有机电解液对双电层电容器性能影响

采用石油焦基高比表面积活性炭作为电极材料,分别以1 mol/L Et4NBF4/PC(四乙基铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯), Et4NBF4/AN(四乙基铵四氟硼酸盐/乙腈), Bu4NBF4/PC(四丁基铵四氟硼酸盐/碳酸丙烯酯)和Et4NBF4/AN(四丁基铵四氟硼酸盐/乙腈)作为电解液,组装成有机体系双电层电容器。采用恒流充放电、循环伏安及交流阻抗等电化学手段对各电解液体系下的电化学行为进行了对比。实验结果表明：对于高微孔比率的电极材料,由于Et4N+(四乙基铵离子)的溶剂化离子半径小于Et4N+ (四丁基铵离子)的溶剂化离子半径,因此,Et4NBF4体系下的电荷存储密度和有效表面利用率更高,电容性能优于Bu4NBF4。此外,虽然PC体系的比容量略高于AN体系,但由于PC的电导率低于AN,致使其功率特性不如AN 体系下的好。AN体系相比于PC体系具有更小的电荷传递阻抗和扩散阻抗,电容的频率响应性能要优于PC 体系,更适宜在大功率场合下应用。     

高分子共混薄膜的分相结构与力学性能

结合蒙特卡罗（MC）方法和三维弹簧格子模型,发展了一种从非均相高分子材料的组成出发,预测材料的微观结构及力学性能的连续介观模拟方法。计算结果显示：A-B高分子共混薄膜的形貌与共混比例密切相关,改变薄膜中两种聚合物的共混比例对薄膜整体的力学性能有较大的影响。     

酚醛树脂包覆石墨化针状焦用作锂离子电池负极材料的研究

通过对石墨化针状焦进行酚醛树脂包覆,提高其用作锂离子电池负极材料时的首次库仑效率和循环性能。结合X射线衍射（XRD）、扫描电子显微技术（SEM）等分析手段研究发现：未包覆的石墨化针状焦的首次充电容量和首次库仑效率分别为269 mA·h/g和55.0%;而经过w=10%酚醛树脂包覆的石墨化针状焦,其首次充电容量和首次库仑效率分别提高到327 mA·h/g和69.9%,且经20次充放电后的充电容量能稳定在299 mA·h/g,循环效率接近100%,表明酚醛树脂包覆能较好地改善石墨化针状焦的电极性能。     

聚砜中空纤维血液透析膜的制备与表征

为满足医学治疗的需要,提出一种以期用于血液透析的聚砜中空纤维膜制备方法。以聚砜(PSF)为膜材料,一缩二乙二醇(DEG)为致孔剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为改性剂,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,应用非溶剂致相分离法(NIPS)制备中空纤维血液透析膜。采用扫描电镜、透析实验、接触角和孔隙率测试、拉伸测试等方法,表征不同质量分数的聚砜(17%、19%、21%、23%)对膜的微观结构、渗透性能、亲水性和机械性能的影响。利用肌酐、磷酸氢二钠和维生素B₁₂配制成模拟液,进行模拟血液透析实验,测试不同聚砜质量分数的透析膜对溶质的清除效果。对不同分子量(1 000、2 000、4 000、6 000、10 000、20 000)聚乙二醇(PEG)的水溶液进行溶质截留测试,计算得到透析膜的平均孔径和切割分子量。结果表明:当铸膜液中PSF的质量分数为21%,添加剂DEG和PVP的质量分数均为10%时,能够得到性能最优的透析膜;所得透析膜超滤系数达185.1 mL/m²·h·mmHg,对中小型分子的清除率达50%,断裂强度达5.22 MPa,膜表面孔径为5.00 nm,切割分子量为14 200。基于其良好的渗透性能和机械性能,该聚砜中空纤维膜有成为理想的血液透析膜材料的潜在可能。     

湿法脱硫喷淋塔内文丘里棒层构件流体力学

在冷模实验观察测定基础上,采用Euler-Euler多相流模型对湿法脱硫(WFGD)喷淋塔内文丘里棒层进行数值模拟,得到不同操作条件下压降和持液量的变化规律。结果表明,棒层区域阻力系数λ分别与Re_g^-0.58和Re_l^0.65成线性关系(Re_g,Re_l分别为气相雷诺数和液相雷诺数),持液量H分别与Re_g^0.52和Re_l^1.06成线性关系。加入棒层可显著提高持液量,降低液气比(液气体积比为V_l/V_g),此举有利于压降减小。拟合结果对于工程应用有指导意义。     

PLLA/PMMA共混制备多孔膜

以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和左旋聚乳酸（PLLA）为原料,制备了二者的共混膜。利用差示扫描量热仪（DSC）研究了PLLA/PMMA共混膜的相容性,发现该体系为部分互容。在此基础上,利用碱液降解共混膜中的PLLA,从而制备多孔膜。结果发现,聚合物组成的改变对多孔膜的细节结构有明显影响。当PLLA与PMMA质量比为25/75时,主体膜主要由颗粒和纤维结构构成;当PLLA与PMMA质量比为50/50及75/25时,主体膜明显由颗粒状结构形成,其尺寸为60~100 nm。由此可见,利用PLLA/PMMA的共混膜及碱液降解法可方便地制备多孔聚合物膜。     

固液两相体系中双层搅拌桨叶的结构优化数值模拟

应用多重参考系法以及欧拉多相流模型,对双层搅拌釜内固液两相流进行CFD数值模拟,考察了不同桨叶组合形式及其安放角(θ)对固体颗粒悬浮以及功率消耗的影响。结果表明:在双层下压式斜桨中,上下层桨叶间的协同作用可以有效促进主体循环流动,提高釜内整体湍动程度,改善颗粒悬浮状况;安放角对釜内整体流型无明显影响,但体系的轴向速度、湍动能以及功率消耗都随着θ的增大而增大,其中θ为45°时可以适宜的功率获得较强的轴向流动和湍流脉动,有利于实现固体在釜内的均匀分布。     

改性聚丙烯表面成膜性

通过添加功能改性剂与聚丙烯（PP）共混,改善其润湿性能。结果表明：润湿改性后,改性PP单板成膜率显著提高,由19.9%提高到94.4%,而纯PP则变化不大,润湿改性PP的浸湿功为正值,液膜可稳定存在,此时单板液膜流动也较为稳定。     

分流板的结构对挤出加工中长玻璃纤维形态的影响

通过改进单螺杆挤出机,成功开发了长纤维增强聚丙烯热塑料材料在线混合技术。研究了分流板的开孔直径、开孔率、孔间距以及分流板与螺杆头部之间的距离对于长纤维形态的影响,并且测定了材料的力学性能。结果表明,当开孔直径与纤维长度之间的比值小于0.5、开孔率小于0.2时,分流板对于长纤维形态影响较大,而孔间距的变化对于长纤维形态没有影响。相对于单孔设计,分流板的多孔设计形式有利于纤维分布和进一步提高材料的力学性能。分流板与螺杆头部之间需要保持一定的距离,既能保持纤维长度又能有利于挤出。对于特定形状的分流板,局部阻力系数可以作为一个可靠的参数来控制纤维形态。     

RTM中纤维结构对树脂浸渍影响的数值模拟

在树脂传递模塑成型（RTM）中,缩减充模时间以及降低气泡含量是该工艺不断完善的两个关键。本文以牛顿流体为基础,结合Navier-Stokes方程组,构建了二维双尺度气液两相流模型。采用有限体积法（FVM）求解计算域流场物理量,并利用流体体积（VOF）界面追踪技术实现了等温充模阶段的模拟。综合分析了充模阶段流场物理量的变化情况,研究了纤维结构以及树脂黏度对充模时间以及气泡形成与排除的影响,并与分析结果和实验结果进行对照,吻合度较高。数值计算结果表明,二维双尺度模型能准确反映树脂的充模过程。对于低黏度熔体,编织纤维的横纵向孔隙宽度均有一个最佳尺寸,此外,树脂黏度的增加会影响气泡在纤维中的形成以及排除过程,从而影响最终的充模时间。