宏观性能

摘要： 本文研究了玻璃板中部与边部降温速率差值对玻璃翘曲等级影响。基于现场实际情况,通过大量数据对0.7T、0.5T、0.4T玻璃板中部与边部降温速率差值分析,揭示了非流向上降温速率分布对玻璃板的宏观性能和微观结构的影响。结果表明,当边部远端或者近端降温速率与中部降温速率差值超过相应值时,冷却速率过快,基团来不及回复就被冻结,体积较中部大,在近端或者远端出现扭曲,从而产生翘曲。针对0.7T,控制边部降温速率与中部降温速率差值,最好可控制在9°C以内,翘曲优良。针对0.5T,控制边部降温速率与中部降温速率差值,最好可控制在13°C以内,翘曲合格。针对0.4T,控制边部降温速率与中部降温速率差值,最好可控制在19°C以内,翘曲合格。

摘要： 焦炭主要用于高炉冶炼且在高炉中具有不可或缺的重要作用,而冶炼技术的发展导致对焦炭质量的要求日益提升。基质结构和孔隙结构等焦炭微观结构是影响焦炭质量的主要因素,从光学显微组织、X射线衍射、高分辨率透射电镜、拉曼光谱等研究手段剖析对焦炭基质结构的认识,并从显微图像分析法、压汞法、气体吸附法等孔隙结构研究方法阐述对焦炭孔隙结构的认识。从焦炭基质结构、焦炭孔隙结构对宏观性能的影响解析焦炭微观结构与宏观性能的关系,并分析微观结构随溶损反应的演变,论述了焦炭结构与焦炭质量的关系,并就目前研究的不足之处提出未来的研究发展方向。通过对焦炭微观结构的认识及研究进展现状进行综述可知:高分辨率透射电镜和拉曼光谱等新技术的补充可从晶体结构和分子结构角度加深对焦炭基质结构的认识;压汞法和气体吸附法的补充可进一步分析过渡孔和纳米孔等更小的孔径,但由于焦炭的气孔结构异常复杂,靠现有手段全面认识焦炭的孔隙结构仍有一段距离;焦炭光学组织中的光学各向异性程度、微晶尺寸、孔隙率等参数与焦炭冷热态性质紧密相关,但建立焦炭微观结构与宏观性质之间的定量关系仍有较大困难;碳微晶单元尺寸越大,气孔率越低,冷热态强度越好;研究焦炭微观结构随溶损反应的演变,可更好地认识焦炭的宏观热性能,而溶损反应后焦炭的孔隙率上升,相邻小孔合并,平均孔径增大,强度降低。精密检测仪器和计算机的发展有利于提高对焦炭微观结构的认识,未来需从炼焦煤成焦机理入手以探寻焦炭微观结构形成规律、建立新型煤-焦质量对应关系,从而更加精细化地指导配煤炼焦生产。

摘要： 为了探究风速在浇筑期对轻质泡沫混凝土(lightweight cellular concrete, LCC)性能的影响规律,设计模拟风速的室内试验研究了LCC宏观性能和微观结构的演变规律,并揭示了微孔结构参数与宏观性能参数之间的相互关系。结果表明:当风速在4级风以下和持续时间在6 h以内,LCC干密度和抗压强度均与风速呈正相关,吸水率与风速呈负相关;等效孔径和平均孔圆周度与风速呈负相关,孔径分布符合对数正态分布,气孔逐渐趋于有利于受力特性的圆形;风速对孔隙分布分维影响不大,但总体趋势也是与孔分布分维呈负相关。可见,在4级风以下和持续时间较短(6 h以内)时,风速增长、时间延长总体上对LCC各项性能起优化作用。

摘要： 环氧树脂具有优异的强度与粘结性,但较高的经济成本及其延展韧性不佳限制了其在道路建设中的应用。为开展废弃油脂对环氧树脂组分与性能影响的量化研究,首先通过粘度试验明确不同废弃油脂掺配比例下环氧树脂粘度的变化规律。其次,以拉伸强度试验确定废弃油脂对环氧树脂拉伸强度及延展性的影响;通过剪切、拉拔试验研究废弃油脂/环氧树脂作为复合结构层间粘结层黏结强度的变化规律。最后,采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和扫描电镜(SEM)对固化前后的环氧树脂固化体系以及拉伸试件断裂面进行表征,分析废弃油脂处理工艺对环氧树脂固化体系的化学特征影响及拉伸断裂面的微观结构,建立微观组分与宏观性能的联系。研究结果表明:废弃油脂降低了环氧树脂在不同温度固化过程中的粘度增长率,拉伸强度、黏结强度减小但断裂延伸率增大,起到了一定的增韧作用;废弃油脂的加入降低了固化体系中环氧基的转化率从而改变交联网状支链结构密度,从微观组分角度解释了其粘度特性及拉伸强度、黏结强度衰减的机理。该研究成果对可再生资源在道路材料中的再利用具有一定指导意义。

摘要： 为研究蒸养温度和时长对高强机制砂混凝土宏观性能的热损伤效应,分别对混凝土的抗压强度、动弹性模量、抗氯离子渗透性、水化产物形貌与结构及孔结构进行了测试,并从微观层面探讨了蒸养对宏观性能的热损伤机理.结果表明:蒸养会对机制砂混凝土宏观性能产生不利影响,且恒温温度越高、时间越长,宏观性能的损伤越大,其中蒸养对动弹性模量的损伤较小,对抗氯离子渗透性的损伤较大.蒸养下水化硅酸钙(C-S-H)容易形成网状结构,氢氧化钙(CH)容易生长为含有明显间距的层状结构,C-S-H团聚体、CH、AFt(钙矾石)之间孔隙增大,致使机制砂混凝土的孔含量增大,尤其是毛细孔含量,部分毛细孔转变为大孔,孔径粗化显著,进而导致宏观性能降低.连通孔尺寸和长度的增大是抗氯离子渗透性下降较大的主要原因,100 nm以上孔的变化是造成蒸养机制砂混凝土性能损伤的主要原因.

摘要： 泡沫水泥由于其黏弹性、膨胀性和充填性,在油井水泥应用方面广受关注,通过对不同配比和养护条件下泡沫水泥石的力学性能测试和微观结构表征分析,将二者的测试结果有效的结合在一起,分析了变量对泡沫水泥石力学性能的影响。结果表明,同等密度下,加压养护可以有效提升泡沫水泥石的抗压强度,同时通过红外测试发现发泡剂的掺入对氢氧化钙结构造成影响,出现缓凝,导致泡沫水泥的力学性能受到影响。

摘要： 为研究丁苯橡胶(SBR)胶乳掺量对改性乳化沥青性能的影响,对不同SBR胶乳掺量的改性乳化沥青进行针入度、软化点、延度和储存稳定性试验,并采用动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)测试了SBR胶乳掺量对改性乳化沥青高低温性能的影响.结果 表明:随着SBR胶乳掺量的增加,改性乳化沥青的延度、软化点及软化点差逐渐增大,针入度降低;相同温度下,随着SBR胶乳掺量的增加,改性乳化沥青的复数模量、车辙因子和蠕变速率逐渐增大,劲度模量、相位角逐渐减小;综合考虑SBR胶乳掺量对改性乳化沥青各项性能指标的影响,SBR胶乳的建议掺量为4％.

摘要： 研究碳纤维、玻璃纤维、聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的宏观性能,采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)对砂浆微观水化机理进行分析.结果表明,纤维改性可提高砂浆的抗压性能、抗折性能、抗渗性能、耐久性能,其中碳纤维改性砂浆试块抗压性能最好,28 d强度为44.6 MPa,较空白试样提高12.7 MPa;玻璃纤维改性砂浆试块抗折性能最好,28 d强度为8.7 MPa,较空白样提高2.7 MPa;聚乙烯醇纤维改性砂浆抗渗性能最好,抗渗压力值达1.3 MPa,较空白试样提高0.5 MPa.砂浆试块导热系数较空白样有所降低,具有一定的保温效果;3种纤维改性砂浆试块经冻融循环和耐候性试验后,强度较试验前大幅提高,说明耐久性能优异;XRD物相及SEM形貌分析显示改性砂浆水化较好,与宏观分析结果一致.

摘要： 采用自主研发的3种生物基稳定剂(A、B、C)制备了SBS改性沥青,在常规技术指标对比分析的基础上,以动态剪切流变(DSR)试验和弯曲梁流变(BBR)试验评价了沥青的高低温性能,以多应力重复蠕变(MSCR)试验评估了沥青的高温流变特性,并利用荧光显微试验分析了沥青的微观形态,同时进行了成本分析.结果表明:与商品硫磺稳定剂相比,生物基稳定剂能显著降低SBS改性沥青的135°C黏度,降幅达12.6％～25.8％;稳定剂A、C均具有改善沥青高温性能的优势,稳定剂A改善沥青低温性能略有优势;在改善高温流变性能方面,稳定剂A效果优异,稳定剂C与商品硫磺稳定剂各有优势,而稳定剂B效果不佳;稳定剂A可以促进SBS改性剂的分散;3种生物基稳定剂成本均与商品硫磺稳定剂相近.

摘要： 我国于2019年发布的《新材料产业发展指南》将“智能仿生与超材料”列为重点发展的前沿新材料之一,而国家自然科学基金委进行了专业细化,将“先进功能材料的分子基础”列为重点发展领域之一。其中,“新型功能材料体系的分子基础与原理,以及多尺度结构及宏观性能控制”等,因为能对人工合成材料的物理性能和执行功能实现如生物系统般协同产生重大影响而获得重点关注。高分子材料的功能化是决定材料实际应用的关键因素,但如何设计合成具有可控网络结构的新型功能高分子材料,同时实现精确、复杂的仿生功能一直是高分子领域研究的重点与难点之一。

摘要： 水泥混凝土与砂浆的宏观性能与其内部孔结构有着紧密联系.采用压汞法测试水泥砂浆的孔径分布和总孔体积.通过灰色关联度对影响混凝土宏观性能的复杂微观因素进行分析,以获得孔结构中孔径分布和总孔体积对水泥砂浆抗压强度和抗渗压强的关联程度.研究结果表明:各孔径分布范围与28d抗压强度和抗渗压强的灰关联度按大小排列都依次为:250～500(A)＞500～1000(A)＞1000～5000(A)＞50～250(A).

摘要： 本文通过调整聚羧酸减水剂的侧链和羧基分布,系统研究了其结构对建筑石膏减水率、经时损失、绝干强度和吸水率等宏观性能的影响.研究发现,在建筑石膏体系中,26PC6(侧链n=26,酸醚比6:1)对建筑石膏的具有最好的缓凝、减水和提高绝干强度的效果.通过调整聚羧酸减水剂分子结构可以使其兼备较高的减水率和良好的缓凝效果.

摘要： 综述了泡沫混凝土在混凝土拌合至初凝,硬化过程和使用过程三个阶段中微观结构的形成及劣化机理,介绍了泡沫混凝土微观结构与宏观性能之间的理论模型和模型的适用范围,证实了泡沫混凝土的微观结构对其自重、导热、机械强度、渗透等宏观性能的影响,最后从胶凝材料、集料、矿物混合材、发泡剂、外加剂、配合比以及材料制备工艺等角度分析了影响泡沫混凝土微观结构的因素,探讨了微观结构控制的机理和可行性.

摘要： 近年来，交通量和交通轴载的不断增大，对沥青路面高强、稳定、安全、耐久等使用性能提出了更高的要求，而改性沥青很好地克服沥青的上述不足，可以提高和改善沥青的各项性能，延长公路沥青路面的使用寿命。显微形态分析是研究改性沥青性能、机理最为直观有效的手段,但对于改性沥青宏观性能与微观形态间的关系分析尚以定性描述为主,未能形成完整的评价标准和定量的预估模型.本文拟选取壳牌90#基质沥青和道改2#SBS改性剂为原材料制备改性沥青,同时取样进行宏观性能测试和微观形态参数采集,通过MATLAB软件对宏观数据和微观参数进行分析、拟合,并建立宏观性能与微观形态之间的关系模型,给出借助微观形态参数评价改性沥青性能的指标和函数关系,通过微观形态参数直接对宏观性能进行表征和预测.

摘要： 反渗透膜是海水淡化工程的核心部件,其性能的优劣直接关系到淡化工程的脱盐率、产水量、成本及能耗等重要的性能指标.反渗透膜的微观特性(表面功能团、表面电位、表面形貌、粗糙度、交联度、分离层厚度以及亲水性等)对其脱盐率、水通量等宏观性能具有重要的影响,然而目前有关反渗透膜微观特性的检测技术还不完善,许多指标的检测方法还不统一,有的检测方法还有待进一步改进,甚至于有些指标还没有形成相应的检测方法.通过测试这三种膜的脱盐率、膜通量和耐污染能性，发现增加分离层的厚度、交联度和分离层的致密度有助于反渗透膜脱盐率的提高。但是，这些因素同时也会降低膜通量。高分子修饰层所具有亲水性基团和粗糙的表面对于提高反渗透膜的亲水性具有重要的作用。另外，反渗透膜的耐污染性可以通过增强交联度和分离层致密度或者降低表面粗糙度、增加Zeta电位的方法得到增强。

摘要： 本文通过对杜仲胶的化学组成、化学结构、分子链的三大特征(柔性连、含双键、有序链)的介绍，主要阐述了杜仲胶硫化过程出现的三阶段不同的微观结构以及对应的三种不同的宏观性能，从而进行不同阶段材料特性和集成特性的应用开发。

摘要： 小浪底转轮叶片采用不锈钢板材,是国内较早开展碳化钨防护的水轮机组,针对碳化钨的涂层剥落,作者也在探索一种更加有效的保护工艺和配方.本试验采用氧气-煤油超音速火焰喷涂技术(HVOF)分别制备了微米结构、纳米结构WC-10Co4Cr涂层.通过扫描电子显微镜(SEM)分析了不同结构WC-10Co4Cr粉末和涂层的微观组织结构,并对涂层的显微硬度、结合强度、抗磨蚀性能进行了对比,探讨了涂层泥沙磨蚀机制.结果表明,HVOF制备的纳米结构WC-10Co4Cr涂层组织致密,涂层的显微硬度、结合强度高于微米涂层,磨蚀失重也小于微米涂层;纳米结构细化了涂层晶粒,增强了涂层的显微硬度和韧性,提高了涂层的抗微切削和抗疲劳剥落性能,有利于涂层的抗泥沙磨蚀性能.

摘要： 通过测定不同型号PVC树脂粉的分子量分布和粒径分布,探求力学性能、塑化性能与其对应关系,通过微纳层叠技术对PVC分子形态及微观构型进行调控,建立制备工艺-微观结构-宏观性能的三级构效关系.结果表明,层叠后的PVC片材塑化剂挥发损失率最大可降低64.37％,以及力学性能、阻隔性能都有相应提高,大大拓宽PVC的应用领域.

摘要： 利用FEI公司的Quanta Inspect扫描电子显微镜，对耐火材料生产中常用的镁砂原料进行详尽的显微结构分析，总结了各种镁砂的显微结构特征。通过对镁砂原料中气孔的大小与分布、方镁石晶体尺寸、硅酸盐相的分布、方镁石-方镁石间的结合状态等的比较，分析了这些显微结构特征对原料宏观性能的影响。

摘要： 本文采用静电自组装结合胶乳共混技术制备天然橡胶/多壁碳纳米管(NR／MWCNTs)复合材料。MWCNTs经混酸处理后在碱性条件下表现为电负性，阳离子表面活性剂聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)通过静电吸附作用可自组装至酸化处理的MWCNTs表面，使其表面带上正电荷，然后再与带负电荷的天然橡胶粒子进行再次组装，从而抑制MWCNTs的自聚集和增加NR与MWCNTs的相容性，最终制备分散均匀的NR/MWCNTs复合材料。结果表明，自组装改性的MWCNTs(MWCNTs—PDDA)在橡胶基体中分散均匀、与基体相容性好。自组装制备的NR／MWCNTs复合材料胶膜的拉伸强度有很大的提高。

摘要： 本发明公开了一种基于宏观力学模型的复合固体推进剂中填料/基体界面作用老化性能评价方法，具体步骤如下：1)获得不同老化时间的固体推进剂应力‑应变单轴拉伸曲线(σ(t)‑λ(t)曲线)；2)通过应力‑应变单轴拉伸曲线获得某一定应变λ下对应的应力值σ(t)；3)通过试样获得不同老化时间的固体推进剂试样的交联密度Ve(t)；4)根据式(1)计算得到不同老化时间t对应的某一定应变λ下的Kλ(t)；5)获得Kλ(t)随老化时间t的变化规律。Kλ(t)值越大，填料与基体的界面作用越强。本发明是基于复合材料宏观力学模型的复合固体推进剂中填料/基体界面老化性能评价方法，是不同于现有技术的新方法。

摘要： 本发明公开了一种增强碳纳米管宏观体电学性能的方法。所述方法包括：在稳定环境中，沿原始碳纳米管宏观体的长度方向对其进行牵伸处理，之后使牵伸处理后的碳纳米管宏观体保持松弛的状态，以及，重复进行牵伸处理和使牵伸处理后的碳纳米管宏观体保持松弛的状态的步骤，获得电学性能增强的碳纳米管宏观体。本发明通过牵伸处理对碳纳米管宏观体的微观组织进行有效的优化，可以减少碳纳米管宏观体内部的空隙率，促进碳纳米管宏观体内部碳纳米管与碳纳米管之间的连接，同时提高了碳纳米管宏观体内部碳纳米管的取向化程度，最终实现碳纳米管宏观体电学性能的大步提升；并且，本发明的实施过程中没有剧毒危化品的使用，更加环保，操作简单，且安全。

摘要： 本发明公开了一种基于退火处理以改善石墨烯宏观润滑性能的方法，包括如下步骤：S1、将石墨烯粉末、去离子水和表面活性剂混合，得到混合溶液A；S2、将所述混合溶液A进行超声处理；S3、将所述混合溶液A滴定于二氧化硅基底上，干燥后在高纯氩气下进行退火处理；S4、将石墨烯/二氧化硅样品迅速空冷至30°C左右，即可获得宏观润滑性能优异的石墨烯涂层。本发明所提供的一种基于退火处理以改善石墨烯宏观润滑性能的方法，降低了石墨烯在大气环境下的氧化程度及缺陷密度，从而改善大气环境下石墨烯的润滑性能。本发明的方法简单易行，成本极低。

摘要： 本发明属于复合材料多尺度力学分析领域，具体地涉及一种预测纤维增强复合材料宏观力学性能的方法。包括：步骤1：从纤维增强复合材料中取一代表体积元，即RVE，在2方向施加应力，2方向即坐标系y方向，计算纤维和基体沿2方向的纤维应变和基体应变；步骤2：根据纤维基体的实际变形，在变形区域引入一变形协调平面和拉伸变形协调因子α，计算纤维基体沿2方向加载时的真实应变，进而求解2方向的真实宏观弹性模量；步骤3：引入剪切变形协调因子β和γ，求解宏观剪切模量。

摘要： 本发明涉及一种复合绝缘子老化状态评估方法。其特点是，通过大量分子动力学仿真建立起数据库，将复合绝缘子的宏观性质和微观参数联系起来，实现了从憎水性能反映微观参数的变化，从而再评估其硬度性能的变化的“宏观—微观—宏观”的过程，通过检测一个基本性质的劣化程度来评估复合绝缘子其它性能劣化程度。包括如下步骤：(1)基于在线检测，检测出憎水性的劣化程度；(2)根据实际情况，记录检测时的温度、电场强度、湿度；(3)根据温度、电场强度、湿度在微观仿真数据库中找到最佳匹配度的情况，并得到硬度的变化情况；(4)根据憎水性和硬度的变化情况，总体评估腕臂绝缘子的老化情况。

摘要： 本发明公开了采用伽马射线增强宏观石墨烯组装膜拉伸力学性能的方法，所述宏观石墨烯组装膜由经过伽马射线辐照后的石墨烯浆料通过组装而成，所述方法包括以下步骤：S1：将石墨烯浆料分散在溶剂中，搅拌持续一段时间，得到均匀分散的石墨烯分散液；S2：将石墨烯分散液置于伽马射线下辐照一段时间，使其结构发生改性；S3：将辐照后的石墨烯分散液组装成膜，干燥，最终得到宏观石墨烯组装膜。本发明中，由该方法处理后的宏观石墨烯组装膜的拉伸强度和杨氏模量均得到明显提升，高效环保，简单可控，容易实现大规模制备，为制备高力学性能的宏观石墨烯组装膜提供新的思路，在电磁防护、航空航天等方面具有广阔的应用前景。

摘要： 本发明公开一种基于深度学习的短纤维增强复合材料宏观性能预测方法。包括使用随机吸附法生成代表性体积单元、基于数值仿真的均质化方法计算材料宏观性能，建立纤维分布图像对应宏观性能的训练样本集，在此基础上搭建、训练卷积神经网络等过程。本发明结合深度学习在图像识别领域的优势，使用卷积神经网络提取特征，拟合样本分布，实现纤维分布图像与宏观性能的准确快速响应关系，有效解决传统机器学习方法作为代理模型对纤维分布信息特征提取不全、训练精度较低的问题。此外，考虑当网络层数加深，训练样本较少可能带来的过拟合，采用纤维分布图像的旋转、对称变换扩充样本，有效提高训练精度，并使模型在样本空间外一定范围内保持良好的鲁棒性。

摘要： 本发明属于灌缝胶性能评价技术领域，涉及一种无砟轨道灌缝胶粘附性能宏观‑微观综合评价方法，包括以下步骤：1)分别测定不同类型灌缝胶的微观性能参数；2)分别测定不同类型灌缝胶的宏观性能参数；3)利用主成分分析方法从不同类型灌缝胶的微观性能参数和不同类型灌缝胶的宏观性能参数结合来评价不同类型灌缝材料的粘附性能大小。本发明提供一种无砟轨道灌缝胶粘附性能宏观‑微观综合评价方法，能够更准确地利用宏‑微观测试结果综合评价灌缝胶的性能，评价结果全面、准确性好。

摘要： 本发明公开了一种用于激光‑电磁复合推力器宏观性能参数的预测方法，属于等离子体领域。本发明首先读取推进剂与激光的参数，划分网格进行循环计算，在每一次循环中，计算推进剂表面烧蚀速度、烧蚀深度和烧蚀质量，更新当前温度下的物性参数和内热源；获取推进剂的温度分布、烧蚀总质量、表面烧蚀速度和排气速度，将烧蚀产物视为具有一定初速度和质量的电流片，计算电流电的电阻和厚度，计算推力器的比冲、元冲量和推进效率。不仅可以填补相关研究在此方面上的空缺，而且可在不需要推力器进行试验测试的情况下对其性能参数进行估算，提前预测其应用范围及应用价值，减少中间加工、制造、组装、试验和测试等环节，降低推力器研制成本和研制周期。

摘要： 本发明提供了一种衍射元件微观形貌对宏观性能影响的评估方法。通过图像处理算法将加工误差引入到元件表面三维微观形貌模型中，利用衍射元件光波调制分析方法计算衍射元件对入射光波的调制作用及局部衍射效率；采用标量衍射积分公式计算元件焦面及离焦面光强，采用相位差法反演得到元件的波前像差，采用改进的局部光栅方程描述衍射元件的宏观性能，实现衍射元件微观加工误差对宏观性能影响的评估。该方法打通了衍射元件微观形貌与宏观性能的联系，为微结构加工误差定量化研究提供了基本方法，同时使用改进的光栅方程描述衍射元件宏观性能，打通了与传统光线追迹技术的接口，解决了衍射成像系统的性能可预测性，可降低衍射元件应用风险。