1 中广核研究院有限公司 ATF研发专项办公室深圳 518000
2 核电站高安全性事故溶错燃料技术工程实验室深圳 518000
FeCrAl合金包壳作为事故容错燃料（Accident Tolerant Fuel，ATF）中长期可商用的技术途径得到了广泛关注。本文旨在研究微量Y对FeCrAl合金包壳力学与氧化性能的影响。采用光学显微镜观察FeCrAl和FeCrAlY合金晶粒尺寸和微观形貌。采用爆破试验机和热重分析仪开展内压爆破试验和高温水蒸气氧化试验。采用X射线衍射仪（X-ray Diffractometry，XRD）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）和能量色散谱仪（Energy Dispersive Spectrometer，EDS）观察FeCrAl和FeCrAlY合金氧化产物成分、表面及截面氧化产物形貌，并对其成分进行分析。研究结果表明：微量Y主要固溶到FeCrAl合金包壳基体中，未形成Fe-Y第二相；固溶到FeCrAl合金包壳基体中的Y未对室温到1 000 ℃内压爆破强度和破口形貌产生影响；但添加微量Y显著改善了FeCrAl合金包壳的耐高温水蒸气氧化性能，800 ℃、1 000 ℃和1 200 ℃水蒸气氧化8 h条件下，氧化增重量分别下降65.1%、60.0%和31.5%。相比于FeCrAl合金包壳表面单一的Al2O3氧化膜，FeCrAlY包壳表面形成了内部应力更低、致密性更高、且与基体结合力良好的含Y复合氧化膜。由此可见，微量Y的添加对FeCrAl合金的内压爆破性能未产生显著影响，但耐高温水蒸气氧化性能得到显著提高。
FeCrAl合金包壳 内压爆破 高温水蒸气氧化 氧化增重 FeCrAl alloy cladding Internal pressure burst High-temperature steam oxidation Oxidation weight gain
中南大学化学化工学院, 湖南省锰资源高效清洁利用重点实验室, 长沙 410083
固体氧化物电解池可以清洁、高效地将电能和热能转化为化学能, 在新能源领域具有广阔的应用前景。La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)具有较好的高温稳定性, 但离子电导率相对较低, 在电解过程中电催化性能不足。本文将LSCM与具有较高离子导电性的Ce0.8Gd0.2O2-δ(GDC)复配构造复合电极, 并以共负载的形式在复合电极中浸渍纳米Ni、Cu金属催化剂提高电极的水蒸气吸附和转化能力,Ni、Cu共负载能够同时保留单一Ni或Cu负载对电极电解机制的改善。结果表明, Ni、Cu共负载相比于单一Ni或Cu负载电极在还原性气氛下具有更高的电化学性能, 在还原性气氛和800 ℃工作温度下, 镍铜质量比2∶8的负载电极在-0.1 V过电位下的电流密度可达到2.36 A·cm-2, 极化阻抗为0.92 Ω·cm2。
固体氧化物电解池 阴极材料 LSCM-GDC复合电极 离子电导率 电化学性能 高温水蒸气电解 浸渍法 solid oxide electrolysis cell cathode material LSCM LSCM LSCM-GDC composite electrode ionic conductivity electrochemical performance high temperature steam electrolysis impregnation method
1 1.中国科学院 金属研究所, 沈阳材料科学国家研究中心, 沈阳 110016
2 2.中国科学技术大学 材料科学与工程学院, 沈阳 110016
3 3.苏州热工研究院有限公司 电站寿命管理技术中心, 苏州 215004
为了完善Ti2AlC涂层在事故容错燃料中的设计与应用, 研究了近化学计量比和Al含量不足的Ti2AlC在1000~1200 ℃ Ar-41% H2O气氛中的氧化行为。研究结果表明: 随着Al含量的减少, Ti2AlC在高温水蒸气中的氧化动力学由抛物线规律向线性规律转变; 当Al含量不足时, 连续氧化铝层的生长受到限制, 形成了不具备保护性的TiO2基氧化层; 近化学计量比的Ti2AlC表面可生成较薄的连续致密Al2O3层, 防止水蒸气向基体内的扩散。因此, 采用近化学计量比的Ti2AlC作为锆合金表面的防护涂层时, 能够在高温水蒸气的环境下保护包壳, 提升现有轻水反应堆事故容错的能力。
南京工业大学 电气工程与控制科学学院，南京 211816
为了提高等离子体对聚合物材料表面处理的应用效果，优化亲水处理的条件，研究了交流和纳秒脉冲氩气介质阻挡放电（DBD）中添加适量H2O，对聚丙烯（PP）亲水改性的处理效果。利用电学和光学诊断方法，系统地对比了交流DBD和纳秒脉冲DBD的放电特性，结果表明，纳秒电源驱动DBD具有更高的放电瞬时功率，更好的放电均匀性和更高的能量效率。通过测量不同水蒸气含量下DBD的OH发射光谱强度，确定了PP材料亲水性处理中H2O添加的最优含量。利用交流和纳秒脉冲电源驱动DBD分别对PP材料进行亲水改性的处理，测量了不同条件下改性处理后的表面水接触角，并利用原子力显微镜（AFM）和傅里叶红外光谱（FTIR）分别对处理前后PP材料的表面物理形貌和表面化学成分进行分析。结果发现，经DBD处理后PP材料的水接触角明显降低，表面粗糙度明显增大，表面的亲水性含氧基团，羟基（−OH）和羰基（C=O）的数量大幅增加。相比交流电源，纳秒脉冲DBD处理的改性效果更好，其处理后的材料表面水接触角，比交流DBD处理的低5°左右，表面粗糙度也有所提升。而水蒸气的加入可使PP材料的表面水接触角进一步减小4°左右，表面粗糙度明显提升。研究结果为优化DBD聚合物材料表面改性实验条件及处理的效果提供了重要的参考依据。
聚丙烯 材料表面改性 水蒸气 介质阻挡放电 纳秒脉冲电源 polypropylene surface modification water vapor dielectric barrier discharge nanosecond pulse power supply 强激光与粒子束
2021, 33(6): 065017
1 浙江工业大学 化学工程学院, 杭州 310014
2 浙江大学医学院附属儿童医院, 杭州 310052
3 浙江省食品药品检验研究院, 杭州 310052
4 常州英中纳米科技有限公司, 常州 213000
5 武汉工程大学 化工与制药学院, 武汉 430205
6 斯特拉斯堡大学 化学研究所, 斯特拉斯堡 67081
通过超声波辅助液相法将纳米银(AgNPs)与氧化石墨烯(GO)结合制得了一种新的负载纳米银的氧化石墨烯材料AgNPs@GO。分析表明在该材料中AgNPs主要被锚接在GO片层的含氧基团和缺陷上, 部分Ag单质被氧化为Ag +离子并有部分GO被还原。AgNPs@GO能有效抑制铜绿假单胞菌生长, 其抑菌能力显著强于AgNPs和GO。将AgNPs@GO作为添加剂引入聚乙烯(PE)基体, 进一步制备了新型的AgNPs@GO掺杂PE复合材料0.48wt%-AgNPs@GO/PE, 相比PE和AgNPs掺杂PE复合材料, 0.48wt%-AgNPs@GO/PE具有更好的抑菌能力和更强的阻隔水蒸气性能, 并且在水和乙醇溶液中都具有较好的耐溶出性能。
纳米银 氧化石墨烯 铜绿假单胞菌 聚乙烯 抑菌 阻隔水蒸气性能 nano silver particels graphene oxide pseudomonas aeruginosa polyethylene antibacterial ability water vapor barrier property
1 西南科技大学工程技术中心, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳 621010
3 西南科技大学极端条件物质特性实验室, 四川 绵阳 621010
频率在0.1~10 THz的太赫兹波具有传输容量大、方向性好、传输效率高等优点。研究其在通信领域的应用, 对满足用户对传输速率越来越高的要求具有重要意义。实验通过太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统测得0.1~2.4 THz太赫兹波在不同湿度的空气中传输0.6 m的传输数据, 同时采用Dorney等提出的提取光学常数的经典模型得到延迟时间、功率谱、振幅谱和吸收系数等数据。分析结果表明：大气中的水蒸气对太赫兹波具有明显的吸收衰减作用, 而且湿度越大衰减作用越强, 在吸收峰值处影响更加明显; 同时存在弱衰减作用的透明窗口, 可应用于太赫兹通信。
大气光学 太赫兹波 水蒸气 吸收衰减 吸收峰 透明窗口 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 090101
1 上海理工大学能源与动力工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093
水蒸气的浓度是半导体密封元器件生产过程的重要指标之一,水蒸气的浓度超标将对半导体的产品质量造成严重影响,开发高灵敏度、高精度的实时水蒸气检测技术至关重要。搭建了一套基于离轴积分腔吸收光谱技术的低浓度水蒸气测量实验装置,反射镜的反射率为0.99920,有效光程为250 m,探测时间为0.025 s。通过激光光束离轴入射到激光谐振腔提高了谐振腔的模式密度,从而提高了积分腔输出吸收光谱的信噪比。利用该装置对水蒸气在7036.5 cm
-1附近的吸收进行测量,探测灵敏度为7.07×10
-6 cm
-1,测量误差小于5%。分别向腔内注入不同浓度的水蒸气,对系统的在线连续测量性能进行了测试,结果表明该系统可达到工艺应用的要求。
测量 浓度 积分腔吸收光谱技术 水蒸气离轴入射
1 中国林业科学研究院木材工业研究所, 北京 100091
2 北京林业大学材料科学与技术学院, 北京 100083
热处理是一种环境友好型的木材改性方法, 可提高木材的耐腐性和尺寸稳定性。 研究以落叶松木材为试验材料, 在处理温度200 ℃的条件下, 对其进行了不同时间的真空热处理。 利用动态水蒸气吸附(DVS)对热处理前后木材吸湿性的变化进行了表征, 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)分析了热处理前后木材化学组分和结构变化, 通过化学变化分析阐明了热处理木材吸湿性变化的作用机制。 结果表明: 真空热处理落叶松木材的平衡含水率降低, 热处理木材的平衡含水率随热处理时间的延长呈逐渐下降的趋势。 结合红外光谱和光电子能谱发现, 热处理后木材纤维素和半纤维素等化学成分发生降解, 木质素发生交联缩合反应, 使得吸湿性基团含量减少, 碳元素与氧元素含量发生变化, 氧碳比降低, 从C原子的结合形式来看, 热处理材的C1含量增加, C2和C3含量降低, 这些化学变化使得热处理材的吸湿性降低。 此外, 真空热处理未破坏木材的结晶结构, 木材的相对结晶度随真空热处理时间的延长而增大, 结晶度的增大减少了纤维素分子链上吸水性基团的数量, 从而降低了木材的吸湿性。
落叶松 热处理 动态水蒸气吸附 傅里叶变换红外光谱 X射线光电子能谱 X射线衍射 Larch wood Heat treatment Dynamic water vapour sorption Fourier transform infrared spectroscopy X-ray photoelectron spectroscopy X-ray diffraction 光谱学与光谱分析
2017, 37(10): 3160
1 上海理工大学能源与动力工程学院, 上海 200093
2 上海笙港光学科技有限公司, 上海 200093
冻干制品灌装过程极易使西林瓶出现裂纹, 裂纹及塞子与瓶口装配不紧等都会导致空气进入西林瓶内, 使瓶内的药品变质或变性。基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术建立了西林瓶检漏测量系统, 该系统可对西林瓶的密封性实现快速无干扰检测。通过分析参考光路与探测光路中水蒸气的物质的量分数差Δx与参考光路中水蒸气的物质的量分数xr之间的关系, 得到了不同湿度环境下的检测阈值。首先对该系统的测量精度进行了验证, 结果表明测量标准误差小于0.007%；然后在xr分别为1.29%、1.33%、1.89%、2.20%时, 对10个西林瓶进行检测, 4号和8号西林瓶在不同xr下的Δx均大于对应的阈值, 判定为泄漏瓶, 与实际泄漏情况相吻合。
光谱学 可调谐半导体激光吸收光谱 水蒸气 浓度 西林瓶 检漏 激光与光电子学进展
2017, 54(8): 083004
1 北京理工大学光电学院， 北京 100081
2 海军装备研究院系统所， 北京 100073
利用数值仿真方法研究了H2O和CO2高温混合气体喷流的红外辐射特性。根据H2O和CO2两种气体的吸收特性，将红外波段划分为1.32~1.69 μm、1.56~2.27 μm、2.27~3.8 μm、3.8~8.3 μm和8.3~20 μm五个波段。建立了基于某型发动机喷嘴的尾流红外辐射特性模型，并利用此模型分别研究了H2O和CO2高温混合气体喷流在这五个波段的辐射特性分布。仿真结果表明，喷流中H2O含量越高，越有助于能量的扩散，因此喷流温度和辐射能量也越低；在高温喷流的辐射特性中，中波红外波段辐射能量最强，长波红外波段的最弱。
物理光学 红外辐射 喷流 吸收系数 水蒸气 二氧化碳
