DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 电化学分析 采用方波伏安法、计时电位法研究了Co在CoCl 2 -EMIC离子液体中的电化学行为，以确定电沉积具体实验条件。图1为Co 2+ 离子在摩尔比4:6的CoCl 2 -EMIC电解液中(120℃)方波伏安曲线的拟合图，可以明显的看到，在−0.28 V处有一个很强的还原峰，对应着2价Co 2+ 被还原的过程。采用计时电位法的测试曲线如图2所示，当采用较小的电流密度时，如−0.106 mA/cm 2 ，电位曲线只出现一个平台，这是因为此过程中工作电极附近的Co 2+ 被还原，电解液中的离子能及时扩散到电极附近参与还原反应，此时只有Co 2+ 离子被还原。当电流密度逐渐增加至−0.954 mA/cm 2 时，电解液中的Co 2+ 先迅速参与还原反应，而周围离子来不及扩散到电极附近，为了维持电流密度，工作电极附近的EMI + 离子参与还原。所以在计时电流曲线上出现了两个平台，分别为−0.3 V对应于Co 2+ 的还原和−1.3 V对应EMI + 离子的还原。由图还可以看出，随着电流密度的增大，从第一个平台过渡到第二个平台的时间也在逐渐减小。 图1. 摩尔比为4:6的CoCl 2 -EMIC离子液体在钨电极上的方波伏安图(120℃) 图2. 摩尔比为4:6的CoCl 2 -EMIC离子液体在钨电极上不同电流密度下的计时电位曲线(120℃) 为了进一步研究摩尔比为4:6的离子液体CoCl 2 -EMIC中钴在钨电极上的成核过程，研究了三电极体系中不同过电位下的计时电流曲线。电压瞬态时的电流曲线表现出明显的形核过程：当电容电流开始衰减，测试电流逐渐达到最大值I m ，对应的时间为t m ；然后电流随着时间的延长开始下降，最终达到一个稳定值。当过电位增加时，最大电流也在增加，且电流迅速增加的时间缩短，说明诱导时间变短。Hills等 [ 12 ] 提出了两种极限情况下的成核模型，瞬时模型和连续模型，瞬时模型指在施加电压的瞬间，所有的成核点都被激活；而连续模型指在计时电流实验过程中，成核点逐渐被激活。这两种成核模型满足以下程 I 2 I m 2 = 1.9542 t / t m { 1 − exp [ − 1.2564 ( t / t m ) ] } 2 (瞬时模型) (1) I 2 I m 2 = 1.2254 t / t m { 1 − exp [ − 2.3367 ( t / t m ) 2 ] } (连续模型) (2) 式中，I：电流密度，I m ：最大电流密度，t：时间，t m ：电流密度达到最大值I m 时对应的时间。 为了辨别这两种成核过程，将即时电流曲线做拟合处理，令时间 t ′ = t − t 0 ，最大电流对应的时间 t ′ m = t m − t 0 ，令电流 I ′ = I m − I 0 ，此时最大电流 I ′ m = I m − I 0 ，其中 t 0 为电流I随 t 1 / 2 呈线性的起始时间， I 0 为其对应的电流。由 I ′ / I ′ m 与 t ′ / t ′ m 对应的无因次点以及利用等式1和2得到理论曲线组合成图3。从图中可以看出其无因次曲线更靠近瞬时成核的无因次曲线，表明金属钴在钨电极上电沉积初始过程遵循扩散控制瞬时成核和三维生长方式 [ 13 ]。 图3. 摩尔比为4:6的CoCl 2 -EMIC离子液体的无因次 ( I / I m ) 2 − ( t ′ / t ′ m ) 曲线(120℃) 3.2. 钴的电沉积和形貌分析 通过电化学分析结果可知，调节一定的电沉积条件，可以改变电解液中发生还原反应速率，并且影响钴形核成长的特性，从而引导特殊纳米结构的生成。经过优化离子液体组成、电沉积温度和沉积电位等条件，最终在120℃，−0.65 V的电位下沉积1200 s，获得形貌均匀的钴纳米线。图4(a)给出了钴纳米线的透射电子显微镜照片，可以看到钴纳米线的直径约为450 nm，长度约为5 µm，长径比约为9.4。图4(b)是上述钴纳米线的透射电镜能谱分析，结果表明纳米线中钴的纯度很高，少量的Cl元素来源于离子液体，W元素为基体钨片，而O元素的存在是由于纳米线表面钴在空气中氧化，形成CoO或表面吸附氧。图4(b)中的插图为钴纳米线的透射电镜电子衍射图谱，表明该纳米线为非晶结构。 3.3. 空气气氛中电沉积钴纳米线 按照离子液体对水的敏感性，可以分为亲水性和疏水性两种，本文使用的EMIC类离子液体已被证明是极易与水发生反应的。因而EMIC暴露在空气中很快会吸水变质，无法在直接在空气环境中使用，这很大程度上限制了离子液体的工业化推广。在实验过程中发现，摩尔比为4:6的CoCl 2 -EMIC离子液体制备完成并冷却至室温时呈固态，而且在空气中性质稳定，因此尝试了在空气条件下电沉积钴纳米线。将在手套箱中加热至120℃制备的离子液体分为两份，自然冷却成为固体后从手套箱中取出，分别在空气中放置48小时和96小时。再用这两份离子液体在空气中120℃温度下−0.65 V的电位沉积1200 s。图5给出了空气中电沉积得到钴纳米线的扫描透射电子显微镜照片，可以看到纳米线直径约为240 nm，与手套箱中沉积所得纳米线形貌相似。这一结果说明CoCl 2 -EMIC离子液体相比于EMIC更加稳定，适合于在空气中电沉积，这将大大促进其在工业领域中的应用。 图4. (a) 钴纳米线的透射电子显微镜照片，(b) 钴纳米线的能谱分析，右上角插入图片为钴纳米线电子衍射图谱 图5. 空气中保存不同时间后的CoCl 2 -EMIC离子液体电沉积得到钴纳米线SEM照片。(a) 空气中保存48小时；(b) 空气中保存96小时 3.4. 钴纳米线的磁性 将电沉积得到的钴纳米线经过清洗，采用振动样品磁强计对其平行与垂直方向进行磁性能测试，结果如图6磁滞回线所示。可以看到，钴纳米线平行于线米线方向剩磁比更大，易磁化轴的方向平行与纳米线的长轴方向，饱和磁化强度为0.026 emu。结果表明此方法制备的钴纳米线有一定的磁各向异性，但饱和磁化强度不高，剩磁比有一定差别，磁各向异性不明显，其原因可能是纳米线长径比不高，并且为非晶结构。 图6. Co纳米线磁滞曲线CoCl 2 -EMIC，900 s，120˚C，−0.65V 4:6 mol%
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user: 4. 结论 本文以摩尔比为4:6的CoCl 2 -EMIC离子液体电沉积制备得到钴纳米线，采用电化学分析方法研究了不同条件下沉积的可行性，并通过计时电流法探讨钴纳米线的成核机制。最终在−0.65 V，120℃的条件下沉积1200s，可以获得一定长径比的钴纳米线。并且，本文探索了在空气条件下CoCl 2 -EMIC离子液体的稳定性，证实空气条件下，离子液体中电沉积钴纳米线的可行性，电沉积得到的纳米线具有一定的磁各向异性。
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user: 摘 要 本文以抗剪强度和抗拉强度作为沥青路面层间粘结状态的评价指标，分析不同乳化沥青对沥青路面层间粘结状态的影响，通过在高速公路养护工程中实际应用，验证了高性能不粘轮乳化沥青的使用性能，并进行了社会和经济效益的分析。结果表明：高性能不粘轮乳化沥青的层间粘结效果明显优于SBS改性乳化沥青和普通乳化沥青；高性能不粘轮乳化沥青在起到不粘轮效果的同时，可提供很高的路面结构层间粘结力；高性能不粘轮乳化沥青在新铺路面上的粘结效果比铣刨路面好；高性能不粘轮乳化沥青具有很好的经济效益和社会效益，推广应用前景广阔。 关键词 :乳化沥青，粘层，养护工程，不粘轮，附着力拉拔强度 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 我国的路面结构为多层结构，层间采用粘结措施使路面结构成为一个整体，但施工过程中层间粘结施工质量控制常常被忽视而成为薄弱环节。大量研究和经验结果表明，在路面使用过程中，层间粘结性能降低，特别是在高温、重载等不利条件下，层间粘结性能降低将导致过早出现各种路面病害，严重影响路面使用性能 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。 目前，国内大多数道路施工中采用乳化沥青作为粘层材料，其中，应用比较广泛的乳化沥青种类为普通乳化沥青、SBR改性乳化沥青和SBS改性乳化沥青。在陡坡、弯道等特殊路段以及高温、超载等使用条件下，常用的乳化沥青不能完全满足路面结构层间粘结性能的要求 [ 4 ] [ 5 ]。 杜永安、蒋爱明等等 [ 6 ] [ 7 ] 研究认为适当提高乳化剂掺量能提高乳化沥青粘结性能，并且在沥青面层与半刚性基层之间增加柔性基层能提高层间粘结效果，提高道路结构整体性能；田俊壮、苏新国等 [ 8 ] [ 9 ] 研究发现AC密级配路面结构组合和SBS改性乳化沥青的搭配粘结性能最优，粘结性能均强于其他组合。 基于此，本项目采用高性能不粘轮乳化沥青作为粘层材料，对比分析其与常规乳化沥青的性能区别，为其大面积的推广应用提供技术支撑。本文采用室内剪切试验和拉拔试验的方法，选用4 cm SMA-13 +乳化沥青粘层 + 6 cm AC-20的路面结构、三种乳化沥青作为粘层材料，通过室内试验研究不同乳化沥青材料作为层间粘结材料的性能，并通过实体工程的实施，验证高性能不粘轮乳化沥青的实际应用效果。
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user: 2. 原材料选择及性能指标 为了对比高性能不粘轮乳化沥青与常规乳化沥青的性能区别，选取高性能不粘轮乳化沥青、普通乳化沥青和SBS改性乳化沥青进行对比研究，三种乳化沥青的检测指标如表1所示。 Table 1 Technical requirements of trackless emulsified asphal 检验项目 单位 实测值 普通乳化沥青 SBS改性乳化沥青 高性能不粘轮乳化沥青 破乳速度 / 快裂 快裂 快裂 粒子电荷 / 阳离子(+) 阳离子(+) 阳离子(+) 筛上残留物(1.18 mm筛) % 0.06 0.02 0.03 沥青标准粘度(25℃) s 18 19 17 蒸发残留物 蒸发残留物含量 % 51.6 55.0 52.9 针入度(25℃) 0.1 mm 72 68 28.7 软化点 ℃ 60 69.5 89.2 溶解度 % 99.85 99.32 99.66 常温贮存 稳定性 5 d % 1.2 1.9 1.6 1 d % 0.2 0.5 0.3 粘轮情况 / 粘轮 粘轮 不粘轮 拉拔强度(25℃) MPa 1.03 1.27 1.68 表1. 不粘轮乳化沥青技术要求
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user: 3. 层间粘结性能评价 3.1. 路面结构组合 结合山东省目前常用的“4 cm SMA-13 + 乳化沥青粘层 + 6 cm AC-20”的沥青路面结构组合，分析不同乳化沥青材料对层间粘结状态的影响。采用该路面结构组合进行室内模拟试验，如图1所示。 图1. 路面结构组合 3.2. 试验评价方法 剪切试验是目前评价沥青路面结构层间粘结性能的主要方法，但该试验方法不能反映路面结构在车辆竖向荷载的抗拉拔性能，因此本文选择斜面剪切试验和拉拔试验，并对沥青路面结构在受力状态下的剪应力和拉应力进行相关性分析。并根据相关文献研究和工程实践经验，本文选择乳化沥青用量和层间污染作为研究沥青路面结构层间粘结性能的因素。 剪切试验采用40˚斜面夹角，加载速度为2 mm/min，试验数据通过应力和位移传感器采集和记录，剪应力通过最大荷载值计算，计算公式如下： τ = sin ( 40 ° ) × F / S (1) 式中：S为试件剪切截面积，为7.85 × 10 −3 m 2 。 拉拔试验采用环氧树脂作为粘结材料，采用万能试验机进行拉拔试验，加载速度为20 mm/min。 3.3. 层间粘结性能试验 不同种类的乳化沥青分别采用4种乳化沥青用量，按照固含量折算成纯沥青用量分别为0.2 kg/m 2 、0.4 kg/m 2 、0.6 kg/m 2 、0.8 kg/m 2 ，进行剪切试验和拉拔试验。试验结果如表2、图2和图3所示。 Table 2 Interlaminar shear stress and tensile stress under different emulsified asphalt conten 纯沥青用量(kg/m 2 ) 0.2 0.4 0.6 0.8 剪应力(MPa) 普通乳化沥青 0.527 0.690 0.535 0.451 SBS改性乳化沥青 0.763 0.938 0.815 0.706 高性能不粘轮乳化沥青 0.797 1.252 1.169 0.980 拉应力(MPa) 普通乳化沥青 0.422 0.561 0.446 0.358 SBS改性乳化沥青 0.636 0.763 0.668 0.593 高性能不粘轮乳化沥青 0.675 1.070 0.950 0.784 表2. 不同乳化沥青用量下的层间剪应力和拉应力 图2. 剪应力与乳化沥青用量的关系曲线 图3. 拉应力与乳化沥青用量的关系曲线 由试验结果可知，随着乳化沥青用量的增大，三种乳化沥青的层间剪应力和拉应力均出现先增大后减小的趋势，在乳化沥青用量为0.4 kg/m 2 时达到峰值，故0.4 kg/m 2 为最佳乳化沥青用量，此时路面结构层间粘结性能最优。在相同的乳化沥青用量下，三种乳化沥青的层间剪应力和拉应力的大小顺序为：高性能不粘轮乳化沥青 > SBS改性乳化沥青 > 普通乳化沥青。数据表明，采用高性能不粘轮乳化沥青作为粘结材料时，其层间粘结效果明显优于SBS改性乳化沥青和普通乳化沥青，是一种性能可靠的层间粘结材料。
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user: 4. 工程应用 4.1. 施工方案 高性能不粘轮乳化沥青分别在荷关高速、青银高速夏津段和潍莱高速养护维修项目进行了应用。施工方案有两种：方案一为铣刨4 cm SMA-13上面层后喷洒高性能不粘轮乳化沥青，然后回铺4 cm SMA-13，如图4所示；方案二为铣刨4 cm SMA-13上面层和6 cm AC-20中面层，回铺6 cm AC-20后喷洒高性能不粘轮乳化沥青，然后回铺4 cm SMA-13，如图5所示。 图4. 铣刨面上喷洒高性能不粘轮乳化沥青 图5. 新铺中面层上喷洒高性能不粘轮乳化沥青 4.2. 施工技术要求 (1) 施工环境 当存在大风、大雾、降雨、环境温度低于10℃等情况下，不得洒布不粘轮乳化沥青。 (2) 下卧层表面清理 在乳化沥青洒布施工前，对路缘石等相应结构物进行防污染覆盖措施，采用清扫车或人工将下卧层表面杂物清除干净，并用森林灭火器等清扫设备吹净表面浮灰，下卧层保持坚实、稳定、平整、干净和干燥。 (3) 喷洒施工 ① 按照设定洒布量要求进行喷洒施工，根据工作面处理情况，适当增加洒布量，确保喷洒后表面完全覆盖，如图6所示。 ② 洒布温度：不粘轮乳化沥青属于改性乳化沥青范畴，洒布温度严格控制在60℃~80℃之间，防止因温度过高导致乳化沥青破乳堵塞沥青泵。 ③ 为保证路面喷洒时形成重叠，乳化沥青喷洒管与路表面形成30度角并控制喷洒高度。 ④ 喷洒时，需做到不流淌，不在局部形成淤积，对于喷洒过量处，应人工刮除。 ⑤ 洒布施工结束后，采取防污染措施，禁止一切车辆和行人通行，表干控制以手触摸不粘附为准。 图6. 高性能不粘轮乳化沥青喷洒 4.3. 现场检测 (1) 破乳时间 从三条高速公路养护项目的喷洒情况来看，高性能不粘轮乳化沥青的破乳时间为30~40 min。 (2) 粘轮情况 待高性能不粘轮乳化沥青破乳后，用手触摸无粘手现象，如图7所示。在遭受料车碾压后，车轮上没有沥青且不产生拉丝现场，粘层沥青没有被带走，而是产生一条很深的车轮痕迹，如图8所示。由此说明不粘轮乳化沥青破乳后，不会发生粘轮，可有效保护粘层免受摊铺设备和运输车辆破坏。 图7. 破乳后无粘手现象 图8. 车辆碾压后产生轮迹 (3) 附着力拉拔强度 待高性能不粘轮乳化沥青破乳后，进行附着力拉拔试验检测，如图9所示，具体检测结果如表3所示。 图9. 附着力拉拔试验检测 Table 3 Test results of adhesion pull-out tes 1 2 3 平均值 4 5 6 平均值 施工方案 方案一 方案二 试验温度(℃) 45.0 45.2 45.2 45.1 46.6 46.7 46.5 46.6 附着力拉拔强度(MPa) 1.16 1.20 1.15 1.17 1.32 1.28 1.40 1.33 表3. 附着力拉拔试验检测结果 从附着力拉拔试验检测数据来看，方案二的附着力拉拔强度要高于方案一，这说明铣刨工作面的沟槽和平整度对试验结果造成了影响。因此，为保证路面结构的层间粘结效果，高速公路养护工程中应特别注意铣刨环节的精细化。
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user: 5. 效益分析 5.1. 经济效益 沥青粘结层遭施工破坏或自身粘结效果不良会使沥青路面处于半连续或不连续的状态，经力学结构计算可知，半连续或不连续的状态会缩短道路使用寿命至少一半，理想状态下表面层使用寿命假设为10年，半连续或不连续状态下路面使用寿命假设为5年。选取1 km单车道施工段落计算高性能不粘轮乳化沥青的综合效益，比较两种不同粘结层方案的效益差异。使用5年后维修面层的工艺为：铣刨旧沥青表面层(4 cm SMA-13)，洒布粘层，重铺沥青混凝土表面层。 计算10年使用期内两种方案的造价： (1) 普通乳化沥青粘层结构的整体造价为56.325万元。 (2) 高性能不粘轮乳化沥青粘层结构的整体造价为27.375万元。 由以上两个方案的经济效益分析可以看到，10年计算期内，1 km单车道施工段落高性能不粘轮乳化沥青粘层比普通乳化沥青粘层节约了养护成本28.95万元，取得了相当可观的经济效益。 5.2. 社会效益 高性能不粘轮特种乳化沥青可解决层间粘结状态的问题，延长道路使用寿命，减少养护维修次数。节约石料和沥青等原材料的需求量达到保护自然资源的目的，符合我国可持续发展战略的要求；同时降低工程造价，改善道路状况，提高行车舒适安全性能，减少轮胎的磨损，降低运输成本，减少交通事故发生率。
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user: 6. 结语 系统研究了不同乳化沥青对层间粘结状态的影响，在高速公路养护工程中，实际验证了高性能不粘轮乳化沥青的使用性能，并进行了社会和经济效益的分析，得出以下结论： (1) 层间粘结性能试验结果表明，三种乳化沥青均存在最佳乳化沥青用量；采用高性能不粘轮乳化沥青作为粘结材料时，其层间粘结效果明显优于SBS改性乳化沥青和普通乳化沥青，是一种性能可靠的层间粘结材料。 (2) 高速公路养护维修工程的应用效果表明：高性能不粘轮乳化沥青可以起到不粘轮的效果，保护粘层免受施工破坏；高性能不粘轮乳化沥青有很高的附着力，可保证路面结构层间粘结；高性能不粘轮乳化沥青在新铺路面上的粘结效果比铣刨路面好。 (3) 通过经济和社会效益分析可知，相比于常规乳化沥青，高性能不粘轮乳化沥青具有更好的经济效益和社会效益。
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user: 摘 要 石墨烯及其复合材料作为纳米添加剂，在润滑油中具有良好的减磨抗磨作用。本文从石墨烯的纳米摩擦学性能入手，阐述了其层间滑动摩擦和表面滑动摩擦的摩擦机理。详细介绍了石墨烯作为润滑油添加剂的分散性实验和摩擦性能实验。为石墨烯在润滑油领域的研究提供参考。 关键词 :石墨烯，润滑油添加剂，摩擦磨损 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 石墨烯材料是近年来的研究热门，自从2004年第一次从实验室制备出单层石墨烯以来，备受科研人员的关注。研究发现石墨烯的结构类似于蜂巢状，是二维片层材料。它具有优良的导热性能，单层石墨烯的导热系数可以达到5300 w/mk，优于碳纳米管 [ 1 ]；同时它的力学性能也十分优秀，是已知强度最高的材料 [ 2 ]。 化学性质方面，与氧气结合形成氧化石墨烯，能够与活泼金属反应，内部碳原子之间的结构非常稳定。这些优异的性能使得它作为新型纳米添加剂在润滑油中能起到良好的减磨抗磨作用。因此石墨烯在理论研究和实际运用上非常有价值。 本文以石墨烯为研究对象，首先从纳米层级的角度阐述了石墨烯的摩擦机理，随后介绍了石墨烯作为润滑油添加剂的主要研究方向和研究中遇到的问题，展望了石墨烯材料在润滑油领域的前景。
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user: 2. 石墨烯的摩擦机理 从石墨烯的分类来看，主要分为单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯，不同层级的石墨烯的性质也不同。一般认为石墨烯层级越多，其性能就越不及单层石墨烯。目前石墨烯的纳米摩擦性能研究主要从层间滑动摩擦和表面滑动摩擦着手。 2.1. 层间滑动摩擦 Xu等 [ 3 ] 采用分子动力学模拟方法研究了3~8层石墨烯的层间滑动。通过一个恒定的速度施加在多层石墨烯顶层，诱导层间相对滑动。可以看出滑动通常是“粘滑”，分为三个阶段，即初始阶段、发展阶段和稳定滑动阶段，经过滑移和堆积的相互作用导致了层间有组织的滑移行为。研究发现，石墨烯层与层之间的摩擦力大小主要受堆垛形式、层间距离、相对大小和表面形貌的影响。从堆垛形式看，石墨烯层间的滑动摩擦随着错配角度的减小而减小。从层间距离上看，Guo等 [ 4 ] 发现石墨烯层间的距离越小摩擦力越大，当层间距小于0.3 nm时，每层之间的最大摩擦力增加明显。从相对大小上看，Leven等 [ 5 ] 发现无论两层石墨烯的相对滑动方向如何，相对大小差距较大的整体滑动摩擦力较小，并且更容易到稳定的超润滑状态。从表面形貌上看，Cho等 [ 6 ] 通过将石墨烯与不同形貌的基底进行摩擦，表征石墨烯与下表面的粘附水平，发现在原子层面平坦的基底摩擦力较小。另外发现，在研究过程中引入缺陷也能改变石墨烯层间的摩擦力。同样石墨烯的层数对滑动摩擦力也有较大的影响，Xu等 [ 7 ] 发现石墨烯的层数越小，层间的滑动摩擦力越小，当层数为2层或3层时滑动摩擦力几乎为零。这与前面所认为的层数越多性能就越不及单层石墨烯。 2.2. 表面滑动摩擦 目前的研究除了石墨烯层间的滑动摩擦，还有在石墨烯的表面滑动摩擦。主要有电子–声子耦合机理、面外折皱机理、弹性变形的能量耗散机理、剪切变形机理 [ 8 ]。 2.2.1. 面外折皱机理 Filleter等 [ 9 ] 利用纳米探针通过角分辨光电发射光谱对在碳化硅(Sic)上外延生长的单层和双层石墨烯的摩擦和耗散进行研究。他们发现无论是单层还是双层石墨烯都能够降低Sic上的摩擦，且双层石墨烯的减磨效果更好。分析认为对于单层石墨烯来说通过电子激励来消耗能量，而对于双层石墨烯来说电子和声子耦合较小几乎消失，也因此能量消耗降低，从而摩擦力比单层也更小。图1展示了单层和双层石墨烯平均横向力和载荷之间的关系。 图1. 单层、双层石墨烯横向力和载荷关系图 [ 9 ] 2.2.2. 电子–声子耦合机理 Lee等 [ 10 ] 利用原子力显微镜和摩擦力显微镜研究了不同层数的石墨烯样品的摩擦特性。发现石墨烯层的层数越大摩擦力越小，排除了基材效应、粘附力变化、扫描速率和负载等一些可能的解释，他们认为导致这一现象的原因是波纹毯效应。Li等 [ 11 ] 同样用原子力显微镜和摩擦力显微镜测量了石墨烯与SiO 2 /Si基底、石墨烯与云母基底以及悬浮在微加工孔上的石墨烯样品的摩擦力。他们发现沉积在SiO 2 /Si基底的石墨烯样品表现出与自由悬浮的样品相似的摩擦性能，二者均显示出随着石墨烯层数的减小而增加摩擦力的趋势。分析认为对于层数较少的石墨烯，因为较低的弯曲刚度石墨烯层间容易粘附，导致较高的摩擦阻力，更容易向外平面方向折叠。相比之下，在石墨烯与云母基底的紧密结合的区域，折皱效应就不是很明显，因此石墨烯样品与云母的摩擦较小。随后Lee等 [ 12 ] 利用摩擦力显微镜和原子力显微镜比较了石墨烯、二硫化钼、二烯化铌、六方氮化硼等原子薄片在弱附着基板和强附着基板上的纳米级摩擦特性。对单个原子薄片测量结果显示，四种材料的摩擦随着层数的单调减少而增加。图2显示了石墨烯表面摩擦力随层数的增加而减少，在有限元分析的基础上可以看到在一层和四层滑动时接触区域周围的局部变形。结合以上分析，Lee等认为在探针的作用下，石墨烯层数越少，其面外挠曲越大，从而增加了探针与石墨烯间的接触面积，导致更大的摩擦系数。 2.2.3. 弹性变形的能量耗散机理 虽然前面Lee等人认为导致摩擦随着层数增加而减少是因为探针和石墨烯接触面积增加而导致的，但是也有人不认同这个观点。 Liu等 [ 13 ] 采用更细的探针，通过改变初始尖端-表面距离和石墨烯层的数量，对短帽单壁碳纳米管与石墨烯层的相互作用进行了原子模拟研究。他们认为随着层数的增加，挠曲变形减小从而接触面积减小，但是这并不是摩擦力减小的主要原因，主要还是受到空间重分布的弹性变形的能量耗散的影响。实验和理论研究均表明，当探头刚度增加时，从粘滑运动向“光滑滑动”运动过渡，相应的摩擦力减小。应该指出的是“平稳滑动”不应该被理解为一种匀速运动，而应该被理解为一种周期性的加减速运动。虽然目前的研究中没有粘滑运动，但这并不意味着没有能量耗散。由于纳米管和石墨烯都是弹性材料，具有有限的刚度，在滑动过程中，由于纳米管和石墨烯顶部的振荡运动引起纳米管和石墨烯振动，从而将动能转化为热能。正是这种周期性的尖部加减速运动引起了能量耗散。 图2. 石墨烯表面摩擦力随石墨烯层数的变化 [ 12 ] 2.2.4. 剪切变形机理 与前面几种摩擦机理不同的是，Reguzzoni等 [ 14 ] 研究发现石墨烯表面的摩擦随着层数的增加而增加，他们认为，探针黏滑运动产生的剪切变形通过剪切振动引起能量耗散，石墨烯膜越厚，其表层处于更长的黏着相，即剪切位移越大，而对于更薄的石墨烯膜，较强的恢复力使表层快速缩回，探针迅速跳至下一个最小势能位，从而产生更小的摩擦力 [ 8 ]。 也就是说在没有任何其他可能的能量耗散情况下，单层石墨烯的摩擦最小。图3展示了石墨烯薄片的滑动模型，多层石墨烯薄膜(nLG)位于单层石墨烯(bGL)上，下面一层是刚性的，考虑到衬底的存在，衬底紧紧地固定在薄膜上。这一发现与石墨烯在不同衬底上的粘附和摩擦的最新测量结果一致：当石墨烯与衬底紧密结合时，多层薄膜的摩擦特性得到改善。与多层相比，单层石墨烯薄膜可以作为更好的润滑剂。 图3. 石墨烯薄片滑动模型 [ 14 ] 前面所说的摩擦机理是在纳米级研究的前提下所得出的结论，研究人员普遍认为石墨烯的摩擦性能十分优异，能达到减磨抗摩的作用。但是各种理论计算模型和实验研究方案、参数不同导致研究结论也不尽相同，存在一定的分歧。
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user: 4. 结语 石墨烯稳定的结构、优良的导热性和优秀的力学性能使得它作为润滑油纳米添加剂具有极大的应用价值。但是从目前的研究和市场应用来看，其作为润滑油添加剂并没有的到广泛的运用。主要有以下几个因素：一是其纳米摩擦机理和摩擦学性能还存在一定的分歧；二是其在润滑油中的分散性在不同的工作环境下没有得到很好的解决；三是其作为纳米复合材料，在润滑油中的摩擦性能没有得到优化且成本过高。为了推动石墨烯作为润滑油添加剂的应用，作者认为首先要解决其与润滑油的分散性问题，并且深入研究物理分散和化学改性等方法，与实际运用结合起来，降低成本，从而能达到长期稳定分散的效果。其次应该将石墨烯与其他纳米材料复合研究作为重点，探究摩擦磨损机理。
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user: 摘 要 采用简单的水热法合成法成功制备了不同过渡金属(Fe、Co、Cu)掺杂的α-MnO 2 纳米线催化剂。过渡金属掺杂后催化剂晶体结构和形貌分别通过XRD和SEM进行表征，电催化性能通过循环伏安曲线，线性极化曲线，电化学阻抗谱等手段进行研究。研究表明，过渡金属掺杂能够提高催化剂再氧还原催化反应中的半波电位，极限电流密度等参数，表明催化剂的动力学性能得到了显著改善。在三种过渡金属中，Fe掺杂的效果最为明显，最具有期望成为高活性催化剂的替代品。 关键词 :过渡金属掺杂α-MnO 2 ，氧还原性能，催化活性 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的装置，具有清洁、高效等特点，但由于其从困难的制氢、储存、运输到复杂的电池设计、电极的低稳定性和阴极氧还原反应速率低下等原因依旧面临着巨大的挑战 [ 1 ]。 目前较为前沿的解决途径是采用具有相近能量密度、结构简单、阳极燃料可选择范围更广的金属空气燃料电池进行替代。但金属空气燃料电池仍属于燃料电池，阴极氧还原反应速率低下等问题同样成为了限制其发展的瓶颈，因此阴极催化剂的研究成为重点 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。 在阴极催化剂的研究当中，较为成熟的阴极催化剂均为铂、钯、银等贵金属，但这些贵金属价格昂贵、储量稀少，因此开发一种新型的高催化活性、低成本的ORR催化剂成为了当下研究的热点之一 [ 5 ]。 过渡金属氧化物氧化锰是一种十分常见的氧化物，其自身不仅拥有着较好的氧还原催化性能，还具备储量丰富、价格低廉、可选择性大等诸多优势，在很早之前就引起了科研工作者的研究兴趣。锰具有众多的氧化物形式，比如：MnO、MnO 2 、Mn 3 O 2 、Mn 3 O 4 、Mn 5 O 8 、MnOOH。通过研究比较，其催化活性排序为：Mn 5 O 8 < Mn 3 O 4 < Mn 3 O 2 < MnO < MnOOH < MnO 2 。各类MnO x 的性能差异主要是由于其电子结构和不同价态Mn的反应步骤所决定 [ 6 ]。 此外，锰氧化物的表面形貌与晶体结构对于其催化活性同样具有影响，其中最常见的是α-MnO 2 、β-MnO 2 和γ-MnO 2 。不同晶型的MnO 2 由于具有不同晶体结构和晶胞参数，因此其几何尺寸和形状也大不相同，进而导致其电化学性能也有很大差异。当下基本的观点认为MnO 2 的结构是以[MnO 6 ]为基本单元，与相邻的连接形成单链或者双链结构，这些链结构的顶点与其它链共顶点形成隧道结构 [ 7 ] [ 8 ]。 α-MnO 2 是四方晶系，它的结构是双链连接的(1 × 1)、(2 × 2)的双隧道结构。β-MnO 2 同为四方晶系，它的结构则是单链连接的(1 × 1)隧道结构，这种结构相对来说空隙较小，不便于离子的扩散。γ-MnO 2 是斜方晶系，它的结构为(1 × 1)与(1 × 2)互相交错的双隧道结构。氧化锰不同晶型的催化活性顺序为γ-MnO 2 < β-MnO 2 < α-MnO 2 ，这是由于其固有的隧道效应和尺寸效应来决定。Ogasawara [ 9 ] 小组研究了各种氧化物作为正极催化剂材料的性能，包括商用电解氧化锰、α-MnO 2 和β-MnO 2 的块体材料和纳米线材料、γ-MnO 2 、λ-MnO 2 、Mn 2 O 3 和Mn 3 O 4 。结果表明在测试的所有锰的氧化物中，α-MnO 2 具有最大的放电比容量。Haitao Zheng [ 10 ] 等也研究了氧化锰三种晶型对其电化学性能的影响，研究结果表明无论是300℃热处理前还是处理后，α-MnO 2 较之于β-MnO 2 、γ-MnO 2 具有最佳的电化学性质，极限电流密度达到7.03 mA/cm 2 。此外，不同晶型的氧化锰又具有着不同的纳米形态，例如纳米线、纳米棒、纳米球等。Oloniyo [ 11 ] 等的研究制备了α-MnO 2 纳米棒、α-MnO 2 纳米球和碳载α-MnO 2 纳米线，并对其催化活性进行了对比，结果证明了碳载α-MnO 2 纳米线性能效果最佳。 随着对锰氧化合物催化活性的深入研究，研究人员进行了各种尝试，其中包括对二元或复合锰氧化物掺杂一些金属元素便可制备出更加优异的催化剂。Jianpeng Li [ 12 ] 等人则研究了Fe、Co、Ni、V等不同离子掺杂氧化锰后其电催化性质的变化。结果表明，Ni、Co的掺杂使得氧化锰的电催化性能提升而Fe、V的掺杂导致氧化锰的电催化性质下降。孙明 [ 13 ] 等人将其它金属离子(Fe 3+ 、Co 2+ 、Ni 2+ 、Cu 2+ 等)引入到氧化锰的晶体之中，使得氧化锰内部的孔道内部结构发生了改变，进而制造了更多的表面缺陷，这些缺陷使得二氧化锰的二甲醚催化活性得到了很大的提升。陈素怡 [ 14 ] 等人将低价金属离子(Co 2+ 、Ni 2+ 、Cu 2+ )掺杂到二氧化锰之中，结果表明这些金属离子的掺杂不会使得氧化锰晶型、晶相和形貌发生改变并且均能够提高氧化锰的电催化性能，其提升的强度从大到小依次为Fe/α-MnO 2 > Co/α-MnO 2 > Ni/α-MnO 2 。 为了研究其它过渡金属掺杂氧化锰对其催化性能的影响，本文采用了水热法制备了同一掺杂比例下Co、Fe、Cu掺杂氧化锰纳米线的催化剂，并对其结构和性能做了表征及对比，获得了不同元素掺杂对氧化锰催化性能影响的结果。
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user: 2. 实验部分 为了确保所制备电催化剂的质量，本文使用的所有实验药品均为分析纯试剂且没有采用进一步的处理，配置溶液的所用水均为去离子水。其中20%的商用Pt/C催化剂是通过Johnson-Matthey公司所购买，其余的试剂均是通过Sigma-Aldrich所购买。 2.1. 催化剂的制备 本实验采用水热反应法，在制备纯α-MnO 2 的过程之中加入相应质量的硝酸盐来制备各种过渡金属掺杂的α-MnO 2 纳米线。首先，称量1.4725 g KMnO 4 溶于100 ml的去离子水中，后将其置于磁力搅拌器上不断搅拌。再称量2.2 g MnSO 4 ·H 2 O和相应质量的硝酸盐分别溶于30 ml的去离子水中，可能并不能够完全溶解但至少保持其成为悬浮乳液状。将上述过程中后面的溶液使用胶头滴管逐滴的滴入到之前搅拌的溶液中。随后量取3 ml的浓硝酸滴入上述混合液中后保持搅拌1 h。将混合溶液放置反应釜中，密封后放入烘箱100℃反应24 h。水热反应后将样品抽滤，清洗至中性后真空60℃烘干6 h。最后，将烘干后的样品研磨并装入自封袋中贴好标签。本实验用于水热反应溶液中Mn/Co、Mn/Fe、Mn/Cu的原子比均为10:1，对应每种元素所需加入硝酸盐的质量分别为：0.374 g AgNO 3 、0.640 g Co(NO 3 ) 2 ·6H 2 O、0.532 g Fe(NO 3 ) 3 、0.413 g Cu(NO 3 ) 2 。 2.2. 电化学性能表征 本文所采用的电化学测量仪器是ATA-IB型旋转圆盘电极，工作电极采用的是直径1 mm的玻碳电极，参比电极采用的是Hg/HgO电极，辅助电极采用的是铂电极。首先在做电化学测试之前要对玻碳电极进行预处理，将准备好的玻碳电极润湿后搁置在0.5 um的Al 2 O 3 粉末上进行研磨抛光，之后用去离子水冲洗干净，再按次序将玻碳电极放置在装有乙醇、去离子水的烧杯里洗涤6~8 min，自然风干。称取一定量的制备好的样品于称量瓶中，然后用移液枪移取无水乙醇和一定浓度的Nafion溶液，摇匀以后超声成均一的墨水状溶液。然后用移液枪移取上述溶液逐滴地涂抹在已经洗涤干净的玻碳电极表面，自然风干。 本实验使用CHI 660E电化学工作站进行电化学测试，测试采用三电极二回路的测试体系。将粘附催化剂的玻碳电极作为工作电极，电极的有效面积是0.19625 cm 2 ，辅助电极为铂电极，Hg/HgO电极作为参比电极，电解液为0.1 mol/L的KOH溶液，测试温度为室温。测试过程根据需要向电解液中通入氧气或氮气。
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user: 4. 结论 本文通过水热法将不同过渡金属元素硝酸盐中的过渡金属元素掺杂到氧化锰纳米线中，制备出了不同元素体相掺杂氧化锰的电催化剂。通过XRD、SEM等对催化剂成分和结构进行表征。此外，在上述的基础上，采用旋转圆盘电极装置对催化剂的电化学性能进行评估，测试了其CV、LSV、EIS等。得出的结论主要如下： (1) 采用本文中所使用的水热反应方法能够成功制备出不同元素体相掺杂的氧化锰催化剂。并且各种过渡金属体相掺杂后的水热产物均为纯的氧化锰纳米线，没有其他的物相或晶体产生。 (2) 过渡金属元素掺杂后的氧化锰催化剂与未掺杂的纯氧化锰催化剂相比，其电催化性能均得到了不同程度上的提高，掺杂是能够提升催化剂催化活性的有效手段。 (3) 在不同过渡金属掺杂氧化锰催化剂的催化性能中，过渡金属Fe的掺杂能够带来最大的提升，Co次之，Cu掺杂的催化剂对于催化剂性能的提升最小
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user: 摘 要 本文采用平面波展开法研究了三维光子晶体的带隙与环境温度变化之间的关系。环境温度变化会使三维光子晶体介质的折射率发生变化，三维光子晶体介质折射率的变化会引起三维光子晶体的带隙发生变化。本文研究温度对三维光子晶体带隙的影响，可为三维光子晶体温度测量器件的制作提供理论基础。 关键词 :三维光子晶体，折射率，带隙 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 温度是科学与技术中最基本的物理量之一，也是工农业生产及工程技术中最普遍的重要参数之一。随着科技的快速发展，人们对平时的生活环境以及生产过程的要求越来越高，尤其是生产过程，因此，对新型的温度测量手段的研究具有重要意义。 光子器件的出现在技术发展中提供了解决方向与途径。在1987年Yablonovich [ 1 ] 和S. John [ 2 ] 提出光子晶体，它是由多种折射率的介质按照周期性排列而成的人工微结构。光子晶体最主要的特征就是具有光子带隙结构，在某一些频率范围之内的光是不能透过去的，而另一些频率范围内的光是可以透过去的，就是因为它具备这种特征，它在很多的地方都有着应用的价值，可以加工成有价值的器件 [ 3 ]。 影响着光子带隙的主要原因有两个：第一个是光子晶体的结构，最基本的三维光子晶体结构有三种，钻石结构，木堆结构和面心立方结构 [ 4 ]；第二个是介电常数的大小。本文以三维光子晶体的折射率作为研究点，分析介质折射率与环境温度的关系，从而去分析三维光子晶体与温度的关系，验证其作为光子温度测量器的可行性。
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user: 2. 理论模型 三维光子晶体相对于一维，二维光子晶体，它独特的地方是它在三个方向上都有着周期性结构，所以它可以容易的构成各个方位的光子带隙，因此可以有效控制着光的传播，所以说三维光子的结构会更为复杂 [ 5 ] ，但是它的理论计算相会简单一点。本文选用钻石结构光子晶体作为研究对象，晶体结构图如图1 [ 6 ] 所示。 图1. 钻石晶体结构示意图 本文选用高介电材料Si作为背景材料，用空气小球来构成的钻石结构的三维光子晶体。我们假设这种结构是在介电材料Si中钻孔来形成的 [ 7 ]。 取晶格常数a = 1，介质球半径r = 0.31，空气折射率n = 1，介电常数为1。Si的折射率n 1 = 3.3。背景介质材料Si的折射率与温度关系如图2所示。 图2. 介质硅折射率与温度的关系 由图可知，Si的折射率随着温度的增而增大，折射率和温度成比例关系。环境的温度变化可以由材料的折射率来体现。折射率和材料Si介电常数的数量关系如式(1)所示： n 2 = ε (1) 根据公式(1)我们可以知道，环境的温度变化是可以通过三维光子晶体的介电材料的介电常数来反应的。 现在我们知道的计算三维光子晶体的方法有这几种：传输矩阵法、时域有限差分法、平面波展开法等等 [ 8 ]。 对比前两种方法，平面波展开法是更加简单方便的，是我们计算光子晶体很常用的一种方法。平面波展开法建立在麦克斯韦方程的基础上。本文采用的麦克斯韦方程 [ 9 ] 如下所示： 1 X d ( r ) ∇ × [ ∇ × E d ( r ， t ) ] = − 1 c 2 ∂ 2 ∂ t 2 E ( r ， t ) (2) ∇ × [ 1 X d ( r ) ∇ × H d ( r ， t ) ] = − 1 c 2 ∂ 2 ∂ t 2 H d ( r ， t ) (3) 式中，X(r)是一种线性的，各项周期性的函数和同性的函数，假如光子晶体是一种非磁性的介质，那么磁导率(r) = 1，假如方程有波动形式的解，则方程可以写成： θ E E d ( r ， t ) = 1 X d ( r ) ∇ × [ ∇ × E d ( r ) ] = k 2 c 2 E d ( r ) (4) θ H H d ( r ， t ) = 1 X d ( r ， t ) ∇ × [ ∇ × H d ( r ， t ) ] = k 2 c 2 H d ( r ) (5) 通过傅里叶变换，得到公式如下： 1 X d ( r ) = ∑ G 1 X d ( r ) ( G ) e i G ° r ，   H d ( r ) = ∑ k ， λ e ^ ( k ， λ ) h ( k ， λ ) e i k ° r (6) 根据布里赫定理得到： E d ( x ， t ) = exp [ i ( k ° x − k t ) ] ∑ G E d ( G ) exp [ i G ° x ] (7) H d ( x ， t ) = exp [ i ( k ° x − k t ) ] ∑ G H d ( G ) exp [ i G ° x ] (8) 将公式(6)，(7)，(8)带入到(2)，(3)得到以下方程式： ( K d + G d ) × [ ( K d + G d ) × E G d ] + K 2 G 2 ∑ E G d = 0 (9) ( K d + G d ) × [ ∑ G 1 X ( r ) ( K d + G d ) × H G d ] + K 2 C 2 H G d = 0 (10) 公式(9)、(10)是三维光子晶体中光传播的本征方程式，K和k通过解方程式(9)，(10)就可以得出K和k的关系，就可以算出三维光子的带隙结构。
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user: 3. 数据分析 本文用MALTAB软件来模拟，分析三维光子晶体的带隙结构。从而分析三维光子晶体的带隙结构和环境温度变化之间的关系。 选用晶格常数a = 1，空气介电常数 = 1，介质球半径r = 0.31的情况下，温度为0℃和80℃时的三维光子晶体的带隙结构分别如图3和图4所示。横坐标是波矢量，单位是rad/m，纵坐标是归一化频率。可以用归一化转换式计算波长： a ⋅ 2 ⋅ π w = λ a (11) 公式中：a——晶格常数； w——角频率； λ ——波长。 图3. 温度为0℃时带隙结构图 图4. 温度为80℃时带隙结构图 通过公式(11)求出三维光子晶体的起始波长，终止波长和禁带宽度，并分析环境温度与其关系 [ 10 ]。 我们通过MATLAB软件进行仿真，得出三维光子晶体带隙结构禁带的起始波长，终止波长和禁带宽度，并分别分析它们与环境温度之间关系。三维光子晶体的终止波长与环境温度变化之间的关系如图5所示。由图5可知，三维光子晶体带隙结构禁带的终止波长随着环境温度的升高而升高，三维光子晶体带隙结构禁带的终止波长变化与环境温度的变化呈线性关系。表明随着温度升高，背景介质材料的介电常数增大，随之禁带终止波长也增大了。经过研究分析得出，在温度由0℃变化到80℃时，光子带隙结构的禁带终止波长从2077.15 nm增加到2117.75 nm。禁带终止波长和环境温度呈线性关系，其关系如下式： λ 2 = 0.5075 t + 2077.15 (12) 式中， λ 2 为终止波长，单位为nm；t为环境温度，单位为℃。 图5. 终止波长与温度关系 测量晶体的灵敏度，可以通过测量光子禁带的起始波长 [ 11 ]。 三维光子晶体禁带的起始波长与环境温度变化之间的关系如图6所示。由图6可知，三维光子晶体带隙结构禁带的起始波长随着环境温度的升高而升高，三维光子晶体带隙结构禁带的起始波长变化与环境温度的变化呈线性关系。表明随着环境温度升高，背景介质材料的介电常数增大，随之禁带起始波长也增大了。经过研究分析得出，环境温度从0℃增加到80℃时，起始波长从3064.45 nm增加到3148.25 nm。禁带起始波长和环境温度呈线性关系，其关系如下式： λ 1 = 1.0475 t + 3064.45 (13) 式中， λ 1 为起始波长，单位为nm；t为环境温度，单位为℃。 图6. 起始波长与温度关系 三维光子晶体带隙结构的禁带宽度与环境温度变化之间的关系如图7所示。由图7可知，三维光子晶体带隙结构的禁带宽度随着环境温度的升高而升高，三维光子晶体带隙结构的禁带宽度的变化与环境温度的变化呈线性关系。表明随着环境温度升高，背景介质材料的介电常数增大，随之禁带宽度也增大了。经过研究分析得出，温度从0℃增加到80℃时，禁带宽度从987.3 nm增加到1020.5 nm。光子带隙的宽度越宽时，光子晶体的温度敏感性能越好。禁带宽度和和环境温度呈线性关系，其关系如下式： λ 0 = 0.415 t + 1020.5 (14) 式中， λ 0 为起始波长，单位为nm；t为环境温度，单位为℃。 图7. 禁带宽度与温度关系图
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user: 4. 结论 本文对三维光子晶体的带隙结构与温度变化之间的关系进行了研究，随着环境温度的变化，三维光子晶体的禁带起始波长、终止波长和禁带宽度都随温度的变化而变化。研究结果表明，三维光子晶体的禁带起始波长、终止波长和禁带宽度与温度都呈线性关系。
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user: 摘 要 利用清淤底泥与草炭、菇渣、珍珠岩、蛭石进行配比，比较了不同复合基质对红叶石楠、水杉生长的影响。结果表明，配方3、配方6、配方7等复合基质对红叶石楠和水杉株高及茎粗的促进作用明显优于其它配方，综合表现最好，可以作为下一步扩大应用的推荐配方。 关键词 :清淤底泥，复合基质，绿化苗木 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 苗木产业近年来已成为我国重要产业之一 [ 1 ] ，国内很多苗木种植后外销，多数带土移栽，大量的耕地土壤因此被破坏，以后很难进行复耕 [ 2 ]；有一些花卉苗木种植公司近年来也进行一些园艺基质栽培，但使用的基质材料主要以泥炭和椰糠为主 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ，以清淤底泥为原料的园艺基质营养土目前应用尚少。本研究选用经过无害化处理的清淤底泥、菌菇渣、有机肥及草炭等为主要原料，采用不同添加比例配制不同的基质配方，在水杉、红叶石楠上进行了栽培试验。为清淤底泥在园林绿化上的应用提供技术支撑。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 试验材料 清淤底泥，来自杭州市内一河道，pH为6.6，EC值为0.447 mS/cm，有机质含量4.31%，水解氮含量328 mg/kg，速效磷含量97.8 mg/kg，速效钾含量为297 mg/kg，重金属元素含量分别为：总镉1.9 mg/kg，总铅78.3 mg/kg，总铬138.2 mg/kg，总砷10.4 mg/kg，总汞0.43 mg/kg，总铜109.7 mg/kg，总锌171.1 mg/kg，底泥各重金属元素含量均符合《园林绿化用泥质标准》(GB/T23486-2009)。其余材料包括菌菇渣、有机肥及草炭、珍珠岩、蛭石等。 2.2. 试验处理与方法 按清淤底泥与菌菇渣、草炭、珍珠岩、蛭石的不同组合比例分别配制基质配方8个，以旱地土壤(ck0)和市场上常用的草炭、珍珠岩及蛭石为原料配置常规配料基质配方(ck1)作对照(表1)。试验在控温温室大棚中进行(夏天最高温度不超过35℃，冬天最低温度不低于10℃)，每个配方处理20盆，苗木品种为绿化苗木红叶石楠、水杉，挑选长势一致的苗木幼苗，每盆1株。苗木移栽后用清水浇透。日常根据基质湿润状况适时浇水，试验9个月后观察记载绿化苗木株高、茎粗等指标。 Table 1 Seedling cultivation substrate formula (volume ratio 配方 草炭 菇渣 珍珠岩 蛭石 有机肥 清淤底泥 泥土 Ck0 0 0 0 0 3 0 100 Ck1 60 0 20 20 3 0 0 1 0 0 0 0 3 100 0 2 0 0 10 10 3 80 0 3 20 0 10 10 3 60 0 4 40 0 10 10 3 40 0 5 60 0 10 10 3 20 0 6 0 20 10 10 3 60 0 7 0 40 10 10 3 40 0 8 20 20 10 10 3 40 0 表1. 苗木栽培基质配方(体积比)
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user: 3. 结果与分析 3.1. 不同配方复合基质对红叶石楠生长的影响 图1显示了不同配方基质对红叶石楠株高的影响，图2则显示了不同配方基质对红叶石楠茎粗的影响，从这两个图上可以看出，配方3、配方6、配方7、等复合基质对红叶石楠的生长表现较好，其它配方处理与对照及常规配方相比没有明显的差异。其中配方1 (100%底泥)，配方2 (80%底泥 + 20%草炭)对红叶石楠的生长效果不如对照ck0和ck1，表现为植物的株高和茎粗都小于对照，植株生长相对矮小，究其原因可能是由于这两个配方中清淤底泥的比例太高，导致植物根系生长的通透性不够好，从而抑制了植物根系的生长，进而抑制植物地上部生长；另一方面，由于这两个配方的清淤底泥比例高了以后，导致植物根系生长环境中铵态氮的含量较高，有报道表明土壤中高含量的铵态氮会对植物根系的生长产生抑制作用 [ 6 ]。 图1. 不同复合基质配方对红叶石楠株高的影响 图2. 不同复合基质配方对红叶石楠茎粗的影响 3.2. 不同配方复合基质对水杉生长的影响 图3、图4分别显示了不同复合基质对水杉株高及茎粗的影响，从图上可以看出，底泥不同配方的复合基质对水杉株高及茎粗的影响差异很大，总体上来说，配方3、配方6、配方7、配方8这4个处理的水杉株高显著高于两个对照处理，而配方1、配方2及配方5这几个处理的水杉株高小于对照，这说明60%清淤底泥 + 20%草炭 + 10%珍珠岩 + 10%蛭石、60%清淤底泥 + 20%菇渣 + 10%珍珠岩 + 10%蛭石、40%清淤底泥 + 40%菇渣 + 10%珍珠岩 + 10%蛭石这几个配方处理更有利于水杉的生长，可以通过进一步示范以后进行推广应用。图4中不同复合基质对水杉茎粗的影响与图3的趋势基本一致，即配方3、配方6、配方7等表现较好，配方1、配方2相对较差。 图3. 不同复合基质配方对水杉株高的影响 图4. 不同复合基质配方对水杉茎粗的影响
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user: 4. 结论 1) 配方3、配方6、配方7等复合基质栽培的红叶石楠生长相对较好，表现为对株高、茎粗等苗木生长性状指标的促进作用明显优于对照及其它配方处理。 2) 配方3、配方6、配方7、配方8处理的水杉株高及茎粗显著高于对照及其它配方处理，这说明60%清淤底泥 + 20%草炭 + 10%珍珠岩 + 10%蛭石、60%清淤底泥 + 20%菇渣 + 10%珍珠岩 + 10%蛭石、40%清淤底泥 + 40%菇渣 + 10%珍珠岩 + 10%蛭石这几个复合基质更有利于水杉的生长，可以通过进一步示范以后进行推广应用。
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user: 摘 要 社会情感技能作为SEL (社会情感学习)过程中的一个重要组成部分，能够有效地促进幼儿的身心全面和谐发展，在教师、学校和家长的共同努力之下，通过环境的支持，游戏活动的组织和开展，民主平等的班级氛围，以及开展积极的家校合作等途径，能够培养幼儿的社会情感技能，使得幼儿可以更好地理解和管理情绪，发展幼儿的自控力，提高幼儿的学习力、决策力、社交力和适应力，帮助幼儿在校内外形成良好的人际关系和道德品质。 关键词 :幼儿，社会情感技能，培养路径 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 社会情感学习项目是教育部与联合国儿童基金会2016~2020周期爱生学校合作项目的一个重要组成部分，主要是针对中小学所开展的一项以校长培训为抓手的人才培养项目。在小学阶段，教师期待幼儿在学前期就已经形成了良好的沟通能力、学习能力以及人际交往能力等，这个时期，教师的重心在于知识的传授，而不是情绪能力的培养，因此，学前期便成为了社会情感技能培养的关键期。俗话说“三岁看老”，学前期教育作为教育的基础，对于人的成长来说起着奠基石的作用，学前期形成的人格以及养成的个性特征与行为习惯对于幼儿未来的成长有着不可忽视的影响。由此可见，社会情感学习不仅要针对于中小学，还要从学前期抓起。幼儿社会情感技能包括幼儿的情绪力、自控力、学习力、决策力、社交力和适应力。培养幼儿的社会情感技能，能够帮助幼儿更好地处理和解决问题，积极地面对生活中的挫折与挑战，能够有效地缓解幼儿的心理问题和情绪问题，改善教师与幼儿之间的关系，提升幼儿的归属感和活动参与度，促使幼儿“去自我中心”。要培养幼儿的健康心理和完整人格，需要学校，教师和家长等的共同努力。采取正确有效的培养方式，能够帮助幼儿提升社会情感技能，为未来的成长打下坚实的基础。
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user: 2. 教师要正确认识自身的社会情感技能，做好幼儿的榜样 教师作为幼儿的模仿对象，对幼儿的影响是无处不在的，要想培养具有社会情感技能的幼儿，教师首先要以身作则，对自己的社会情感技能要有一个正确的认识，成为一个具有良好社会情感技能的教师。 2.1. 积极的社会情感技能 教师积极的社会情感技能主要表现在三大方面。首先是教师要具有自我认知和自我管理的能力，正确认识自己的社会情感技能特征，包括情绪特征，决策力特征等，要时刻注意自己的行为是否规范，对待幼儿的态度是否温和，是否乐于学习以及善于反思。其次是教师要有他人认知和他人管理的技能，对于他人的感受要尊重，能够亲和的和幼儿及家长进行沟通，要以自己的行动去教会幼儿学会换位思考，理解他人和关爱他人等情感技能。最后是教师要具有集体认知和集体管理的能力。教师作为幼儿园这个集体的一份子，要积极接纳这个集体，认同集体的规范，和同事积极合作，创造自己的集体价值，为学生创建一个积极和谐的园所氛围 [ 1 ]。 2.2. 提升自身的社会情感素养 要提升教师自身的社会情感素养，首先要求教师能够及时觉察并且接纳自己的情绪。教师要及时认知到自己的情绪状态，做自己情绪的主人。当教师对自己的情绪有一个正确和清晰的认知的时候，才能够找到自己情绪产生的原因，从而进一步地分析情绪，时刻提醒自己“要保持良好的情绪” [ 2 ]。 教师不仅要清晰认识自己的情绪，还要及时与幼儿进行沟通，体察幼儿的情绪状态，了解幼儿情绪产生的原因，从而帮助幼儿调整情绪状态，使幼儿能够进行正常的人际交流，逐渐习得社会情感技能，提高情绪的管理能力。当幼儿有了良好的情绪力时，幼儿才能作出负责的决策，在人际交往中调整情绪来适应不同的交往情境，增强社会适应力。其次是教师要合理调节情绪。在对自己情绪有了清晰的认知之后，要积极寻求合理的方式来调节不良情绪。教师可以通过自我调节和寻求他人帮助等措施缓解情绪。例如，通过强烈的自我暗示训练情绪力，激发内部情绪调节动机；与同事交谈愉快的事情以缓解消极情绪；从工作价值的实现中获取自信等。对于难以排解的情绪，可以寻求心理医生的帮助，运用正规的情绪疗法来消除不良情绪的困扰 [ 3 ]。 合理的发泄和表达情绪既帮助教师提升了情绪力、决策力、适应力等，又为幼儿的情感技能学习树立了一个正面的模仿对象，教师良好的社会情感技能通过潜移默化地对幼儿产生熏陶，对幼儿社会情感技能也起到了内隐的提升作用。