摘要：英国散裂中子源(ISIS)在工程材料中子衍射领域有着十余年丰富的研究经验,最为典型的衍射谱仪之一的Engin-X在材料、加工等方向有着广泛应用,包括残余应力分布测量、金属相变分析、微观力学研究等.Engin-X通过设置红外加热型高温炉配套材料试验机的样品环境以实现中子衍射原位高温力学实验,目前原位实验中高温炉最高设计温度可达1100℃.通过优化高温炉反射罩形状、布局、反射涂层,以及合理设置反射挡板等措施(例如采用一种椭圆-圆组合形状的反射罩),可实现更优的光线聚焦效果.模拟计算得知样品的能量吸收可提高109%以上,最终高温可达1400℃.相关研究有望拓展Engin-X中子衍射技术在材料研究领域的应用,同时也为中国散裂中子源(CSNS)工程材料衍射谱仪样品环境设计提供借鉴经验.

摘要：淡水水体中水华的暴发对水环境造成严重危害,营养盐对形成水华起着重要的作用。为探究水华暴发期营养盐对藻类生长的影响程度,以三峡水库的支流澎溪河原生藻类群落为实验对象,利用自主设计的原位装置开展原位受控实验。在装置内进行了磷、高氮和低氮3种实验,装置内的其他生境条件与周围的环境保持一致。研究发现:在磷实验和低氮实验过程中,叶绿素呈下降趋势,而在高氮实验中叶绿素呈上升趋势。为明确不同实验条件下叶绿素变化趋势不一致的原因,通过化学计量学、相关性分析及非线性拟合等方法,对形成不同叶绿素趋势的原因进行了分析研究,结果表明:水华暴发期澎溪河藻类生长的最适N∶P为32.52,且澎溪河藻类生长的最适总磷和总氮浓度分别为0.12、2.44 mg/L;营养盐和水温是原位条件下藻类生长的主要影响因素,营养盐浓度过高(总氮浓度高于2.44 mg/L)、营养盐浓度过低(低于化学计量学上藻类所需要最低营养盐浓度)、水温过低(低于20℃)均会抑制藻类的生长,且与营养盐浓度过高相比,水温过低/营养盐浓度过低对藻类生长抑制作用较强;水华的暴发需要同时满足营养盐条件(营养盐浓度需大于藻类在化学计量学上所需要的最低浓度)和温度条件(水温高于20℃)。

摘要：水的催化反应在界面进行,对新能源开发和环境保护等领域具有至关重要的作用.理解催化反应中材料界面水分子的结构、物性和分子机制,对于解决清洁能源、污水处理等关系国计民生的重大问题具有关键意义.由于水的复杂性,对于水分子在催化反应中的作用至今仍存在很大争议.界面水分子在催化反应中作为反应物、催化剂、溶剂,或是兼而有之,一直是科学界争论的热点话题.近年来,随着原位实验技术和计算机能力的快速提高,人们已经能够在原子尺度对催化反应中的界面水分子行为进行实时观测和理论模拟,为解析水在催化反应中的作用提供了实验依据和理论基础.本文简述当前催化反应中界面水研究面临的巨大机遇和挑战,以及现有实验和理论方法的最新进展和所遇到的困难,为设计优化与水应用相关的高效催化剂提供可行的思路.

摘要：在桥梁悬臂法施工过程中,合龙段混凝土常由于温度应力而开裂。为采用有限元方法合理的分析合龙段混凝土施工期水化热的温度场,提出了分区时变温升速率计算方法。在该方法中,首先,根据混凝土的浇筑顺序,将合龙段分为n个区域;然后,根据混凝土的绝热温升试验结果和不同区域的浇筑时间,对于每个区域施加不同的随时间变化的温升速率。为验证算法的合理性,对西安市红光路沣河大桥D合龙段进行施工阶段温度场实测。实测和计算的温度结果表明,与不分区相比,分区时变温升速率计算方法的峰值误差和峰值滞后时间更小,温度峰值的计算误差小于5%,可供类似工程施工设计参考。

摘要：与传统块体金属材料相比,纳米金属材料具有更加优异的力学性能.而材料外在的力学性能与材料在外力作用下的原子尺度显微结构变化直接相关.研究金属材料在应力下结构演化的原子机制,建立一个清晰的原子尺度下微观结构演变的物理图像,是高性能材料设计和优化的重要基础.主要介绍近年来面心立方纳米金属变形机理研究上取得的主要进展.首先,对各种研究金属纳米材料变形机制的实验方法进行一个简单的介绍;然后,对多晶和单晶金属纳米材料的尺寸效应以及变形机制的研究进行总结;最后,归纳纳米金属材料与块体金属材料塑性变形模式的不同,并对未来面临的挑战做简要的展望.

摘要：深海蕴藏着地球上远未认知和开发的宝藏,但深海作为人类活动的新疆域和新热点,相比陆域和近海,在环境生态保护方面面临更严峻的问题与挑战。为了促进深海资源开发与环境生态保护协调发展,本文从装备的视角详细梳理了国内外深海环境生态保护相关的装备种类及其发展历程、现状和存在的挑战。从原位探测、取样、陆域实验模拟、长周期观测等角度,综合分析了环境生态保护方面涉及的深海装备。基于我国深海环境生态保护装备的现状总结和发展态势研判,凝练了我国高精度深海环境参数传感技术受制于人、深海探测装备通用配套技术缺乏、大尺度综合深海环境模拟装备亟待突破、长周期载人原位实验能力不足等问题。从创新能力、顶层设计、人才培养、国际合作4个维度提出了发展对策和建议,以期从装备发展的角度来为推动深海生态文明建设和海洋命运共同体构建贡献中国智慧。