2014屆科協(xié)-創(chuàng)新杯集工業(yè)材料科學與工程學院

一種磁驅動仿生纖毛的及性能研 水泥熟料中硫鋁酸鈣的定量分 利用BBD實驗設計研究化學添加劑協(xié)同作用對水泥砂漿強度的影 新型直立式浸膠裝置的設 一種防滴落耐火電纜的..............................一種寬溫度跨度硝酸鹽系能傳熱介 一種新型光控智能開關的研 納米氧化鋁對鋁酸鹽水泥基儲熱材料性能的影 一種新型的降溫復合材 一種光學響應的微型陶瓷條形 鈰鐿共摻YIG納/PMMA納米復合磁光材料的研究.AB5合金球磨復合Mg2NiH4對結構及電化學性能的影 能反射材料測試裝置設計與應 新型光材料的................................Al2O3氣凝膠的與表 雙金屬復合管的工藝及其性能研 紙 、脫酸、加固一體式保護應用及安全性研 參賽人萍黃亨明類能源化能基本思撰寫目的：進行科學研究基本功的訓練，培養(yǎng)綜合運用所學知識獨立地分析問題和解決問題的能力基本思磁場誘導自組裝纖毛狀仿生陣列及其結構參數(shù)調(diào)節(jié);纖毛狀仿生陣列的功能化及其光催化性能研將仿生纖毛引入光催化薄膜設計中，以構筑纖毛狀仿生光催化陣列為主要研究對象，以微流體混合性能調(diào)控為，通過磁場誘導自組裝法纖毛狀仿生陣列并進行光催化功能復合，探討復合結構與光催化性能間的關系磁驅動仿生纖毛可以實現(xiàn)微尺度均勻攪拌混合，提高待降解污染物在催化劑陣列內(nèi)部的物質(zhì)交換效率。此外這種微尺度層次上的擾動作用還可以充分釋放催化劑表面活性空位，大幅度提高光催化活性。因此，探索磁驅動仿生纖毛的和應用，在環(huán)境污日益嚴重的今天具有重大的意義借助磁驅動人工纖毛了一種新型的內(nèi)擾動光催化薄毛薄膜表現(xiàn)出微流體的獨特能力它采用了一何地DunpuZhang,WeiWang,FengPeng,etal.Bio-inspiredinner-motilephotocatalystfilm:amagneticallyactuatedartificialciliaphotocatalyst[J].Nanoscale,2014,5516-5525.何種構舉的會上或上表及獲[1]YangLX,LuoSL,CaiQY,YaoSZ.AreviewonTiO2arrays:Fabrication,properties,andsensingapplications.ScienceBulletin,2010,55(4-5):331-[2]ParamasivamI,JhaH,LiuN,SukiP.AReviewPhotocatalysisusingSelf-organizedTiO2NanotubesandOtherOxideNanostructures.Small,2012,8(20):[3]WangDA,HuTC,HuLT,YuB,XiaYQ,ZhouF,LiuW Photo-ElectrocatalysisandMechanicalStability.Advanced請?zhí)酠aterials,2009,19(12):1930-解、查、[4]RichterC,SuttenmaerCA.Exciton-liketrapstateselectronmobilityinTiO2nanotubes.NatureNanotechnology,價所具有考價[5]LiuZY,ZhangXT,NishimotoS,JinM,.TrykDA,MurakamiFujishimaA.highlyorderedTiO2nanotubearrayswith的現(xiàn)lengthforphotoelectrocatalyticdegradationofPhenol.Journal技術獻的PhysicalChemistryC,2008,112(1):253-[6]AlbuSP,GhicovA,MacakJM,HahnRandSuki索 [7]WangZX,WuHJ,FineD,SulenJ,HuY,GodinB,JohnX.ZhangandLiuXW.Ciliatedmicropillarsforthemicrofluidic-isolationofnanoscalelipidvesicles.LabonaChip,2013,[8]DrotlefDM,BlümlerP,CampoA.Magneticallyactuatedforbioinspiredreversibleadhesion(DryandWet).Advanced2014,26,775-[9]CaiH,QinYang,HuZG,DuanZH,YouQH,SunJ,XuNandJD.EnhancedphotoelectrochemicalactivityofverticallyalignedZnO-coatedTiO2nanotubes.AppliedPhysicsLetters,2014,104:[10]ZhaoCX,LuoHA,ChenF,ZhangP,YiLHandYouKY.AnovelcompositeofTiO2nanotubeswithremarkablyhighefficiencyforhydrogenproductioninsolar-drivenwatersplitting.Energy&EnvironmentalScience,2014,:13.1039/c0xx00000x不充分的傳質(zhì)限制了光催化薄膜活性的提高。如何有效增強納/微尺度的流體混磁場誘導自組裝纖毛狀仿生陣列及其結構參數(shù)調(diào)以聚二甲基硅氧烷(PS)為基體，通過磁場導o自組裝法纖毛狀仿PMS數(shù)變化與陣列結構演變間的內(nèi)在規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，所的纖毛狀陣列以連續(xù)PS15~90μm7690rry/mm2、陣列結構單元高度0.05~3.00mm陣列面積高達50×50mm2等不同結構參數(shù)樣品的不同規(guī)格纖毛狀陣列的成為對其微流體混合性能及光學性能優(yōu)化研究的基礎。1CoPDMS磁驅動作用下纖毛狀仿生陣列的微流體200~700nm光反射率影響。研究3mm60°。磁驅14.0Hz時具200~700nm光反射率，3mm纖毛87%。1纖毛狀仿生陣列的功能化及其光催化性通過PDMSTiO2AGT的光催化性能，AGT進行催化時，其催化性能隨陣列結構單元高度、密度的增加而提高。AGT進行光催化時，其催化性能隨磁驅動頻率的提高而提高，14.0HzkAGT2.31.4AGT5次循環(huán)使用，95%AGT表現(xiàn)出高效的微流體混合，00 Time/圖2不同TTIP濃度AGP樣品的光催化活性及穩(wěn)定：磁場誘導自組裝微流體光催化技術參賽人類能源化能基本思以選擇性溶解方法，進行硫鋁酸鈣的定量分析，并輔助XRD等表征確定其定量結果的精度采用兩步選擇溶解，分別除去硅酸鹽相和中間相，通過殘余物硫含量分析推得熟料中硫鋁酸鈣的含量。研究加入不同硫鋁酸鈣計量及不同硫酸鹽組成試劑后，上述方法的再現(xiàn)性準XRD及Rietveld的準確性和精XRDXRD兩種方法都能得到較好的定量結果；XRD法測定結果偏方法，為硫鋁酸鈣的定量分析提供方便。系統(tǒng)的比較選擇性溶解和XRD定量計算：XRD;RietveldtativeysisofCalciumSulfoaluminateinCementClinkerLI:Calciumsulfoaluminate(C4A3$)isthemainphaseinCSAcements.Herein,weaddresstheficationysisofC4A3$incementclinkersbychemical paniedwithXRDestimatingitsprecision.Meanwhilewethoroughlythedeterminationprocedureofbothtechniques,providingdirectionfortheficationysisofC4A3$.Systematiccomparisonbetweentwomethodshasbeendoneandresultsshow:bothapproachescouldyieldreasonableC4A3$content;thedataobtainedbyXRDmethodishigherwithlargerfluctuationwhilechemicalmethod’sislowerandmorestable.:extraction;calciumsulfoaluminate;XRD;Rietveldtative，其生產(chǎn)過程中能源消耗低、CO2等廢氣排放少，有利于節(jié)能環(huán)保。硫鋁酸ReitveldX線衍射定量分析可以直接測定無機礦物中各個礦物相的含量，定水泥熟料中特定的一些礦物相的含量，如常用的游離CaO含量[6]的測定、選Dietvld全譜擬合技術的ietvldGSSEI、Fullrofop、udSEIietvld定量能在水泥熟料礦物的定量中得到滿意的結果[4-5]。選擇性萃取[8-9]是化學分離工程中的常用，即用具有選擇性溶解能力的（萃取劑酸溶液，因而可用馬來酸/甲醇溶液來萃取熟料中的硅酸鹽相10-1]。氯化銨水溶43$富集通過檢測硫含量從而達到定量的目的[12]。（0~70%XRD全譜擬合實現(xiàn)礦物含量的準確定量分析。XRD對其進行定量分析對設備和實驗人員技能要求高。本文通過選擇性溶解方C4A3$XRD確定其定量結果的精度。同時也給出這2種方法用于測試水泥熟料中C4A3$的具體步驟與方法，為C4A3$的定量分析XRD定量計算得到的C4A3$定量結果。實驗部原材料與儀取分析；分別選取工業(yè)生產(chǎn)水泥P.II52.5和燒成熟料HNTest-1270-1h、樣品在空白樣中分別摻入已知量的C4A3$和其他組分硫酸鹽如K2SO4CaSO4理學MiniFlex600型X線衍射(X-raydiffraction,XRD)儀進行物相分析。測試條件：Cu靶Kα線，λ=0.154nm40kV15mA，數(shù)據(jù)10°~70°(2θ)10°/min0.02°實驗方化學測定法[8,12]：5g200mL300mL燒杯中，室溫條211mm3遍，第一步瀝濾殘余物簡稱為MAR（成分主要為：C3A、C4AF、f-MgO、C4A3$和可溶性硫酸鹽相250mL10%的NH4Cl水溶液沖刷表面皿上殘300mL20min2NH4Cl，再用甲醇洗滌一遍，收集殘余物，60℃烘干后稱質(zhì)量，經(jīng)兩次瀝濾殘余物記為ACR（成分主要為：C3A、C4AF、f-MgOC4A3$，用瑪瑙研缽混合均勻。采（1

4A3$)

m

式中：m(ACR)ACR的質(zhì)量；w（SO3）ACR中SO3的質(zhì)量分數(shù)；m為被測1以便證實文中C4A3$的定量方法具有普遍性XRD定量計算XRD定量計算用Reivd全譜擬合數(shù)據(jù)處理使用GSAS[13]EXGUI[14]軟件包。擬合參數(shù)包括放大因子、晶格參數(shù)和峰形函數(shù)（GU，GV，GW1。1ICSDTable1BibliographicinformationandICSDcollectioncodesforalltherelatedcrystallineaICSDf-注aICSDXRD定性分C3S、C2S、C3AC4AF（N2-Blank為例，如圖1。通過第一步順丁烯二酸/甲醇瀝濾后，剩余物MAR中，C3S、C2S被溶解C3AC4A3$、可溶性硫酸鹽（C3SC2S中固溶的S在這一步的溶解中被轉化為可溶性硫酸鹽，主要為石膏）也被富集。NH4Cl水溶液瀝濾后，剩余物ACR中已無可溶性硫酸鹽（如石膏相）的特征峰，其中含S相僅為C4A3$。本方法對于固溶在C3A和C4AF中的S沒有辦法區(qū)分和分離，而這一部分的S也最終被帶入了C4A3$的計算中。由于C4AF和C3AS的誤差相對不大。所以在高C3A和C4AF含量的熟料中應用該方法時要慎重。N2-Blank10%的C4A3$的樣品（N2-Blank-C4A3$）XRD1(b)10%C4A3$XRD圖即可觀察到其特征峰，C3A、C4AF、f-CaO、MgO、C4A3$和CaSO4八個物相，通過第一步萃取，除去了硅酸鹽相和游離CaOMAR中所示，經(jīng)過第二步萃取后，溶解掉了可溶性ACRC3A、C4AF、MgO和C4A3$。圖 XRDpatternsoftheXRD結合選擇性溶解法定量分GSASXRD定量分別得到樣品中C4A3$2全譜擬合的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的比較如圖2所示，以N2-Blank的熟料及萃取試MAR29°γ-CaSO4；ACR的精修圖于礦物的擇優(yōu)取向所致。同時，C3SC2S80~90%，如果在定量中C3SC2S后的樣品的擬合效果較好（2b、。由于本文重點的定量礦C4A3$XRD來實現(xiàn)礦物的定量是目前2C4A3$含量表Table2C4A3$contentofsamplesbydifferentmethodsBIG化化化 化 N2- NM- bY10CK10:10C4A3$、5%K2SO45%CaSO4cBIGC4A3$10%CaSO410gdACR>、MAR>對殘余物做XRDC4A3$含N2-BlankN2-Blank-MARN2-Blank-ACR圖 XRD圖譜的GSAS精 GSASrefinementimageofXRDXRD法與化學法的比看出不同方法測得的C4A3$含量的分布情況。以Y=X即圖中1:1直線作為參照，XRD和通過MAR>2組數(shù)據(jù)的測量值偏ACR>測量值偏低。XRD3中左上方（MAR>、ACR>數(shù)3右下方所示3Y=a+b×X，置信度0.95957。XRD12種方法各自測量不同含量C4A3$時的精度基本相同。XRD0.710，說明此方化學法的數(shù)據(jù)分散性小，測量精度更高；化學法的截距為-0.610，存在偏2.5MAR>法截距>0、斜率>1，說明隨C4A3$ACR>法斜率<1，說明說明隨C4A3$含量增加，測量值偏小得趨勢越明顯。由以上分析可知，XRD得到數(shù)據(jù)偏高、化學萃取結果偏低，而MAR>結果偏高、ACR>偏低，說明在第一步萃XRD偏高的影響相抵消。可推測3 Scatterplotandlinearfitofthe表 Table3Linearregression方程Ya置信度值--統(tǒng)計學以各組數(shù)據(jù)相對誤差(Delta)對Y-Bar做散點圖，如圖4所示，定義相對誤差明隨樣品中C4A3$含量增加，兩種測試方法的相對誤差都減小。XRD法所得數(shù)據(jù)（及化學法數(shù)據(jù)）與其均值相比得到相對誤差值，對相500處數(shù)XRD的數(shù)據(jù)較為分散，相對誤差主要集中在±20%之間，而化學法的數(shù)據(jù)較為集中，相對誤差集中在±4%之間。52.73%4XRD、化學法相對誤差分Fig.4ScatterplotoftheXRDandChem.Delta圖5 NormalizecolumnofXRDandChem.Deltadata誤差來

圖 Fig. NormalprobabilityplotofXRDandChem.選擇性溶解過程中，將MARNH4ClACRSO3含量過程中，溶液酸度不適宜。在適當稀酸條件下，可BaSO4形成酸式鹽而溶解度增大。但酸分子量較BaSO4低很多，另一方面，灼燒時會失去SO3，造成測量結果偏低。測試周期短，操作簡便，11h內(nèi)便可得到各組分的礦物含量結果，但XRD8h才能得出2.73%XRD14.87%，說明化學法波動性更小，精度更高。MaB,LiX,MaoY,etal.Synthesisandcharacterizationofhighbelitesulfoaluminatecementthroughrichaluminaflyashanddesulfurizationgypsum[J].Ceramics-silikaty,2013,57(1):ChenIA,JuengerMCG.Incorporationofcoalcombustionresidualsintocalciumsulfoaluminate-belitecementclinkers[J].CementandConcreteComposites,2012(0): ChenIA,HargisCW,JuengerMCG.Understandingexpansionincalciumsulfoaluminate–belitecements[J].CementandConcreteResearch,2012,42(1):51-60.DelaTorreAG,ArandaMAG.AccuracyinRietveldtativephaseysisofPortlandcements[J].JournalofAppliedCrystallography,2003,36:1169-1176.FerreiraAV,RighiA,AraujoFGS,etal.ApplicationsoftheRietveldmethodtofythecrystallinephasesofPortlandcementclinkerdopedwithnickelandchromium[J].PowderDiffraction,2008,23(2):S42-S45.LerchW,BogueRH.Determinationof 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與測試實

1水泥的XRDFig1XRDpatternsofPortland的摻入量以水泥質(zhì)量計，分別為0~1.8×10-4、0~1.5×10-4、0~1.5×10-4和×10-41%的水溶液，添加到水泥砂漿強度測試GB/T17671-1999《水泥Box-Behnken變量影響的問題進行建模和分析[11]。RSM方法包括中心復合設計（CCD、32k設計和不完全設計區(qū)組設計組合而成，相比于中心復小。而且BBD設計不包含由各個變量的上限和下限所生成的立方體區(qū)域的頂點本文為了研究SD、PVA、PAM和PC4[13]碼值為0和高摻量代碼值為1。在本實驗中，外加劑的代號、代碼化值和實際摻1 Symbol,codedandtheactualvaluesofthechemicalstreatedin低摻 中摻 高摻化學物 符

代碼 實際值/×10- 代碼 實際值/×10- 代碼 實際值/×10- x

x x0x0x0BBD模型利用含二次項的回歸方程（1）Y01x12x23x3 xx

232 x211 22 33 44式中：Y是需要預測的響應項（水泥砂漿各齡期的抗壓強度；x1，x2，x3x4分別為SD、PVA、PAM和PC獨立變量；β1，β2，β3，β4是線性項的回歸項回歸系數(shù)；ε是系統(tǒng)誤差。實驗設計結根據(jù)Box-Behnken實驗設計安排的4因子3水平的點陣實驗見表2，水泥砂1、328d2。Table2DesignmatrixofBox-Behnkenmodelandthecompressivestrengthof 編

x x x

x 1 3 2810000 0000300004--005-0-06-00-7-0018-0109-1000--00-010-0-0-1000--00-1 0011001-01-0010-01010110110101100實驗設計分33Box-Behnken ysisofvarianceofBox-Behnkenmodelforstrengthoftreated系tp系tptp7----------------------------------------------失----統(tǒng)計表明，1d3d抗壓強度擬合的“失擬”p0.05，這說明“失這說明模型“失擬”是顯著的。模型擬合確，需對其進行修正，將模型中p0.053t值和回歸系數(shù)，t值的絕對值代表該因子對x11d、3d28dt0.602、0.7492.307t值是遞增的，說明SD的對強度的提x2、x3、x41、328dt值均小0PVA、PAM和PCPVAt值分SDPVA、SDPAMSDPC之間的交互作用。為了提高模型擬4所示。Table4ysisofvarianceoftherevisedBox-Behnkenmodelforstrengthof1328tt系t常數(shù)項--------------4（4

64.76

1.810x22x

28

14中各統(tǒng)計項t值的絕對值可得出用于表征各化學組分及其潛在的交2。Fig.2Paretochartsforthesignificantfactorscontributingtothe1d,3dand28dstrengthdevelopmentofcement241d強度提升的獨立貢獻作用排序為PA（46.7%S（8.6%A（5.7%PC22.9%16.7%，除PVA1d強度提升占主導地位外，1+1＞2的效果。SDPAM、SDPVA的交互作用的貢獻分別為37.4%、20.1%7.4%，PVA的貢獻降低，SD33d強度均有所提升。AM（22.5%SD（18.3%PC（17.6%（x32，AM44.7%（x3+x32PAM28d強度提升的重要性。圖3 化學組分間的交互作用對水泥砂漿1d強度的影響(a)X1-SDvs.X3-PAM(b)X1-SDvs.Fig.3Interactioninfluenceofchemicalson1dcompressivestrengthoftreated3（a先減小后增大，沿副對角線，砂漿強度先增大后減小。當SD摻量為1.8×10-4，PAM1.5×10-4，PVA0.75×10-4，PC0.5×10-4時，1d強20.8MPa19.4MPa7.2%。SD和3（b量恒定時，1d的強度隨SD20MPa。但是等SD的摻量恒定時，1d的抗壓強度隨PC摻量的增大而減小。43d(aX1-SDvs.X4-PCbX1-SDvs.X3-PAMFig.4Interactioninfluenceofchemicalson3dcompressivestrengthoftreatedcementSD和PC之間有交互作用（圖4（a，在PC摻量小于50ppmSD摻量的增加，強度是逐漸增加的。但是當PC的摻量大于0.5×10-4時，隨著SD4（c，當SD摻量小于140ppm，PAM摻量1.1×10-4時，兩者的交互作用528d強度的影響(a)X1-SDvs.X3-PAMbX1-SDvs.X4-PCFig.5Interactioninfluenceofchemicalson28dcompressivestrengthoftreated5（aSD摻量恒定時，3dPAM摻量的增加而增大。而在等值線梯度方向右邊PAM摻量恒定時，隨著SD摻量的增加，3d強度也逐漸增大，強度最大可增至68MPa，與不摻外加劑時相比，強度提高了7.4%。圖5（b）表明SD和PC只有在高摻量時才能顯著提高水泥的強度，當SD0.8×10-0.75×10-41d，3d，28d強度均有有利貢獻，且隨齡期的延長，貢獻越MSD和PC之間的交1d3d，但是兩者之間的交互作用對強度的提升是不利的。SD與PA3dPA3dAM28d44.7%PC對強度的提升是不利的，但影響不大。前文分析的是各個因子對單個響應變量的問題現(xiàn)通過等值線圖找出同時滿足1、328d強度3個響應各組分的最佳摻量區(qū)域。將Y1d、Y3dY28d設20≤Y1d≤20.7，39≤Y3d≤40，64≤Y28d≤66。Fig.6Matchingzonesofchemicalsdesignedfordifferentstrength1、3和28d強度3個響應變量的等值線圖如圖6所示，所有帶陰影色的區(qū)域是“不可行區(qū)域”，中間白域為“可行域”。當PVA的摻量為0.75×水化熱分Figure Isothermalconductioncalorimetryofthedifferentpastes(a)heatflowcurves(b)thecumulatedheat7SDPAM對水泥水化放熱速率（a）及累計放熱量（b）的影響。C3A（（5水化才重新加速，C3S迅速水化，大量放熱，形成第二放熱峰，同時在第二放AFt轉化成AFm而引起的（反應（6。在SDPAM時，AFtAFmSDPAMSDPAM的累計放熱量分318J/g、323J/g、337J/g和300J/g，這表明SDPAM之間的協(xié)同作用是物復合的穩(wěn)定分子結構，與C-S-H共同粘附在未水化水泥顆粒表面，從而抑制

微觀結構分SDPAM不同齡期的微觀形8（a）1dC-S-H凝膠生成，但水化產(chǎn)物間存在間隙，這是由于水化初期水化不充8（d）1d纖維團狀和簇狀的C-S-H凝膠生成，凝膠密度增大，凝膠的結構發(fā)生變化。Ca(OH)28（b）3d時，C-S-H凝AFt8（e）28dC-S-H凝膠長的更加密實，針狀物AFt逐漸轉變成AFm，含量減少。并且可以清楚的Ca(OH)28（c）8（f）C-S-HCa(OH)2，其間夾雜著少量的AFt，此時水化比較充分，雙摻能有效提升水泥漿體的強度。8、水泥水化各齡期的微觀形貌，空白試樣：(a)1天，(b)3天，(c)28SDPAM協(xié)同作用下：(d1天，(e3(f28Figure8.SEMmicrographsofpastesfor(a)1day,(b)3days(c)28daysofblanksample,(d)1day,(e)3days,(f)28dayswithSDandPAM.機理分分子鏈中的極性基團-CH2和-NH2（Ca2+Al3+Fe3+等）形成陽離子-聚合物復合的穩(wěn)定分子結構，如反應（7）所示[2,3]C-S-H始水化結構被破壞時，增強了修補機制，減小孔隙率，提高強度。 ~CHCR(CONH)~

~CHCR(COOH)~

22結 64.76

1.810x22x28

1 SDPAM等值線圖給出了四種外加劑的復配方案：當PVA0.75×10-4，PC的摻量為0.5×10-4時，SD和PAM的復配可行區(qū)域里各齡期的強度都能有效提高。SD和PC1d3d1d3d22.7%37.3%的貢獻作用。RaiUS,SinghRK.Effectofpolyacrylamideonthedifferentpropertiesofcementandmortar[J].MaterialsScienceandEngineering(A),2005,392:42–50.SunZZ,XuQW.Micromechanicalysisofpolyacrylamide-modifiedconcreteforimprovingstrengths[J].MaterialsScienceandEngineering(A),2008,490:181–192.CarlosN,LuisMS,ElenaF.Polyacrylamideinducedflocculationofacementsuspension[J].ChemicalEngineeringScience,2006,61:2522-2532.張長清，.聚丙烯酰胺對水泥性質(zhì)影響的試驗研究[J]重慶交通大學學報MansurAAP,SantosDB,MansurHSA.microstructuralapproachtoadherencemechanismofpoly(vinylalcohol)modifiedcementsystemstoceramictiles[J].CementandConcreteResearch,2007,37:270–282.KimJH,RichardER.Structureandpropertiesofpoly(vinylalcohol)-modifiedmortarandconcrete[J].CementandConcreteResearch,1999,29:407-415.SinghNB,RaiS.Effectofpolyvinylalcoholonthehydrationofcementwithricehuskash[J].CementandConcreteResearch,2001,31:239-243.KimJ,RobertsonRE,Effectsofpolyvinylalcoholonaggregate–pastebondstrengthandtheinterfacialtransitionzone[J],AdvancedCementBasedMaterials,1998,8(2):66–76.WangZY,LiJ,RobertJ.Linhardt.ResponsesurfaceoptimizationoftheheaprosanN-deacetylationinproducingbioengineeredheparin[J].JournalofBiotechnology,2011,156:DenizB,SevilV,SibelZ.ysisofadsorptionofreactiveazodyeontoCuCl2dopedpolyanilineusingBox–Behnkendesignapproach[J].SyntheticMetals,2012,162:1566–1571.[13]黃弘,.利用Box-Behnken實驗設計研究化學外加劑組分對水泥砂漿強度的影響[J].工業(yè)大學學報：自然科學版,2011,(2):6-11.VanderghemC,BrostauxY,JacquetN.Optimizationofformic/aceticaciddelignificationofmiscanthus×giganteusforenzymatichydrolysisusingresponsesurfacemethodology[J].IndustrialCropsandProducts,2012,35:280–286.MuthukumarM,nD,RajendranM.OptimizationofmixproportionsofmineralaggregatesusingBoxBehnkendesignofexperiments[J].Cement&ConcreteComposites,2003,25:751–758..DeepakDD,VilasGG,ShekharK.ModelingandoptimizingofpyrolysisofdimethylformamidebyusingresponsesurfacemethodologycoupledwithBox-Behnkendesign[J].JournalofyticalandAppliedPyrolysis,2012,96:6–15.參賽人沈亞能源化能無機作品設計、發(fā)明的目的和基本思路,創(chuàng)新點,技術關鍵和主要技術指國內(nèi)外的浸膠工藝始終圍繞著手工和臥式浸膠方式進行變化，數(shù)十年來缺乏根本的工藝技術用于纖維浸膠和樣品的實際應用創(chuàng)新了的浸膠生產(chǎn)工藝解決現(xiàn)實生產(chǎn)過程中存在的本項目根據(jù)纖維及其制品材質(zhì)以及實際生產(chǎn)工的綜合力學性能應用現(xiàn)代測試揭示直立式浸優(yōu)越性的本質(zhì)。個部分，其特征在于：（2）（3》》（4）采用活塞式的防漏膠結構，浸膠槽下方的纖維材料由活塞控制（5收集裝置由兩臺電機協(xié)同控制纖維的收集速度同時也是纖維的浸膠速度，速度優(yōu)選為80m?min-1-250m?min-1（6本裝置的浸膠收集裝置采用組合式括分離式結構以及他結構形式鑒定結《直立式浸膠法環(huán)氧樹脂涂覆玻璃纖維于20131110榮獲江蘇硅2009-2013（說現(xiàn)是有的性特顯供性說參獻資料

纖維增強樹脂基復合材料在世界范圍內(nèi)已實現(xiàn)了規(guī)模 浸膠工藝是纖維增強樹脂基復合材料 中的一個重要環(huán)節(jié)。當前的浸膠工藝主要有手工和沉浸式兩種手工浸膠存在著樹脂浪費大含膠量不易控制的問題使得制品的力學性能受到很大的影響沉浸式浸膠工藝的含膠量主要通過調(diào)整膠液粘度和刮膠刀的距離來控制由于膠液的黏附作用和鋼質(zhì)刮膠刀的作用使得浸膠過程中纖維表面易損傷[1-5]創(chuàng)新的直立式浸膠選用PEEK作為擠膠輥，由于PEEK材料自身有著高的自潤滑性且硬度高于鋼擠膠輥表面不會粘連雜物在長期使用過程中不會像鋼輥那樣被纖維摩擦而受到損傷直立式浸膠裝置中纖維向上運動有利于纖維表面多余的膠液向 淌并通過浸膠槽上方的擠膠輥控制纖維的含膠量[6]直立式浸膠槽下方的纖維 由活塞控制纖維在直立式浸膠時纖維會帶著膠液向上運動呈向上噴涌的旋流狀態(tài)這樣也可以防止膠液的滲漏由于浸膠槽的直立式結構以及纖維自下而上的運用方式使得纖維束能夠充分 膠液也能夠得到充分的利用避免了原料的大量浪費大大降低了浸膠環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本直立式浸膠方法及裝置克服當前實際生產(chǎn)中的浸膠弊端纖維浸膠后表層膠液薄而均（見圖1，對提高整個樹脂基復合材料的生產(chǎn)水平以及樹脂基復合材料的性能提升復合材料產(chǎn)業(yè)的制造工藝起到了推動作用。 abc1不同浸膠工序涂覆E-GFSEM李新寧,鄒寧宇.我國玻璃纖維工業(yè)的節(jié)能減排[J].建材發(fā)展導向,2007,5(5):28-31.KimC.H.,ParkJ.H.,KimC.,etalExpertsystemforprocessplanningofpressurevesselfabricationbydeepdrawingandironing[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2004155-156:1465-1473.李勇,肖軍,邱偉娟傷一步預浸纏繞技術[J].材料2002,19-SzakalyE.D.,LenardJ.G.Theeffectofprocessandmaterialparametersonthecoefficientoffrictionintheflat-dietest[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2010,210:868-876.Shivamurthy,B.Siddaramaiah.,Prabhuswamy,M.S.Design,Fabrication,andTestingofEpoxy/Glass-reinforcedPressureVesselforHigh-pressureGasStorage[J],JournalofReinforcedPlasticsandComposites,2010,2379-從小曄,,代寶瑩.直立式浸膠法環(huán)氧樹脂涂覆玻璃纖維[J].工程塑料應用,2012,40(10):38-42.使用說明及該作品的技術特點和優(yōu)勢，提供該作品的適應范圍及推廣前景的技術性說明及市場分析和經(jīng)濟效益

本項目研究的直立式浸膠裝置，主要包括組合式架、纖維導入裝置（2、浸膠槽（3、收集裝置（4）以及電機（5）五個部分（見圖2。在實驗前，將1與收集裝而帶動玻璃纖維勻速的由導入裝置穿過浸膠槽充分浸膠2通過周期性的每轉半周改變轉動方向控制收集裝置勻速率左浸膠槽的控溫系統(tǒng)將溫度控制在反應最佳溫度，保證反應的有效進行。45 3122直立式浸膠裝置結入裝置采用多輥制張力系統(tǒng)使纖維材料在浸膠時保持張力，這有助于膠液（PEEK到損傷。直立式浸膠裝置主要應用于纖維纏繞成型工藝，據(jù)纖維纏繞制品達44種，涵蓋宇宙空間、液體空間和領域等，如火箭發(fā)動機殼體 罩 運載筒發(fā)射管、火焰噴射管等；應用于民用纖維纏繞制品達71種包括商業(yè)和工業(yè)用品如高壓開關裝置電氣裝置外殼壓力容器、儲罐和液體 車等。我國玻璃鋼各類成型工藝產(chǎn)品百分工藝分手纏拉“十五“十五42）繞發(fā)展為契機，繼之以SMC/BMC（含原輔材料）向繞工藝在整個行業(yè)中的最大，增長顯著。本項目研究的直立式浸膠技術可以有效地提高纏繞研究意義與目的、應用領域研究意義與目的：進入21實際前后，我國的玻璃纖維工業(yè)一路歡歌、199720061018t/a120t/a，迅速超過了法國俄羅斯等生產(chǎn)大國近甚至超過世界第一生產(chǎn)大國美25%130[]現(xiàn)了，浸膠作為玻璃纖維增強樹脂基復合材料過程中的一個重要環(huán)在，使得在沉浸式浸膠過程中纖維的表面受到損傷2]，在沉浸式浸膠中浸膠機加熱箱體立式放置的裝置稱做為立式浸膠，它有膠量調(diào)節(jié)輥、導向輥和刮膠刀，因此也存在纖維的表面受到損傷的問題針對浸膠工藝中存在的問題本研究設計直立式浸膠裝置用以涂覆玻璃纖維。、應用領域：該裝置在生產(chǎn)使用的過程中主要應用了纏繞成型的加工工藝據(jù)1973年的《纖維纏繞玻璃鋼》雜志統(tǒng)計，全球纖維纏繞制品達運載筒、發(fā)射管、火焰噴射管等；民用纖維纏繞制品達71種，包括商業(yè)和100mm*80mm*5mm70mm*80mm*2mm150mm4mm，50mm23mm4mm6.5mm2mm88mm6mm4mm的圓柱，中間焊接有直徑為4mm的圓柱連接的方形結構，內(nèi)側方形尺寸為50mm*50mm，公差為-1mm，126mm7.5mm，6mmPEEK、浸膠槽：50mm*50mm*40mm30mm*30mm2mm20mm6mm60mm,6mm棒,使得擠膠時應力在轉動過程中可以避免E-玻璃纖維表面刮傷膠輥的表面帶有膠液，不會將膠液帶出輥外。固定玻璃纖維束，由圖可知上方為直徑10mm的弧形結構，帶有一個直徑5mm的10mm10mm10mm5mm共計六個（其作用是根據(jù)需要調(diào)節(jié)定軌位置，該零件厚度為2mm。第十六頁圖10mm，12mm，30mm，2mm。第十七頁圖紙13mm，5mm5mm,10mm、5mm。第十八頁圖紙為纏繞玻璃纖維20mm，7mm、5mm，4mm。、收集裝置：其立體圖如第十九頁圖紙所示，第二十、二十一、二十二、二十三頁圖紙分別為其分解的零件圖。第二十頁圖紙為浸膠后的玻璃纖維纏繞裝95mm5mm30mm15mm5mm2mm2mm2mm2mm17mm2mm2mm7mm12mm2mm，2mm71mm5mm2mm10mm2mm，30mm，20mm9.56mm2mm14mm10mm2mm5mm5mm2mm2mm20mm2mm3mm10mm5mm2mm，其與二十頁圓柱桿鍵配合，起到固定整個收集裝置的作用。李新寧,鄒寧宇.我國玻璃纖維工業(yè)的節(jié)能減排[J].建材發(fā)展導向,2007,28-KimC.H.,ParkJ.H.,KimC.,etalExpertsystemforprocessplanningofpressurevesselfabricationbydeepdrawingandironing[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2004155-156:1465-1473.李勇,肖軍,邱偉娟,等.高模量碳纖維低損傷一步預浸纏繞技術[J2002,32(6):19-SzakalyE.D.,LenardJ.G.Theeffectofprocessandmaterialparametersonthecoefficientoffrictionintheflat-dietest[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2010,210:Shivamurthy,B.Siddaramaiah.,Prabhuswamy,M.S.Design,Fabrication,andTestingofEpoxy/Glass-reinforcedPressureVesselforHigh-pressureGasStorage[J],JournalofReinforcedPlasticsandComposites,2010,29(15):2379-2386.李勇,肖軍,坡,等.一種用于纖維纏繞成型的無輥浸膠方法及設備[P].中國CN200610039307.8,2006-04- 陳利民,吳東,,等.纏繞復合材料工藝研究[J]工程塑料應用,2004,32(10):6參賽人貢新浩能源化能作品設計、發(fā)明的目的和基本思路,創(chuàng)新點,技術關鍵和主要技術指設計目的一種耐火電纜當環(huán)境發(fā)生火災時此電纜不的傳輸使自動系統(tǒng)自動消防系統(tǒng)救生電梯等關鍵設備能夠繼續(xù)運行，為被困人員創(chuàng)造的逃生時間。礦物質(zhì)等制成高分子復合材料并使其在高溫下（800-1000℃，依靠產(chǎn)生的液相將各組分粘結起來，形成致密的殘余物。當溫度升高至一定程度時，它能夠迅速地轉變成堅硬的保護層。材料是否能夠保持原有形狀。主要技術指標耐火聚烯烴電纜的性能指標YD/T1173-②電纜耐火性能測試，按照GB/T12666.2-2008；③線收縮率15%以下，按QB/T1548-92體積密度要大于1g.cm-3，按GB2413-81進行；⑤吸水率要小30%，按GB/T3299-2011行。目前，用于電纜的耐火絕緣層是云母帶和礦物絕緣材它們的主要缺點［1,2］：①生產(chǎn)工藝復雜；②安裝施工工復雜；③制造成本高。而可瓷化電纜的耐火絕緣層是（聚烯烴基復合材料，它可低溫快速成瓷，因此被稱為低快速陶瓷化耐火電纜常的環(huán)境下這種聚合物合材料具有良好的加工性、絕緣性、柔性，起到類似于術相比通電纜絕緣層的絕緣高溫火物被無機填料則在一定溫度下快速瓷化導體表面形成耐火絕緣殼體，保證了線路的完整。它可集耐火及絕一身，而且也可使用現(xiàn)有普通電纜的生產(chǎn)設備和工藝需添加新設備和調(diào)整工藝［3］參考文［1］唐崇建，，.礦物絕緣電纜的生產(chǎn)藝［J］.電線電纜，2006（5：12［2］羅崢嶸.防火電纜縱包焊接測控系統(tǒng)的研制西安：西安理工大學［3］邵海彬，張其土，王庭慰等.耐火電纜耐火絕緣材料的研究進展[J].材料科學A：綜述篇（3：36-獻資料由于該作品是聚烯烴/層狀硅酸鹽納米復合材料不僅電纜所要求的氣液阻隔性能和耐熱且能夠忍受-1000℃的高溫，因此可替代一般電線電纜，應用于家用點和優(yōu)勢器、實驗儀器和通信光纜等近年來，我國經(jīng)濟的持續(xù)快速增長，為電線電纜行業(yè)提了巨大的市場空間。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前擁有各類線電纜生產(chǎn)企業(yè)7000余家，年產(chǎn)值在8000多億元。且世界范圍內(nèi)，中國電線電纜產(chǎn)值已超過，是世界上大的電線電纜生產(chǎn)國。我國線纜產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值約占世界線產(chǎn)值的三分之一左右。但目前國內(nèi)工廠生產(chǎn)的電線電纜舊技術附加值世界一流企業(yè)相比尚有很大的因此，如聚烯烴基耐火電纜，這種原材料成本低，制作測藝簡單，且具有高附加值的產(chǎn)品，一定備受市場的歡摘（OMMT關鍵字：一．研究30%工時如果未做好密封防潮處理，會造成短路，致使電纜無法正常使用。將為耐火電纜的制造提供新的途徑同時也為其他防火耐火領域提供了的材二．設計思依據(jù)其成瓷機理：在達到聚合物熱分解溫度時，低填料軟化，并足以使熱并能夠防止聚合物的熔融滴落；在高溫時，由于低填料中的堿金屬（Na2O，K2O，Li2O）能夠促進高物質(zhì)的熔化，來加快結構更加規(guī)整的晶體的形成和成長，同時，使在低于其時，與基體的分解產(chǎn)物之間發(fā)生共熔不熔融）2-1。1三．使用的儀器及設雙輥筒煉塑機，SK-160B，橡膠機械廠平板硫化機，QLB-50×350×2，橡膠機械廠ZC36型1017Ω電阻10-4A微電流測試儀，中民第六電沖片機，第一橡膠機械廠熔體流動速率儀，長春第二試驗機廠，XNR-XL2AA電微機控制子萬能實驗機，CMT5254，新三思材料檢測水平垂直燃燒測定儀，江寧縣分析儀器廠，CZF-3氧指數(shù)儀，江蘇江寧縣分析儀器廠，HC22滾動式球磨機，山東淄博啟不銹鋼帶表卡尺，杭州西湖量具刃具廠 （XRF，（XRD，（SEM，JSM-差熱/熱重分析儀，STA四．制作過配剪剪圖2工藝流程殘余物的致密通過配方設計已研制出體積密度為1.15g.cm-3吸水率為22.34收縮率為900℃，30min5-3（左邊為樣品，右邊為殘余物4所示 2θ（樣品抗滴落

1將試樣垂直夾持在噴燈下燃燒，見圖5-圖5（4號樣 5份以上的OMMT9所示。隨著OMMT的加入，其熱釋放速率逐漸放緩，也就預9時間-六．結通過在EVA中加入磷酸鹽玻璃粉、硅酸鹽玻璃粉以及OMMT，可出滿足性能JalehMansouri,ChrisA.Wood,KatherineRoberts,etc.Investigationoftheceramifyingprocessofmodifiedsilicone-silicatecompositions[J].JOURNALOFMATERIALSSCIENCE,2007,42:6046-6055.J.MANSOURI,R.P.BURFORD,Y.B.CHENG,etc.Formationofstrongceramifiedashfromsilicone-basedcompositions[J].JOURNALOFMATERIALSSCIENCE,2005,40,5741-5749.張軍,紀奎江,致.聚合物燃燒與阻燃技術[J].2005,:化學工業(yè)王庭慰，張其土，邵海彬.一種快速陶瓷化耐火電纜料及其方法[P].中國專利作品設計、發(fā)明的目的和基本思關鍵和主要技術指目的（200-800℃度低，腐蝕性小，熱容量大，導熱系數(shù)高的新型硝酸鹽系能熱傳導介質(zhì)。運用于聚焦式能發(fā)電技術，促進能的開發(fā)與利用，解決能源和環(huán)境問題?；舅悸罚菏紫葟南跛猁}系樣品的測試出發(fā)，求具有最佳的熔融硝酸鹽樣品；再針對優(yōu)選的樣品進行其他熱物性能測試，確定樣品的熱容，導熱率，粘度等數(shù)據(jù)，分析混合硝酸鹽之間的作用機理；最后針對最佳樣品，研究工業(yè)應用的兼容性。創(chuàng)新點溫度跨度大，較低的適應光照條件較差的環(huán)境，較高的分解溫度防止了光照太強對熔融鹽的破壞。熱管道內(nèi)的循環(huán)使用，降低了阻力，減少了能耗。技術關鍵和指標：溫度跨度，粘度，熱容，導熱率—（說現(xiàn)是有的性特顯供性說參獻資料科學性先進性本研究通過對硝酸鹽系混合熔融鹽的熱物性能的測定分析不同硝酸鹽配比下樣品的粘度熱容和作為聚焦式能熱發(fā)電技術的關鍵部分熱傳導介質(zhì)的性能決定了熱-電轉化效率。本研究的能熱傳導介質(zhì)具有較寬的溫度區(qū)（100~800℃跨度一般為300~1000℃[]，硝酸鹽的溫度跨度為220~550℃[2,3,]，本實驗的樣品的溫度區(qū)間在其上下限都有明顯的拓寬。其他熱物性能數(shù)據(jù)暫無。本研究的熱傳導介質(zhì)運用于聚焦式能熱發(fā) 謝剛.熔融鹽理論與應用[M].:冶金工業(yè)社,1998,5.VenltatestlyHV,FroisRTLc.Thermalenergystorageforsolarpowerplants[A].TheIntersocietyEnergyConversionEngineeringConferenceProceedings.D.Kearney,B.kelly,R.Cable,N.Potrovitza.，，ofamoltensaltheattransferfluidinaparabolictroughsolarfieldJ.Sol.EnergyEng.2003,125(2),170-176.[4]WangT,ManthaD,ReddyRG.Novellowmeltingpointquaternaryeutecticsystemforsolarthermalstorage[J].AppliedEnergy,2013,102:1422-測使用說明：導熱管封閉使用技術特點優(yōu)勢：價格低，無污染，效率高。市場分析和經(jīng)濟效益目前能的利用與開發(fā)正逐步大能熱傳導介質(zhì)具有很廣闊的市場空間由于產(chǎn)品的成本低，效率高，具有良好的經(jīng)濟效益。炭的總儲量分別為：石油11201按照全世界對化石的消耗速度計算，這些能源可供人類使用的時間大約還有石油-45~50年天然氣-50~60年煤炭-200~220年并且化石的燃CO2、NOx、SO2熱污染、放射性污染和的主要原因。其中CO2是產(chǎn)生溫室效應的最大來源，根據(jù)氣候變化間(IPCC)的報告全球超過一半的碳排放量來自發(fā)電廠和與能源業(yè)相關的工業(yè)活動NOx和SO2污染環(huán)境并時刻著人類健康目前霧霾成為嚴重污染現(xiàn)象，影響著6億人的生活，PM-2.5，SOx，NOx是產(chǎn)生。，染的新能源迫在眉睫能發(fā)電以其無污染、可再生、分布廣泛等特點正日益受到廣泛關注。與傳統(tǒng)的化石能源或核能相比能熱發(fā)電幾乎沒有任何污染。，800℃實驗的研究思路和方法如下用將熱量到熔融鹽上，待其熔融，利用紅外溫度計測試混合熔融鹽的3、硝酸熔融鹽熱物性能測定：采用TG-DCS聯(lián)用技術，測試硝酸鹽樣品在溫初期結果目前，實驗已經(jīng)完成二元硝酸鹽的測試，最低樣品的TG分析。二元硝酸鹽組合分別為：NaNO3-KNO3、NaNO3-Ca(NO3)2KNO3-Ca(NO3)2體系。實驗結NaNO3的為306.8℃，KNO3的為334℃，Ca(NO3)2的為561℃。通過二元硝酸鹽混合，顯著降低。NaNO3-KNO3二元體系的最低共在55:45，223℃KNO3-NaNO3-Ca(NO3)2二元體系的最低共在4:6左右為220℃可見NaNO3-KNO3和NaNO3-Ca(NO3)2二元體系的最低共均在220℃，接近實驗目標200℃。特別的，KNO3-Ca(NO3)2的最低共140℃完全達到了實驗目標，該溫度比單組份KNO3194℃，Ca(NO3)2421℃。熱重分析的數(shù)據(jù)結果600℃以下具有較高的穩(wěn)定性。該結果距實驗目標相差 參賽人（B）能源能無機材作品設計、發(fā)明的目的和基本思路,創(chuàng)新,技術關鍵和主要技術指通過固相反應法不同稀土元素的雙鈣鈦礦型氧LnBaCo2O5(Ln=Sm~Ho)及堿土金屬元素Ca摻雜的LnBaCo2O5，研究其結構、可見-近紅外光譜性能、光熱轉換性能及電性能等。本作品創(chuàng)新在于自組裝了一