金属有机框架基材料应用于太阳能界面蒸发的研究进展

摘要:太阳能驱动的界面蒸发技术(solar-driven interfacial evaporation,SDIE) 可以将太阳能转化为热能用以从海水或废水中回收清洁的水,有效缓解日益严重的水资源短缺问题。光热转换材料是决定SDIE性能的关键因素之一,金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs) 具有结构可调、高孔隙率和高比表面积等优点,已被广泛应用于SDIE。MOFs衍生物在保留MOFs材料本身优势的同时,通过后改性等结构优化,将进一步赋予其强稳定性及多功能催化特性。将MOFs与金属、金属氧化物、碳纳米管和聚合物等功能材料复合,可以明显改进SDIE性能。本文介绍了SDIE性能评估指标,重点综述了MOFs基材料(包括MOFs、MOFs衍生物和MOFs复合材料) 在SDIE中的最新研究进展,讨论了各MOFs基材料在SDIE中的促进作用,简述了MOFs基蒸发器在海水淡化、污水处理和发电等领域的应用,分析了MOFs基蒸发器的前景和挑战。结合MOFs基蒸发器的研究现状,指出降低MOFs的制备成本、加强对MOFs衍生的金属硫/碳化物的开发、通过掺杂金属或设计三维蒸发器结构提高光热性能等,是MOFs基蒸发器未来研究和开发的重点方向。

公轨合用钢桁架桥梁抗火研究进展

摘要:为提升公轨合用钢桁架桥梁(亦称低碳桥梁)抵抗火灾、结构与公轨车辆荷载联合作用的性能指标,延长公轨合用钢桁架桥梁的全寿命服役周期,通过调研现有文献、收集桥梁火灾资料、统计桥梁火灾数据,研究了桥梁火灾事故发展态势,剖析了钢桁架桥梁火灾事故特征,总结了国内外钢桁架桥梁火灾事故发生的各类原因;分析了公轨合用钢桁架桥梁的差异化火灾场景,归纳总结了公轨合用钢桁架桥梁的空间桁杆表面温度和截面升温特点;对比分析了火灾环境桥梁的热-力耦合非线性分析方法,阐明了公轨合用钢桁架桥梁的火灾破坏模式,以及抗火设计方法所需考虑的事项。研究结果表明:桥梁火灾呈逐年上升趋势,且钢桁架结构桥梁遭遇严重火灾时易发生快速连续垮塌事故;公轨合用钢桁架桥梁火灾场景、荷载布置、桁杆升温、破坏模式受其结构几何特征的影响显著;下层半封闭空间桁架结构呈现串并联及桁杆之间的多点热辐射路径,桁杆截面升温又具有薄壁多室空腔结构辐射的传热特征;桁杆的连接关系、构件的屈曲失效路径、结构的时变约束条件是抗火分析与设计中的难点;火灾环境公轨合用钢桁架桥梁在场景重构、快速评价、韧性提升和消防救援方面存在的关键问题,需要深入研究,以期对公轨合用钢桁架桥梁抗火研究与设计提供新的分析视角和指导依据。

海底管缆电磁探测技术现状及展望

摘要:[目的] 为促进海底管缆探测技术的进一步发展,[方法] 对国内外基于水下机器人的电磁探测技术的相关研究进行系统梳理,对研究热点和应用现状进行总结,并对提高电磁探测技术性能的研究方法进行分析。[结果] 研究表明:海底管缆探测系统未来将主要向智能化及综合探测方向发展。智能化可以提高海底管缆的探测效率,将路由跟踪和智能化相结合,实现自动管缆探测,是未来研究的一大热点。同时,光学、声学探测技术能有效弥补电磁探测无法直观目标图像的缺陷,因此结合光学和声学传感器的移动电磁探测技术,未来有望承担更多、更复杂的管缆探测任务。[结论] 研究成果可为海底管缆探测技术发展提供一定参考。

难加工金属材料切削表面完整性预测与调控

摘要:切削表面完整性是已加工表面层几何、物理、化学和机械性能的综合体现,由切削过程中的力热载荷及材料去除模式调控,直接影响零部件产品服役性能及寿命,深入研究调控策略对切削表面完整性的影响机制,是实现高完整性表面加工的基础,对优化难加工金属材料的切削工艺具有重要意义。从几何特征、微观组织结构和表面层力学特性的角度对难加工金属材料切削表面完整性指标进行分类,综述切削表面完整性预测模型建立的方法。阐述难加工金属材料切削表面完整性调控方法的研究进展,比较刀具优化、工艺优化、多能场辅助加工和预处理等对切削表面完整性的影响机制差异。对切削表面完整性预测模型的机制以及调控策略的通用性进行探讨,展望切削表面完整性未来研究重点。

镍基高温合金三维超声辅助车削装备设计及加工工艺特性研究

摘要:针对难加工金属材料镍基高温合金在常规车削中存在的切削力大、刀具磨损严重、表面质量控制困难等问题,利用超声辅助加工的优势,系统设计并搭建了一套三维超声辅助车削(3D UVAT)装备,并利用该装备开展了镍基高温合金的车削实验,探究了超声振动作用对镍基高温合金加工中切削力及表面质量的影响规律。研究结果表明,所设计的三维超声辅助车削装备可实现三维超声振动,其刀具在切削方向、切深方向和进给方向的振幅分别达到23、10 和10 μm。三维超声辅助车削中刀具与工件周期性分离接触的作用能够显著降低镍基高温合金加工过程中的切削力,降幅可达42.6%,同时加工后的表面粗糙度值下降可达86.3%。

面向不同应用场景的防滑涂层技术现状及未来发展趋势

摘要:[目的]防滑涂层具备一定的耐磨性、防滑性、抗冲击性及耐海水大气腐蚀能力。随着船舶、航空航天等领域应用装备的升级换代,对防滑涂层的性能提出了更高的要求:环保、轻量化、耐高温、长寿命等特殊服役性能。[方法]介绍了防滑涂层的定义、防滑涂层作用机理及其应用特点。[结果]总结了海洋、航空、陆地不同应用防滑涂层的性能指标要求,重点阐述了树脂基防滑涂层材料和金属基防滑涂层材料及其应用技术取得的最新研究进展。[结论]对防滑涂层技术面临的挑战和未来发展方向进行了总结和思考。

电解锰渣无害化与资源化处理技术研究进展

摘要:电解锰渣(EMR)因富含重金属(Mn、Cr、Pb)及氨氮(NH3-N)等污染物,已成为制约锰冶金行业绿色发展的重要难题。详细阐述电解锰生产工艺中电解锰渣的来源、理化性质及其对生态环境的危害,并系统综述电解锰渣无害化与资源化处理技术的最新进展。针对污染控制的需求,胶凝固化、高温固化及化学固化技术通过多机制协同实现电解锰渣中重金属与氨氮的稳定化与建材化利用,但长期环境风险与碳排放问题需要进一步的研究。浸出工艺方面,化学浸出、生物浸出及电场强化浸出等技术通过选择性提取有价组分实现无害化与资源化双重目标,但面临酸耗高、周期长及残渣毒性残留等瓶颈。未来研究需聚焦多源固废协同处置、浸出液短流程回用,推动电解锰行业向“资源-环境-经济”均衡发展的可持续模式转型。