摘要：阳离子聚合是制备高分子材料的重要方法之一。因阳离子聚合反应活性高、可控性差,采用传统的方式对其进行深入研究难度往往很大。微反应器技术因其优异的过程控制能力在阳离子聚合研究中表现出得天独厚的优势。本文介绍了微反应器内传统阳离子聚合和活性阳离子聚合的研究进展,论述了微反应器对提高异丁烯、乙烯基醚类单体阳离子聚合反应可控性、反应效率以及机理研究的重要作用,探讨了阳离子聚合体系和装备理性设计的方向。

摘要：开发低成本、高性能的氧还原铂基催化剂仍然是目前推动质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化进程的重要方向。在拓展单晶电极表面的相关研究中,活性金属铂的原子排布、应力应变、周边配位环境等因素都被认为对氧还原的性能具有重要影响。然而,在规整表面的单晶电极上得到的经验并不能完全指导纳米催化剂的设计,这是因为纳米颗粒存在着尺寸效应带来的活性-利用率的矛盾关系。通过在纳米尺度上模拟单晶电极的性质,构造纳米薄膜材料及二维晶面可控的纳米材料,可以一定程度上实现拓展表面性质。结合本课题组的研究工作,本文总结了拓展表面催化剂用于氧还原反应的理论和实验结果,探讨了纳米催化剂的发展和目前存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。

摘要：微分散是微化工技术的重要组成部分,其装备和过程的复杂性使得相关研究受到诸多限制,传统思想指导下微分散基础研究以“设计-实验-模型”为思路,进展缓慢。近年来,人工智能方法因其强大的识别和回归能力在化工领域备受关注,人工智能辅助的微分散基础研究有利于形成微化工过程认识的新范式,促进微化工技术发展。本文介绍了人工智能方法的一般思路及其针对微分散研究的适用性,综述了人工智能技术在显微图像识别、液滴和气泡分散尺寸预测以及微分散过程控制和优化中的研究进展,对未来基于人工智能的微化工研究进行了展望。

摘要：在碳达峰碳中和的背景下,能源结构转型势在必行。氢能是以非化石能源为主体的新型能源系统的重要能量载体。目前氢能的发展瓶颈在于氢气的储运。以乙基咔唑/全氢化乙基咔唑为代表的有机液体储氢技术提供了一种安全、高效的储氢方式。全氢化乙基咔唑脱氢温度高、催化剂稳定性差等问题是限制该技术大规模应用的主要挑战。基于此,介绍了全氢化乙基咔唑催化脱氢过程的反应机理,阐述其反应路径、反应动力学、催化反应过程;综述了目前脱氢催化剂的研究进展,对脱氢催化剂的循环性能进行总结,并归纳了失活机理;结合脱氢反应的特点提出反应器设计的挑战,并介绍目前典型的脱氢反应器。最后,针对现阶段全氢化乙基咔唑脱氢反应的潜在挑战,对该技术在储氢领域的应用进行了展望。

摘要：传统的自驱动液晶弹性体,受限于单一的材料化学设计,仅能在特定条件(或温度范围)下实现自主运动.为了解决这一限制,本研究基于扭曲带状的自驱动液晶弹性体,通过调节网络的交联密度和引入非液晶共聚单体的方法,成功实现了对自驱动液晶弹性体工作温度的精确设计.在进一步优化材料的驱动性能和力学性能后,获得了工作温度范围不同的自驱动液晶弹性体,分别实现了不同软体驱动器在升温和降温过程中的按需依次滚动.这种可调工作温度的自驱动液晶弹性体将显著拓展软机器人材料的设计应用领域.

摘要：毛细现象在人类的生产生活中广泛存在,它源于微观分子间的相互作用力,其影响又表现在宏观层面。探究微观分子层面毛细作用规律,可用来指导多相流驱替、微流体芯片中的被动运输、微反应器设计等工程实践,具有重要的研究价值。对微通道中毛细填充动力学的研究进展进行了综述,总结了毛细流动在工程中的应用。分析了毛细现象的动力学规律,并对毛细流动的研究进行了展望,可为微通道中流体动力学理论发展及其应用提供参考。

摘要：为了研究质子酸催化的环己酮肟液相贝克曼重排反应机理,使用密度泛函理论中的B3LYP-D3/6-31G(d)方法研究了反应中的过渡态内禀反应坐标,并使用SMD隐式溶剂模型模拟了液相环境。利用前线分子轨道和表面静电势确定了反应的主导因素,通过频率计算获得了过渡态和中间体的Gibbs自由能,确定了速率控制步骤。重排反应不可逆,而水解可逆,环己酮肟先进行双分子重排,然后进行反向水解。低温下,少量水对反应影响较小,提出了环己酮肟最有可能发生双分子重排-水解反应路径。在乙腈溶剂中,静电效应是环己酮肟与质子发生亲电反应的主导因素,局部亲电/亲核性是质子化环己酮肟与水或环己酮肟发生亲核反应的主导因素。本研究有助于深入理解环己酮肟液相贝克曼重排过程,并为避免发生副反应的固体催化剂设计提供理论基础。

摘要：电化学脱盐技术通过可逆的电化学过程实现离子固定化,是一种很有前途的节能水处理技术。有关脱盐机理的研究有助于深入了解离子传输和去除特性,进而为材料和电池的设计提供理论支持。根据电化学基本原理,可以将电化学脱盐机理分为电吸附机理与电荷转移机理两大类,后者包括氧化还原活性导电聚合物、离子插入(或插层)反应、转化反应以及氧化还原活性电解质。先进表征技术(包括原位X射线技术、原位波谱技术以及其他技术)和计算机建模与仿真(包括分子动力学模拟、密度泛函理论、有限元分析)在机理分析中起到关键作用。

摘要：供应链全球化发展为企业带来广阔前景,但庞大的供应链体系也造成供应链中断风险激增,为企业带来了巨大潜在风险。然而,由于供应链中断风险难以预知,针对中断的弹性供应链优化设计方法还远不成熟。在此背景下,建立了一种新颖的弹性供应链设计优化方法,旨在增强供应链抵御中断的能力。提出并定义了节点中断风险评价指标(NDII),以反映节点中断对供应链的影响程度。定义风险系数(RW)以表征供应链风险程度,避免了对风险场景及其概率分布的预测,同时体现企业对供应链弹性的重视程度。基于鲁棒优化(RO)方法,建立了对高风险节点惩罚的NDII-RO优化方法,并应用于广东省生物燃料供应链优化设计。优化结果表明该方法可实现抵御中断风险的弹性供应链设计。

摘要：聚烯烃弹性体(POE)具有优异的性能而应用广泛,其工业生产通常采用溶液聚合方法。POE反应介质流变行为复杂,受温度、剪切速率、聚合物浓度等诸多因素影响。同时,反应介质的流变行为是决定混合效果的重要因素,进而影响反应进程。由于反应、流变和流场的相互作用,POE溶液聚合反应器的设计和生产过程控制面临着挑战。基于实测的动力学和流变数据,针对POE溶液聚合反应器建立了一个耦合计算流体力学(CFD)模型,综合考虑了流动、混合效率、反应动力学和流变特性等方面的影响,探究了不同工艺条件(搅拌转速、停留时间、进料温度)对速度场、温度场、浓度场、流变特性等参数的影响规律,为优化实际工业过程提供参考。