2014届科协-创新杯集工业材料科学与工程学院

一种磁驱动仿生纤毛的及性能研 水泥熟料中硫铝酸钙的定量分 利用BBD实验设计研究化学添加剂协同作用对水泥砂浆强度的影 新型直立式浸胶装置的设 一种防滴落耐火电缆的..............................一种宽温度跨度硝酸盐系能传热介 一种新型光控智能开关的研 纳米氧化铝对铝酸盐水泥基储热材料性能的影 一种新型的降温复合材 一种光学响应的微型陶瓷条形 铈镱共掺YIG纳/PMMA纳米复合磁光材料的研究.AB5合金球磨复合Mg2NiH4对结构及电化学性能的影 能反射材料测试装置设计与应 新型光材料的................................Al2O3气凝胶的与表 双金属复合管的工艺及其性能研 纸 、脱酸、加固一体式保护应用及安全性研 参赛人萍黄亨明类能源化能基本思撰写目的：进行科学研究基本功的训练，培养综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力基本思磁场诱导自组装纤毛状仿生阵列及其结构参数调节;纤毛状仿生阵列的功能化及其光催化性能研将仿生纤毛引入光催化薄膜设计中，以构筑纤毛状仿生光催化阵列为主要研究对象，以微流体混合性能调控为，通过磁场诱导自组装法纤毛状仿生阵列并进行光催化功能复合，探讨复合结构与光催化性能间的关系磁驱动仿生纤毛可以实现微尺度均匀搅拌混合，提高待降解污染物在催化剂阵列内部的物质交换效率。此外这种微尺度层次上的扰动作用还可以充分释放催化剂表面活性空位，大幅度提高光催化活性。因此，探索磁驱动仿生纤毛的和应用，在环境污日益严重的今天具有重大的意义借助磁驱动人工纤毛了一种新型的内扰动光催化薄毛薄膜表现出微流体的独特能力它采用了一何地DunpuZhang,WeiWang,FengPeng,etal.Bio-inspiredinner-motilephotocatalystfilm:amagneticallyactuatedartificialciliaphotocatalyst[J].Nanoscale,2014,5516-5525.何种构举的会上或上表及获[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请提Materials,2009,19(12):1930-解、查、[4]RichterC,SuttenmaerCA.Exciton-liketrapstateselectronmobilityinTiO2nanotubes.NatureNanotechnology,价所具有考价[5]LiuZY,ZhangXT,NishimotoS,JinM,.TrykDA,MurakamiFujishimaA.highlyorderedTiO2nanotubearrayswith的现lengthforphotoelectrocatalyticdegradationofPhenol.Journal技术献的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不充分的传质限制了光催化薄膜活性的提高。如何有效增强纳/微尺度的流体混磁场诱导自组装纤毛状仿生阵列及其结构参数调以聚二甲基硅氧烷(PS)为基体，通过磁场导o自组装法纤毛状仿PMS数变化与阵列结构演变间的内在规律。研究发现，所的纤毛状阵列以连续PS15~90μm7690rry/mm2、阵列结构单元高度0.05~3.00mm阵列面积高达50×50mm2等不同结构参数样品的不同规格纤毛状阵列的成为对其微流体混合性能及光学性能优化研究的基础。1CoPDMS磁驱动作用下纤毛状仿生阵列的微流体200~700nm光反射率影响。研究3mm60°。磁驱14.0Hz时具200~700nm光反射率，3mm纤毛87%。1纤毛状仿生阵列的功能化及其光催化性通过PDMSTiO2AGT的光催化性能，AGT进行催化时，其催化性能随阵列结构单元高度、密度的增加而提高。AGT进行光催化时，其催化性能随磁驱动频率的提高而提高，14.0HzkAGT2.31.4AGT5次循环使用，95%AGT表现出高效的微流体混合，00 Time/图2不同TTIP浓度AGP样品的光催化活性及稳定：磁场诱导自组装微流体光催化技术参赛人类能源化能基本思以选择性溶解方法，进行硫铝酸钙的定量分析，并辅助XRD等表征确定其定量结果的精度采用两步选择溶解，分别除去硅酸盐相和中间相，通过残余物硫含量分析推得熟料中硫铝酸钙的含量。研究加入不同硫铝酸钙计量及不同硫酸盐组成试剂后，上述方法的再现性准XRD及Rietveld的准确性和精XRDXRD两种方法都能得到较好的定量结果；XRD法测定结果偏方法，为硫铝酸钙的定量分析提供方便。系统的比较选择性溶解和XRD定量计算：XRD;RietveldtativeysisofCalciumSulfoaluminateinCementClinkerLI:Calciumsulfoaluminate(C4A3$)isthemainphaseinCSAcements.Herein,weaddresstheficationysisofC4A3$incementclinkersbychemical paniedwithXRDestimatingitsprecision.Meanwhilewethoroughlythedeterminationprocedureofbothtechniques,providingdirectionfortheficationysisofC4A3$.Systematiccomparisonbetweentwomethodshasbeendoneandresultsshow:bothapproachescouldyieldreasonableC4A3$content;thedataobtainedbyXRDmethodishigherwithlargerfluctuationwhilechemicalmethod’sislowerandmorestable.:extraction;calciumsulfoaluminate;XRD;Rietveldtative，其生产过程中能源消耗低、CO2等废气排放少，有利于节能环保。硫铝酸ReitveldX线衍射定量分析可以直接测定无机矿物中各个矿物相的含量，定水泥熟料中特定的一些矿物相的含量，如常用的游离CaO含量[6]的测定、选Dietvld全谱拟合技术的ietvldGSSEI、Fullrofop、udSEIietvld定量能在水泥熟料矿物的定量中得到满意的结果[4-5]。选择性萃取[8-9]是化学分离工程中的常用，即用具有选择性溶解能力的（萃取剂酸溶液，因而可用马来酸/甲醇溶液来萃取熟料中的硅酸盐相10-1]。氯化铵水溶43$富集通过检测硫含量从而达到定量的目的[12]。（0~70%XRD全谱拟合实现矿物含量的准确定量分析。XRD对其进行定量分析对设备和实验人员技能要求高。本文通过选择性溶解方C4A3$XRD确定其定量结果的精度。同时也给出这2种方法用于测试水泥熟料中C4A3$的具体步骤与方法，为C4A3$的定量分析XRD定量计算得到的C4A3$定量结果。实验部原材料与仪取分析；分别选取工业生产水泥P.II52.5和烧成熟料HNTest-1270-1h、样品在空白样中分别掺入已知量的C4A3$和其他组分硫酸盐如K2SO4CaSO4理学MiniFlex600型X线衍射(X-raydiffraction,XRD)仪进行物相分析。测试条件：Cu靶Kα线，λ=0.154nm40kV15mA，数据10°~70°(2θ)10°/min0.02°实验方化学测定法[8,12]：5g200mL300mL烧杯中，室温条211mm3遍，第一步沥滤残余物简称为MAR（成分主要为：C3A、C4AF、f-MgO、C4A3$和可溶性硫酸盐相250mL10%的NH4Cl水溶液冲刷表面皿上残300mL20min2NH4Cl，再用甲醇洗涤一遍，收集残余物，60℃烘干后称质量，经两次沥滤残余物记为ACR（成分主要为：C3A、C4AF、f-MgOC4A3$，用玛瑙研钵混合均匀。采（1

4A3$)

m

式中：m(ACR)ACR的质量；w（SO3）ACR中SO3的质量分数；m为被测1以便证实文中C4A3$的定量方法具有普遍性XRD定量计算XRD定量计算用Reivd全谱拟合数据处理使用GSAS[13]EXGUI[14]软件包。拟合参数包括放大因子、晶格参数和峰形函数（GU，GV，GW1。1ICSDTable1BibliographicinformationandICSDcollectioncodesforalltherelatedcrystallineaICSDf-注aICSDXRD定性分C3S、C2S、C3AC4AF（N2-Blank为例，如图1。通过第一步顺丁烯二酸/甲醇沥滤后，剩余物MAR中，C3S、C2S被溶解C3AC4A3$、可溶性硫酸盐（C3SC2S中固溶的S在这一步的溶解中被转化为可溶性硫酸盐，主要为石膏）也被富集。NH4Cl水溶液沥滤后，剩余物ACR中已无可溶性硫酸盐（如石膏相）的特征峰，其中含S相仅为C4A3$。本方法对于固溶在C3A和C4AF中的S没有办法区分和分离，而这一部分的S也最终被带入了C4A3$的计算中。由于C4AF和C3AS的误差相对不大。所以在高C3A和C4AF含量的熟料中应用该方法时要慎重。N2-Blank10%的C4A3$的样品（N2-Blank-C4A3$）XRD1(b)10%C4A3$XRD图即可观察到其特征峰，C3A、C4AF、f-CaO、MgO、C4A3$和CaSO4八个物相，通过第一步萃取，除去了硅酸盐相和游离CaOMAR中所示，经过第二步萃取后，溶解掉了可溶性ACRC3A、C4AF、MgO和C4A3$。图 XRDpatternsoftheXRD结合选择性溶解法定量分GSASXRD定量分别得到样品中C4A3$2全谱拟合的数据与数据的比较如图2所示，以N2-Blank的熟料及萃取试MAR29°γ-CaSO4；ACR的精修图于矿物的择优取向所致。同时，C3SC2S80~90%，如果在定量中C3SC2S后的样品的拟合效果较好（2b、。由于本文重点的定量矿C4A3$XRD来实现矿物的定量是目前2C4A3$含量表Table2C4A3$contentofsamplesbydifferentmethodsBIG化化化 化 N2- NM- bY10CK10:10C4A3$、5%K2SO45%CaSO4cBIGC4A3$10%CaSO410gdACR>、MAR>对残余物做XRDC4A3$含N2-BlankN2-Blank-MARN2-Blank-ACR图 XRD图谱的GSAS精 GSASrefinementimageofXRDXRD法与化学法的比看出不同方法测得的C4A3$含量的分布情况。以Y=X即图中1:1直线作为参照，XRD和通过MAR>2组数据的测量值偏ACR>测量值偏低。XRD3中左上方（MAR>、ACR>数3右下方所示3Y=a+b×X，置信度0.95957。XRD12种方法各自测量不同含量C4A3$时的精度基本相同。XRD0.710，说明此方化学法的数据分散性小，测量精度更高；化学法的截距为-0.610，存在偏2.5MAR>法截距>0、斜率>1，说明随C4A3$ACR>法斜率<1，说明说明随C4A3$含量增加，测量值偏小得趋势越明显。由以上分析可知，XRD得到数据偏高、化学萃取结果偏低，而MAR>结果偏高、ACR>偏低，说明在第一步萃XRD偏高的影响相抵消。可推测3 Scatterplotandlinearfitofthe表 Table3Linearregression方程Ya置信度值--统计学以各组数据相对误差(Delta)对Y-Bar做散点图，如图4所示，定义相对误差明随样品中C4A3$含量增加，两种测试方法的相对误差都减小。XRD法所得数据（及化学法数据）与其均值相比得到相对误差值，对相500处数XRD的数据较为分散，相对误差主要集中在±20%之间，而化学法的数据较为集中，相对误差集中在±4%之间。52.73%4XRD、化学法相对误差分Fig.4ScatterplotoftheXRDandChem.Delta图5 NormalizecolumnofXRDandChem.Deltadata误差来

图 Fig. NormalprobabilityplotofXRDandChem.选择性溶解过程中，将MARNH4ClACRSO3含量过程中，溶液酸度不适宜。在适当稀酸条件下，可BaSO4形成酸式盐而溶解度增大。但酸分子量较BaSO4低很多，另一方面，灼烧时会失去SO3，造成测量结果偏低。测试周期短，操作简便，11h内便可得到各组分的矿物含量结果，但XRD8h才能得出2.73%XRD14.87%，说明化学法波动性更小，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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与测试实

1水泥的XRDFig1XRDpatternsofPortland的掺入量以水泥质量计，分别为0~1.8×10-4、0~1.5×10-4、0~1.5×10-4和×10-41%的水溶液，添加到水泥砂浆强度测试GB/T17671-1999《水泥Box-Behnken变量影响的问题进行建模和分析[11]。RSM方法包括中心复合设计（CCD、32k设计和不完全设计区组设计组合而成，相比于中心复小。而且BBD设计不包含由各个变量的上限和下限所生成的立方体区域的顶点本文为了研究SD、PVA、PAM和PC4[13]码值为0和高掺量代码值为1。在本实验中，外加剂的代号、代码化值和实际掺1 Symbol,codedandtheactualvaluesofthechemicalstreatedin低掺 中掺 高掺化学物 符

代码 实际值/×10- 代码 实际值/×10- 代码 实际值/×10- x

x x0x0x0BBD模型利用含二次项的回归方程（1）Y01x12x23x3 xx

232 x211 22 33 44式中：Y是需要预测的响应项（水泥砂浆各龄期的抗压强度；x1，x2，x3x4分别为SD、PVA、PAM和PC独立变量；β1，β2，β3，β4是线性项的回归项回归系数；ε是系统误差。实验设计结根据Box-Behnken实验设计安排的4因子3水平的点阵实验见表2，水泥砂1、328d2。Table2DesignmatrixofBox-Behnkenmodelandthecompressivestrengthof 编

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实验设计分33Box-Behnken ysisofvarianceofBox-Behnkenmodelforstrengthoftreated系tp系tptp7----------------------------------------------失----统计表明，1d3d抗压强度拟合的“失拟”p0.05，这说明“失这说明模型“失拟”是显著的。模型拟合确，需对其进行修正，将模型中p0.053t值和回归系数，t值的绝对值代表该因子对x11d、3d28dt0.602、0.7492.307t值是递增的，说明SD的对强度的提x2、x3、x41、328dt值均小0PVA、PAM和PCPVAt值分SDPVA、SDPAMSDPC之间的交互作用。为了提高模型拟4所示。Table4ysisofvarianceoftherevisedBox-Behnkenmodelforstrengthof1328tt系t常数项--------------4（4

64.76

1.810x22x

28

14中各统计项t值的绝对值可得出用于表征各化学组分及其潜在的交2。Fig.2Paretochartsforthesignificantfactorscontributingtothe1d,3dand28dstrengthdevelopmentofcement241d强度提升的独立贡献作用排序为PA（46.7%S（8.6%A（5.7%PC22.9%16.7%，除PVA1d强度提升占主导地位外，1+1＞2的效果。SDPAM、SDPVA的交互作用的贡献分别为37.4%、20.1%7.4%，PVA的贡献降低，SD33d强度均有所提升。AM（22.5%SD（18.3%PC（17.6%（x32，AM44.7%（x3+x32PAM28d强度提升的重要性。图3 化学组分间的交互作用对水泥砂浆1d强度的影响(a)X1-SDvs.X3-PAM(b)X1-SDvs.Fig.3Interactioninfluenceofchemicalson1dcompressivestrengthoftreated3（a先减小后增大，沿副对角线，砂浆强度先增大后减小。当SD掺量为1.8×10-4，PAM1.5×10-4，PVA0.75×10-4，PC0.5×10-4时，1d强20.8MPa19.4MPa7.2%。SD和3（b量恒定时，1d的强度随SD20MPa。但是等SD的掺量恒定时，1d的抗压强度随PC掺量的增大而减小。43d(aX1-SDvs.X4-PCbX1-SDvs.X3-PAMFig.4Interactioninfluenceofchemicalson3dcompressivestrengthoftreatedcementSD和PC之间有交互作用（图4（a，在PC掺量小于50ppmSD掺量的增加，强度是逐渐增加的。但是当PC的掺量大于0.5×10-4时，随着SD4（c，当SD掺量小于140ppm，PAM掺量1.1×10-4时，两者的交互作用528d强度的影响(a)X1-SDvs.X3-PAMbX1-SDvs.X4-PCFig.5Interactioninfluenceofchemicalson28dcompressivestrengthoftreated5（aSD掺量恒定时，3dPAM掺量的增加而增大。而在等值线梯度方向右边PAM掺量恒定时，随着SD掺量的增加，3d强度也逐渐增大，强度最大可增至68MPa，与不掺外加剂时相比，强度提高了7.4%。图5（b）表明SD和PC只有在高掺量时才能显著提高水泥的强度，当SD0.8×10-0.75×10-41d，3d，28d强度均有有利贡献，且随龄期的延长，贡献越MSD和PC之间的交1d3d，但是两者之间的交互作用对强度的提升是不利的。SD与PA3dPA3dAM28d44.7%PC对强度的提升是不利的，但影响不大。前文分析的是各个因子对单个响应变量的问题现通过等值线图找出同时满足1、328d强度3个响应各组分的最佳掺量区域。将Y1d、Y3dY28d设20≤Y1d≤20.7，39≤Y3d≤40，64≤Y28d≤66。Fig.6Matchingzonesofchemicalsdesignedfordifferentstrength1、3和28d强度3个响应变量的等值线图如图6所示，所有带阴影色的区域是“不可行区域”，中间白域为“可行域”。当PVA的掺量为0.75×水化热分Figure Isothermalconductioncalorimetryofthedifferentpastes(a)heatflowcurves(b)thecumulatedheat7SDPAM对水泥水化放热速率（a）及累计放热量（b）的影响。C3A（（5水化才重新加速，C3S迅速水化，大量放热，形成第二放热峰，同时在第二放AFt转化成AFm而引起的（反应（6。在SDPAM时，AFtAFmSDPAMSDPAM的累计放热量分318J/g、323J/g、337J/g和300J/g，这表明SDPAM之间的协同作用是物复合的稳定分子结构，与C-S-H共同粘附在未水化水泥颗粒表面，从而抑制

微观结构分SDPAM不同龄期的微观形8（a）1dC-S-H凝胶生成，但水化产物间存在间隙，这是由于水化初期水化不充8（d）1d纤维团状和簇状的C-S-H凝胶生成，凝胶密度增大，凝胶的结构发生变化。Ca(OH)28（b）3d时，C-S-H凝AFt8（e）28dC-S-H凝胶长的更加密实，针状物AFt逐渐转变成AFm，含量减少。并且可以清楚的Ca(OH)28（c）8（f）C-S-HCa(OH)2，其间夹杂着少量的AFt，此时水化比较充分，双掺能有效提升水泥浆体的强度。8、水泥水化各龄期的微观形貌，空白试样：(a)1天，(b)3天，(c)28SDPAM协同作用下：(d1天，(e3(f28Figure8.SEMmicrographsofpastesfor(a)1day,(b)3days(c)28daysofblanksample,(d)1day,(e)3days,(f)28dayswithSDandPAM.机理分分子链中的极性基团-CH2和-NH2（Ca2+Al3+Fe3+等）形成阳离子-聚合物复合的稳定分子结构，如反应（7）所示[2,3]C-S-H始水化结构被破坏时，增强了修补机制，减小孔隙率，提高强度。 ~CHCR(CONH)~

~CHCR(COOH)~

22结 64.76

1.810x22x28

1 SDPAM等值线图给出了四种外加剂的复配方案：当PVA0.75×10-4，PC的掺量为0.5×10-4时，SD和PAM的复配可行区域里各龄期的强度都能有效提高。SD和PC1d3d1d3d22.7%37.3%的贡献作用。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.张长清，.聚丙烯酰胺对水泥性质影响的试验研究[J]重庆交通大学学报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]黄弘,.利用Box-Behnken实验设计研究化学外加剂组分对水泥砂浆强度的影响[J].工业大学学报：自然科学版,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,2012,96:6–15.参赛人沈亚能源化能无机作品设计、发明的目的和基本思路,创新点,技术关键和主要技术指国内外的浸胶工艺始终围绕着手工和卧式浸胶方式进行变化，数十年来缺乏根本的工艺技术用于纤维浸胶和样品的实际应用创新了的浸胶生产工艺解决现实生产过程中存在的本项目根据纤维及其制品材质以及实际生产工的综合力学性能应用现代测试揭示直立式浸优越性的本质。个部分，其特征在于：（2）（3》》（4）采用活塞式的防漏胶结构，浸胶槽下方的纤维材料由活塞控制（5收集装置由两台电机协同控制纤维的收集速度同时也是纤维的浸胶速度，速度优选为80m•min-1-250m•min-1（6本装置的浸胶收集装置采用组合式括分离式结构以及他结构形式鉴定结《直立式浸胶法环氧树脂涂覆玻璃纤维于20131110荣获江苏硅2009-2013（说现是有的性特显供性说参献资料

纤维增强树脂基复合材料在世界范围内已实现了规模 浸胶工艺是纤维增强树脂基复合材料 中的一个重要环节。当前的浸胶工艺主要有手工和沉浸式两种手工浸胶存在着树脂浪费大含胶量不易控制的问题使得制品的力学性能受到很大的影响沉浸式浸胶工艺的含胶量主要通过调整胶液粘度和刮胶刀的距离来控制由于胶液的黏附作用和钢质刮胶刀的作用使得浸胶过程中纤维表面易损伤[1-5]创新的直立式浸胶选用PEEK作为挤胶辊，由于PEEK材料自身有着高的自润滑性且硬度高于钢挤胶辊表面不会粘连杂物在长期使用过程中不会像钢辊那样被纤维摩擦而受到损伤直立式浸胶装置中纤维向上运动有利于纤维表面多余的胶液向 淌并通过浸胶槽上方的挤胶辊控制纤维的含胶量[6]直立式浸胶槽下方的纤维 由活塞控制纤维在直立式浸胶时纤维会带着胶液向上运动呈向上喷涌的旋流状态这样也可以防止胶液的渗漏由于浸胶槽的直立式结构以及纤维自下而上的运用方式使得纤维束能够充分 胶液也能够得到充分的利用避免了原料的大量浪费大大降低了浸胶环节的生产成本直立式浸胶方法及装置克服当前实际生产中的浸胶弊端纤维浸胶后表层胶液薄而均（见图1，对提高整个树脂基复合材料的生产水平以及树脂基复合材料的性能提升复合材料产业的制造工艺起到了推动作用。 abc1不同浸胶工序涂覆E-GFSEM李新宁,邹宁宇.我国玻璃纤维工业的节能减排[J].建材发展导向,2007,5(5):28-31.KimC.H.,ParkJ.H.,KimC.,etalExpertsystemforprocessplanningofpressurevesselfabricationbydeepdrawingandironing[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2004155-156:1465-1473.李勇,肖军,邱伟娟伤一步预浸缠绕技术[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-从小晔,,代宝莹.直立式浸胶法环氧树脂涂覆玻璃纤维[J].工程塑料应用,2012,40(10):38-42.使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益

本项目研究的直立式浸胶装置，主要包括组合式架、纤维导入装置（2、浸胶槽（3、收集装置（4）以及电机（5）五个部分（见图2。在实验前，将1与收集装而带动玻璃纤维匀速的由导入装置穿过浸胶槽充分浸胶2通过周期性的每转半周改变转动方向控制收集装置匀速率左浸胶槽的控温系统将温度控制在反应最佳温度，保证反应的有效进行。45 3122直立式浸胶装置结入装置采用多辊制张力系统使纤维材料在浸胶时保持张力，这有助于胶液（PEEK到损伤。直立式浸胶装置主要应用于纤维缠绕成型工艺，据纤维缠绕制品达44种，涵盖宇宙空间、液体空间和领域等，如火箭发动机壳体 罩 运载筒发射管、火焰喷射管等；应用于民用纤维缠绕制品达71种包括商业和工业用品如高压开关装置电气装置外壳压力容器、储罐和液体 车等。我国玻璃钢各类成型工艺产品百分工艺分手缠拉“十五“十五42）绕发展为契机，继之以SMC/BMC（含原辅材料）向绕工艺在整个行业中的最大，增长显著。本项目研究的直立式浸胶技术可以有效地提高缠绕研究意义与目的、应用领域研究意义与目的：进入21实际前后，我国的玻璃纤维工业一路欢歌、199720061018t/a120t/a，迅速超过了法国俄罗斯等生产大国近甚至超过世界第一生产大国美25%130[]现了，浸胶作为玻璃纤维增强树脂基复合材料过程中的一个重要环在，使得在沉浸式浸胶过程中纤维的表面受到损伤2]，在沉浸式浸胶中浸胶机加热箱体立式放置的装置称做为立式浸胶，它有胶量调节辊、导向辊和刮胶刀，因此也存在纤维的表面受到损伤的问题针对浸胶工艺中存在的问题本研究设计直立式浸胶装置用以涂覆玻璃纤维。、应用领域：该装置在生产使用的过程中主要应用了缠绕成型的加工工艺据1973年的《纤维缠绕玻璃钢》杂志统计，全球纤维缠绕制品达运载筒、发射管、火焰喷射管等；民用纤维缠绕制品达71种，包括商业和100mm*80mm*5mm70mm*80mm*2mm150mm4mm，50mm23mm4mm6.5mm2mm88mm6mm4mm的圆柱，中间焊接有直径为4mm的圆柱连接的方形结构，内侧方形尺寸为50mm*50mm，公差为-1mm，126mm7.5mm，6mmPEEK、浸胶槽：50mm*50mm*40mm30mm*30mm2mm20mm6mm60mm,6mm棒,使得挤胶时应力在转动过程中可以避免E-玻璃纤维表面刮伤胶辊的表面带有胶液，不会将胶液带出辊外。固定玻璃纤维束，由图可知上方为直径10mm的弧形结构，带有一个直径5mm的10mm10mm10mm5mm共计六个（其作用是根据需要调节定轨位置，该零件厚度为2mm。第十六页图10mm，12mm，30mm，2mm。第十七页图纸13mm，5mm5mm,10mm、5mm。第十八页图纸为缠绕玻璃纤维20mm，7mm、5mm，4mm。、收集装置：其立体图如第十九页图纸所示，第二十、二十一、二十二、二十三页图纸分别为其分解的零件图。第二十页图纸为浸胶后的玻璃纤维缠绕装95mm5mm30mm15mm5mm2mm2mm2mm2mm17mm2mm2mm7mm12mm2mm，2mm71mm5mm2mm10mm2mm，30mm，20mm9.56mm2mm14mm10mm2mm5mm5mm2mm2mm20mm2mm3mm10mm5mm2mm，其与二十页圆柱杆键配合，起到固定整个收集装置的作用。李新宁,邹宁宇.我国玻璃纤维工业的节能减排[J].建材发展导向,2007,28-KimC.H.,ParkJ.H.,KimC.,etalExpertsystemforprocessplanningofpressurevesselfabricationbydeepdrawingandironing[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2004155-156:1465-1473.李勇,肖军,邱伟娟,等.高模量碳纤维低损伤一步预浸缠绕技术[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,肖军,坡,等.一种用于纤维缠绕成型的无辊浸胶方法及设备[P].中国CN200610039307.8,2006-04- 陈利民,吴东,,等.缠绕复合材料工艺研究[J]工程塑料应用,2004,32(10):6参赛人贡新浩能源化能作品设计、发明的目的和基本思路,创新点,技术关键和主要技术指设计目的一种耐火电缆当环境发生火灾时此电缆不的传输使自动系统自动消防系统救生电梯等关键设备能够继续运行，为被困人员创造的逃生时间。矿物质等制成高分子复合材料并使其在高温下（800-1000℃，依靠产生的液相将各组分粘结起来，形成致密的残余物。当温度升高至一定程度时，它能够迅速地转变成坚硬的保护层。材料是否能够保持原有形状。主要技术指标耐火聚烯烃电缆的性能指标YD/T1173-②电缆耐火性能测试，按照GB/T12666.2-2008；③线收缩率15%以下，按QB/T1548-92体积密度要大于1g.cm-3，按GB2413-81进行；⑤吸水率要小30%，按GB/T3299-2011行。目前，用于电缆的耐火绝缘层是云母带和矿物绝缘材它们的主要缺点［1,2］：①生产工艺复杂；②安装施工工复杂；③制造成本高。而可瓷化电缆的耐火绝缘层是（聚烯烃基复合材料，它可低温快速成瓷，因此被称为低快速陶瓷化耐火电缆常的环境下这种聚合物合材料具有良好的加工性、绝缘性、柔性，起到类似于术相比通电缆绝缘层的绝缘高温火物被无机填料则在一定温度下快速瓷化导体表面形成耐火绝缘壳体，保证了线路的完整。它可集耐火及绝一身，而且也可使用现有普通电缆的生产设备和工艺需添加新设备和调整工艺［3］参考文［1］唐崇建，，.矿物绝缘电缆的生产艺［J］.电线电缆，2006（5：12［2］罗峥嵘.防火电缆纵包焊接测控系统的研制西安：西安理工大学［3］邵海彬，张其土，王庭慰等.耐火电缆耐火绝缘材料的研究进展[J].材料科学A：综述篇（3：36-献资料由于该作品是聚烯烃/层状硅酸盐纳米复合材料不仅电缆所要求的气液阻隔性能和耐热且能够忍受-1000℃的高温，因此可替代一般电线电缆，应用于家用点和优势器、实验仪器和通信光缆等近年来，我国经济的持续快速增长，为电线电缆行业提了巨大的市场空间。据不完全统计，我国目前拥有各类线电缆生产企业7000余家，年产值在8000多亿元。且世界范围内，中国电线电缆产值已超过，是世界上大的电线电缆生产国。我国线缆产业的产值约占世界线产值的三分之一左右。但目前国内工厂生产的电线电缆旧技术附加值世界一流企业相比尚有很大的因此，如聚烯烃基耐火电缆，这种原材料成本低，制作测艺简单，且具有高附加值的产品，一定备受市场的欢摘（OMMT关键字：一．研究30%工时如果未做好密封防潮处理，会造成短路，致使电缆无法正常使用。将为耐火电缆的制造提供新的途径同时也为其他防火耐火领域提供了的材二．设计思依据其成瓷机理：在达到聚合物热分解温度时，低填料软化，并足以使热并能够防止聚合物的熔融滴落；在高温时，由于低填料中的碱金属（Na2O，K2O，Li2O）能够促进高物质的熔化，来加快结构更加规整的晶体的形成和成长，同时，使在低于其时，与基体的分解产物之间发生共熔不熔融）2-1。1三．使用的仪器及设双辊筒炼塑机，SK-160B，橡胶机械厂平板硫化机，QLB-50×350×2，橡胶机械厂ZC36型1017Ω电阻10-4A微电流测试仪，中民第六电冲片机，第一橡胶机械厂熔体流动速率仪，长春第二试验机厂，XNR-XL2AA电微机控制子万能实验机，CMT5254，新三思材料检测水平垂直燃烧测定仪，江宁县分析仪器厂，CZF-3氧指数仪，江苏江宁县分析仪器厂，HC22滚动式球磨机，山东淄博启不锈钢带表卡尺，杭州西湖量具刃具厂 （XRF，（XRD，（SEM，JSM-差热/热重分析仪，STA四．制作过配剪剪图2工艺流程残余物的致密通过配方设计已研制出体积密度为1.15g.cm-3吸水率为22.34收缩率为900℃，30min5-3（左边为样品，右边为残余物4所示 2θ（样品抗滴落

1将试样垂直夹持在喷灯下燃烧，见图5-图5（4号样 5份以上的OMMT9所示。随着OMMT的加入，其热释放速率逐渐放缓，也就预9时间-六．结通过在EVA中加入磷酸盐玻璃粉、硅酸盐玻璃粉以及OMMT，可出满足性能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.张军,纪奎江,致.聚合物燃烧与阻燃技术[J].2005,:化学工业王庭慰，张其土，邵海彬.一种快速陶瓷化耐火电缆料及其方法[P].中国专利作品设计、发明的目的和基本思关键和主要技术指目的（200-800℃度低，腐蚀性小，热容量大，导热系数高的新型硝酸盐系能热传导介质。运用于聚焦式能发电技术，促进能的开发与利用，解决能源和环境问题。基本思路：首先从硝酸盐系样品的测试出发，求具有最佳的熔融硝酸盐样品；再针对优选的样品进行其他热物性能测试，确定样品的热容，导热率，粘度等数据，分析混合硝酸盐之间的作用机理；最后针对最佳样品，研究工业应用的兼容性。创新点温度跨度大，较低的适应光照条件较差的环境，较高的分解温度防止了光照太强对熔融盐的破坏。热管道内的循环使用，降低了阻力，减少了能耗。技术关键和指标：温度跨度，粘度，热容，导热率—（说现是有的性特显供性说参献资料科学性先进性本研究通过对硝酸盐系混合熔融盐的热物性能的测定分析不同硝酸盐配比下样品的粘度热容和作为聚焦式能热发电技术的关键部分热传导介质的性能决定了热-电转化效率。本研究的能热传导介质具有较宽的温度区（100~800℃跨度一般为300~1000℃[]，硝酸盐的温度跨度为220~550℃[2,3,]，本实验的样品的温度区间在其上下限都有明显的拓宽。其他热物性能数据暂无。本研究的热传导介质运用于聚焦式能热发 谢刚.熔融盐理论与应用[M].:冶金工业社,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-测使用说明：导热管封闭使用技术特点优势：价格低，无污染，效率高。市场分析和经济效益目前能的利用与开发正逐步大能热传导介质具有很广阔的市场空间由于产品的成本低，效率高，具有良好的经济效益。炭的总储量分别为：石油11201按照全世界对化石的消耗速度计算，这些能源可供人类使用的时间大约还有石油-45~50年天然气-50~60年煤炭-200~220年并且化石的燃CO2、NOx、SO2热污染、放射性污染和的主要原因。其中CO2是产生温室效应的最大来源，根据气候变化间(IPCC)的报告全球超过一半的碳排放量来自发电厂和与能源业相关的工业活动NOx和SO2污染环境并时刻着人类健康目前雾霾成为严重污染现象，影响着6亿人的生活，PM-2.5，SOx，NOx是产生。，染的新能源迫在眉睫能发电以其无污染、可再生、分布广泛等特点正日益受到广泛关注。与传统的化石能源或核能相比能热发电几乎没有任何污染。，800℃实验的研究思路和方法如下用将热量到熔融盐上，待其熔融，利用红外温度计测试混合熔融盐的3、硝酸熔融盐热物性能测定：采用TG-DCS联用技术，测试硝酸盐样品在温初期结果目前，实验已经完成二元硝酸盐的测试，最低样品的TG分析。二元硝酸盐组合分别为：NaNO3-KNO3、NaNO3-Ca(NO3)2KNO3-Ca(NO3)2体系。实验结NaNO3的为306.8℃，KNO3的为334℃，Ca(NO3)2的为561℃。通过二元硝酸盐混合，显著降低。NaNO3-KNO3二元体系的最低共在55:45，223℃KNO3-NaNO3-Ca(NO3)2二元体系的最低共在4:6左右为220℃可见NaNO3-KNO3和NaNO3-Ca(NO3)2二元体系的最低共均在220℃，接近实验目标200℃。特别的，KNO3-Ca(NO3)2的最低共140℃完全达到了实验目标，该温度比单组份KNO3194℃，Ca(NO3)2421℃。热重分析的数据结果600℃以下具有较高的稳定性。该结果距实验目标相差 参赛人（B）能源能无机材作品设计、发明的目的和基本思路,创新,技术关键和主要技术指通过固相反应法不同稀土元素的双钙钛矿型氧LnBaCo2O5(Ln=Sm~Ho)及碱土金属元素Ca掺杂的LnBaCo2O5，研究其结构、可见-近红外光谱性能、光热转换性能及电性能等。本作品创新在于自组装了一