2014届科协创新杯集工业材料科学与工程学院

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 萍类借助磁驱动人工纤毛了一种新型的内扰动光催化薄DunpuZhang,WeiWang,FengPeng,etal.Bio-inspiredinner-motilephotocatalystfilm:amagneticallyactuatedartificialciliaphotocatalyst[J].Nanoscale,2014,6(10),5525.获[1]YangLX,LuoSL,CaiQY,YaoSZ.AreviewonTiO2arrays:Fabrication,properties,andsensingapplications.Bulletin,2010,55(4-5):331-[2]ParamasivamI,JhaH,LiuN,SukiP.AReviewofusingSelf-organizedTiO2NanotubesandOtherOrderedNanostructures.Small,2012,8(20):[3]WangDA,HuTC,HuLT,YuB,XiaYQ,ZhouF,LiuWMicrostructuredArraysofTiO2NanotubesforImproved Materials,2009,19(12):1930-RichterC,SuttenmaerCA.Exciton-liketrapstateslimitelectronmobilityinTiO2nanotubes.NatureNanotechnology,2010,5:769–772.LiuZY,ZhangXT,NishimotoS,JinM,.TrykDA,MurakamiT,FujishimaA.highlyorderedTiO2nanotubearrayswithcontrollablelengthforphotoelectrocatalyticdegradationofPhenol.JournalofPhysicalChemistryC,2008,112(1):253-259.AlbuSP,GhicovA,MacakJM,HahnRandSukiP.organized,-standingTiO2nanotubemembraneforflow-throughphotocatalyticapplications.NanoLetter,2007,7:1286-1289.[7]WangZX,WuHJ,FineD,SulenJ,HuY,GodinB,JohnX.ZhangandLiuXW.Ciliatedmicropillarsforthemicrofluidic-isolationofnanoscalelipidvesicles.LabonaChip,2013,13,2879-[8]DrotlefDM,BlümlerP,CampoA.Magneticallyactuatedpatternsbioinspiredreversibleadhesion(DryandWet).Advanced2014,26,775-[9]CaiH,QinYang,HuZG,DuanZH,YouQH,SunJ,XuNandJD.EnhancedphotoelectrochemicalactivityofverticallyalignedcoatedTiO2nanotubes.AppliedPhysicsLetters,2014,104:[10]ZhaoCX,LuoHA,ChenF,ZhangP,YiLHandYouKY.AcompositeofTiO2nanotubeswithremarkablyhighefficiencyforhydrogenproductioninsolar-drivenwatersplitting.Energy&EnvironmentalScience,2014,:13.1039/c0xx00000x环境污染严重影响到人类生存环境，环境净化和防治已经成为世界性问题。术。然而传统光催化薄膜表面纳/微尺度的传质主要依靠的分子扩散，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/微尺度的流体混合，增强传质成为关键性问题。在外场驱动下模拟生物纤毛运动，形成微流体加速混合。本将仿生纤毛(纤以聚二甲基硅氧烷(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。1CoPDMS200~700nm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，14.0HzkAGT2.31.4倍。AGT5次循环使95%AGT表现出高效的微流体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类两种方法都能得到较好的定量结果；XRDXRD果；XRD：XRD;RietveldtativeysisofCalciumSulfoaluminateinCementClinkerLI:Calciumsulfoaluminate(C4A3$)isthemainphaseinCSAcements.Herein,weaddresstheficationysisofC4A3$incementclinkersbychemicalextraction paniedwithXRDestimatingitsprecision.Meanwhilewethoroughlythedeterminationprocedureofbothtechniques,providingdirectionfortheficationysisofC4A3$.Systematiccomparisonbetweentwomethodshasbeendoneandresultsshow:bothapproachescouldyieldreasonableC4A3$content;thedataobtainedbyXRDmethodishigherwithlargerfluctuationwhilechemicalmethod’sislowerandmorestable.:extraction;calciumsulfoaluminate;XRD;Rietveldtative石灰石少，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。性。基于Reitveld方法的X线衍射定量分析可以直接测定无机矿物中各个矿物也被用于测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]XRDRietveld全谱拟合技术的RietveldGSASEXGUIFullProfTopasMaudGSASEXGUIRietveld定量能在水泥熟料矿物的定量中得到满意的结果[4-5]。C4A3$富集通过检测硫含量从而（0~70%XRD全谱拟合实现矿物含量的准确定量分析。XRD对其进行定量分析对设备和实验人员技能要求高。本文通过选择性溶解方C4A3$XRD确定其定量结果的精度。同时也给出2C4A3$的具体步骤与方法，为C4A3$的定量分析XRD定量计算得到的C4A3$定量结果。取分析；分别选取工业生产水泥P.II52.5和烧成熟料HNTest-1270-1h、理学MiniFlex600型X线衍射(X-raydiffraction,XRD)仪进行物相分析。测试条件：Cu靶Kα线，λ=0.154nm40kV15mA化学测定法[8,12]：5g200mL300mL烧杯中，室温条2层11mm3遍，第一步沥滤残余物简称为MAR（成分主要为：C3A、C4AF、f-MgO、C4A3$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C4A3$BaSO4ACR中SO3含量，原样品中的C4A3$含量计算见式（1。

4A3$)

m

式中：m(ACR)ACR的质量；w（SO3）为ACR中SO3的质量分数；m为被1系，以便证实文中C4A3$XRD定量计算：XRD定量计算用Reivd全谱拟合，数据处理使GSAS[13EXGUI[14]（GU，GV，GW1。1ICSDTable1BibliographicinformationandICSDcollectioncodesforalltherelatedcrystallineaICSDf-注aICSDXRDC3S、C2S、C3AC4AF（N2-Blank为例，如1的S在这一步的溶解中被转化为可溶性硫酸盐，主要为石膏）也被富集。NH4Cl水溶液沥滤后，剩余物ACR中已无可溶性硫酸盐（如石膏相）的特征峰，其中含S相仅为C4A3$。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$的计算中。由于C4AF和C3AS的误差相对不大。所以在高C3A和C4AF含量的熟料中应用该方法时要慎重。ACRC3A、C4AF、MgO和C4A3$。图 XRDpatternsoftheGSASXRD定量分别得到样品中C4A3$2全谱拟合的数据与数据的比较如图2所示，以N2-Blank的熟料及萃取试XRDRietveld拟合结MAR29°γ-CaSO4；ACR的精修图主要的拟合误差来自C3SC2S的主强峰的匹配（2物的择优取向所致。同时，C3SC2S80~90%，如果在定量中这两C3S和C2S后的样品的拟合效果较好（2b、。由于本文重点的定量矿物是含量较少的C4A3$，所以结合选择性溶解和XRD来实现矿物的定量是目前最好2C4A3$含量表Table2C4A3$contentofsamplesbydifferentmethodsBIG化 N2- NM- bY10CK10:10C4A3$、5%K2SO45%CaSO4cBIGC4A3$10%CaSO410gdACR>、MAR>对残余物做XRDN2-BlankN2-Blank-MARN2-Blank-ACR图 GSASrefinementimageofXRD43所示，可以C4A3$Y=X1:1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$时的精度基本相同。XRD0.710，说明此方1.030.041.010.03化学法的数据分散性小，测量精度更高；化学法的截距为-0.610，存在偏2.5MAR>法截距>0、斜率>1，说明随C4A3$ACR>法斜率<1，说明说明随C4A3$含量增加，测量值偏小得趋势越明显。由以上分析可知，XRD得到数据偏高、化学萃取结果偏低，而MAR>结果偏高、ACR>偏低，说明在第一步萃取XRD偏高的影响相抵消。可推测第ACR>XRD偏高的影响。3 Scatterplotandlinearfitofthe表 Table3LinearregressionYa置信度值--明随样品中C4A3$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。对52.73%XRD14.87%，4XRDFig.4ScatterplotoftheXRDandChem.Delta图 NormalizecolumnofXRDandChem.Delta

图 Fig. NormalprobabilityplotofXRDandChem.粒形状、颗粒内部不匀引起物理效应，同质多晶现象影响射线衍射强度不同引起定量误差。选择性溶解过程中，将MARNH4ClACR中SO3含量过程中，溶液酸度不适宜。在适当稀酸条件下，可子量较BaSO4SO3，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):7-ChenIA,JuengerMCG.Incorporationofcoalcombustionresidualsintocalciumsulfoaluminate-belitecementclinkers[J].CementandConcreteComposites,2012(0):893-902.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 binedLimeinPortlandcement[J].Industrial&EngineeringChemistry,1926,18(7):739-743.GutteridgeWA.OnthedissolutionoftheinterstitialphasesinPortlandcement[J].CementandConcreteResearch,1979,9(3):319-324.AdamsL.D,LarkinE.E.,.用顺丁烯二酸-甲醇和氯化铵-水作萃取剂测定K型水泥C4A3SJ].云南建材1982(0374-,,,等.三步萃取法对水泥微量含硫矿物相深度分析[J].硅酸盐通报,2012(02):421-425.RunjeV,BezjakA.Kineticysisofextractionofcalciumsilicateswithmethanolicsolutionofsalicylicacid.II.Extractionofdicalciumsilicates[J].CementandConcreteResearch,1984,14(6):833-838.StrubleL.Theeffectofwateronmaleicacidandsalicylicacidextractions[J].CementandConcreteResearch,1985,15(4):631-636.AdamsLD,LarkinEE.DeterminationofC4A3SintypeKcementandclinkerusingmaleicacid-methanolandammoniumchloride-waterasextractingagents[J].CementandConcreteResearch,1978,8(5):539-544.LarsonAC,DreeleRBV."GeneralStructureysisSystem(GSAS)"[J].LosAlamosNationalLaboratoryReportLAUR,1994:86-748.TobyB.EXPGUI,agraphicaluserinterfaceforGSAS[J].JournalOfAppliedCrystallography,2001,34:21-210.NishiF,TakéuchiY.TricalciumsilicateCa3O[SiO4]:themonoclinicsuperstructureZeitschriftFurKristallographie,1985,172(34):297-TsurumiT,HiranoY,KatoH,etal.Crystalstructureandhydrationofbelite[J].Ceram.Trans.,1994,40(CEMENTTECHNOLOGY):19-25.MondalP,JefferyJ.Thecrystalstructureoftricalciumaluminate,Ca3Al2O6[J].ActaCrystallographicaSectionB:StructuralCrystallographyandCrystalChemistry,1975,31(3):ColvilleA,GellerS.CrystalstructuresofCa2Fe143Al057O5andCa2Fe128Al072O5[J].ActaCrystallographicaSectionB:StructuralCrystallographyandCrystalChemistry,1972,28(11):3196-SmithDK,LeiderH.Low-temperaturethermalexpansionofLiH,MgOandCaO[J].JournalOfAppliedCrystallography,1968,1(4):246-249.SchieboldE.Thecrystalstructureofpericlase[J].Z.Kristallogr.,Kristallgeom.,Kristallphys.,Kristallchem.,1921,56:430.SaalfeldH,DepmeierW.Silicon‐compoundswithsodalitestructure[J].KristallundTechnik,1972,7(1‐3):229-233.MorikawaH,MinatoI,TomitaT,etal.Anhydriterefinement[J].ActaCrystallogr.,Sect.B,1975,B31(8):2164-2165.邵类本课题主要是利用于制药、生化研究领域的实验设计方法（DoE）中Box-Behnken(Box-BehnkenDesign，BBD)烯酰胺、聚羧酸减水剂四种外加剂之间的复配对水泥砂浆抗压强度影响，在复配之间需对各组分性能进行充的了解，最终复配设计体现在组分之间交互作用达到1+1>2Box-BehnkenBBD)图对各化学组分影响水泥砂浆强度提升的有效性进行排序。结果表明:有机硅消泡剂和聚丙烯酰胺的交互作探讨有机硅消泡剂和聚丙烯酰胺之间的交互作用对水升是由于有机硅消泡剂的物理行为及聚丙烯酰胺的化或报获SynergisticInctionsofChemicalAdditivesontheStrengthDevelopmentofSilicateCementbyaBox-BehnkenModelOptimization，JournalofAppliedPolymerScience，：Box-BehnkenBBD)（聚乙烯醇(PVA)、二次方程化学组分与水泥砂浆强度的（Parrot结果表明：SD和PAM1d3d16.5%20.1%镜图（SEM）SDPAM：Box-BehnkenSynergisticInctionsofChemicalAdditivesontheStrengthDevelopmentofSilicateCementbyaBox-BehnkenDesignSHAO（StateKeyLaboratoryofMaterials-OrientedChemicalEngineering,CollegeofMaterialsScienceandEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing,210009,）：Theeffectofwater-solublepolymers(polyvinylalcohol(PVA),polyacrylamide(PAM))andchemicaladditives(siliconedefoamer(SD),polycarboxylatesupersticizer(PC)),onthedevelopmentofthestrengthofmortarwasinvestigatedusingtheBox-Behnkendesign(BBD).Quadraticequationswereobtainedforthecorrelationbetweendosagesofchemicalsandthestrengthofthemortar,andtheorderoftheeffectivenessofthechemicalswasvalidatedinParetochartswithcontourplotstoillustratethechemicalsandtheirinctionsonthestrengthenhancementofmortar.TheresultsshowedthattheinctioneffectsofSDandPAMenhancedthestrengthofcementmortarforallcuringtimes,andtheratesofcontributionwere16.5%,20.1%,and19.4%,respectively.Basedontheperformanceysisofthefouradditives,optimizedformulationswerehighlightedviaoverlappedcontourplots.Heatofhydrationandscanningelectronmicroscope(SEM)imageswereintroducedtoconfirmtheinctionbetweenSDandPAM.TheimprovementofcompressivestrengthattributestothesynergisticinctionsbetweenSDandPAM,includingthephysicalinctionresultedfromthedoofSD,whichpromotingthedamageofairbubble,decreasingtheporosityandincreasingthecompressivestrength,andthechemicalinctionresultedfromthedoofPAM,whichproducingioniccompoundsandformingdense:Box-Behnkendesign;water-solublepolymer;chemicaladditive;strengthof12种外加剂进行了研究，结果认为除了聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酰胺(PAM)2种水溶性聚合物，其他有机物与水泥间无明显够提高水泥砂浆强度[2-3]PAM，水溶液黏度较醇水溶液来改善水泥的工作性和保水性[7-10]。有研究学者认为掺入PVA，使水泥抗压强度降低[8]；然而也有研究表明PVA[9]。PVA的另一M和PA在硬化水泥中都会引入气泡，导致气孔率增加，抗压强度降低[8]。本文提出掺入少量有机硅消泡剂(S)(P)调节P、、SD和PC四种聚合物化学外加剂进行复配。利用实验设计（E）建立数学模型分析化学组分间的交互作用，利用等值线图和图来解释化学组分对水泥砂浆各龄期强度的影响。P.Ⅱ52.5级水泥X线衍射仪(XRD)11、328d19.4、38.763.0MPa

1水泥的XRDFig1XRDpatternsofPortland(PC)0~1.8×10-4、0~1.5×10-4、0~1.5×10-4和0~1.0×10-41%的水溶液，添加到水泥砂浆强度GB/T17671-1999膜)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、Doehlert的矩阵设计（DM）Box-Behnken设计（BBD）[12]。BBD是拟合响32k设计和不完全设计区组设计组合而成，相比于中心复合设计、Doehlert3水平全因子设计来说，设计出的试验次数减小。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本文为了研究SD、PVA、PAM和PC对水泥砂浆强度的影响。采取了BBD4因子对响应变量的关系。它不仅能对实验数据进行精确1 Symbol,codedandtheactualvaluesofthechemicalstreatedin

x

x x0x0x0BBD模型利用含二次项的回归方程（1）Y01x12x23x323x2x3

x2x2x211 22 33 44Y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是线性项的回归系数；β12，β13，β14，β23，β24，β34是交互项回归系数；β11，β22，β33，β44是平方项回归系数；ε是系统误差。根据Box-Behnken432，水泥砂1、328d2。Table2DesignmatrixofBox-Behnkenmodelandthecompressivestrengthofxxxxxxx13281000020000300004--005-0-06-00-7-0018-0109-1000--00-010-0-0-1000--00-10011001-01-0010-0101011011010110033Box-BehnkenTable3ysisofvarianceofBox-Behnkenmodelforstrengthoftreatedtptptp7--------------------------------------------------x11d、3d28x2、x3、x41、328dt值均4所示。Table4ysisofvarianceoftherevisedBox-Behnkenmodelforstrengthof1328ttt常数项--------------4（4Y1d19.50.2x11.1x20.13x30.675x1x30.925x1Y3d39.790.3167x10.7167x20.375x1x21.025x1x31.9x1

64.76

1.810x22x

28

1水泥各龄期强度模型中的统计显著项对强度提高的显著性可用图表4t值的绝对值可得出用于表征各化学组分及其潜在的交互作用效率的图，见图2。Fig.2Paretochartsforthesignificantfactorscontributingtothe1d,3dand28dstrengthdevelopmentofcement241dPA（46.7%S（8.6%A（5.7%PC22.9%16.7%PVA1d强度提升占主导地位外，1+1＞2的效果。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.X4-PCFig.3 ctioninfluenceofchemicalson1dcompressivestrengthoftreated3（aSD1.8×10-4，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，1dSD20MPa。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.4Inctioninfluenceofchemicalson3dcompressivestrengthoftreatedcement4（a掺量的增加，强度是逐渐降低的。SDPAM4（c528d强度的影响(a)X1-SDvs.X3-PAMbX1-SDvs.X4-PC ctioninfluenceofchemicalson28dcompressivestrengthoftreated5（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68MPa7.4%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-著的影响。SD1d，3d，28d强度均有有利贡献，且随龄期的延长，贡献越PAM的交互作用对整个龄期强度的提升是有利的。SD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0.75×10-4PC的掺量为0.5×10-4时SD和PAM的复配区间如图中白域所示时，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，同时在第二放热AFt转化成AFm而引起的（反应（6。在水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C3A3CSH226HC6AS3C6AS3H322C3A4H3C4

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粒中间填充着六方片状的Ca(OH)28（b）3d时，C-S-H凝胶附近出现了长短不一的针状结晶物，该产物为AFt，在图8（e）AFt的形成。水化28d时，水泥层之间的间隙逐渐减小，水泥浆体中的C-S-H凝胶AFtAFm，含量减少。并且可以清楚的看到Ca(OH)28（c）8（f）C-S-HCa(OH)2AFt，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.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)~

22Y1d19.50.2x11.1x20.13x30.675x1x30.925x1Y3d39.79

x1

x2

x

x 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.,.,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,2011,156:188-196.DenizB,SevilV,SibelZ.ysisofadsorptionofreactiveazodyeontoCuCl2dopedpolyanilineusingBox–Behnkendesignapproach[J].SyntheticMetals,2012,162:1566–1571.,.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.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本项目根据纤维及其制品材质以及实际生产工（2）（3（5控制纤维的收集速度同时也是纤维的浸胶速度1（6《直立式浸胶法环氧树脂涂覆玻璃纤维》于201311102009-2013年度优秀奖。（

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。 abc1E-GFSEM李新宁,.我国玻璃纤维工业的节能排[J].建材发展导向,2007,5(5):28-31.KimC.H.,ParkJ.H.,KimC.,etalExpertsystemforprocessnningofpressurevesselfabricationbydeepdrawingandironing[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2004155-156:1465-1473.,,,等.高模量碳纤维低伤一步预浸缠绕技术[J2002SzakalyE.D.,LenardJ.G.Theeffectofprocessandmaterialparametersonthecoefficientoffrictionintheflat-dietest[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2010,210:868-876.Shivamurthy,B.Siddaramaiah.,Prabhuswamy,M.S.Design,Fabrication,andTestingofEpoxy/Glass-reinPressureVesselforHigh-pressureGasStorage[J],Journalof sticsandComposites,2010,29(15):2379-从小晔,,.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

（2（32入装置采用多辊制张力系统使纤维材料在浸胶时保持张43122力，这有助于胶液纤维材料；所用的挤胶辊的材质选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 4SMC/BMC、拉挤型材，推动了整个行业（含原辅材料）向次发展。相比于传统工艺，缠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、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、据1973年《纤维缠绕玻璃钢统计全球纤维缠绕制品达44种，筒、发射管、火焰喷射管等；民用纤维缠绕制品达71种，包括商业和工业合材料化工管道、压力容器、储罐及火箭发射筒、发射等产品的成型[7]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2mm7.5mm，6mmPEEK部焊接有长10mm3mm60mm，10mm10mm5mm（其作用是根据需要调节定轨位置2mm10mm，12mm，30mm，2mm。第十七页图纸对5mm5mm,10mm、5mm。第十八页图纸为缠绕玻璃纤维20mm，7mm、5mm，4mm。由圆柱杆连接，长95mm，直径5mm，中部的缠绕零件与杆件是键槽连接，为长30mm15mm5mm2mm2mm，在其对应的圆柱2mm，2mm17mm，2mm，2mm7mm12mm2mm，2mm71mm5mm2mm10mm，宽2mm，30mm，20mm9.56mm2mm14mm、10mm2mm5mm，上面的齿轮5mm2mm2mm20mm2mm3mm10mm5mm，键槽深2mm，2mm，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,.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.,etalExpertsystemforprocessnningofpressurevesselfabricationbydeepdrawingandironing[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2004155-156:1465-1473.,,,等.高模量碳纤维低损伤一步预浸缠绕技术[J].宇航材料2002,32(6):19-SzakalyE.D.,LenardJ.G.Theeffectofprocessandmaterialparametersonthecoefficientoffrictionintheflat-dietest[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2010,210:868-876.Shivamurthy,B.Siddaramaiah.,Prabhuswamy,M.S.Design,Fabrication,andTestingofEpoxy/Glass-reindPressureVesselforHigh-pressureGasStorage[J],JournalofReindsticsandComposites,2010,29(15):2379-2386.,,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,,,等.缠绕复合材料工艺研究[J]工程塑料应用,2004,32(10):6王作品设计、发明的目的和基本思路,创新点,技术关键和主要技术指1000℃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主要技术指标：①耐火聚烯烃电缆的性能指标YD/T1173-2010；GB/T12666.2-2008；③线15QB/T1548-9230%，GB/T3299-2011（［1］.矿物绝缘电缆的生产工电线电缆，2006（5：12［D.西［3］等.耐火电缆耐火绝缘层2011,2（3世界范围内，中国电线电缆产值已超过，是世界上测摘（OMMT关键字：一．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．依据其成瓷机理：在达到聚合物热分解温度时，低填料软化，并足以使热分解产物与高化合物（范围）粘结起来，提高复合材料在低温时的强度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反应，产生越2-1。1三．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-XL2A型橡塑A型硬度计，江都市明珠实验机械厂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配剪剪图2工艺流程1.15g.cm-322.3413.22900℃，30min5-3（左边为样品，右边为残余物4所示 2θ（样品

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9时间-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-,,致.聚合物燃烧与阻燃技术[J].2005,:化学工业，，.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800℃创新点—（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。~800℃跨度一般为300~1000[1，硝酸盐的温度跨度为本研究的热传导介质运用于聚焦式能热发[1].熔融盐理论与应用[M].:冶金工业社,1998,5.solarpowernts[A].TheIntersocietyEnergyConversionEngineeringConferenceProceedings.，，amoltensaltheattransferfluidinaparabolictroughsolarfieldJ.Sol.EnergyEng.2003,125(2),170-176.[4]WangT,ManthaD,ReddyRG.Novellowmeltingpointquaternaryeutecticsystemforsolarthermalstorage[J].AppliedEnergy,2013,102:1422-大能热传导介质具有很广阔的市场空间由于产品炭的总储量分别为：石油11201石油-45~50年，天然气-50~60年，煤炭-200~220年。并且，化石的燃烧会CO2、NOx、SO2、粉尘等污染物，是造成温室效应、酸雨、臭氧层破坏、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是产生的祸。，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℃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。实验结元硝酸盐混合，显著降低。NaNO3-KNO3二元体系的最低共在55:45，该为223℃，KNO3-Ca(NO3)2二元体系的最低共在4:6左右为140℃。NaNO3-Ca(NO3)2二元体系的最低共在4:6左右，为220℃。可见NaNO3-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KNO3194℃，Ca(NO3)2421℃。热重分析的数据结600℃以下具有较高的稳定性。该结果距实验目标相200℃。 类（B）作品设LnBaCo2O5(Ln=Sm~HoCaMott-MIT计、发明的目的和基本思,创新,技术关键和主要技术指标（

等人研究，Gd1-xCaxBaCo2O5+δ系列氧化物观察到2个临界点，一个发生在低温区约350K附近，另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Ga掺杂的LnBaCo2O5，研究其结构、可见-近红外光谱性能、及常温红外发射率测试得出，随着稀土离子半径逐渐减小，可见-MIT转变性能测试体系，样品在光谱的照射下，将吸收的能转化为热Mott-MIT转变生Mott-MIT突变，从而应用在智能开关系统领域。LnBaCo2O5(Ln为稀土元素)是由[CoO]-[BaO]-[CoO]-[LnO]C轴方向依次排列而成的双层钙钛矿结构，其中Ln-O层能够容纳和释放氧离子。该系列双钙钛矿氧化物具有良价、+3价、+4价的形式存在，每种价态的Co离子又可能有多种自旋态，这样等人[1]研究，Gd1-xCaxBaCo2O5+δ系列氧化物的电导率随着温度11中可以看出，GdBaCo2O5+δ2个临界点，一个发生在低温区约350K750K附近，前一个临界点为金属绝缘体转电导特性，经查阅文献，我们选定Sm到Lu十种镧系元素，进行双钙钛矿氧化1Gd1-xCaxBaCo2O5+δGdBaCo2O52。2中可以看出，该氧化物随着光照时间的延长，温度逐渐升高，可达到2GdBaCo2O5+δ本研究采用传统的固相反应法合成LnBaCo2O5(Ln为镧系元素)系列氧化3。根据化学计量比准确称取一定量的分析纯Ln2O3，BaCO3，Co2O3粉末，将其置于玛瑙球磨罐中，加入适量的进行6h球磨。将球磨后的粉90010h两8%~10%PVA进行造粒，成直径为30mm左右的圆片及长60mm，宽6mm，高4mm的长条若干。好的圆片及长条样品放入高温炉中在不同的温度下烧结10h。圆片样60020min，使银电极与样品接触良好，该样品用于图3双钙钛矿型氧化物的流对前驱体粉末进行热重/差热分析(德国耐驰公司STA449C)，以分析其固相20°/min的速率从室温升高到1150℃。采用热电公司ARLX'TRA射线衍射仪分析样品的晶相结构，扫描范围为2θ=20~80°(10°/min)。采用D&S(AE1型)辐射率仪进行样品的常温发射率测试。通过圆片样品在岛津公司UVPC分光光度,收率。照射光谱采用的是94043A型光模拟器系统(rt公司)，通过调节透镜与样品的距离，从而改变辐照的光功率密度及样品的温度。辐照的光功率密度由光功率密度仪(rt1918-R监测，样品的电导率是直流四探针电导率测试仪(TS-8，广州四针)测得。XRD根据不同温度烧结的LnBaCo2O5的XRDTb,Dy烧结温度为1100℃,Ho烧结温度为1050℃时，形成双钙钛矿LnBaCo2O5+δ(Ln=Tb,Dy,ErTmYb1100℃时，形成Ln2BaCoO5+δ(Ln=ErTmLu1050℃形成Lu2BaCoO5+δ。3：1√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√104XRD构稳定性逐渐减弱，Ho为一个分界点，从SmHoAA’B2O5双钙钛矿结构，从Er到Lu则形成A2A’BO5结构。2ε可见-5镧系氧化物的可见-因为Er到Lu镧系元素形成的是A2A’BO5型氧化物，BCo含量减6。因此，要寻找可以实现智能导电的氧化物，要在Sm到Ho几种镧系元5可知，SmHo几种双钙钛矿氧化物都呈现一种由绝缘到金属性转变的一个特性，其中TbBaCo2O565℃导电率突变的特性，因此由以上研究分析可知，在Sm到Lu镧系元素中，TbBaCo2O5呈现了一种独430mW/cm2的照射下，TbBaCo2O5在中进行A位的掺杂改性，使其电导率跃迁幅度更大，达到光控智能开关的目类（B）作品设望通过在铝酸盐水泥中复掺纳米氧化铝来提高混凝土的计、发明的目的和基本思,创新,技术关键和主要技术指标作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进所提供的耐高温混凝土性能数据显示[2]350℃下得步。请提供技术性分析说明和参考文JohnE.,BahlC.,BauerT.,etal.Thermalenergystorageforgeneration[J].SolarEnergy,2011,85(4):627-633LaingD.,SteinmannW.D.,FibM.,etal.SolidMediaThermalStorageDevelopmentandysisofModularStorageOperationConceptsforParabolicTroughPowernts[J].JournalofSolarEnergyEngineering,2008,130(1):1-随着能源问题的不断升级和石油等常规资源的不断减少能热发电技术，储热材料的热物性依旧十分稳定质量损失和强度损失都很小。2003年加利福利亚洲已建成了年总发电量为30MW的能热发电站，还有一座350MW20052×100MW，2004100MW凝土和熔融盐共同储热)，并在2010年建成500MW的能发电。料等人用铝酸盐水泥作为胶凝材料，加入热容、热导率较大的骨料。5%1.7W/(m·K)。本题希望通过在铝酸盐水泥基材料中掺入不同比例以及不同粒径的纳米氧热学力学性能使其能够满足能热发电储热系统的基本需求主要从以几方面开展研究工作：，，类（C）目的和基本思路能越来越受到人们的关注型纳米TiO2对紫外光作品设计、发明的目的和基本思,创新,技术关键和主要技术指标（KH570对纳米二氧化钛纳米二氧化钛颗粒的核-壳型复合粒子。通过热重分析（TGTiO29.13%~10.06%的KH570并探讨了剂助稳定剂用量与转化率的关系结果显示温度应控制在70℃剂用量为单体用量2%3%TiO2的分散情况，所采用TiO2pH7的时候可以获得最好的分散效果。示KH-570已成功接枝到1715cm-1左右的C=O羰基之后进行一个系统的聚合研究以TiO2-g-PBA有机/TiO2低温变硬等缺点，将无机的型纳米TiO2与有机的丙烯酸丁酯(BA)两种材目前已有不少关于有机/无机纳米复合材料的研究hn等人了聚氨酯(P)/iO2复合粒子，并对其红外发射率进行了研究，发现复合材料的红外发射率要低于纯的聚氨酯和i2，并且界面间的相互作用对复合材料的红外发射率影响较大。o等人合成了聚甲基丙烯酸甲酯(P丙烯酸丁酯(P)/iO2复合粒子，并发现纳米iO2与甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯大分子界Shdpour等人了聚乙烯醇(P)/iO2复合粒子并发现这种材料在提高了PA200~800nm波段有很好的紫外光效果，这表明该种材料可以有效的作为防紫外线的涂料进行使用。ng等人采用了等离子的方式直接将丙烯酸()接枝到纳米二氧化钛的表面，AA包覆纳米二氧化钛在乙二醇中几乎没有发生团聚现象。年代，乳液聚合出现了新的发展，除了常规的乳液聚合对丙烯酸酯性能的提高起到了一定作用。而关于乳液聚合有机/无机纳米复合材料的也屡屡ng等人研究了硅烷改性SiO2颗粒对聚甲基丙烯酸甲酯。。(P)和聚甲基丙烯酸羟乙酯(E)但是也有的凝聚物形-550-560-570分别对SiO2的改性进行对比，-560-570改性的SiO2颗粒的乳液显示出更小的粒径与更窄的-550改性的SiO2还有一些通过特殊的方法对丙烯酸酯进行了改性等人利用超声波的方法进行了PA的无皂乳液聚合，结果显示，与常规乳液聚合相比，无皂乳液聚合所需的时间和温度要低,并且的乳胶粒子分布较均匀，100nm,稳定性也比较差等人用辐射法成功了水性聚氨酯(P)/烯酸酯乳液结果表明与化学聚1%同时热分解温度较高，该结果对水性聚氨酯P)/丙烯酸酯乳液的提供了一定的参考价值。。。我的工作主要是在型纳米TiO2表面通过乳液聚合的方法接枝丙烯酸TiO2放在乙醇中通过超声波纳米材料分散100mlTiO2的加入量为2.8g、30min300WpH7的时候可以获得最好KH570对TiO2进行表面KH-570对TiO2氧化钛和丙烯酸丁酯单体为原料，通过乳液聚合的方法TiO2-g-PBA复合材Tg（B）基本思路：作品设计、发明的目的和基本思路,创新点,技术关键和主受限于编码容量（<103）且不易于“ 不维或者二维材料此外本发明可经历 验而保持本征所携带信息不丢失。Lin,C.etal.Submicrometregeometricallyencodedfluorescentbarcodesself-assembledfromDNA.NatureChem.4,832-839(2012).Lee,H.,Kim,J,Kim,H.&Kwon,S.Colour-microparticlesformultiplexedbioassays.NatureMater.9,745-749透明陶瓷材料作为光学多功能材料在标识领域的应用尚属首次。在或者中植入本发明，在经环境破坏后，本发明产锁的“。本发明在特定波长的光的激发下能够实现一段“光条形码工艺、层间结合及界面离子扩散研究等基础性问题还值得深入探讨。铈镱共掺YIG纳米晶/PMMA纳米复合磁光材料 研类（B）作品设1本作品研究就高掺Ce的CeYb-YIG纳米晶的CeYb-YIGPMMACeYb-YIG米晶在复合磁光薄膜中均匀单分散并定向排列的一系列PMMA在于实现高磁光效应的优质纳米晶在复合磁光薄膜中定 料，CeYb-YIG计、发明的目的和基本思,创新,技术关键和主要技术指标，，以球磨的方式，得到CeYb-YIG纳分散均匀且稳定性/PMMA/MMA分散液在最佳的磁场条件及温度条件下 2一步提高纳的Ce掺杂量，高磁光性能的CeYb-YIG纳。