关键词： 信息管理与信息系统   信息与计算科学   安徽理工大学   学术刊物   化学工程与工艺   应用物理学   矿物加工工程   电子信息工程  

摘要： 《安徽理工大学学报(自然科学版)》1981年创刊,双月刊,每期定价5.00元,全年定价30.00元。《安徽理工大学学报(自然科学版)》为安徽理工大学主办的综合性学术刊物,主要刊载地质工程、环境工程、测绘工程、采矿工程、安全工程、信息管理与信息系统、土木工程、建筑学、机械工程、测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、计算机科学与技术、矿物加工工程、化学工程与工艺、弹药工程与爆炸技术、制药工程、信息与计算科学、应用物理学、医学以及相关基础学科的学术论文和最新研究成果等。

关键词： 氟橡胶   金属有机骨架材料   高掺杂   耐低温   密封  

摘要： 随着我国电力建设向高纬度、高海拔等低温区域推进,变电站噪声测试面临低温问题,特别是低温声传感器密封,面临系列挑战。MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微型电子机械系统)密封性能取决于密封圈材料拉伸和压缩形变后的恢复程度,低温会导致密封圈材料玻璃化,进而影响传感器的使用寿命。含氟材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性,广泛用于各类密封件、绝缘材料的制备,但同样面临着低温环境下性能下降的问题。通过在金属有机骨架材料外表面接枝烷基长链合成了一种改性的纳米钛基材料DA-NH2-MIL-125(Ti),以氟橡胶为聚合物基体,DANH2-MIL-125(Ti)为功能填料,通过溶液共混法制备了复合密封材料。得益于NH2-MIL-125(Ti)颗粒外表面中烷基长链较低的极性作用,提升了纳米金属有机骨架颗粒与氟橡胶基质之间的相容性,得到一种高掺杂量的氟橡胶复合材料,当DA-NH2-MIL-125掺杂量为20%时,该复合材料拉伸强度可达19.1MPa,玻璃转化温度由-22℃降低到-31℃,提高了氟橡胶的耐低温性能。

关键词： 蟹壳   蓖麻油   聚氨酯预聚体   复合材料  

摘要： 蟹壳是一种常见水产废弃物,具有硬度大、众多官能团等特点,研究发现开发蟹壳作为功能填料制备高分子复合材料前景较好。本工作使用蟹壳粉作为填料,以蓖麻油与二苯基甲烷二氰酸酯合成蓖麻油基聚氨酯预聚体(COPU),制备了复合材料(COS-50),填料添加量达50%。同时使用碳酸钙粉作为填料制备了碳酸钙粉增强蓖麻油基聚氨酯复合材料(COC-50)作为对照组来探究蟹壳粉结构对材料性能的影响。采用红外光谱、SEM、TGA、拉力测试对复合材料的界面结构和各方面性能进行了分析。探究发现,蟹壳独特的甲壳素-蛋白质结构上含有的活性基团与COPU发生化学反应成键,所得材料COS-50力学性能表现出色,抗拉强度达到34.3 MPa,弹性模量为5454.0 MPa,界面相容性良好。

关键词： HAP@nZVI复合材料   Mn(Ⅱ)   静态批试验   吸附  

摘要： 使用液相还原法制备羟基磷灰石与纳米零价铁(HAP@nZVI)复合材料,采用实验室静态批试验探讨其对模拟Mn(Ⅱ)污染地下水的处理效果及机理。表征结果显示,HAP@nZVI复合材料表面分布不均匀、松散多孔,nZVI不均匀分布在HAP表面及空隙中。静态批试验结果表明,在溶液pH=5、复合材料用量0.36 g·L^(-1)、反应时间t=180 min条件下最有利于HAP@nZVI复合材料对Mn(Ⅱ)的吸附,在该试验条件范围内,Mn(Ⅱ)最大吸附量达到31.4 mg·g^(-1),准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型可以较好地描述HAP@nZVI复合材料对Mn(Ⅱ)的吸附过程,吸附过程属于单层吸附且主要为化学吸附。反应后复合材料整体结构没有发生较大改变,-OH、Fe-O、P-O基团均参与了反应。XPS表征可以进一步证实HAP@nZVI对锰的吸附机理,O 1s和P_(2)p的结合能发生位移表明有表面络合作用发生;铁的溶出以及Fe^(0)消逝表明存在氧化还原反应;Ca_(2)p轨道的峰强降低说明存在离子交换。最后,将HAP@nZVI复合材料与已报道的吸附剂对锰离子的吸附性能进行对比,结果表明本研究制备的材料吸附性能良好。

关键词： 金属—有机框架   电磁波吸收   导电聚合物   MXene  

摘要： 随着高频通信技术的普及,电磁防护问题受到了广泛关注,基于导电型金属—有机框架(MOF)构建新型电磁波吸收材料近年来成为研究热点。研究提出了MXene改性MOF/聚吡咯(PPy)的制备思路,通过三元组分协同优化介电损耗,成功制备了在低填充量下可实现宽频带、强吸收的高性能吸波材料。当填充量仅为10 wt.%、厚度仅为1.98 mm时,复合材料的最小反射损耗(RLmin)达到了-56.21 dB,最大有效吸收带宽(EAB)可拓展至7.12 GHz(10.88 GHz~18.00 GHz),综合性能优于已报道的导电MOF基吸波材料。通过对材料的组分和微观结构分析,发现过量的PPy不仅原位聚合在UiO-66的孔道和外表面,同时负载在MXene基底上,从而有效构建了导电网络,促进了电导损耗。同时,UiO-66、PPy和MXene构成的三元异质界面极大地增强了界面极化损耗,进一步促进了电磁波的衰减。此外,MXene/UiO-66/PPy制备工艺简单、产量高,具有大规模生产的潜力,有望应用于电磁防护领域。

关键词： 风力机叶片   复合材料   ANSYS   结构优化   子集模拟  

摘要： 风力机叶片重量过大不仅会影响叶片的结构性能,还会增加运输、维修等成本。为解决叶片质量问题,本文选取经典的1.5 MW复合材料风力机叶片,叶片主梁、腹板、前缘和后缘分区铺设不同的复合材料。由于复合材料的铺设厚度从叶根向叶尖呈现递减趋势,且失效位置也多位于叶根处,故取距离叶根约1/3部分为研究对象来简化问题。为便于后期优化,采用ANSYS APDL参数化构建复合材料风力机叶片模型。考虑到陷入局部最优的情况,选择子集模拟优化方法进行随机优化。设计变量为腹板位置,约束函数为极限载荷下叶片满足位移及Tsai-Wu准则校核,目标为叶片重量最小。通过30组子集模拟优化统计结果可知:当腹板位置约在29.4%、53.3%弦长处时,相较于确定性设计,叶片减重约15.4%。最终结果表明,该优化方法在风力机叶片结构优化方面具有可行性,且优化结果对工程设计具有参考价值。

关键词： 纤维增强复合材料   机械连接   有限元   参数化建模  

摘要： 有限元建模方法是纤维增强复合材料螺栓连接结构强度分析的有效手段,为提高有限元建模效率,基于ABAQUS分析平台,对纤维增强复合材料螺栓连接结构参数化有限元建模方法进行了研究。根据纤维增强复合材料螺栓连接结构特征和强度分析的需求,采用GUI插件开发了专用的GUI图形参数输入界面,采用Python语言编写了连接结构有限元建模内核脚本程序,采用Fortran语言编写了损伤失效判定准则和刚度退化方法的用户子程序,搭建了纤维增强复合材料螺栓连接结构参数化有限元建模与强度分析平台。以碳/玻混杂复合材料三钉连接结构和T800碳纤维复合材料十钉连接结构为算例,模拟分析了连接结构的破坏载荷和破坏模式,并与试验结果进行了比较,破坏载荷误差在3%左右,破坏模式一致。研究结果表明,该参数化有限元建模与分析平台可实现各类纤维增强复合材料螺栓连接结构的快速自动建模,分析结果准确可靠,为纤维增强复合材料螺栓连接结构快速强度分析和工程优化设计提供了有效途径。

关键词： 无机水合盐   相变材料   热能储存   复合材料  

摘要： 无机水合盐类相变储能材料因具有储能密度高、无毒、经济等明显优势而受到广泛关注。对无机水合盐的研究有望提高可再生能源的利用效率,缓解能源危机。然而此类材料存在固有缺陷,包括相分离严重、过冷度高、热导率低等,阻碍了其应用。文章以无机水合盐的热物理性质为出发点,详细介绍了无机水合盐类相变储能材料的相变行为、导热性、过冷现象以及相分离等特征。针对其缺陷,总结了近年来性能优化的两大常用策略为与多孔材料复合和微胶囊化,并根据其特性,讨论了无机水合盐在太阳能热能储存和光电转换、建筑节能、储冷等方面的实际应用。

关键词： 明胶   微凝胶   谷氨酰胺转氨酶   Pickering乳液   流变性能  

摘要： 引入谷氨酰胺转氨酶(transglutaminase,TG酶)对明胶进行改性制备微凝胶,通过对不同TG酶交联度明胶微凝胶Pickering乳液进行流变学、电位测试以及微观结构观察,重点研究了不同TG酶交联度对乳液流变学特性的影响。结果显示,TG酶添加量可以有效调控明胶微凝胶的交联度(1.85%~12.25%);流变结果表明,随着交联度的提升,表观黏度和屈服应力值(2.10~4.47 Pa)均上升,损耗因子减小,温度循环测试回复率从28.2%上升至75.6%。综合流变学测试结果表明当交联度达到6.85%以上,明胶微凝胶稳定的乳液连续相形成了更强的凝胶网络结构。此外,乳液体系的ζ电位随着交联度的增大而增大,静电排斥作用增强,有利于连续相网络结构的形成;微观结构显示,随着交联度的增大,油水界面处的吸附蛋白增多并形成致密的界面膜,液滴之间相互作用增强形成更强的凝胶网络结构,从而在连续相的角度使乳液稳定性提升。因此,经过TG酶交联的明胶微凝胶Pickering乳液更为稳定,为明胶微凝胶在食品中的应用提供了理论基础。

关键词： 超疏水材料   制备方法   复合材料  

摘要： 超疏水材料主要具备自清洁、抗润湿及抗菌等特性,在路面防覆冰和文物保护等领域具有广泛的研究和应用价值。由于材料表面粗糙结构所受的压强更大,受载荷时易遭受高局部压力和低表面能分子在高温、光照和强氧化剂等环境的影响下容易发生分解,导致超疏水结构失去原本的特性和功能。文章通过对当前常用制备方法的分析,总结出不同超疏水制备工艺存在的问题和缺点,提出可行的解决方案,同时展望了高稳定性复合增强超疏水表面材料的未来发展方向。