大洋钻探船技术发展现状及趋势

摘要:目前,国际大洋科学钻探共经历了4 个主要阶段:深海钻探计划、国际大洋钻探计划、综合大洋钻探计划、国际大洋发现计划,各阶段均取得了重要科学成果。其中,我国先后主导了3 个计划(4 个航次)的大洋科学钻探,并在南海取得了一系列科学成果。国际大洋科学钻探的发展阶段与大洋钻探船的发展息息相关,该文按照时间顺序介绍了国内外大洋钻探船的发展历程,重点介绍了我国首艘大洋钻探船“梦想”号的技术特点,并结合大洋科学钻探发展历程与大洋钻探船更新迭代规律,分析了大洋科学钻探技术发展趋势,为相关领域的科学研究提供了参考。

电容去离子技术的单元结构、技术参数与电极材料研究进展

摘要:近年来,电容去离子(CDI)技术因具备高效节能且环保的特点,成为具有广阔发展前景的海水淡化及高盐废水处理技术。然而,CDI技术由于成熟度不高,存在脱盐率不高、电极表面存在副反应等问题,目前没有大规模应用。因此,大量研究致力于开发新型电极材料与单元结构以提升CDI单元性能。其中,为克服副反应的影响,一种结合离子交换膜与电极的膜式电容去离子(mCDI)技术成为研究热点。本文综述了CDI/mCDI的各类单元结构和不同电极材料在脱盐领域的研究进展,探讨了各种电极材料制备工艺和评估电吸附单元运行效率的技术参数,并对CDI技术的未来发展方向进行了展望。

轨道交通用接触线材料的研究进展

摘要: 文章分析了接触线材料服役过程的性能要求,其中最重要的是抗拉强度和导电率; 总结了轨道交通接触线用CuAg、CuSn、CuMg、CuCrZr 合金系的性能特点及研究现状,包括合金化设计原则、生产工艺以及目前存在的问题; 探讨了未来接触线材料尚待深入研究的方向,认为高强高导铜合金接触线是未来的发展趋势,需要更加重视科技成果转化和产业化水平,以期为未来轨道交通提速提供技术支持。

烧结金属多孔材料及其应用与发展趋势

摘要:烧结金属多孔材料是一种特殊的结构功能一体化的金属材料,广泛应用于煤化工、石油化工、航空航天、新能源、半导体、冶炼、环保等行业,对于国民经济的发展具有重要作用。介绍了烧结金属多孔材料的种类,阐述了烧结金属多孔材料在过滤分离、流体分布控制、催化负载、强化传质传热等领域的应用,分析了烧结金属多孔材料的发展趋势,未来金属多孔材料将向材料复合化、孔径微细化、结构梯度化、应用广泛化与多功能化的方向不断发展。

从锂云母中分离提取锂、铷、铯方法的研究进展

摘要: 锂云母是我国锂资源的重要来源。高效、环保地从锂云母中提取锂,并协同提取其中的战略资源铷、铯,将会获得可观的经济价值。介绍了我国锂云母的基本性质、结构和赋存情况等,总结了从锂云母中提取锂的活化方法,包括酸法、碱法和盐法,并总结对比了各方法的优缺点,如有些方法虽然能耗和成本较低,但会造成严重的环境污染等; 综述了沉锂母液中铷、铯的分离方法,包括分步结晶法、沉淀法、溶剂萃取法和离子交换法,也进行了优缺点比较,如有些方法效率高但不适合大规模生产等。单一的工艺方法通常存在局限性,需要综合考虑整个工艺流程,根据不同的生产要求选择最适宜的综合工艺方法,才有助于未来锂云母资源的充分发挥,实现伴生资源的综合利用。

金属与碳纤维增强热塑性复合材料连接研究进展

摘要:碳纤维增强热塑性树脂基复合材料(Carbon fiber-reinforced thermoplastic composites,CFRTP)作为新一代轻量化结构材料,凭借其优异的比强度、比模量及抗疲劳特性,已成为航空航天领域替代传统金属构件的战略材料。通过实现CFRTP 与航空铝合金、钛合金等金属材料的可靠连接,可使结构件整体减重达30% ~ 40%,同时兼具金属的高导热性和复合材料的耐腐蚀优势,这对提升飞行器推重比和燃油效率具有显著价值。由于异种材料之间理化性能差异较大,在生产过程中混合应用多种轻量化材料仍面临巨大挑战。本文总结了近年来金属与CFRTP 连接技术的国内外研究成果,包括连接工艺、连接机制以及界面调控方法。首先介绍了金属/CFRTP主要连接工艺与研究进展,进一步概括了热连接界面改性的原理,并分别展开论述了金属与CFRTP 界面机械嵌合调控与界面化学键合调控两种调控方法。最后,系统梳理并总结了当前金属与CFRTP 连接研究进展与存在的关键问题,并对其未来的发展做出展望,为新一代航空航天装备的轻量化设计提供理论支撑和技术保障。

极地油气钻井关键技术与装备研究进展

摘要:极地油气资源丰富,随着全球能源需求的持续增长,极地油气资源的勘探与开发已成为国际能源战略的重要发展方向。然而,极地恶劣的自然环境(如超低温气候、巨厚冻土层、浅层地质灾害及井筒大温变等)给油气钻探带来了巨大挑战。为系统总结极地油气钻井技术与装备的适用条件和未来发展方向,系统分析了极地油气钻井面临的工程技术难题,从钻井地质灾害风险评价与环保技术、钻井关键装备及工具研发、钻井工艺及井筒工作液技术等方面,系统总结了极地油气钻井关键技术与装备的研究进展,并提出未来技术创新发展方向。研究结果表明:①极地浅层地质灾害风险识别与防护技术、冻土层钻井温控方法及环保废弃物处置技术是当前研究的重点;②低温环境下钻井装备的可靠性及工艺技术的适应性仍需进一步验证,特别是在- 50 ℃超低温工况下的工程应用仍存在较大挑战;③未来应加强极地地质灾害动态监测与防控技术研究,优化冻土层钻井井筒温度调控方法以提升井筒稳定性,研发适应超低温环境的高可靠性钻井装备及工具,完善极地环保技术体系以推动废弃物无害化处理技术的应用,加快极地钻井技术的现场验证与商业化推广。结论认为,研究成果可为极地油气钻井技术的进步提供理论支撑和技术参考,并可为我国极地能源开发战略的实施、装备产业升级及国际竞争力提升提供有力支撑,进而助力我国在全球极地油气资源开发中发挥引领作用。

两步热化学制氢循环材料的研究进展

备国家重点实验室;3.上海电机学院材料学院)摘要:两步热化学循环制氢可以将太阳能转化为化学能,是一种备受关注的零碳能源可持续利用方式。以特定的氧化物为介质,通过热还原和分解水构成的两步热化学循环,分别产生氧气和氢气,不需要进行气体分离。金属氧化物作为两步热化学循环制氢的关键材料,直接影响产氢速率。因此,本文系统地综述了铈基氧化物、铁基氧化物和钙钛矿材料用于两步热化学循环制氢工艺的研究进展。钙钛矿材料产氢效率高,且具有良好的循环稳定性。通过表面改性和创新合成方法调控材料产氢率,以及制备高活性和稳定性的复合材料,是未来两步热化学循环制氢的重要发展方向。

机器人物质:融合材料与智能的未来路径

摘要:受制于静态结构与固定响应模式等因素,传统智能材料的自适应调控与学习优化能力有限,无法应对复杂环境与动态需求。而当机器人技术的微型化、廉价化、智能化发展与集群技术突破相结合后,便催生了全新的智能材料理念——机器人物质,即以机器人个体为基本单元,依托自组织集群技术实现材料功能。通过整合环境感知、信息处理、耦合连接、力学性能、多态转换、能源续航与人—材交互七大基础功能模块,机器人物质具备自主决策、环境适应、可编程性、多功能性等智能特性。通过进一步与生物功能材料、适应性演化策略等技术相融合,机器人物质或将突破传统智能材料局限,在智能制造、精准医疗及极端环境探索中催生颠覆性应用。