交叉裂隙岩体裂纹扩展试验及混合有限-离散元数值模拟研究

对预制交叉裂隙岩石试样进行裂纹扩展试验,研究了裂纹萌生、扩展、聚合过程,分析了主裂隙和轴向载荷夹角及主次裂隙夹角对裂纹起裂应力和聚合应力的影响,并用混合有限元-离散元程序,即图形处理器并行化的3D Y-HFDEM代码对试验进行了仿真计算,实现了岩石破坏从连续介质向非连续介质的过渡,对裂纹类及损伤破坏模式进行了识别,捕捉到了试验中难以发现的现象。研究表明：随主裂隙与轴向载荷夹角增加,裂纹聚合区的拉伸裂纹数量增加;裂纹起裂和聚合应力与主裂隙与轴向载荷夹角成正比;主次裂隙夹角增加,岩石的破坏模式由拉伸破坏转为剪切破坏,交叉裂隙加剧岩石破碎程度;主裂隙尖端萌生扩展的拉伸-剪切混合裂缝引起的破坏在岩石破坏中占主导地位,是导致岩体失去承载能力的主控裂纹;混合有限元-离散元仿真软件GPGPU并行化的3D Y-HFDEM IDE在岩石裂纹扩展研究中具有优势,可以捕捉实验室难以发现的损伤断裂类型,可以作为岩石裂纹扩展研究的有力工具。     

基于连续消光特征分析的岩石薄片分析系统

连续消光是指在正交偏光显微镜下,岩石薄片随载物台旋转而发生消光强弱连续变化的现象.作为人工鉴定岩石薄片的重要依据,提取后的连续消光特征可以用于实现岩石薄片的自动分析.结合数字图像处理技术与聚类划分算法,开发出一套能够分割出孔隙、颗粒轮廓,实现颗粒类别划分,并对结果做定量分析的岩石薄片分析系统.从矿物的消光特征本质出发,...     

三维交叉裂隙渗流传质特性数值模拟

对交叉裂隙渗流传质特性的定量描述是研究整个裂隙网络渗透传质特性的基础。为真实模拟水流及溶质在三维交叉裂隙中的运移过程,首先通过三维轮廓仪获取天然岩石裂隙表面的形貌数据,再应用三维重构技术生成相应的三维交叉裂隙模型,随后求解Navier-Stokes方程,假定溶质运移满足Fick定律,模拟水流和溶质在三维交叉裂隙中的运移过程。通过对比粗糙裂隙模型与平行平板模型的模拟结果发现：粗糙度对流体的分布及流动状态存在显著的影响;不同进、出口工况下的流体流动及溶质运移状态亦表明：裂隙交叉的几何形貌会显著地影响溶质混合行为。这些结果表明,目前被广泛采用的平行平板模型在评估岩体内特别是交叉口的物质运移特性时将导致较大的偏差,在将来的研究中有必要针对裂隙交叉口的几何特征建立修正的模型以提高评估的准确性。     

石墨烯-硅光电子器件研究进展

本文综述了石墨烯-硅光电子器件的研究进展.随着科技的发展,人们对信息容量、传输速度、处理速度、能耗及成本提出了更高的要求.基于石墨烯特有的光学特性和电学特性,自发现以来备受关注.近年来,随着低成本、高速和高密度集成的硅基光电子技术的蓬勃发展,石墨烯-硅基光电子器件的研究迅速地成为了研究的热点,并取得了突破性进展.石墨烯-硅基光电子器件相比于传统的硅基光电子器件具有低功耗、温漂小、大带宽、带隙可控等优势.本文从调制器、探测器、偏振控制器等几个方面详细介绍了石墨烯-硅基光电子器件的发展现状.     

带交叉筋十字形短柱抗震性能试验研究

在提出带暗柱异形柱基础上，进一步提出带交叉筋异形柱这一设计方法，通过3根十字形短柱抗震性能的试验研究，分析比较了普通十字形柱，带暗柱十字形柱和带交叉筋十字形柱的性能，试验表明加配交叉钢筋可明显提高十字形短柱的抗震性能。     

Negative differential resistance behaviour in N-doped crossed graphene nanoribbons

By using first-principles calculations and nonequilibrium Green's function technique, we study elastic transport properties of crossed graphene nanoribbons. The results show that the electronic transport properties of molecular junctions can be modulated by doped atoms. Negative differential resistance (NDR) behaviour can be observed in a certain bias region, when crossed graphene nanoribbons are doped with nitrogen atoms at the shoulder, but it cannot be observed for pristine crossed graphene nanoribbons at low biases. A mechanism for the negative differential resistance behaviour is suggested.     

rGO-TiO_2/ASC新型光催化剂用于烟气光氧化脱硝性能研究

采用一步溶剂热法制备了活化半焦负载还原氧化石墨烯掺杂二氧化钛新型负载型光催化剂,即rGO-TiO2/ASC。分别考察了高温水汽活化方法和还原氧化石墨烯rGO掺杂量对光催化脱硝性能的影响,并进一步探究光照条件、烟气氧含量和烟气湿度对NO氧化脱除的作用,得出新型负载型光催化剂rGO-TiO2/ASC光催化脱硝过程主要过程。结果表明,5%水汽高温活化半焦ASC的脱硝效率最高,反应4h后可达52%。rGO负载量为8%时,负载型光催化剂rGOTiO2/ASC脱硝性能4h后转化率达70.68%。有无O2对脱硝率影响较大,有无光照对其影响次之。无H2O时,脱硝率呈现先平稳后下降的趋势。新型负载型光催化剂rGO-TiO2/ASC的脱硝过程由光催化活性组分rGO-TiO2/ASC的光催化氧化和载体部分ASC的常规氧化两部分组成。     

不同时期再造琥珀的微细结构对比及鉴定

再造琥珀制造技术不断更新换代,并不断取得进展。市场上能见到不同时期的再造琥珀,给实验室鉴定带来挑战。为科学鉴定这些琥珀,结合前人研究和国检（NGTC）近年来的研究成果,主要从放大检查,正交偏光,紫外荧光这三方面分别对早期和近期再造琥珀的鉴定特征进行了系统研究和阐述。结果显示,早期传统再造琥珀的“血丝”状构造明显,其在正交偏光下的特征及紫外灯下的荧光特征明显。近期再造琥珀中的“血丝”变浅,其后多数又进行了一系列后期处理,掩盖了原有的再造琥珀特征,所以其在正交偏光下的特征及紫外灯下的荧光特征均不明显。但在强透射光源照射下,仍可发现局部残余的再造特征,如沿“血丝”分布的片状炸裂纹、流动的“砂糖”状构造等。这些微细结构特征有助于对不同时期再造琥珀进行正确举别。     

酪氨酸酶固定化碳材料对苯酚的生物降解性能

以新型碳材料氧化石墨烯作为载体,利用共价结合方法制备酪氨酸酶固定化氧化石墨烯复合物,并利用该复合物对苯酚进行催化降解,探讨酶的加载特性和酶的催化活性,以及固定化酪氨酸酶催化降解苯酚的最优条件及储存稳定性。通过对固定化酪氨酸酶进行活性和固定量分析后认为:单位质量载体的酶固定量为1.78 mg/mg,单位质量载体的酶活性为1 880.6 U/mg;固定化酪氨酸酶在30h内对47.06mg/L苯酚的降解率可达86.3%,降解反应的最优条件为pH=7.0、温度=25℃;固定化酪氨酸酶在4℃条件下30d后仍保持初始活性的77.7%,其稳定性优于游离酪氨酸酶。另外,在氧化石墨烯上引入磁颗粒,既简化了酶固定流程,又能做到回收利用。     

Effects of Coal Rank and High Organic Sulfur on the Structure and Optical Properties of Coal-based Graphene Quantum Dots

Coal‐based graphene quantum dots (GQDs) were successfully produced via a one‐step chemical synthesis from six different coal ranks, from which two superhigh organic sulfur (SHOS) coals were selected as natural S‐doped carbon sources for the preparation of S‐doped GQDs. The effects of coal properties on coal‐based GQDs were analyzed by means of high‐resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X‐ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS), ultraviolet‐visible (UV‐Vis) absorption spectroscopy, and fluorescence emission spectra. It was shown that all coal samples can be used to prepare GQDs, which emit blue‐green and blue fluorescence under ultraviolet light. Anthracite‐based GQDs have a hexagonal crystal structure without defects, the largest size, and densely arranged carbon rings in their lamellae; the high‐rank bituminous coal‐based GQDs are relatively reduced in size, with their hexagonal crystal structure being only faintly visible; the low‐rank bituminous coal‐based GQDs are the smallest, with sparse lattice fringes and visible internal defects. As the metamorphism of raw coals increases, the yield decreases and the fluorescence quantum yield (QY) initially increases and then decreases. Additionally, the surface of GQDs that were prepared using high‐rank SHOS coal (high‐rank bituminous coal) preserves rich sulfur content even after strong oxidation, which effectively adjusts the bandgap and improves the fluorescence QY. Thus, high‐rank bituminous coal with SHOS content can be used as a natural S‐doped carbon source to prepare S‐doped GQDs, extending the clean utilization of low‐grade coal.