二氧化硅气凝胶常压干燥工艺的研究进展

二氧化硅气凝胶因具有低密度、高比表面积、稳定的物理化学性质等特性在吸附分离、隔热保温等领域表现出巨大的应用潜力。但长耗时、高成本的制备工艺限制了它的发展,尤其是湿凝胶向气凝胶转变的干燥工艺。本文介绍了二氧化硅气凝胶在常压干燥的过程中面临的主要难点及解决方法,虽然常压干燥方法工艺简单、过程安全、对设备要求低且可连续制备,成为近年来的研究热点,但也存在制备周期长、体积收缩大、需要消耗大量有机溶剂和改性剂等不足。文中从凝胶基体增强与优化、降低毛细管力与减少不可逆收缩两种角度,介绍了二氧化硅气凝胶常压干燥的改进方法及其发展现状,分析归纳了不同改进方法的优缺点,总结了二氧化硅气凝胶常压干燥目前面临的技术挑战。并且,立足于目前二氧化硅气凝胶基体增强和表面改性技术发展的趋势,对今后二氧化硅气凝胶常压干燥过程中结构可控、成本降低以及产品多功能化的发展路线进行了展望。     

结构模糊-随机联合可靠性分析新模型

基本变量同时与概率分布函数和模糊隶属函数相关联,是结构可靠性问题中模糊性和随机性结合的一类特殊情况。为解决其可靠性评估问题,本文运用模糊集理论将这类问题等效为变量取值受模糊约束的概率可靠性问题;进一步基于模糊事件的概率测度理论和模糊事件的条件概率原理,建立了一种新的结构可靠性模型。新模型能与已有的关于模糊失效、模糊随机混合、模糊随机耦合等结构可靠性模型相统一,可用于发展模糊、随机复杂作用的结构可靠性统一理论。     

增压锅炉耐火砖衬结构的断裂失效分析

针对增压锅炉炉膛耐火砖衬出现横向裂纹的现象,综合考虑耐火砖所承受的热冲击、高温烟气冲刷及机械载荷的复杂工作环境,对局部砖衬结构进行了三维仿真建模,采用有限元方法进行瞬态温度场和应力场计算。结果分析表明：耐火砖衬结构的断裂失效主要是由于增压锅炉快速升、降温过程引起的拉压应力反复作用所致的疲劳损伤,停炉降温过程中的拉应力是引起断裂失效的直接原因。     

基于info-gap理论的结构非概率可靠性方法研究

在info-gap(information gap)模型中引入分散度参数,使其更适用于结构可靠性分析。基于info-gap理论,用引入分散度参数的info-gap模型描述参数的不确定性,建立一种统一的结构非概率可靠性模型。非概率可靠性指标可通过优化方法求解。通过数学推导,揭示新建非概率可靠性模型与传统概率可靠性模型的内在联系和相容性。     

聚酰亚胺纤维增强SiO2气凝胶的制备及表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,聚酰亚胺(PI)纤维为增强相,采用溶胶-凝胶和超临界干燥工艺制备出PI纤维增强SiO_2气凝胶复合材料,利用傅里叶红外光谱分析仪、N2吸附脱附仪、场发射扫描电子显微镜、万能试验机、热重分析仪及导热系数测量仪表征了气凝胶化学组成、微观结构、力学及热学性能。制备的气凝胶具有低密度、高表面积和较好的隔热性能、热稳定性及压缩性能。PI纤维含量为3%(质量分数,下同)时气凝胶密度为0. 13 g/cm3,比表面积高达997 m2/g,平均孔径为18. 2 nm。常温下导热系数为0. 029 1 W/(m·K),室温到500℃范围内质量损失5%,抗压强度为0. 21 MPa。气凝胶轻质、高比表面积及较好的热学与力学性能使其在舰船的隔热保温领域具有广阔的应用前景。     

以MTES为硅源制备透明可压缩的甲基倍半硅氧烷气凝胶及其表征

目前利用甲基三乙氧基硅烷制备的气凝胶主要是以甲醇或乙醇为溶剂，存在制备成本高、气凝胶隔热性能和透明度差的问题。为了对该气凝胶制备工艺和性能进行实质性改进，本文以水溶剂代替醇类溶剂，利用表面活性剂的增容作用，结合溶胶-凝胶酸碱两步法以及CO₂超临界干燥法制备得到了具有高透明度的超疏水可压缩的甲基倍半硅氧烷气凝胶，并且对三官能团硅源含量变化影响表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵分子行为的内容进行了对比分析。结果表明：在水溶剂体系中，三官能团硅源含量的增加会影响表面活性剂胶束的形态，从而促使气凝胶的骨架结构逐渐由均匀分布的纤维状转变为密集堆积的颗粒状。在对置换工艺的研究中，发现用强碱性水溶液替代传统水溶液作为置换液时会有更加高效的置换效率，使得孔隙中杂质残留较少，以致0～300℃热重分析过程中几乎没有质量损失。该气凝胶可以广泛应用于建筑物的隔热墙和窗户的保温层。     

增压锅炉耐火砖疲劳裂纹扩展特性研究

基于陶瓷材料断裂力学理论,将影响疲劳裂纹应力强度因子的裂纹尺寸作为评价耐火砖安全使用的依据,通过研究陶瓷材料裂纹扩展的一般规律,建立了耐火材料的裂纹扩展模型,逐一计算两个影响因素对于裂纹应力强度因子的影响,得到裂纹尺寸与应力强度因子的关系曲线,可得出在一定范围内,裂纹应力强度因子随裂纹尺寸的增加而增加,但随后会逐渐降低,由此可预估含裂纹缺陷耐火砖的剩余使用寿命。     

结构凸集—概率混合可靠性分析的新方法

对凸集不确定性和随机变量共存的结构混合可靠性模型行研究,以解决部分参量统计信息不足时的结构可靠性评定问题。基于Info-gap理论,建立一种统一的结构非概率可靠性模型,由此导出一种与概率可靠性方法等价的椭球非概率可靠性模型。用一种特定的椭球凸集模型描述随机变量不确定性,与一般性的凸集模型复合,将凸集不确定性和随机变量共存的混合可靠性问题统一为非概率可靠性问题。基于非概率可靠性方法,提出一种一般性的凸集-概率混合可靠性方法。给出的混合可靠性指标同时具有稳健可靠性和概率可靠性意义,可通过含约束的优化问题求解。算例分析显示,当数据分散性较强或较弱时,已有的混合可靠性方法不能有效度量结构可靠性,新方法更具合理性和适用性。     

涡轮叶片疲劳强度非概率可靠性模型

指出了Ben-Haim所提出非概率可靠性模型的不足并对其进行了改进,引入失效域边界的info - gap (information gap)模型拓展了非概率可靠性模型的适用范围.结合等寿命疲劳曲线建立了涡轮叶片的疲劳强度非概率可靠性模型.新模型只需知道强度和应力参数的一般变化范围,不需要相应的概率密度函数,对统计数据量...     

透平叶片疲劳强度干涉模型的新方法

对透平叶片的疲劳强度可靠性设计中使用的几种疲劳强度干涉模型进行对比分析。考虑载荷和疲劳强度服从二维正态分布,建立一个新的更合理、更准确的疲劳强度干涉模型。应用表明新的疲劳强度干涉模型的正确有效性。