贵金属催化氧化VOCs研究进展

摘要:挥发性有机物(VOCs)是臭氧和PM2.5生成的重要前驱体,对环境质量和人体健康均构成潜在威胁,因此,控制VOCs排放是实现减排目标的重要策略。热催化氧化技术因其高效性和环境友好性被认为是控制去除VOCs的重要技术之一。贵金属催化剂因其具有低温氧化活性高、稳定性好等优点,受到VOCs催化氧化领域研究者的青睐。为了推动贵金属催化剂体系在VOCs治理领域的应用,同时为同行提供参考,本文针对近年来贵金属催化剂催化氧化VOCs的应用和研究进展进行了归纳整理。基于贵金属催化剂在催化氧化VOCs领域中的特点,围绕贵金属催化剂催化氧化VOCs机制进行总结评述,重点从活性组分、贵金属前驱体、催化剂制备方法、载体种类及金属掺杂改性等多个维度系统地阐述了影响贵金属催化剂性能的因素, 同时针对VOCs治理中的实际应用场景总结了催化剂的失活机制并提出了相应的应对策略,最后对贵金属催化剂在VOCs治理领域的未来发展提出展望。

镁渣在无机材料制备中的资源化利用研究现状及进展

摘要:我国每年镁渣排放量约800万t,受处理成本和技术等因素限制,多数镁渣被无序堆存或填埋,诸多学者对镁渣的资源化利用进行了探索。本文系统综述镁渣的理化特性、环境危害以及近年来资源化利用途径,重点探讨其在胶凝材料、水泥熟料以及固碳材料等领域的应用瓶颈与改进策略,为镁渣的综合利用提供理论支撑与技术参考。镁渣的主要成分为CaO和SiO2,矿物组成以β-C2S和γ-C2S为主,已在胶凝材料、陶瓷、固碳材料等领域得到尝试性利用。镁渣在胶凝材料和水泥熟料掺合剂方面的研究较多,用于胶凝材料时需配合其他工业固废协同使用,以提升活性、改善力学性能,也可通过物理或化学激发释放其潜在的胶凝材料活性;作为水泥熟料掺合剂时,要考虑其掺量的影响。镁渣在高附加值创新领域表现出良好的应用潜力:镁渣基固碳材料具备成本低、强度高、较为稳定等优势,可应用于道路基层和充填矿山等领域;镁渣蓄热陶瓷凭借高蓄热密度和优异的热稳定性,适用于太阳能热发电系统的储热介质;镁渣吸附剂可实现污染物的去除;镁渣可以代替传统贵金属用作催化剂,降低生产成本。目前镁渣的实际利用率仍然很低,在胶凝材料领域的主要问题是活性低、体积不稳定、激发技术成本高,仍需进行持续探索;未来,镁渣的综合利用可以在高附加值领域及矿山充填领域进行研究,拓宽其可利用范围。

低合金高强度钢低屈强比调控研究进展

摘要:低合金高强度钢以其优异的综合性能和成本优势等被广泛应用于建筑桥梁、油气输送管线、船舶及海洋平台等领域。屈强比是低合金高强度钢开发应用过程中的关键指标。首先,概述了铁素体钢、珠光体钢、马氏体钢等单相组织钢及含铁素体/奥氏体复相组织钢不同强度水平下的屈强比;不同显微组织钢的屈服强度较高时,屈强比也较高,钢中铁素体或奥氏体相的引入有利于其屈强比的降低。随后,讨论了高强度低屈强比钢多相显微组织设计及轧制与热处理工艺控制研究现状。最后,介绍了机器学习和人工智能辅助研究低合金高强度钢力学性能的进展。实现低屈强比、高韧性及高塑性的优异匹配是低合金高强度钢的重要发展趋势,构建多相、亚稳、多尺度及多形态的显微组织为高强韧、低屈强比钢的开发提供了有效手段,物理冶金学与数据科学融合正成为实现该类钢种显微组织设计的关键路径。

结合机理信息和深度学习算法的质子交换膜燃料电池性能退化预测研究

摘要:质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为重要的现代可持续能源转换装置,其性能退化趋势的准确预测对于提高系统可靠性与延长使用寿命具有重要意义。传统的数据驱动方法缺少对机理信息的考虑,导致神经网络模型一直存在“黑盒”现象。本工作提出了一种融合卷积神经网络(CNN)、长短期记忆网络(LSTM)和注意力机制的混合深度学习模型CNN-LSTM-A,并引入麻雀搜索优化算法(SSA)实现超参数自动优化。以PEMFC输出电压为退化性能指标,在不同训练集占比下对模型进行了性能评估,结果显示该模型能够准确捕捉燃料电池的老化趋势。为进一步增强模型的物理可解释性,本工作引入与燃料电池退化机制相关的机理参数作为输入特征,结果表明融合机理信息后模型预测精度有所提升,验证了机理信息对于神经网络模型在预测任务中的重要性。此外,通过对比实验对所提出的模型开展的优越性验证结果表明,引入注意力机制和SSA显著提升了模型性能,且CNN与LSTM的融合模型较单一结构具有更优的预测效果。

航空发动机钛合金线性摩擦焊研究进展

摘要:钛合金凭借其高强度、低密度、优异的抗蠕变性能及耐腐蚀性,成为航空发动机核心承力部件的首选材料,其可靠连接直接决定着发动机的服役安全性及寿命。线性摩擦焊(linear friction welding,LFW)作为一种适配航空发动机精密制造需求的高效固态连接技术,具有近净成形、焊接缺陷少、接头性能优异等显著优势,能够实现钛合金构件的高质量连接,在航空发动机整体叶盘等复杂部件的制造与修复中有着不可替代的作用。本文聚焦航空发动机构件LFW 技术的研究与应用需求,从工艺实验、物理模拟、有限元数值模拟及焊后热处理4 个核心方向,综述了钛合金LFW 的研究成果,对各方向的研究现状及存在问题进行了系统总结,并展望了未来研究需从长期服役性能评价、多尺度数值模拟、LFW 工艺改型优化等多个角度展开,以推动钛合金LFW 技术在工业领域的更广阔应用。

金微纳结构飞秒激光3D打印技术

摘要:三维(3D)贵金属微纳结构具有独特的光学、力学与电子特性,在超表面、电子学、表面增强拉曼散射等领域具有重要应用意义。提出了一种基于金离子螯合吸附原理与飞秒激光直写工艺的3D 金微纳结构的增材制造方案。首先,制备了一种具有离子螯合能力的纯有机光刻胶前驱体材料;其次,系统研究了飞秒激光功率与直写速度对前驱体材料聚合形貌的影响,以及离子浸泡时间与吸附次数对金元素质量分数的调控规律;最后,通过热解过程去除有机组分,实现了特征尺寸为93 nm、电导率达2.1×107 S/m 的3D 金微纳结构的高效制备,对未来金微纳结构在光学、电子学的应用提出了一种新的增材制造路线。

中高熵合金涂层制备工艺的研究进展

摘要: 中高熵合金以其独特的多主元合金体系, 展现出一系列卓越的综合性能: 不仅具有高强度与高硬度, 在摩擦环境下还具有较强的抗磨损能力, 并且具备良好的化学稳定性; 在高温环境中, 中高熵合金仍然能够保持稳定的结构与性能, 具备优异的抗氧化特性。这些性能使其在航空航天、 电子、 机械等领域有着广泛的应用。中高熵合金的制备涉及多种元素的精确配比和均匀混合, 因此在原材料的纯度及成分配比准确性方面具有极高的要求。同时, 在熔炼过程中, 为了防止中高熵合金出现成分偏析、 组织不均匀等问题, 需要精确控制熔炼参数, 确保中高熵合金成分的均匀性和组织结构的稳定性。本文从中高熵合金的成分设计出发, 探讨了中高熵合金涂层的制备工艺以及工艺参数对涂层质量的影响。该研究成果可为材料成分和结构上的创新提供参考。

氟化物微晶玻璃闪烁体研究现状

摘要:闪烁体材料可将高能射线或者粒子转换为光子,被广泛应用于油气勘探、医学成像、核工业及高能物理等领域。氟化物微晶玻璃闪烁体结合了氟化物纳米晶体低声子能量、高发光效率和氧化物体系的优异物理化学特性,因而受到广泛的关注。本文综述了闪烁体材料的种类和机理,系统梳理了氟化物微晶玻璃闪烁体的研究现状,总结了氟化物微晶玻璃闪烁体的结构、发光原理及性能要求,分析了氟化物微晶玻璃闪烁体研究中所面临的困难和广阔前景。总的来说,氟化物微晶玻璃闪烁体是一类颇具研究前景的闪烁体材料。