1 广西大学土木建筑工程学院，南宁 530004
2 南宁师范大学化学与材料学院，南宁 530001
3 湖南大学土木工程学院，长沙 410082
当地下水含较高浓度的碳酸和氯离子时，碳酸水溶液对地下混凝土结构的腐蚀会导致氯离子在混凝土中的迁移更快。本工作研究了碳酸水溶液环境里氯离子在砂浆中的迁移特性，用X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG-DTG)和扫描电子显微镜(SEM-EDS)分析了碳酸水溶液-氯离子侵蚀下净浆侵蚀产物以及微观形貌的变化。结果表明：碳酸水溶液侵蚀前期，氢氧化钙和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙碳化生成碳酸钙填充了砂浆的孔隙结构，抑制了氯离子在砂浆中的迁移；侵蚀后期，由于碳酸钙的溶解以及低钙硅比的C-S-H凝胶转变为无定型硅胶共同导致了砂浆孔隙率增大，氯离子在砂浆中的迁移加快；碳酸水溶液侵蚀导致了水泥基材料中Friedel’s盐的分解以及C-S-H凝胶吸附氯离子能力的下降；降低水灰比能增加砂浆抗碳酸水溶液侵蚀能力及降低氯离子的迁移速度。
碳酸水溶液 氯离子迁移 氯离子结合 水灰比 carbonic acid solution chloride ion migration chloride binding water-cement ratio
1 南京林业大学土木工程学院，南京 210037
2 东南大学材料科学与工程学院，南京 211189
轻质高性能混凝土(HPLC)具有密度小、强度高、耐久性优良的特点，在土木工程领域具有广阔的应用前景。根据改进的 Andreasen and Andersen模型设计HPLC初始配合比，探究不同掺量的页岩陶砂(SCS)对HPLC的工作性能、力学性能及耐久性的影响。此外，还探究了SCS对HPLC的微观形貌和孔结构的影响。研究表明：1)当SCS替代率为100%时，HPLC的表观密度为1 848.3 kg/m3，抗压强度达到123.22 MPa；2)掺入 SCS可以改善HPLC的力学性能，不同掺量的SCS使HPLC的抗压强度、抗折强度、弹性模量分别提高了8.88%~47.92%、22.50%~56.30%和3.49%~14.03%；3)掺入SCS可以改善HPLC的耐久性能，当SCS的替代率为100%时，HPLC的氯离子迁移系数较基准组降低了32.52%；4)由于SCS的掺入，HPLC的微观结构得到明显改善，使HPLC的孔隙率降低了14.86%~28.24%。
轻质高性能混凝土 页岩陶砂 力学性能 微观结构 干燥收缩 氯离子迁移系数 high performance lightweight concrete shale ceramic sand mechanical property microstructure drying shrinkage chloride migration coefficient
1 北京自动化控制设备研究所，北京 100074
2 空军装备部驻北京地区第二军事代表室，北京 100074
空间三轴激光陀螺是一种将三个敏感环路正交集成于一块微晶玻璃基体上的空间激光陀螺，在航空、航天、**等领域得到了广泛应用。随着军用装备对高性能激光陀螺长期通电性能稳定性的要求不断提高，提高激光陀螺长期通电性能稳定性、延长激光陀螺工作寿命已成为国内外激光陀螺专业领域研究人员共同关注的重要课题。国外多项专利提到了微晶玻璃中的Li+在电场的作用下发生迁移并影响激光陀螺工作寿命，但未见具体研究。文中对空间三轴激光陀螺开展了通电寿命试验，并结合飞行时间二次离子质谱分析技术，研究了放电区微晶玻璃LAS (Li2O-Al2O3-SiO2)表面的Li+迁移现象，结果表明：微晶玻璃中Li+在激光陀螺电场及谐振腔内等离子体的作用下向谐振腔方向迁移，并脱离微晶玻璃进入谐振腔，然后随等离子体流动，最终沉积在阴极表面。该结果对提高激光陀螺长期通电性能稳定性、延长工作寿命等相关研究具有重要推进作用。
离子迁移 激光陀螺 等离子体 锂离子 ion migration laser gyroscope plasma Li ion 红外与激光工程
2023, 52(7): 20220819
1 武汉科技大学城市建设学院, 武汉 430065
2 武汉科技大学高性能工程结构研究院, 武汉 430065
3 武汉纺织大学工程造价系, 武汉 430200
4 中建三局第一建设工程有限责任公司, 武汉 430040
本文研究了单掺丁苯胶粉(SBR)和复掺SBR/纳米SiO2(NS)对水泥基材料抗折强度、抗压强度、吸水率、抗氯离子渗透系数的影响规律, 并采用XRD、DSC-TG、FTIR、SEM-EDS、MIP等手段对水泥基材料水化产物和微观结构进行分析, 探究单掺SBR和复掺SBR/NS对水泥基材料强度及抗渗性能的影响机理。结果表明, 复掺SBR/NS显著改善了由单掺SBR引起的水泥基材料早期强度下降的问题, 单掺SBR和复掺SBR/NS均可降低试样的吸水率、吸水速率和非稳态氯离子迁移系数, 且复掺效果优于单掺。微观测试表明: 单掺SBR可降低Ca(OH)2的含量, 减少有害孔和多害孔的数量, 增加结构整体性; 复掺SBR/NS可进一步降低Ca(OH)2的含量, 促进水化反应生成更多C-S-H, 提高C-S-H的聚合度, 降低最可几孔径, 减少少害孔、有害孔和多害孔的数量, 降低水化产物的钙硅比, 从而增强试样的抗折强度和抗压强度并提高其抗渗性能。
丁苯胶粉 纳米SiO2 强度 吸水率 快速氯离子迁移系数法 孔结构 styrene-butadiene rubber powder nano SiO2 strength water absorption RCM pore structure
1 北京工业大学材料与制造学部，北京 100124
2 江苏潮华玻璃制品有限公司，镇江 212321
3 沧州四星玻璃股份有限公司，沧州 061739
本文以中硼硅管制瓶为研究对象，ICPAES为研究手段，通过改变药液浓度、药液pH值、药液储存时间、玻璃瓶规格来探究玻璃瓶内表面Al3+、B3+、Ca2+、K+、Na+、Si4+的迁移规律，并通过SEM观察玻璃瓶内表面受侵蚀情况。结果显示：随储存时间延长，玻璃瓶内表面受侵蚀程度增大，在储存28 d时，K+和Na+的迁移浓度下降，Al3+、B3+、Ca2+、Si4+迁移浓度上升，出现脱片现象；玻璃瓶规格越小，离子的迁移浓度越大，玻璃瓶内表面受侵蚀程度越大；药液浓度越低，离子的迁移浓度越小，玻璃瓶内表面受侵蚀程度越小；酸性和碱性药液都会增大玻璃瓶内表面受侵蚀程度，且碱性药液对玻璃瓶内表面侵蚀更大。
中硼硅管制瓶 离子迁移 储存时间 玻璃瓶规格 药液浓度 药液pH值 neutral borosilicate glass tube vial ion migration storage time glass bottle specification liquid medicine concentration liquid medicine pH value
1 上海光源科学中心, 中国科学院上海高等研究院, 上海 201204
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
3 中国科学院大学, 北京 100049
针对复杂体系弱信号的成像难题,本课题组提出并发展了运动衬度X射线成像方法。该方法利用各运动组分对入射光场的调制随时间的演化规律的不同,将其分离开来、分别成像,从而消除各组分间的相互干扰、提高成像灵敏度。低造影剂浓度血管造影、植物微导管输水无造影剂成像、电化学反应离子迁移高灵敏成像等实验结果表明,运动衬度X射线成像可实现传统方法无法实现的有效衬度的复杂体系弱信号成像。因适用于任意波长,运动衬度成像原理也有望在红外、可见光等其他波段获得广泛应用。
光学学报
2022, 42(11): 1134001
光子学报
2021, 50(10): 1016002
1 北京化工大学信息科学与技术学院, 北京 100029
2 北京化工大学化学学院, 北京 100029
为了建立快速、 准确的白酒品质鉴别方法, 利用机器学习方法对不同品质的白酒建模。 为了提取不同品质白酒的特征, 使用离子迁移谱对不同品质白酒进行分析, 构建了基于白酒离子迁移谱信号的特征向量, 并对不同品质的白酒进行了识别与分类。 白酒样本的离子迁移谱信号通过利用美国Excellims公司GA2100型电喷雾-离子迁移谱仪(ESI-IMS)采集获得, 每一个离子迁移谱信号是强度随时间变化的时间序列信号; 提取了原始数据离子迁移谱的时域特征谱峰。 为了获得更全面的特征, 对离子迁移谱数据进行了傅里叶变换并提取频域内的特征谱峰。 同时为了表述信号变化的特征, 计算了离子迁移谱的谱熵和过零率, 构建N×9维的特征向量矩阵; 使用主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)分别对上述获得的特征进行了特征降维, 其中使用PCA对特征向量矩阵降维后的前三维特征对整体特征的累计贡献率达到了95%, 而使用LDA对特征向量矩阵降维后的前两维特征对整体特征的累计贡献率就达到了95%。 因此, 选择了LDA作为特征降维方法; 最后, 利用机器学习中的非线性分类器支持向量机(SVM)对白酒离子迁移谱数据进行分类研究。 实验结果表明, 在真酒和添加酒精的白酒二分类中, SVM方法正确分类率达到100%; 而在真酒和分别添加10%, 20%, 30%, 40%和50%酒精浓度的五种假酒的六分类中, SVM方法正确分类率达到99.7%。 比较了逻辑回归(LRM)分类、 模糊C均值分类(FCM)和K近邻分类(KNN)对白酒样本离子迁移谱分类实验结果。 研究表明, 对于离子迁移谱非常接近的真酒和添加酒精的白酒, 基于频谱特征向量的SVM方法能够准确的区分开来, 为白酒的品质鉴别提供了一种新的检测方法。
离子迁移谱 白酒品质 支持向量机 时频谱特征 Ion mobility spectroscopy Chinese liquor quality Support vector machine (SVM) Time and frequency feature 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2962
1 南京理工大学 材料科学与工程学院，江苏 南京 210094
2 南京理工大学 新型显示材料与器件工信部重点实验室纳米光电材料研究所，江苏 南京 210094
卤化铅钙钛矿(LHPs)由于具有优异的光电性能和制备成本低等优点，已成为新一代光电器件的有力候选材料。然而，缺陷造成的离子迁移会导致LHPs纳米晶的晶体结构解离分解。因此，稳定性成为LHPs实际应用中亟待解决的问题。本文旨在研究镍离子替位掺杂及卤素空位填补对CsPbBr3纳米晶中的离子迁移抑制作用。通过离子迁移活化能的测定和高分辨透射电镜的原位观察，分析了前驱体掺杂剂对加强LHPs稳定性的作用原理。首先，选用乙酰丙酮镍和溴化镍作为掺杂剂，合成了掺杂LHPs纳米晶。其次，通过吸收-荧光光谱，X射线衍射，X射线光电子衍射，透射电子显微镜等测试手段对掺杂样品的光学及化学组成进行分析。最后，通过纳米晶薄膜电导率的温度依赖关系计算出其离子迁移活化能，并结合高分辨电镜原位观察纳米晶在高能电子束辐照下的形貌演变过程，揭示了不同掺杂剂对合成掺杂LHPs稳定性的影响。实验结果表明：Ni2+掺杂CsPbBr3样品的离子迁移活化能相较本征CsPbBr3样品（0.07 eV）有显著提升，其中乙酰丙酮镍掺杂样品的离子迁移活化能为0.238 eV，溴化镍掺杂样品的离子迁移活化能为0.487 eV。另外，电子束辐照测试表明溴化镍掺杂钙钛矿晶体表现出更高的结构稳定性，这主要归因于掺杂的Ni2+对卤素的强结合和卤素填补空位缺陷的协同钝化作用。Ni2+掺杂和卤素空位填充协同可以有效抑制卤化物钙钛矿纳米晶体中的离子迁移。
铅卤钙钛矿 掺杂 离子迁移活化能 电子束辐照 稳定性 lead halide perovskite doping ion migration activation energy electron beam irradiation stability
1 湖南农业大学食品科学技术学院, 长沙 410128
2 长沙海关技术中心, 长沙410004
3 湖南省农业科学院农产品加工研究所, 长沙 410125
本研究采用顶空-气相色谱-离子迁移谱(HS-GC-IMS)技术对经热风干燥、红外干燥、真空冷冻干燥和自然晾晒4种干燥方式处理的小米椒进行挥发性风味物质分析。结果表明: 这4种干燥方式获得的小米椒中共鉴定出挥发性风味物质39种, 其中酯类9种、醛类10种、醇类10种、呋喃类2种、吡嗪类3种、酮类3种、有机酸类2种; 小米椒干燥后的主要风味物质为酯类、醛类和醇类化合物。主成分分析(PCA)和热图聚类结果表明: 相比于真空冷冻干燥与自然晾晒, 热风干燥与红外干燥的挥发性风味物质具有较高的相关性; 而与热风干燥和红外干燥相比, 真空冷冻干燥与自然晾晒间的差异较大; 干燥过程中部分挥发性风味物质间具有较强的相关性, 如酯类和醇类、醇类和醛类等, 其通过化学反应可实现风味物质间的转化。干燥方式对挥发性风味物质种类影响较小, 热风干燥、红外干燥、真空冷冻干燥、自然晾晒的小米椒挥发性风味物质种类分别为39、37、36、34种。然而, 干燥方式对小米椒挥发性风味物质的含量有明显的影响。与真空冷冻干燥和自然晾晒相比, 热风干燥和红外干燥处理的样品中酯类、呋喃类和吡嗪类物质含量较高, 而在真空冷冻干燥和自然晾晒处理的样品中醛类物质含量高于热风干燥和红外干燥。总之, 相比于其他干燥方式, 热风干燥与红外干燥对丰富干制小米椒的风味具有积极的影响。本研究将为干制小米椒的加工及风味品质调控提供理论依据。
顶空-气相色谱-离子迁移谱 小米椒 干燥方式 挥发性风味物质 headspace-gas chromatography-ion mobility spectrom Capsicum frutescens drying method volatile substances
