石墨烯基多孔碳材料对CO_2的捕集分离研究进展

日益严重的温室效应引起人们对CO_2捕集分离技术的关注。石墨烯基多孔碳材料以其优异的导热性、热稳定性、多孔性和高机械强度等优点,在CO_2捕集分离等方面展现出广阔的应用前景。对石墨烯基多孔碳材料在CO_2捕集分离方面的研究进展进行了综述,分析了二维石墨烯、三维石墨烯以及石墨烯复合多孔材料在CO_2捕集分离的研究进展。总结了提高石墨烯基多孔材料性能的方法,简述了石墨烯基多孔材料在CO_2捕集分离中的不足以及未来的研究方向。     

稀燃汽车尾气中NO催化氧化催化剂研究进展

NO是稀燃汽车尾气中的主要污染物,关于稀燃条件下NOx的消除是当前环境催化研究的热点。从NO催化氧化为NO2在选择性催化还原(SCR)、存储还原(NSR)以及颗粒物捕集器(DPF)中起着重要的作用出发,重点综述了NO催化氧化催化剂,包括贵金属催化剂、负载型催化剂、复合金属氧化物催化剂等,以及H2O、SO2对催化剂活性的影响,并提出NO催化氧化研究存在的问题,并指出了发展方向。     

DOC+DPF在防爆柴油机上的应用研究

在某型防爆柴油机加装DOC+DPF后处理装置上进行台架实验,结果表明,PY03型装置不会增大防爆柴油机系统的排气背压,对CO平均转化效率达96%,对颗粒物有较高的捕集和再生效率,不透光烟度平均转化效率为82.7%;PY02型装置因尺寸较小,热负荷较高,与该排放状况不匹配。为提高装置的利用率和使用寿命,通过对耦合的DOC+DPF孔道进行可燃性气体CO组分输运和颗粒物离散相数值模拟。结果表明:随着废气流速的增大,DOC+DPF出口废气中CO浓度升高,转化效率下降;15 m/s的气流速度是发动机该排放水平下转化效率最高的最大速度;孔道入口速度增大,颗粒物向孔道后端壁面沉积;DOC+DPF装置在防爆柴油机上实用可行。     

多孔金属有机框架材料在甲烷存储与捕集中的研究进展及挑战（英文）

在全球向可持续低碳经济转型的过程中,作为两大低碳能源技术,甲烷储存和甲烷捕集都面临着同样的挑战,即缺乏高效的吸附剂。MOFs(metal-organic frameworks)材料具有极高的比表面积、孔隙率和可调节的孔隙结构,在气体吸附储存领域拥有极大的潜在应用价值。本文首先介绍了MOFs的结构设计和合成方法,综述并强调了MOFs材料在CH_4储存与捕集方面的研究进展及面临的问题。在CH_4高压储存方面,从体积吸附量和质量吸附量两个目标出发,介绍了目前MOFs材料储存CH_4的研究现状;在CH_4常压捕集方面,重点强调了CH_4/N_2和CO_2/CH_4分离技术和CH4捕集技术。最后,对利用MOFs材料实现高效CH_4储存和捕集存在的问题和挑战进行了分析和展望。     

大气PM_(2.5)颗粒湿法捕集技术研究

在探究用水或者液滴来捕集空气中PM_(2.5)颗粒的湿法捕集新技术的基础上,设计并制造出基于直接水洗和雾化水洗技术的湿法捕集装置。用动态光散射技术对获取的PM_(2.5)样本溶液进行测试,得到样本的平均光子数、PM_(2.5)颗粒粒径等参数,以表征湿法捕集技术的可行性以可靠性。实验结果表明:样品粒径大小均在200～400 nm之间;平均光子数随实验时间增加而增加;湿法捕集技术可行可靠;相对于直接水洗技术,雾化水洗技术能显著提高湿法捕集的效率。     

第九讲：真空系统组成元件

2　捕集器(上接 2 0 0 0年第 1期第 51页 )捕集器也称为阱 ,用来捕集真空系统中的可凝性蒸气。在有油封机械泵和蒸气流泵组成的真空系统中 ,存在着工作液的蒸气 ,如油蒸气、汞蒸气、水蒸汽等。这些蒸气进入被抽容器之后 ,使真空度降低 ,氧化电热体和被处理工件 ,污染真空系统。为了减少乃至消除这些有害蒸气 ,在有油蒸气污染可能的真空系统中广泛使用捕集器。捕集器的种类很多 ,根据捕集器捕集蒸气的原理和方法不同 ,捕集器可分为挡油帽 ,机械捕集器 (又称挡板、障板、机械阱 ) ,冷凝捕集器 (又称冷阱 ) ,吸附捕集器 (又称吸附阱 )和其它类…     

微粒捕集器系统数值模拟研究

利用模型分析微粒捕集器净化效率、排气阻力和微粒捕集器寿命的变化规律,对微粒捕集器系统进行数值模拟研究。由于微粒捕集器的实际性能受实际道路工况的影响很大,对实测的车辆道路工况试验数据进行整理和统计分析,在此基础上建立整个带微粒捕集器的柴油机排气系统的数学物理模型,并对影响系统寿命的主要参数进行仿真分析,为微粒捕集器与柴油机的匹配和集成奠定一定的基础。     

利用膜分离技术捕集燃烧后烟气CO2的工艺研究及应用现状

CO₂的捕集、利用与封存(CCUS)是实现碳中和的重要技术手段。燃料燃烧后烟气是全球最大的CO₂排放源，燃烧后烟气脱碳是膜法碳捕集的重要应用领域。国内外众多机构开展的膜法碳捕集技术研究大多停留在新型膜材料层面，仅有少数几家机构将其膜技术推进至工业示范阶段.本文总结分析了膜法碳捕集工艺及其在实际烟气中的应用情况，论述了单级膜工艺用于燃烧后烟气碳捕集的可行性，对比了不同类型多级膜工艺特点，分析了不同传质驱动力运行方式的优缺点，基于实际烟气碳捕集的研究情况和面临的问题进行了探讨，对膜法碳捕集技术在燃烧后烟气领域的应用前景进行了展望，为后续工业应用提供借鉴.     

碳化硅基复合材料

碳化硅材料具有优良的高温力学性能和高比强度，通过粒子、晶须、纤维以及自增强等各种补强技术构成的碳化硅基复合材料已经成为当前陶瓷及其复合材料研究的一大热点，可望在航空航天、复合装甲、热引擎、汽车、机械、化工、能源等领域中得到广泛应用。本文就近十年来这方面的研究和发展加以综述。     

吹扫捕集/气质联用法测定水中三氯乙醛

本研究利用了三氯乙醛在碱性条件下定量转化为三氯甲烷的特性,开发了通过吹扫捕集/气质联用测定三氯甲烷间接测定三氯乙醛的检测方法,并对方法的检出限、精密度、加标回收率等方面进行了论述。     

新型基片材料——C/SiC复合材料

阐述了目前常用的3大类基片材料,即塑料基、金属基和陶瓷基材料,比较了3类材料的性能,得出了陶瓷基材料是综合性能较好的基片材料的结论,并比较了目前陶瓷基片材料中的Al2O3、AlN、BeO、SiC的性能,认为SiC作为基片材料具有良好的发展前景;针对单相SiC陶瓷固有脆性导致难以大尺寸成型的问题,提出了使用C/SiC复合材料制备基片材料的可能性,并综述了C/SiC复合材料的制备工艺,比较了3种工艺(PIP、CVI、LSI)所制备的材料的性能,认为液相渗硅(LSI)C/SiC复合材料制备大尺寸封装基片材料是未来最具前景的发展方向。     

事故容错燃料包壳候选材料的研究现状及展望

2011年福岛核电站事故中,反应堆堆芯燃料中的锆合金包壳在事故工况下与高温水蒸汽发生剧烈氧化反应继而产生大量的氢气和热量,最终导致反应堆堆芯熔化和氢气爆炸,对社会和环境造成极大负面影响。自此之后,国内外纷纷展开对事故容错燃料的研究开发。相较于传统的UO2-Zr合金燃料体系,事故容错燃料能够在反应堆正常运行工况下维持或提高燃料性能,并在事故发生后相当长的一段时间内维持堆芯完整性,提供足够的时间裕量来采取事故应对措施。反应堆堆芯环境非常极端,包壳长期处于高温高压腐蚀介质中,同时还受到中子辐照的影响,因此新型包壳材料需要较好的耐腐蚀性和辐照稳定性。经不同研究者的研究评估,目前能够替代Zr合金的事故容错燃料包壳材料可分为陶瓷材料和金属材料两类:陶瓷材料主要以SiC/SiC复合材料为代表;金属材料主要有以FeCrAl为代表的Fe基合金和以Mo为代表的难熔金属及其合金。上述三种替代Zr包壳的材料各有其利弊,均未达到工程应用水平,并且都存在待解决的关键性问题。其中,FeCrAl合金的研发进展最快,目前在热学性能、力学性能、抗腐蚀性能、抗辐照性能等方面表现较好,但在工业加工和焊接等方面仍有待进一步改善。就SiC/SiC复合材料而言,由于SiC自身的高脆性而导致力学强度不足,不同的研究者提出了不同的结构设计思路试图降低包壳管失效概率,但包壳最终的结构设计仍未确定,而辐照引起的热导率急剧降低及连接密封和加工制造等方面还在不断研究中。Mo及Mo合金的力学性能和抗辐照性能较好,但自身抗腐蚀性较差,解决思路主要集中在提高钼纯度、调整合金的元素成分、进行表面涂层等方面。目前,对后两种材料包壳管的加工能力均未达到薄壁长管的工业制造水平。对于这几种候选包壳材料,需要建立属性数据库和一套完善的标准来衡量材料的质量。此外,还需开发相应的程序来评估包壳在堆内的行为。本文主要综述了SiC/SiC复合材料、FeCrAl合金、Mo及Mo合金三种候选包壳材料的研究进展,包括候选包壳材料的物理性质、耐腐蚀性能、力学性能、抗辐照性能、芯块-包壳力学与化学相互作用、在事故工况下的行为和工程应用等,综合分析了事故容错燃料包壳材料当前的研究现状,指出了各事故容错燃料包壳未来需集中解决的关键性问题。     

氮化铝基微波衰减材料在高频行波管中的应用

应用于高频行波管中全匹配吸收模式的微波衰减材料需要具有好的高温稳定性、高的导热率以及高的衰减量.氮化铝基微波衰减材料由于成本低、性能好,已经取代BeO基复合材料而成功应用于实践.综述了AlNSiC、AlN-C、AlN-金属几种复相微波衰减材料的研究现状,比较分析了各体系的衰减特性.AlN-SiC复相陶瓷具有较好的宽频衰减特性,主要衰减机制为介电损耗,但存在难以烧结的问题;AlN-C复相陶瓷微波衰减量较低,限制了其在行波管中的应用;AlN-金属复相陶瓷衰减量大,但选频衰减特性相对比较明显.     

陶瓷基复合材料表面环境障涂层材料研究进展

随着新一代航空发动机推重比的不断提升,其内部燃气温度已经远远超过传统高温合金的承温极限,因此亟待研发新材料来满足先进航空发动机的发展需求。SiC_f/SiC陶瓷基复合材料具有优异的高温力学性能和高温抗氧化性能,且其密度较低,是下一代高性能航空发动机热端部件的理想结构材料。但是,SiC_f/SiC材料在实际服役环境中同样面临着严重的氧化腐蚀问题,因此需要使用能够阻隔水氧介质的环境障涂层(EBCs)来提高SiC_f/SiC材料的耐腐蚀性能,进而延长航空发动机热端部件的服役寿命。在阐明SiC_f/SiC材料水氧腐蚀机制的基础上,进一步总结了EBCs的设计原则和发展历程,并重点比较了各种涂层材料体系的优缺点及性能差异,为未来先进航空发动机陶瓷基复合材料热端部件用EBCs材料的研制提供借鉴。     

Crack-resistant Fiber-bonded Ceramic

Low fracture resistance is one of the most serious limitations of ceramic materials. The new SiC fiber-bonded ceramic presented here was developed to address this problem. The thermally conductive material is a candidate for such demanding applications as gas turbine engine hot section components, where its high-temperature capability, high thermal conductivity, and low density make it very attractive for replacement of heavy metal super alloy components. Synthesized by hot-pressing the material with the commercial name Sintered Tyrannohex consists of hexagonal columnar SiC fibers with a thin interfacial carbon layer between them.     

A review of third generation SiC fibers and SiC_f/SiC composites

Compared with the first and second generations SiC fibers, the third generation SiC fibers have obvious improvement in heat-resistance, oxidation-resistance and creep-resistance, which promote the development of SiCf/SiC composite materials. Therefore, the third generation SiC fibers have more advantages and broader prospects in engineering applications. In this paper, the fabrication and properties of the third generation SiC fibers are compared and discussed. The preparation processes of the third generation SiC fibers reinforced SiC matrix composites and their application in aeroengine and nuclear energy fields are summarized, while their future development is prospected as well.     

高性能 C/ SiC刹车材料及其优化设计

对比分析了 C/ C和 C/ SiC刹车材料的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明 , C/ SiC刹车材料的力学性能比 C/ C的高 , 而且 C/ SiC刹车材料克服了 C/ C静态摩擦系数低和湿态摩擦性能严重衰减的不足 , 说明 C/ SiC刹车材料是一种新型高性能刹车材料。以 C/ C复合材料为基础 , 在深入分析机轮刹车盘服役环境特点的基础上探讨了 C/ SiC刹车材料的力学性能、 热物理性能、 摩擦磨损性能、 复合材料结构和制造工艺等方面的优化设计途径和方法 , 为实现材料微结构2力学性能2摩擦磨损性能的协同设计与制造奠定基础。      

核聚变堆包层结构材料研究进展及展望

随着人类对能源需求的增加,核聚变能的发展越来越受到人们的关注。材料问题是目前限制聚变能发展的一个重要因素。包层是实现能量转换、氚自持及辐照屏蔽的主要部件,满足包层结构材料苛刻环境要求的结构材料的开发及性能检测成为目前研究的热点。以低活化铁素体马氏体(RAFM)钢为代表的包层结构材料已发展多年,然而依据中国聚变能发展路线图,CFETR一期包层结构材料的中子辐照水平可达到约10dpa,在二期达到约50dpa,目前没有材料能满足包括抗辐照损伤在内的苛刻环境要求并能满足工程建设需求。低活化铁素体马氏体钢是目前包层结构材料的首选候选结构材料,国内外已开发了多个牌号的低活化品种并具备了丰富的材料基础数据库,然而低活化钢的工作温度区间严重受限,高温蠕变及抗辐照能力无法满足CFETR二期及未来聚变堆的要求。为解决传统RAFM钢的不足,提出了两条思路:一种是添加氧化物弥散相以有效提高高温蠕变强度,其中又以制备过程中是否涉及机械合金化可进行进一步的区分;另一种思路是基于热力学模拟计算,优化RAFM钢化学成分并进行多轮热机械处理以增加MX相密度。其中,机械合金化制作的氧化物弥散强化钢(ODS钢)的性能最佳,但受限于机械合金化法,成本高且效率低。非机械合金化ODS钢与优化的RAFM钢的性能接近机械合金化ODS钢,成本远远低于机械合金化ODS钢且制备效率高,大批量制备技术相对容易。除了铁基材料外,钒合金及碳化硅复合材料在多方面展现了优势,长期以来都是研究人员关注的热点。钒合金的热蠕变和氦脆导致温度上限低并且与氢同位素兼容性不好,碳化硅复合材料的规模化生产及连接技术仍存在困难,这些缺陷限制了钒合金与碳化硅复合材料的发展,使之在现阶段无法满足应用需求。面向更高辐照水平的示范堆及商用堆,目前已有的包层结构材料可能无法满足需求。根据目前很有限的研究数据,非晶材料及高熵合金的工程应用还非常遥远:一方面需要借助材料设计和制备的新理念、新方法不断挖掘现有材料的性能潜力,另一方面应重视具有潜在优势的复合块状非晶材料及低活化高熵合金等新型材料的研发。本文依据中国磁约束聚变材料路线图草稿,对RAFM钢、机械合金化制备的ODS钢,钒合金以及碳化硅复合材料的发展进行了综述,对最近几年兴起的改良RAFM钢、非机械合金化制备的ODS钢等新型候选结构材料进行了介绍,并对具有更佳性能的先进结构材料种类进行了展望。     

Creep Behavior of Powder Metallurgy SiC‐Al Composites

The creep properties of powder metallurgy (PM) discontinuous SiC‐Al alloys (whisker and particulate) and their Al matrices have been the subject of many studies recently that have aimed not only at assessing the potential of the PM SiC‐Al alloys for use as high temperature materials but also at identifying the origin creep strengthening in such materials. As a result of these studies, several sets of experimental results are now available. This paper reviews some of the results. Emphasis is placed on the identification of issues related to early work and on efforts made recently to clarify them. In addition, recent developments regarding the roles played by SiC particulates and the Al alloy matrix during the creep of a PM SiC‐Al composite are discussed.     

Fracture toughness of hydroxide catalysis bonds between silicon carbide and Zerodur low thermal expansion glass-ceramic

In many optical and precision engineering applications, low thermal distortion materials need to be bonded together reliably. Since high temperature bonding process ultimately introduce stresses in the bond, rendering it dimensionally instable, room temperature or near room temperature processes are preferred. Low thermal distortion materials such as silicon carbide and low thermal expansion glass ceramics are bonded at room temperature using hydroxide catalysis bonding with a silicate bonding material. The bonding procedure is explained and fracture toughness results are presented for SiC–SiC, Zerodur–Zerodur and SiC–Zerodur bonds. A surface treatment technique for hydrating the SiC surface is presented, which eliminates the need for pre-oxidized SiC surfaces when using HCB bonding. The bonds between surface treated bare SiC surfaces and thermally oxidized SiC surfaces are found to have comparable fracture toughness.