1 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西 咸阳 712100
2 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西 咸阳 712100
3 绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024
为探究纤维在碱激发材料中的作用机制，采用2种不同长径比、6个不同体积掺量的聚丙烯纤维(PPF)、2种水胶比制备共计26组纤维增强碱激发砂浆(FRAAM)，研究纤维增强指数(I)对FRAAM工作性、密实度、强度、裂缝分形维数的影响。结果表明：纤维和水胶比对FRAAM塑性黏度的影响比对屈服应力的影响更加显著。当I小于临界I (Ic)=100时，纤维的影响可以忽略，纤维间的距离较远，FRAAM的工作性基本不受影响，但此时纤维也难以阻裂增韧，PPF对碱激发砂浆和水泥砂浆的增韧作用差异不大。当I介于Ic=100和致密I (Id)=350之间时，FRAAM的抗折强度、抗压强度、折压比及裂缝分形维数均得到显著提高，PPF对碱激发砂浆的增韧作用开始优于水泥砂浆，且FRAAM仍可自由流动。当I大于Id=350时，显著的纤维结团会极大劣化FRAAM的工作性，硬化后FRAAM密实度变差，抗压强度降低。PPF-FRAAM在松散堆积状态和紧密堆积状态下的I阈值分别为100和350，PPF的最优体积掺量在100/(长径比，l/d)～350/(l/d)之间。
碱激发材料 纤维混凝土 纤维增强指数 力学性能 分形维数 alkali-activated material fiber reinforced concrete fiber reinforcing index mechanical properties fractal dimension
西北农林科技大学水利与建筑工程学院, 杨凌 712100
随着我国“双碳”战略的持续推进, 绿色低碳环保的天然纤维在水泥基材料中的应用已成为建筑行业的研究热点, 得到了广泛关注。但植物纤维的力学性能差, 同时存在老化和粘结力减弱等问题, 很难直接应用于混凝土基体。本文综述了植物纤维的微观结构和性能, 植物纤维对混凝土力学性能、耐久性和热物理性能等宏观性能的影响, 植物纤维增强混凝土凝结时间、界面粘结和内养护的微观演变机制。讨论了植物纤维增强混凝土中基体改性和纤维改性的方法, 深入了解不同方法的作用机理, 寻求更加有效地改善性能的途径。剑麻纤维和竹纤维对混凝土性能有良好的提升作用, 应用最为广泛。最后展望了植物纤维的可持续发展方向, 为今后进一步研究植物纤维增强混凝土提出参考建议。
植物纤维 混凝土 力学性能 耐久性 改性 plant fiber concrete mechanical property durability modification
Author Affiliations
Abstract
1 CAS Key Laboratory of Quantum Information, , Hefei 230026, China
2 CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, , Hefei 230026, China
The ultracold molecule is a promising candidate for versatile quantum tasks due to its long-range interaction and rich internal rovibrational states. With the help of the cavity quantum electrodynamics (QED) effects, an optical cavity can be employed to increase the efficiency of the formation of the photoassociated molecules and offers a non-demolition detection of the internal states of molecules. Here, we demonstrate the production of the high-finesse optical fiber microcavity for the molecule cavity QED experiment, which includes the fabrication of fiber-based cavity mirrors, testing, and the assembly of ultra-high vacuum-compatible optical fiber microcavity. The optical fiber microcavity offers high cooperativity between cavity mode and ultracold molecule and paves the way for the study of molecule cavity QED experimental research.
optical fiber microcavity ultracold molecule molecule cavity quantum electrodynamics Chinese Optics Letters
2022, 20(12): 122702
华中科技大学 电气与电子工程学院，武汉 430074
气体开关电弧的热侵蚀作用是电极损耗的主要成因。石墨电极在电弧作用下发生蒸发并在多次放电后有明显的质量损耗，改变了开关内的气体环境和电极间距，导致开关动作可靠性降低。为研究石墨电极在脉冲电弧冲击下的侵蚀特征，基于开关电弧瞬态扩散特征和石墨材料参数，在弧根区域建立了电弧-电极能量耦合模型，得到了等离子体-固体区域的传热特性。考虑石墨电极的相变特征，计算瞬态热作用下石墨电极的加热范围以及临界相变点，研究瞬态电弧热冲击作用下的石墨电极相变机制。研究结果表明，电弧-电极界面热流主要集中在电弧接触面中心，电弧沉积的能量密度最高可达109 W/m2，石墨在电流上升初期基本处于加热状态，在能量积聚作用下，石墨转变为升华状态，传热强度随半径急剧衰减，蒸发区域略小于电弧半径。通过实验记录了5种开关工况下石墨电极烧蚀形貌和质量损失情况，结果表明，电极质量损失与电弧沉积在电极表面的能量线性相关，近似为0.015 mg/J。研究了电弧关键参数对电极质量损失速率的影响，为延缓电极损耗提供数据支撑。
脉冲放电 气体开关 石墨电极 开关电弧 电极烧蚀 pulse discharge spark-gap switch graphite electrode switching arc electrode erosion 强激光与粒子束
2022, 34(7): 075003
华中科技大学 电气与电子工程学院，武汉 430074
氧气是石墨电极气体开关中必不可少的组分，用于氧化石墨电极在高温电弧冲击下形成的石墨蒸汽，防止熄弧后石墨蒸汽凝华成固体粉末给开关带来绝缘危害。为提高石墨蒸汽的氧化比例，研究了背景气体组分和氧气浓度对石墨氧化反应的影响，选取3种气体N2，Ar，He作为背景气体，研究不同气氛电弧的氧化反应特征；在传统的类空气气体（80%的N2＋20%的O2）的基础上，提高氧气浓度至40%和60%，研究氧气浓度对碳质氧化比例的改善作用。基于不同气体组分的热力学参数和输运系数，通过电弧磁流体动力学计算模型得到开关温度特征，将电弧与电极界面的热流强度作为石墨电极质量损失速率的评估依据。实验结果表明，随着氧气浓度的升高，石墨蒸汽的氧化比例逐步提高，但当氧气浓度高于40%时，存在电弧引燃石墨电极的风险。当氧气浓度恒定20%时，以Ar作为背景气体时石墨电极质量损失速率较小，且碳蒸汽在电弧中氧化更加充分。因此，相比于传统的开关气体介质，将背景气体替换为Ar或将氧气浓度提高至约40%均能提升碳氧反应效率，降低开关中的杂质残余量。
气体开关 脉冲放电 石墨电极 电弧温度 碳氧反应 spark gap switch pulsed discharge graphite electrode arc temperature carbon-oxygen reaction 强激光与粒子束
2021, 33(6): 065015
水下图像成像过程与雾天图像类似,但传统的去雾方法用于水下图像处理效果欠佳。针对水下捕获图像存在颜色衰减严重和蓝(绿)色基调的问题,提出了一种基于改进暗原色先验和颜色校正的水下图像增强方法。结合光在水下的传播特性,对空气中的暗原色先验去雾算法进行改进,在求取水下暗原色通道和图像背景光时考虑红色通道的逆通道;提出先采用改进的水下暗原色先验法去除后向散射光,再通过白平衡算法对增强后的水下图像进行颜色校正的方法。实验结果表明,相比于传统算法,本文的方法在处理后向散射严重的水下图像时,可以获得更高的清晰度和对比度。
图像处理 颜色校正 暗原色先验 逆通道 白平衡 光学学报
2017, 37(12): 1211003
华中科技大学 强电磁工程与新技术国家重点实验室, 武汉430074
提出了一种基于Tesla变压器且带触发网络的多重火花间隙触发器设计方案。阐述了多重火花间隙在直流和脉冲信号下电压分布特性, 并给出了其在脉冲电压作用下电压分布的主要影响因素。仿真分析了触发频率、分压电容和均压电阻对多重火花间隙电压分布的影响, 确定了触发网络的最佳参数配置。以10级火花间隙为例, 从触发器设计三要素, 即脉冲陡度、输出幅值、带载能力出发, 确定了Tesla型脉冲触发器的关键设计参数, 当脉冲变压器的耦合系数为0.7, 初级电感为2500 nH, 次级电感为400 mH, 初级电容为60 μF, 初级电容充电电压为2.0 kV时, 次级直接输出的触发高压可实现10级火花间隙的触发导通。结合多重火花间隙导通实验, 对作用于多重火花间隙的触发器的工作过程进行实验验证。
多重火花间隙 触发器 Tesla变压器 触发频率 分压电容 multiple spark gaps trigger generator Tesla transformer trigger frequency dividing capacitor 强激光与粒子束
2016, 28(1): 015018
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所， 四川 绵阳 621900
2 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)， 武汉 430074
3 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波重点实验室, 四川 绵阳 621900
为了揭示十二烷基苯中绝缘材料沿面闪络的发展过程，并研究有效提高脉冲功率装置绝缘爬电距离的方法，通过实验对不同脉冲前沿、不同电场形式下有机玻璃和尼龙6在负脉冲电压下的沿面闪络电压进行了测量。结果发现: 随着脉冲陡度的增加，沿面闪络电压增大; 随着沿面距离的增大，闪络电压升高，但闪络场强降低; 电场越不均匀，越容易发生闪络，并且在极不均匀场中，闪络距离较大时，闪络电压随沿面距离的增长趋势变缓，出现了明显的拐点。研究认为，液体介质中的沿面闪络与真空中的沿面闪络具有相似的闪络机制，沿面闪络是在气化的通道内完成的。
十二烷基苯 沿面闪络 纳秒脉冲 脉冲陡度 有机玻璃 尼龙6 dodecylbenzene surface flashover nanosecond impulse pulse steepness polymethyl methacrylate nylon 6 强激光与粒子束
2015, 27(4): 045002
强磁场工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学), 武汉 430074
探讨了大功率脉冲电源模块中主放电开关和预电离开关整体系统的设计、制造和试验过程。在主放电回路中选择石墨型两电极气体开关作为主开关，因为其在高峰值和快上升沿时间电流的作用下具有很长的工作寿命，并由此构建了基于脉冲变压器的主开关触发器，其中气路控制装置是该系统的辅助设备。在预电离回路中选择石墨型三电极气体开关作为放电开关，并给出了能够同时输出高电压和大电流的预电离开关触发器的设计原理。最后，电气特性测试实验表明两电极主开关峰值电流超过700 kA，总转移电荷量超过200 kC，此外通过更换电极，开关的寿命可以延长。预电离开关在充气230 kPa绝对气压、充电电压23 kV下，击穿时延平均值为7.5 μs，时延抖动为0.656 μs; 预电离开关寿命试验的结果显示开关工作4000发次后石墨电极无需更换，开关的总转移电荷量超过10 kC。
石墨电极 两电极气体开关 三电极气体开关 能源模块 触发器 graphite electrode two-electrode gas switch three-electrode gas switch energy module trigger generator 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045021
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 华中科技大学 电气与电子工程学院, 武汉 430074
介绍了用于2.0 MJ激光泵浦源的新型高功率闭合开关系统的主要功能部件及其设计、研制和测试过程, 分析给出了该气体开关系统的关键器件设计所依据的数学原理。在2.0 MJ电容储能的模拟脉冲电源平台上的实际测试表明, 该气体开关系统的峰值通流能力达到500 kA, 单次放电转移电荷量不低于150 C, 累积寿命超过200 kC, 理论上能同时支持20对(40只)氙灯工作。开关本体的石墨电极头还可以更换, 能进一步延长寿命。该气体开关系统的总体性能接近同期国外同类型产品的指标要求。
脉冲电源 气体开关 石墨电极 脉冲变压器 pulsed-power supply spark gap switch graphite electrodes pulse transformer
