微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）是一种绿色能源技术，通过微生物的催化氧化代谢污水中的有机物同时产生电能，具有清洁环境和产电的双重优势，为可生物降解及可循环利用的废弃物转变成清洁能源提供了潜在的机会，在环境治理和能源利用方面表现出较好的应用前景。然而，目前相对较低的产电效率限制了MFCs的实际应用，其中阳极电极是产电微生物富集和传递电子的重要场所，与电池极化、电子导电性、生物相容性密切相关，是影响电池性能和运行成本的关键因素。碳纳米材料具有导电性好、比表面积大、孔隙率高、成本低等特点，被认为是微生物燃料电池重要的阳极材料，得到了广泛的研究和关注。本文主要从阳极电极种类、电极结构设计和电极材料改性等方面总结改善电极生物相容性、增加产电微生物附着量、提高反应活性位点的方法，并对提高产电性能的机理进行论述。最后对碳基电极材料进行展望，以期为制备高电化学活性的阳极材料提供理论指导

以武钢程潮铁矿西区开采为工程背景,采用现场钻孔监测与相似材料模型实验相结合的方法,对无底柱分段崩落法开采过程中顶板围岩的变形和崩落规律进行了系统研究.首先,结合矿体赋存条件、地层结构和开采进程,设计两个钻孔实时监测顶板围岩的崩落规律.其次,以模型相似理论为基础,确定了所要研究模型的剖面和几何尺寸,设计制作模型,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力、应变和破坏特征,并对百分表数据、应力盒数据、围岩位移和围岩破坏裂纹进行系统分析.研究成果初步揭示了金属矿山无底柱分段崩落法开采过程中,顶板围岩崩落机理和地表沉陷的基本规律

提出了一种构造具有正交性、对称性、紧支性以及较高消失矩的三带尺度滤波器与小波滤波器的方法.首先,通过设置尺度滤波器消失矩并转移尺度滤波器的对称性性质,有效地减少了构造尺度滤波器过程中未知量的个数以及计算推导过程的复杂度.在此基础上,利用格结构理论,给出了对具有仿酉特性的多相位矩阵的一种分解方法,并利用这种分解求出了冲击响应长度为9、消失矩为3以及响应长度为15、消失矩分别为3和4的小波滤波器.最后,把所求得的小波滤波器应用到多聚焦图像的融合中.实验结果表明,利用具有上述性质的三带小波进行图像融合可以得到比利用二带小波进行融合更好的效果

在铁矿粉烧结过程中,熔化的矿粉在冷却过程中起着粘结周围未熔矿粉的作用,因此这一粘结相的自身强度是衡量烧结矿固结状况的重要指标之一.运用这一新概念,以八种常用的铁矿粉为对象,在固定温度、改变碱度的条件下进行了粘结相自身强度特性的实验研究,并对影响铁矿粉粘结相自身强度的因素进行了理论分析.结果表明:不同种类的铁矿粉由于其自身特性的不同,所生成的烧结粘结相的强度以及随二元碱度的变化规律有明显差异.以此可以作为烧结优化配矿的重要技术依据

根据组合柔性结构的结构参数对其变形特性的影响,对组合柔性结构进行了分类,并给出了组合柔性结构中柔性杆存在非线性变形的条件.考虑柔性结构的变截面特征和非线性变形的问题,对组合柔性结构的变形特性进行了分析,建立了变形求解的非线性柔性模型.最后设计并加工了一种柔性铰链-柔性杆组合结构,分别采用伪刚体模型、拟柔性模型和非线性柔性模型对其变形进行理论计算,同时采用静电驱动方式对组合柔性结构的变形进行测试.结果表明,非线性柔性模型的计算结果与实验测试结果最接近,证明了此模型和分析方法的有效性

以大冶铁矿为工程背景,采用相似材料模型实验和数值模拟计算相结合的方法,对深凹露天转地下开采高陡边坡的变形和破坏规律进行了系统研究.首先,模型相似实验中,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力应变和破坏特征,对围岩位移和破坏裂纹进行系统分析,揭示了高陡边坡的变形和破坏基本规律.其次,采用有限差分软件,从地表沉降量、应力值变化和塑性区分布等方面与相似材料实验结果进行了对比分析.结果表明,高边坡竖向最大沉降为28.2mm,围岩破坏程度随着开采深度的增加递增,塑性区范围不断扩大,剪切破坏主要集中在两侧边坡的边脚部位.相似模型实验和数值模拟相结合可以较好地揭示深凹露天转地下开采过程中高陡边坡的变形和破坏基本特征,是一种较好的理论研究方法

为研究高柱支承框架结构的抗震性能,对一V形支撑立面不规则体型高层钢框架结构进行了1/12整体模型模拟地震振动台试验,以主要结构动力特性、基底反力、柱底反力为控制目标制作模型并测试了其振型、阻尼比及其在7度多遇、7度基本、7度罕遇烈度地震作用下的加速度和位移反应.模型总高4.65m,总质量59.2t,模拟地震波采用了ElCentro波和人工波.试验中结构表现出明显的扭转效应,悬挑部分的位移反应较大;地震波三向输入时,扭转反应比单向输入时大.根据试验结果和相似理论,推导、分析了原型结构的地震反应,并对原型结构薄弱环节的抗震设计提出了建议

针对金川Ⅲ矿区硐室围岩蠕变控制问题,通过对破碎工程系统中大件道工程围岩变形的监测发现有明显的流变特性,即包括急剧变形、减速变形以及变形趋于稳定的三个阶段.分析了围岩应力环境、矿物成分和地下水对硐室围岩变形的影响,提出了适合高地应力构造影响带围岩流变模型,并对流变参数作了分析.根据金川岩体流变过程是由弹性、塑性、黏弹性和黏塑性等多种变形共存的一个复杂过程,呈现出高度的非线性的特征,从理论上分析二次支护的最佳时机,即金川Ⅲ矿区深部岩体在开挖并进行一次支护后的第3周内可作为最佳的二次支护时机,允许变形量应控制在50~150 mm

从理论上分析了降低铁水中硅含量的三个途径:控制硅源;降低滴落带的高度;增加炉缸渣中的氧化性.在实验室进行了降低铁水中硅含量的实验,得到了铁水中硅含量的影响因素:提高二元碱度有利于降硅;增加渣中氧化物可降低SiO2的活度有利于降硅;Al2O3和SiO2不利于降硅;冶炼时焦炭中SiO2的挥发量随温度的升高而增多,使铁水中硅含量增加;随着滴落带高度的增加,铁水中硅含量不断增加.根据实验室研究针对唐山建龙公司高炉特点提出降低铁水中硅含量的措施,降硅效果明显,铁水中硅的质量分数由原来的0.55%左右降到了0.40%左右

开展了采用紧耦合气雾化方法制备Al基合金粉末的实验和理论研究.利用X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电镜和透射电镜分析了粉末的表面形貌、显微组织和结构特征,根据气雾化过程中熔滴的破碎模式和冷却行为确定了Al基合金的非晶化临界冷却速率及相应粉末粒径.结果表明:气雾化粉末中存在部分非晶粉末,非晶粉末的粒径小于26μm;Al基合金的非晶化临界冷却速率大致为106K·s-1;雾化中熔体的破碎和冷却是两个相互耦合(矛盾)的过程,快速冷却(大于104K·s-1)极大地阻碍熔体的充分雾化,同时熔滴的破碎模式对其冷却行为具有显著的影响.目前紧耦合气雾化技术还只能制得非晶/晶态混合的Al基合金粉末