同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 方形高层建筑顺风向层风力干扰特性

    顾明;葛福;韩宁;

    利用刚性模型测压试验,研究了受扰建筑层风力的干扰特性(所给出的是顺风向层风力干扰特性).研究了施扰建筑在不同位置时,受扰建筑的顺风向层风力沿高度分布情况,以及层风力干扰因子沿高度分布情况,得到了并列和串列工况的平均层风力干扰因子沿高度分布拟合公式.结果表明,随着施扰建筑位置变化,层风力沿高度分布规律会发生变化,干扰因子沿高度分布规律也会发生变化.顺风向平均层风力干扰因子在某些位置达到1.08左右,顺风向脉动层风力干扰因子在某些位置高达1.5以上.

    2014年05期 v.42 665-671页 [查看摘要][在线阅读][下载 317K]
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  • 外露型钢锚箱索塔锚固结构受力机理试验

    徐海军;刘玉擎;李炀;郑双杰;

    通过缩尺比例为1∶2的节段模型试验,揭示了外露型钢锚箱索塔锚固结构的受力机理,重点分析了塔壁预应力在结构中的作用效应.研究结果表明:外露型钢锚箱索塔锚固结构在中小跨径桥梁中具有较好的适用性;在塔壁不开裂的情况下,预应力不会改变水平索力在钢锚箱和混凝土塔壁之间的分配关系;预应力能够明显减少塔壁混凝土的拉应力,提高塔壁的抗裂性能,但也会降低钢板的利用率和增大焊钉剪力顺桥向作用的剪力.

    2014年05期 v.42 672-676页 [查看摘要][在线阅读][下载 259K]
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  • 开挖过程对桩基影响的工程实例对比分析

    陈明;李镜培;

    采用3维快速拉格朗日法(FLAC3D)建立了考虑基坑分步开挖对桩基础影响的动态计算模型.该模型考虑了桩土之间的相对滑移作用,土体采用摩尔-库伦计算模型.计算分析了桩身轴力、桩身最大拉力值及其位置随开挖步的变化,通过与实测值对比验证了模型的准确性,进而对比分析了开挖前后桩基础承载性能的变化,并探讨了开挖后桩基承载力的损失机理.结果表明:基坑开挖使桩身轴力发生明显的变化,开挖后使桩基处于受拉状态,桩身最大拉力值随开挖深度的增加而增大,且其位置随开挖深度的增加而下移;开挖使得桩基的承载性状发生了显著的变化,由于土体卸荷回弹,桩身上部土体对桩周的约束作用明显减小,使得桩顶的荷载向下传递量明显增加;开挖降低了桩基承载力,其损失主要来自桩侧摩阻力.

    2014年05期 v.42 677-682页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • 框架逆作深基坑变形特性离心模型试验

    柏挺;李镜培;梁发云;

    以某超大型深基坑工程为背景,通过离心模型试验比较了新型框架逆作法与传统逆作法的施工方案基坑变形控制的效果;基于试验结果,研究了地表最大沉降与围护结构最大侧移之间的关系,以及地表沉降大小和影响范围.试验结果显示:框架逆作基坑地表最大沉降基本为围护墙最大侧移的0.35~0.70倍,而无支撑暴露时间对二者比值的大小有一定影响;基于实测总结的国内外多种经验地表沉降预测方法并未能很好地预测试验结果;框架逆作法与传统逆作法施工方案基坑变形控制的效果大致相当,框架逆作法方案可以达到有效控制基坑变形的目的,该结论对于框架逆作法在实际工程中的推广应用具有重要参考价值.

    2014年05期 v.42 683-688页 [查看摘要][在线阅读][下载 357K]
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  • 海域水动力对老虎石海滩养护响应关系分析

    匡翠萍;冒小丹;顾杰;杨燕雄;

    老虎石海滩的海滩养护工程包含三段滩肩补砂和两个吹填的水下沙坝式潜堤.采用软件Mike 21建立老虎石2维潮流和波浪数学模型.根据2011年水文波浪实测资料对数学模型进行了验证和计算效率评价,评价结果表明计算的潮位和潮流过程与实测值吻合较好,精度较高.重点研究了海滩养护对其近岸区域潮流和波浪的影响,得到沙坝坝身处是流速、波高变化最大的位置,受动力作用影响最大.吹填沙坝因波浪增高掀沙、潮流挟沙输运,可为其后方的海滩提供沙源补充.近岸区域潮流动力较弱,波浪变化较小,采用人工补砂和水下沙坝式潜堤双重整治的海滩养护工程对海滩上人工养护泥沙的保存非常有利.

    2014年05期 v.42 689-694页 [查看摘要][在线阅读][下载 359K]
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交通运输工程

  • 基于弯沉盆的半刚性基层脱空判识方法

    陈南;曹长伟;凌建明;魏宏;

    建立了基层脱空路面3维动力学模型,分析了脱空范围、脱空高度、基层开裂情况对弯沉盆的影响规律,并且比较了基层脱空和其他基层损坏的弯沉盆异常响应特征.通过相关性分析,提出采用弯沉比和面积指标作为基层脱空判定指标,并且提出了相应的判定标准.最后,根据结构层缺陷弥散假设,分析了脱空面积与土基等效模量损失之间的关系,建立了估算脱空面积的经验回归模型.

    2014年05期 v.42 695-700页 [查看摘要][在线阅读][下载 342K]
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  • 沥青面层的车辙等效温度

    吁新华;谈至明;胡洪龙;王力;

    分析了沥青面层车辙寿命与面层温度的均值和梯度的相互关系,讨论了沥青面层压应力分布规律.根据全国90个地区多年的路面温度场数据,对沥青面层车辙等效温度进行了计算和分析,总结了沥青面层准车辙等效温度与年均气温、月均气温的年极差之间的回归关系,据此推算得到了全国738个地区的沥青面层基准车辙等效温度值,并绘制了可供设计采用的全国沥青面层基准车辙等效温度等值图,归纳了非基准条件的各因素对沥青面层车辙等效温度的影响规律,给出了它们的近似计算式.最后,通过对比分析,验证了沥青面层车辙等效温度计算方法和结果的可靠性.

    2014年05期 v.42 701-706+729页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]
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  • 基于线性混合效应模型的道面使用性能预测

    袁捷;苏尔好;杜先照;滕力鹏;

    针对道面状况指数(PCI)历史资料的面板数据特征,以多项式作为预测函数,将部分参数视为随机变量,建立二类线性混合效应模型.结果表明:线性混合效应模型能够有效分解变量之间的异方差,弥补传统回归模型的不足,为多区域道面使用性能数据分析提供新的技术方法;混合效应模型能够综合利用多区域信息,改进道面个体的参数估计,不仅解决部位道面个体因数据不足而无法获得模型参数的问题,而且显著提高了道面个体的预测精度.

    2014年05期 v.42 707-713页 [查看摘要][在线阅读][下载 222K]
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  • 干线关键断面的到车率分布预测

    柳祖鹏;倪颖;李克平;

    干线协调控制需要了解交通量在干线上下游的传递和变化关系,传统的行程时间预测或到达分布预测无法提供足够的参考信息.根据干线的道路条件,界定干线上若干个关键断面;统计实际的车辆检测数据或仿真实验数据,按较小的时间间隔汇总和统计不同周期在对应间隔内的到达分布,绘制得到关键断面的到车率分布图.分析路段离散和信号控制对到车率分布的影响;以车速的累积概率分布图为基础计算转移矩阵,提出了考虑路段离散的到车率分布预测方法;分析红灯排队、绿灯放行的车流离散过程,提出了考虑信号控制的到车率预测方法.仿真案例分析表明,预测的到车率分布相对误差较小,验证了预测方法的有效性.

    2014年05期 v.42 714-720页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K]
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环境科学与工程

  • 高锰酸钾灭活铜绿微囊藻及胞内毒素释放机制

    高乃云;沈嘉钰;黎雷;戎文磊;

    采用高锰酸钾对微囊藻毒素MC-LR进行氧化试验,结果表明MC-LR氧化降解符合二级动力学模型,铜绿微囊藻细胞外代谢有机物(EOM)和细胞内代谢有机物(IOM)背景下,MC-LR降解速率常数分别为368.3(mol·L-1)-1·s-1和400.2(mol·L-1)-1·s-1.同时,采用高锰酸钾对铜绿微囊藻进行预氧化试验,研究不同氧化剂投加量、氧化时间对铜绿微囊藻活性、藻毒素MC-LR的释放的影响.结果表明,高锰酸钾对藻活性、细胞内MC-LR的释放均符合二级动力学模型.氧化过程中存在两个氧化剂暴露剂量临界点,细胞灭活临界点及毒素释放临界点.细胞灭活临界点之前氧化剂主要与EOM和藻细胞细胞壁上的分泌物反应,藻活性缓慢降低,细胞灭活临界点之后,氧化剂直接与细胞壁反应,导致藻细胞迅速丧失活性,同时藻活性下降速率常数由0.49~2.35(mol·L-1)-1·s-1突变至5.00~19.38(mol·L-1)-1·s-1.毒素释放临界点之前藻细胞基本保持完整,MC-LR释放不明显,毒素释放临界点处藻细胞发生明显破裂和溶解,细胞内MC-LR大量释放,同时,MC-LR释放速率常数在临界点前后由0.55~1.45(mol·L-1)-1·s-1突变至0.96~14.45(mol·L-1)-1·s-1.3维荧光光谱(EEM)分析发现,当高锰酸钾暴露剂量达到细胞灭活临界点时,EOM中类腐殖质峰开始出现,暴露剂量达到毒素释放临界点时,类腐殖质峰显著增加,与藻细胞活性及胞内MC-LR释放规律类似.

    2014年05期 v.42 721-729页 [查看摘要][在线阅读][下载 549K]
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  • 枯草芽孢杆菌利用脂肪酸酯和氨基酸合成脂肽

    黄翔峰;黄薇;刘佳;陆丽君;

    利用脂肪酸酯为碳源培养枯草芽孢杆菌(B.subtilis)ATCC 6633合成脂肽的研究结果表明:6种食用油脂为碳源培养B.subtilis ATCC 6633均可合成脂肽.以食用油脂主要成分三油酸甘油酯为碳源时,谷氨酸作用下脂肽产量可从95mg·L-1提高到183.5mg·L-1.采用稳定性同位素技术发现菌体主要利用三油酸甘油酯水解产物甘油进行菌体和脂肽合成,谷氨酸的添加提高了脂肪酸酯利用率,促进碳源流向脂肽合成,谷氨酸则流向菌体合成,从而使生物量和脂肽产量提高.

    2014年05期 v.42 730-735页 [查看摘要][在线阅读][下载 287K]
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  • 基于灵敏度分析的供水管网模型多目标校核

    信昆仑;詹书俊;陶涛;李树平;

    运用全局灵敏度分析方法(Sobol’法)对供水管网模型中的管道摩阻进行灵敏度分析,选取灵敏度较大的管道进行参数校核,并以实际给水管网为实例进行自动校核工作.校核结果表明,利用Sobol’法求得管道灵敏度后,只校核灵敏度较高的管段摩阻,减少了决策变量的个数,大大降低了校核时间,运用精英型非支配排序的多目标优化算法(NSGA-Ⅱ算法)进行求解,提高了校核效率,达到了预定的精度要求.

    2014年05期 v.42 736-739页 [查看摘要][在线阅读][下载 281K]
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  • 基于智能优化算法的供水管网漏水点定位

    刘书明;王欢欢;徐锦华;刘文君;

    针对城市供水管网的爆管事故,基于管网水力学模型和管网水压监测点的监测信息,利用3种智能优化算法——杜鹃算法、遗传算法和粒子群算法,建立了爆管定位模型,并在2个算例管网中进行了测试.2个算例管网的运行结果显示,杜鹃算法由于其调节参数少,快速搜寻能力强,在爆管定位的智能优化算法中显示了更优秀的定位能力,在小规模算例管网中可以实现对爆管点的定位,在较大规模的算例管网中也可以实现90%以上的定位寻优效果,显示了强大的算法应用可扩展性.

    2014年05期 v.42 740-744页 [查看摘要][在线阅读][下载 209K]
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材料科学与工程

  • 水泥-聚苯乙烯轻质材料的制备及抗冲击性

    朱洪波;李晨;闫美珠;吴梦雪;

    采用半干料压缩成型工艺制备一种水泥-聚苯乙烯轻质材料,通过压缩试验获得其应力-应变曲线,采用高低两种冲击能量测试抗冲击性,利用自制装置测试和计算其对冲击力、冲击能量的吸收比,分析了水泥掺量以及纤维、乳胶粉对冲击力、冲击能量吸收比的影响.结果表明:该水泥-聚苯乙烯材料具有与传统聚苯乙烯混凝土完全不同的破坏形式,不发生脆性破坏,具有较高的韧性,在压缩作用下的应变可达到0.6以上;随着水泥掺量增加,材料对冲击力的吸收比先降低后升高,加入纤维、乳胶粉可提高材料对冲击力的吸收比;材料对冲击能量的吸收比先升高后降低,加入纤维、乳胶粉可提高低水泥掺量下冲击能量的吸收比,但降低了高水泥掺量下的吸收比.具体分析了各种因素的影响规律和作用机理.

    2014年05期 v.42 745-750+756页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K]
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  • 混凝土气孔结构对其强度及界面过渡区的影响

    高辉;张雄;张永娟;

    为便于高性能混凝土引气剂的开发和应用,采用定量体视学图像分析法,测定掺有9种引气剂的混凝土28d气孔结构参数,运用灰色关联分析方法,研究不同范围孔径对混凝土抗压强度的影响,并采用显微硬度仪对混凝土界面过渡区进行了测试分析.结果表明:各范围孔径与抗压强度的关联性均为负;但不同的范围孔径对混凝土28d抗压强度的影响有所不同,混凝土总孔隙率相近条件下,增加10~200μm范围孔径的气孔孔隙率,减少200~1 600μm范围孔径的气孔孔隙率,使气孔的平均孔径及平均间距系数减小,混凝土的界面过渡区宽度缩短,显微硬度提高,有利于减小因引气而造成的抗压强度损失.

    2014年05期 v.42 751-756页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
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机械、车辆与能源工程

  • 柴油机燃用丁醇-柴油燃料的非常规排放特性

    楼狄明;樊晓旭;张涛;范文佳;

    对某共轨柴油机燃用国V柴油(简称D100)、丁醇-柴油混合燃料的CO2,CH4,N2O,SO2和醛类等非常规排放特性进行了研究.在未对原机做任何改动的情况下,分别燃用丁醇体积比为0,10%,20%,30%和50%的5种丁醇-柴油混合燃料,分析比较了不同丁醇-柴油配比对发动机非常规排放的影响.结果表明:共轨柴油机燃用丁醇-柴油混合燃料后,在外特性下,与D100相比,各掺混比的混合燃料CO2、N2O、醛类和SO2排放升高且均随着丁醇掺混比的增加呈升高趋势,CH4整体排放较低;在最大转矩转速1 400r·min-1和额定转速2 200r·min-1负荷特性下,与D100相比,随着负荷的增加,丁醇-柴油混合燃料CO2、N2O、醛类和SO2排放升高,CH4排放在1.0×10-6以内.

    2014年05期 v.42 757-761页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K]
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  • 喷油策略对直喷汽油机快速起动的影响

    杜爱民;李萌萌;李俊辉;尹建民;

    运用CFD(computational fluid dynamics)手段,对一款缸内直喷汽油机快速起动工况中的二次喷油策略进行分析研究.结果表明:过早的初次喷油会在活塞表面形成大量的油膜,导致燃油蒸发量过少,使得缸内混合气过稀,无法满足点火要求;第一次喷油越迟,滞留在排气门坑处的浓混合气越多,导致未燃碳氢排放增加,常温初次喷油时刻应设定在270°CA(曲轴转角)~240°CA BTDC(上止点前)范围内;相较于第一次喷油,在压缩过程中的第二次喷油对壁面油膜的影响较小,早于90°CA BTDC的喷油会导致液滴与缸套发生较多的碰撞;根据仿真结果,常温冷机起动的第二次喷油时刻应当设定在90°CA BTDC之后.

    2014年05期 v.42 762-768页 [查看摘要][在线阅读][下载 847K]
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  • 低阻车身形体的参数化建模与气动试验

    韦甘;杨志刚;李启良;

    用控制点和曲线对车身的侧视图、俯视图和横截面图进行参数化,结合试验设计和局部加密的方法对2维车身进行优化得到全局较优解.从2维优化车身出发,构建不带车轮的2个3维车身形体.计算得到它们的气动阻力系数分别为0.057和0.089,可以作为低阻形体为理想车身的相关研究提供参考.缩比模型的风洞试验结果与数值计算结果基本吻合,验证了低阻车身形体参数化建模方法的可行性.

    2014年05期 v.42 769-772+781页 [查看摘要][在线阅读][下载 289K]
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  • 制动器摩擦尖叫台架试验与不确定性统计分析

    张立军;刁坤;孟德建;余卓平;

    制动器的摩擦尖叫具有显著的不确定特征.基于制动声振试验台,开展盘式制动器的多工况制动尖叫试验,考察了尖叫的不确定性.为了进行不确定性分析,提出了基于噪声信号时频分析结果,能够全面反映尖叫的时间、频率和幅值特征的摩擦尖叫提取方法;建立了尖叫不确定性的统计分析流程、尖叫频率和声压级的统计性指标和基于QQ图的概率密度分布检验方法;提出了"频率数值倍数性和发生时刻一致性"的尖叫倍频关系充分必要条件,并建立了考虑倍频关系的尖叫不确定性统计分析方法.利用这些流程和方法分析了制动尖叫的不确定性.研究发现:不同的尖叫频率及其声压级具有不同的均值和标准差统计特性;尖叫频率近似服从正态分布,尖叫声压级越高,发生频次越低;拖滞工况和减速工况下的尖叫频率既有相同频率,也存在不同频率,而且频率和声压级的统计特性也存在一定的差别.

    2014年05期 v.42 773-781页 [查看摘要][在线阅读][下载 796K]
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电子、计算机、控制与系统

  • 一种基于时分复用的云资源管理方法

    匡桂娟;曾国荪;

    为了实现多租户的云计算环境下用户对计算资源的公平使用,用有限资源应对最大量的用户需求,针对云计算中成批到达的可划分独立任务,研究了一种基于时分复用的虚拟化资源管理方法.将整个云中计算资源作为复用对象,根据用户任务需求确定资源的复用周期和时间片,给出了资源时分复用的多种策略,并且对不同策略进行了深入的性能指标分析,形成了相应结论,以应对和指导不同应用场景.最后验证了资源管理方法的有效性.

    2014年05期 v.42 782-789+803页 [查看摘要][在线阅读][下载 251K]
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  • 改进规则的可放缩矢量图形地图的查询模型

    杜庆峰;卢冬蕊;

    分析了基于SVG(可放缩矢量图形)格式时态GIS(地理信息系统)领域,尤其是地理元素查询方面的研究现状,针对现有的XML(可扩展标记语言)查询方法进行了分析和对比.在基于SVG语法规则改进研究的基础上,并结合LISAⅡ(layered intersection scan algorithmⅡ,分层交叉扫描算法Ⅱ)查询技术,提出了一种适合改进规则的SVG格式的GIS数据地理元素查询模型及其算法,通过定义关键字查询语法规则表达式,定义关键字查询的"&"和"or"操作规则,实现了组合查询;通过定义实体元素节点,减少了节点数,提高了查询效率.该模型实现了SVG格式地图的地理元素查询,包括对整幅地图的各种组合查询和分图层的各种组合查询,解决了基于SVG格式地图元素查询的技术瓶颈.大量的数据验证表明,该查询模型是有效的.

    2014年05期 v.42 790-797页 [查看摘要][在线阅读][下载 350K]
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数理科学与化学

  • 无罚函数无滤子的非单调无二次规划方法

    刘爱兰;濮定国;

    提出了求解光滑不等式约束最优化问题的非单调无罚函数无滤子的无二次规划非可行域方法.通过乘子和非线性互补函数,构造一个等价于原约束问题1阶最优条件的非光滑方程组.在此基础上,通过牛顿-拟牛顿迭代得到满足1阶最优条件的解,在迭代中采用了无罚函数无滤子的非单调线搜索方法以避免罚函数的选取和滤子的存储,使得目标函数或者约束违反度函数具有充分的非单调下降,试探步更易于接受.算法不要求迭代点和初始点严格可行.该算法是可实现的,具有全局收敛性.另外,在较弱条件下可以证明该方法具有超线性收敛性.

    2014年05期 v.42 798-803页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 一类多项式全局优化的差分算法

    朱经浩;何似菡;

    引入一类n元多项式的倒向微分流以求解全局优化问题.沿着倒向微分流,建立一个差分-牛顿混合算法,并证明了由算法所得迭代点的绝对误差受到差分步长的一致界囿.应用所建立的算法,给出了一个数值计算的例子.

    2014年05期 v.42 804-806+822页 [查看摘要][在线阅读][下载 159K]
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  • 块Hankel矩阵快速低秩估计及在地震信号中的应用

    鲁玲;许威;

    通过利用BHHB矩阵(复数块Hankel矩阵)的结构特点,提出了快速稳定的对BHHB矩阵进行SVD(奇异值分解)分解的方法.该方法首先进行Lanczos二对角化,若是对称BHHB矩阵,则进行三对角化来保持对称性;然后利用Twisted分解方法对实二对角方阵(或对称三对角矩阵)进行SVD分解.此快速SVD算法的优势在于,Lanczos分解过程中使用了新的BHHB矩阵与向量的快速乘法,该乘法通过1维FFT(快速傅里叶变换)代替多维FFT,在加快计算速度的同时减少了存储量;而后Twisted分解采用部分SVD而不是整体SVD,从而节约了计算时间.数值试验结果表明,快速SVD算法大大提高了计算效率,减少了存储空间;地震信号的实验结果说明,Cadzow滤波方法比目前常用的预测滤波技术效果更好,结合快速SVD算法后,能够快速有效去除信号中的噪声.因此,块Hankel矩阵的快速SVD分解算法在地震信号处理和其他涉及块Hankel矩阵的实际应用中,尤其是解决大规模问题方面,有很好的发展前景.

    2014年05期 v.42 807-815页 [查看摘要][在线阅读][下载 712K]
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  • 前驱物沉淀法制备硅藻土/TiO_2/TiO_x的研究

    杨宇翔;王燕南;朴东训;刘向农;

    采用溶胶-凝胶法将TiO2包覆在硅藻土(Diatomite)表面,并采用前驱物沉淀法制备包覆平整致密的硅藻土/TiO2/TiOx珠光颜料,探讨了pH值和煅烧温度对最终产物形貌的影响.结果表明:当溶液的pH值为5.0时,黑色钛氧化物颗粒细小,在珠光颜料表面分散比较均匀,包覆平整致密.650℃煅烧时,包覆粒子颗粒细小,包覆平整致密;700℃煅烧时,包覆平整致密,但包覆粒子尺寸较大.

    2014年05期 v.42 816-822页 [查看摘要][在线阅读][下载 527K]
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