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三维石墨烯体相材料的制备及其性能研究
制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料,其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能,在常温可见光下作用下具有电子发射能力,在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下,厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动,此现象为国内外所首次观察及报道,为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化,能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。 项目特色: 1.制备了基于二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成三维石墨烯体相材料,该材料不仅保留了二维石墨烯材料的本征性质, 而且具备优良的机械及光电性能。 2. 在国内外首次观察到厘米级尺寸的裸眼可见的宏观石墨烯样品,只依靠瓦特级别的光作为单一驱动源,即可实现较大距离(数十厘米)的有效的运动,并提出了光致电子发射驱动的机理解释上述三维石墨烯体相材料独特的光驱动, 3. 上述材料的制备与性能研究揭示通过有效合理的结构构筑手段,能够得到以二维石墨烯作为构成单元,并有效保留其独特二维性质和兼具三维宏观形态的石墨烯体相材料,此项研究为其它二维材料的开展类似工作并拓展其应用提供了范例和思路。 已取得的成果: 项目的标志性研究结果于 2015 年 6 月在线发表于 NaturePhotonics,并于 2015 年 7 月正式发表(Nature Photonics, 2015, 9, 471-476)。杂志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene”发表了专题评论。英国著名科普杂志 New Scientist 以“Spacecraft builtfrom graphene could run on nothing but sunlight”为题报道了此研究,指出该成果“再为石墨烯这种优良材料增添了一种惊人的性能”。国内主要媒体包括人民日报、光明日报、新华网以及多家门户网站等均对此研究进行了报道,中央电视台《新闻联播》栏目于 2015 年 6 月21 日也对此进行了报道。 市场应用前景: 空间飞行器是人类探索宇宙的重要工具,而动力源问题一直羁绊着人类无法走得更远。目前几乎所有的航空、航天飞行均采用化学驱动,即通过喷射燃烧的化学物质来获得驱动力,光直接驱动飞行是科学界和航空界多年的梦想。
南开大学 2021-04-13
反应与精馏强化过程的自动控制与性能优化技术
1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备,也是最主要的耗能单元,反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成,其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系,而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性,以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰,都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术,通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合,使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性,降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥,而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性,这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式,当系统受到干扰时,很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移,造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此,在传统控制模式的基础上,探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论,对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题,切实提高系统运行品质,有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所,经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术,可根据不同体系的特殊要求,实现不同工况反应与精馏的最佳匹配,解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上,研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论,提出反应与精馏强化过程一体化设计思想,对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术: (1)反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上,采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法,合理选择过程被控变量和操作变量配对模式,运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案,采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试,并根据实际工艺扰动情况,通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值,评价传统控制模式闭环系统性能,在此基础上,改进自动控制方案设计,确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 (2)生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整,负荷的变化将可能引起系统工况的波动,产品质量下降,能耗增加等问题,甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法,实现反应与分离能力动态协同调控;本项目在多变量基础控制系统上,在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块,分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制(Error tolerant DMC)与传统控制相融合方法,实现反应能力与分离能力动态协同调控,使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调,导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中,对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量,采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型,实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 (3)反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上,开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中,是以能耗和操作成本最小为优化目标,以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件,采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算,给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案,采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹,通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节,使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值,实现工况优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性,从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程,融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术,采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线,如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究,并将项目成果融合,开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计,研制一套流程模拟综合实验平台,进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 (1)针对反应与精馏强化过程,在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移,导致集成优势难以充分发挥工程问题,项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论,在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性。 (2)项目沿着学科交叉与融合方向,将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合,提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想,并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究,解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题,发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。
南京工业大学 2021-01-12
SC-0109润滑脂抗水淋性能测定仪
仪器概述  本仪器是根据石油和石油产品行业标准SH/T0109-2004《润滑脂抗水淋性能测定法》的要求设计制造的,用于规定的实验条件下,在38℃和79℃试验时来评价润滑脂抵抗被水冲出轴承能力的新型产品。崇尚国际流行的人性化设计理念,采用数字显示器,简单明了。浴温控制精度高,抗干扰能力强,稳定可靠。 技术参数 1、工作电源:AC 220V±10%;50Hz 2、消耗功 率:600W 3、控温方式:数字显示温控仪 4、水槽控温范围:室温~100℃,可调 5、水槽控温精度:±2℃ 6、温度传感器:Pt100(铂电阻) 7、轴承套转速:600±30r/min 8、喷射口水流速:5±0.5ml/s 9、水槽容量:≥750ml 10、环境温度:20~30℃ 11、环境湿度:≤85% 性能特点 1、本仪器采用电加热棒加热方式,加热速度快。 2、本机按标准来选购球轴承,计时器可精确到0.1S。 3、采用进口温控仪器,确保试验所需精度且稳定可靠。 4、水浴温度通过PT100传感器(电阻测温包)输入到温控器,本传感器反映灵敏,工作可靠。 5、本仪器压缩机体积小、质量轻、运行稳定、无振动,很适合化验室之用。 网址链接 http://www.csscyq.com/proshow.asp?id=748  
长沙思辰仪器科技有限公司 2021-12-21
采用低压脉冲电流改善含铌钢铸坯角部裂纹和热送裂纹的方法
简介:本发明公开了一种采用低压脉冲电流改善含铌钢铸坯角部裂纹和热送裂纹的方法,属于改善铸坯角部裂纹和热送裂纹的技术领域。本发明是当含铌钢铸坯在进入矫直区前或者铸坯出连铸机被切割后,对上述的含铌钢铸坯施加一脉冲电流,所述的脉冲电流参数为:脉冲电压2~20V,脉冲电流30~120A,脉冲频率15~40Hz;所述的含铌钢为ω[C]<0.25%的含铌低碳钢,其中0.01%≤ω[Nb]≤0.40%。本发明通过施加低压脉冲电流,改变了含铌低碳钢铸坯的微观组织,提高了铸坯高温力学性能,从而有效减少了铸坯的角部裂纹和热送(红送)裂纹,且本发明的方法不影响正常的生产,且不需要改变现有生产工艺,不需要添加合金元素,对铸坯及设备无污染,对人员无危害,是一项环保安全的减少铸坯缺陷的新技术。
安徽工业大学 2021-04-13
分布式电源接入对配网三段式电流保护影响的评估方法
本发明公开了一种分布式电源接入对配网三段式电流保护影响的评估方法,基于规则库实现,规则 库中包含若干条顺序执行的规则步骤,这些一般性的语义规则适用于任意的配网系统和分布式电源接入 情况,且每条规则通过描述性语言指导操作者该如何构造短路场景,并选择哪些保护的 I、II 或者 III 段 进行校验。这样,操作者无须根据所研究的系统来分析确定校核步骤,只要顺序执行规则库中的规则步 骤便能高效准确地判断分布式电源接入方案对保护的影响:当规则库中的所有规
武汉大学 2021-04-14
推介案例 | 哈尔滨工程大学-大疆创新智能机器人实践创新基地
为落实教育部推进产教融合、校企合作相关工作部署,促进高校教学改革,推动产教融合型企业建设,中国高等教育学会于2020年8月启动了2020年度中国高等教育博览会“校企合作 双百计划”典型案例推选工作,经资格审核、通讯推选、路演答辩、走访考察以及网上公示等环节,共有103项案例认定为2020年度中国高等教育博览会“校企合作 双百计划”典型案例,近期,“中国高等教育博览会”微信号将陆续推出“双百计划”典型案例推介专栏,欢迎关注。
哈尔滨工程大学 2021-09-26
寒武纪大爆发时期动物门类多样性及其演化关系研究
以埃迪卡拉纪晚期至寒武纪早期的生物群和地层为研究对象,开展动物门类多样性及其演化关系研究。揭示海洋生态系统内动物门类多样性在空间上的变化和时间上的演化过程。同时,发现更多门类的最早化石记录,提高三大亚界内部门类之间谱系演化关系的解析度。
西北大学 2021-02-01
大尺寸宽禁带半导体氮化镓单晶衬底产业化技术
在大尺寸宽禁带/半导体单晶衬底外延设备、材料生长等方面做出了突出的工作。2001年始,研制出国内第一台用于氮化镓(GaN)衬底的卤化物气相外延(HVPE)系统,研究发展了获得高质量GaN衬底所需的所有关键技术并拥有自主知识产权,在氮化镓单晶衬底设备和材料技术领域已获授权国家发明专利30余项、申请国家发明专利30余项。在国内最早研制出2英寸毫米级GaN单晶衬底,建成6英寸HVPE系统并实现7片2吋及4-6吋GaN均匀生长;研究出创新性的GaN衬底批量制备技术,即将进行高质量、低成本GaN衬底的产业化应用,为第三代半导体应用奠定了材料基础。
南京大学 2021-05-10
一种适应急水流条件大叶藻种子增殖装置及方法
本发明公开了一种适应急水流条件大叶藻种子增殖装置及方法,该装置包括装置主体(1)、地上部分(2)、隔板(3)、地下部分(4),所述装置主体(1)为一根直径15cm硬质pvc管,长度30cm,管上端3cm处设置隔板(3),将管分为地上部分(2)和地下部分(4)。本发明具有种子萌发率高、成本低廉、操作简单的特点,适合推广应用。
青岛农业大学 2021-04-11
一种基于超构透镜阵列的大视场集成显微成像装置
发明(设计)人:李涛, 徐贝贝, 祝世宁。本发明涉及一种基于超构透镜阵列的大视场集成显微成像装置。该装置包括:光源、超构透镜阵列、线偏振片和图像传感器;所述线偏振片固定于所述光源的后方,且所述线偏振片位于所述光源的出射光路上;所述超构透镜阵列固定于所述线偏振片的后方,且所述超构透镜阵列位于所述线偏振片的出射光路上;待成像物体位于所述线偏振片和所述超构透镜阵列之间;所述图像传感器位于所述超构透镜阵列的后方;所述超构透镜阵列中包括周期性排布的多个超构透镜。本发明可以实现在不牺牲分辨率不增加工作距离的条件下,扩大成像视场。
南京大学 2021-04-10
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