大量连通域构成的形体内容。为了对这样的内容进行分割,本文提出一种基于数理统计原理的分割算法,自动的划分出采集图像中主要内容的部分,并利用两个参数控制轮廓的尺寸和外形。通过实验对比了直接处理和本文方法处理的识别符号数量,结果表明,本文算法将图像中前景区域划分后再针对该区域进行图像处理比直接全图处理的效果更好,提升了符号的识别率。
  • 宋健;祝海江
    . 2015, 42(1): 113-117.
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    给出了一种基于改进对数频谱差算法的超声衰减成像方法。不同于对数频谱差算法中以扫描数据包络信号的极值点进行数据分割,该方法先估计扫描回波数据与发射波的相关系数,并把其作为特征参量来对扫描数据进行分割。制备了3个含不同衰减粒子的仿组织模块,并测量其衰减系数,实验结果验证了本文方法是可行的。最后对仿组织模块进行超声衰减成像,得到的模块衰减图像进一步验证了本文方法的准确性。
  • 牛雁军;邵晓红;王治强
    . 2015, 42(1): 118-122.
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    采用HFSS软件对点火腔和反应腔进行优化仿真,得出了最优尺寸的腔体。点火腔设计为压缩弯波导形状,在谐振情况,单位微波功率可产生高达1.35×104V/m的微波场强,便于产生等离子体;反应腔设计为同轴谐振腔结构,谐振情况下S11散射系数为-54,可产生较大面积的等离子体并提高了微波能量的利用率;反应腔中的石英反应管设计为螺旋结构,可延长等离子体在反应腔中的反应时间,从而提高等离子体化学反应的转化率;通过电调反射器及环行器系统来自由调节点火腔和反应腔中微波能量的分配,实现反应器等离子体点火、加热于一体的功能。
  • 王宇;黄彬
    . 2015, 42(1): 123-127.
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    提出了一种变系数模型的减小方差估计。在任意估计点,利用其附近3个点的局部线性估计的线性组合得到减小方差估计。所得估计与局部线性估计有相同的渐近条件偏差,但较局部线性估计有更小的渐近条件方差,而且该估计具有局部线性估计的良好性质,局部线性估计所采用的窗宽选取方法均可直接应用于该估计。通过数值模拟计算,表明所提出的方法在有限样本下也可以有效地降低估计方差。