粘度是反映纸张纤维素分子聚合度和力学性能的重要指标, 实时、 准确地获取粘度含量对于珍贵纸质材料的修复和保护具有重要的意义。 然而, 传统的纸张粘度分析方法主要采用化学手段, 该化验过程耗时较长, 且会对纸张不可避免的产生二次损伤。 针对这一问题, 高光谱遥感凭借其丰富信息量、 实时、 无接触的特点, 是无损获取纸张粘度含量的有效途径。 首先, 在实验室获得不同老化程度的实验纸张测得其粘度含量, 采集纸张样本的光谱影像数据, 通过光谱降噪、 光谱变换和光谱信息扩展实现纸张高光谱数据的预处理, 建立不同老化程度下的纸张粘度含量光谱数据库, 分别构建不同光谱变换方式下的光谱差值、 比值和归一化指数, 再结合相关性分析筛选其中与粘度相关性最强的12种最优光谱指数, 最后将其作为自变量搭建关于粘度含量的回归模型, 通过模型精度对比来优选其中最能有效表征纸张粘度含量变化的光谱指数及模型。 研究结果表明: (1)相对于原始光谱而言, 经过光谱变换处理后提取的粘度高相关特征子集占比得到大幅提升, 同时其中的相关系数均值与中位数也得到提高; (2)通过光谱信息扩展后得到的光谱信息参量与粘度的相关性高于原本的光谱谱段, 且提取的12种最优光谱指数中大部分有扩展信息参量的参与; (3)不同光谱变换结果下提取的最佳光谱指数与粘度含量的相关性都在0.89以上, 由其中筛选得到的三种具备代表性的光谱指数都有效反映纸张粘度在400~500 mL·g-1时的变化情况; (4)纸张光谱经过对数一阶微分处理后, 由光谱积分(SI)和光谱吸收深度(SAD)构建的归一化指数与粘度相关性最大, 达到了-0.917, 由该指数建立的模型在训练集和测试集上R2分别为0.84和0.76, 其在测试集中MRE为0.089, RMSE为40.29 mL·g-1。 研究结果可为纸张粘度含量遥感反演提供科学的理论与技术支撑, 对纸质文物无损分析体系的构建具有重要参考意义。

研究了不同添加量的La2O3和Y2O3对盖板用化学强化高铝玻璃性能的影响, 发现适当加入La2O3和Y2O3可提高玻璃生产的适应性、机械性质和化学强化性能。加入La2O3和Y2O3可显著降低高铝玻璃的高温黏度, La3+和Y3+总物质的量分数每增加0.5%, 玻璃澄清温度降低6～20 ℃。加入La2O3和Y2O3提高了玻璃的杨氏模量、剪切模量和显微维氏硬度; 当La3+和Y3+总物质的量分数为1.5%时, 玻璃杨氏模量、剪切模量和显微维氏硬度达到最大, 分别为84.33、33.90和6.48 GPa。随La2O3和Y2O3含量的增加, 化学强化后玻璃表面压应力(CS)有先增大后减小的趋势, 应力层深度(DOL)有先基本不变后增大的趋势, 且CS比对照组最多提升28%。拉曼光谱分析发现在La3+和Y3+总物质的量分数为0～1.5%时, 随着玻璃中La3+和Y3+含量的增加, 非桥氧含量基本不变, 而受碱金属影响的桥氧含量显著增加; 当La3+和Y3+总物质的量分数为1.5%～2.5%时, 增加La3+和Y3+含量可显著提高玻璃中非桥氧含量。

为解决高黏性水泥3D打印堵塞问题, 通过构建3D打印平台开展了物理模拟试验, 采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对硬化产物进行检测, 并利用有限元软件Polyflow分析打印喷头内部流场, 最后结合试验和数值仿真结果确认堵塞问题原因。结果表明: 高黏性水泥的凝结时间在10~23 min, 与普通硅酸盐水泥相比, 其会更快地硬化形成棱形晶体; 打印喷头内部的压力梯度在挤出口变径处达到峰值113.9 kPa, 并且螺槽内的浆料以塞流形式输运; 在3D打印过程中, 部分浆料黏附在螺杆表面, 并快速硬化形成的产物嵌入到螺杆微观凹凸表面中, 而未黏附的浆料在筒内高压差作用下以塞流形式输送, 在筒内变径处发生液相迁移, 最终导致打印堵塞。研究结果可为高黏性水泥3D打印喷头设计提供理论支撑。

为了提高加固、防渗堵漏等工程的注浆质量，往往需要添加改性剂来调控注浆材料的流变性能。本文研究了两种改性剂(早强型注浆改性剂SX-ZJ-Z和高强型注浆改性剂SX-ZJ-G)对注浆材料流变性能的影响，测试了它们在不同掺量(10%和20%，质量分数)以及不同水胶比(W/B=0.25、0.30、0.35和0.40)下的凝结时间、流动度、塑性黏度和屈服应力，并分析了Bingham和Modified Bingham模型对注浆材料流变曲线的拟合度。结果表明：添加SX-ZJ-G能显著延长注浆材料的凝结时间，而添加SX-ZJ-Z会缩短注浆材料的凝结时间；SX-ZJ-G掺入后发挥“滚珠”效应，能大幅提高注浆材料的流动性，但是添加SZ-ZJ-Z对注浆材料的流动性几乎没影响。添加改性剂使水泥浆体由牛顿流体转变为屈服应力流体，呈现出非线性的剪切应力曲线，Modified Bingham模型较Bingham模型有更好的拟合效果。在W/B=0.30、0.35和0.40时，掺入SX-ZJ-Z对注浆材料的塑性黏度和屈服应力影响不大；SX-ZJ-G的掺入极大地降低了水泥浆体的塑性黏度和屈服应力，降幅可达89%以上，改善了注浆材料的流变性能。

低温瓷釉(LTE)涂层是一种新型金属表面无机防腐涂层，了解其在烧结成型过程中的熔化行为有助于调控LTE涂层烧结工艺，得到基材表面覆盖完全、平滑的涂层。本文采用同步热分析仪研究LTE涂层粉末在烧结过程中的质量和热量变化，采用热机械分析仪测得LTE涂层圆柱体样品的玻璃化转变温度和热膨胀系数，采用自制热台显微镜研究不同升温速率下LTE涂层圆柱体样品黏度、高度、体积以及接触角的变化。结果表明，随着升温速率提高，LTE涂层圆柱体样品的烧结温度、软化温度和球形温度均降低，黏度减小，有利于涂层流平，因此宜采用20 ℃/min的升温速率。在530~550 ℃时，LTE涂层圆柱体样品的高度和接触角随温度的变化都将进入平台期，因此宜选择该温度区间作为LTE涂层的烧结温度。

在煤的气化过程中,煤灰中的无机组分短时间内会发生热解、团聚或结渣等行为,严重影响气化炉安全稳定运行。为探究煤灰停留在气化炉内的熔融过程和煤灰矿物转化行为,本文利用XRF、XRD、FTIR等测试方法和FactSage软件对不同温度和时间跨度处理后煤灰的化学组成、矿物组成、熔体结构进行了分析。结果表明: 在1 200、1 300、1 400 ℃条件下,当恒温时间由10 s逐渐增加至30 min时,煤灰中矿物种类均无明显变化,但SiO2、CaO、SO3占比有较大改变; 矿物的非晶态物质随着温度的升高以及恒温时间的延长而增加; 煤灰熔体结构由复杂的架状结构逐渐解聚为简单的环状、岛状等结构; 煤灰黏度也随温度的升高逐渐降低,在达到转折温度1 240 ℃后,温度与恒温时间对煤灰熔体熔融行为影响较小。

地聚物具有低碳环保的优点, 但低钙粉煤灰地聚物存在黏度高、常温凝结时间过长、强度低等问题。本文研究了液固比、碱溶液浓度、减水剂掺量、矿渣掺量等因素对低钙粉煤灰地聚物流变性能、凝结时间和抗压强度的影响。结果表明: 新拌地聚物的流变曲线与修正Bingham模型的拟合度较高; 屈服应力受矿渣掺量影响最大, 随矿渣掺量增大而增大; 塑性黏度受液固比影响最大, 随液固比升高显著下降。纯低钙粉煤灰地聚物常温凝结缓慢, 初凝时间超过8 h, 终凝时间超过23 h, 当液固比为0.40、碱溶液质量浓度为29%(质量分数)、矿渣掺量为25%(质量分数)时, 初终凝时间分别大幅缩短至54、145 min, 7 d抗压强度达到23.2 MPa。掺加0.3%~0.5%(质量分数)聚羧酸减水剂后, 纯粉煤灰地聚物的28 d抗压强度提高约20%。

随着大流量工业烟气净化对低气阻技术的迫切需求, 负载型催化剂备受关注, 然而涂敷浆液特性复杂、对负载的影响因素繁多, 使催化剂制备带来挑战。针对铜锰基催化剂在堇青石载体上的真空涂敷制备, 探究了固含量, 粘结剂种类, pH值和粒径等浆液特性对催化剂负载量和粘附性的影响规律。结果表明: 固含量的升高使得催化剂颗粒可以与增稠剂和硅溶胶形成的网状结构更紧密结合, 提高了催化剂负载量和粘附性; 硅溶胶可有效增加浆液电负性, 使浆液内催化剂颗粒分散均匀; pH值的增大使浆液Zeta电位减小, 减小浆液黏度并改善稳定性; 而球磨会破坏浆液均匀稳定的网状结构, 不利于催化剂粘附性。优选硅溶胶质量分数为30%、pH值为7.3、固含量为30% (质量分数)的未球磨浆液, 得到负载量为216 kg?偸m-3、脱落率为0.6%, CO催化效率大于98% (7 200 h-1、120 ℃、8% H2O)的负载型催化剂。

立体光固化成型技术是一种生产高精度、高性能陶瓷部件的新兴增材制造工艺。制备具有良好流动性和高固相含量的陶瓷浆料是立体光固化增材制造工艺的优势。本文讨论了固相含量、单体、分散剂、粉体级配等因素对浆料流变性能的影响规律, 总结了目前配制高固相含量和低黏度光固化Al2O3陶瓷浆料的材料选择原则, 归纳了制备高固相含量、低黏度Al2O3陶瓷浆料的指导方法, 指出了高性能光固化Al2O3陶瓷浆料开发的主要趋势和面临的挑战。