钢的显微组织对其土壤粘附特性影响的研究

本文对土壤粘附系统动态过程进行分析,并研究了钢中不同显微组织试样的粘附特性及其随土壤含水量、载荷、加载时间等因素变化的规律。结果表明,显微组织对粘附力有影响:马氏体低温回火与高温回火组织的粘附力较低,而中温回火组织的粘附力较高。     

超高分子量聚乙稀(UHMWPE)及其复合材料的土壤粘附

利用正交试验设计理论,研究了试验因素（如土壤水分、载荷、载荷作用时间）及其交互作用对土壤在超高分子量乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）及其基复合材料及４５钢,表面粘附力的影响,得到了粘附力与试验影响因素间的回归方程。研究结果表明：在所考察的试验因素中,含水量对粘附力的影响最大,其次为土壤载荷和载荷作用时间。各影响因素对土壤在不同材料表面粘附的影响程度不同。研究结果同时表明：各因素间的交互作用对不同材料的土壤粘附力影响不同,反映了固体表面的热力学状况对土壤粘附力的影响。     

土壤粘附规律的化学吸附分析

用以化学吸附为主的土壤粘附模型，对法向粘附、切向粘附和无水情况下的粘附规律以及界面压力、加压时间、温度变化等因素对粘附力的影响进行了分析，该粘附机理不仅能够很好地解释粘附规律，而且还能对已有粘附理论尚解释不清的粘附现象，如土壤机械组成、矿物质组成与粘附力的关系，粘附力与吸附阳离子的关系，ｐＨ值对粘附力的影响等作出解释。在此基础上，作者根据这一模型提出了改变触土部件表面材料组成、触土部件非光滑表面仿生改形和电渗减粘脱土的有效方法     

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）及其复合材料的土壤粘附

利用正交试验设计理论，研究了试验因素（如土壤水分、载荷作用时间）及其交互作用对土壤在超高分子量乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）及其基复合材料及４５钢，表面粘附力的影响，得到了粘附力与试验影响因素的回归方程。研究结果表明：在所考察的试验因素中，含水量对粘附力的影响最大，其次为土壤载荷和载荷作用时间。各影响因素对土壤在不同材料表面粘附的影响程度不同。研究结果同时表明：各因素间的交互作用对不同材料的土壤粘附力影响不     

活动苗盘脱苗力学分析及粘附力影响因素试验研究

为解决钵苗移栽过程中,因苗钵与苗盘间粘附力导致取苗过程中苗钵破损,进而影响取苗成功率及栽后幼苗长势的问题,对活动苗盘开启脱苗时苗钵和苗盘侧板进行受力分析并对苗钵与侧板间粘附力影响因素进行研究。发现苗钵粘附力与苗盘开启峰值力之间存在正相关关系,苗盘侧板倾角与苗钵粘附力呈负相关关系,苗盘开启部件速度和基质含水率与苗钵粘附力呈正相关关系。为进一步研究各因素对苗钵粘附力的影响规律,以苗盘开启峰值力表征苗钵粘附力作为优化指标,以苗盘侧板倾角、苗盘开启部件速度和基质含水率为试验因素,利用响应曲面方法进行优化试验设计,同时测算各试验组合中苗钵基质损失率。当苗盘侧板倾角为9.24°、基质含水率为55%、苗盘开启部件速度为7.98 mm/s时,苗盘开启峰值力可以达到最小值6.97N,即苗钵与侧板间粘附力达到最小值;应用优化后调整的参数进行的验证试验表明:苗盘脱苗开启峰值力最小值为7.12 N,相对预测值误差为2.1%,苗钵基质损失率为3.14%,相较于优化前最低4.39%的基质损失率,基质损失率明显降低,证明了粘附力变化影响苗钵基质损失率。该研究结果可为进一步研究钵苗移栽过程中基质损失机理提供理论支撑。     

收获机振动筛振动参数影响不同湿度脱出物粘附特性

针对水稻脱出物表面湿润、黏性大的物料特性,以及易粘附在振动筛和抖动板上、诱发清选堵塞和夹带损失的技术难题,该文利用自制直线振动试验台架,研究了振动筛振动参数对水稻脱出物界面粘附特性的影响。以2种湿度水稻脱出物为试验对象,选取振幅、振动频率、振动角度为影响因素,以单位面积粘附量为试验指标,通过单因素试验分析了各因素对试验指标的影响规律,确定了各因素较优水平区间;通过正交试验设计及分析,得到2种湿度脱出物单位面积粘附量关于3个振动参数的数学模型,以及各因素对2种湿度脱出物单位面积粘附量影响的主次顺序,根据响应面分析比较,进一步证明了湿度是影响脱出物粘附特性的重要条件,与低湿度脱出物相比,高湿度脱出物的界面粘附更严重;低湿度脱出物单位面积粘附量的最优振动参数组合为振幅60 mm,振动频率6 Hz,振动角度50°;高湿度脱出物单位面积粘附量的最优振动参数组合为振幅50 mm,振动频率7 Hz,振动角度50°。研究结果可为水稻收获机振动筛的粘附界面调控及脱附界面构建提供参考。     

杏果实成熟度特性参数与果柄分离力的相关性分析

为弄清杏收获所需的采收力,从而为杏收获机械的研制提供依据,研究分析了不同品种杏果实各项生理特性参数对果柄分离力的影响,通过试验仪器测定两个品种杏果实各项生理特性参数与果柄分离力,运用SPSS统计软件对试验数据进行相关性及拟合分析。相关性分析表明与果实成熟度相关的特性参数和果柄分离力间有着很高的相关性,其中库买提杏和轮台小白杏果实可溶性固形物含量与果柄分离力相关系数分别为：-0.957和-0.976;果实表面红绿色差值与果柄分离力相关系数分别为：-0.955和-0.942;果实表面硬度与果柄分离力相关系数分别为：0.957和0.904。通过对果柄分离力与生理特性参数进行曲线拟合分析,得到与成熟度相关的各项参数与果柄分离力的二次拟合方程和曲线。成熟期杏果柄分离力的变化范围为2～8 N;果实硬度在4.0～8.9 kg/cm2范围内,等级为软;果实表面红绿色差a*值均在1～5范围内。分析表明杏果柄分离力随果实可溶性固形物含量的升高而减小;随着果实表面红绿色差值升高而降低;果实表面硬度越小分离力越低,即果柄分离力随着果实成熟不断降低。     

土壤对固体材料粘附力的理论分析

土壤对固体材料的粘附力包括分子引力、独立水环引力和水膜粘滞力。利用Lifishitz宏观物体间分子作用理论推导出土壤粘附的分子引力;从土壤粘附系统能量出发,推导出土壤粘附的独立水环引力,并能有效地解释水与固体材料接触角在0～180°范围内土壤对固体材料的粘附规律,分析了土壤粘附的水膜粘滞力与水膜厚度的关系。     

荒漠环境中电池板表面灰尘颗粒力学模型建立

高海拔荒漠地区电池板表面积灰严重制约着光伏发电效率和光伏组件寿命。该文在分析表面能的基础上,假设接触不变形条件下,依据宏观分子间作用理论分析提出了电池板表面灰尘颗粒粘附受力模型。结合青海共和地区电池板表面灰尘主要成分和粒径组成,给出了灰尘受力参数;计算了灰尘颗粒所受的范德华力、静电力及重力,给出由参数改变引起的灰尘受力的变化规律。结果表明：当灰尘颗粒半径较小时,颗粒与电池板间的主要粘附力为范德华力,当灰尘颗粒半径较大时,重力分量则成为主导粘附力,粘附合力取值范围为10-10～10-8 N;Lifshitz常数和分子间平均间距主要影响的是范德华力;灰尘颗粒总的静电力随灰尘颗粒半径的增大而增大,静电力的取值小于范德华力和重力分量。对灰尘粘附受力大小及其规律的研究,为高海拔荒漠地区光伏除尘提供理论依据。     

钢铁的表面电位及其土壤粘附特性

在金属／土壤粘附系统中由于界面水膜而存在着电化学反应。该文研究了犁壁用钢土壤粘附特性与其表面电位的关系。结果表明，钢铁的表面电位能在一定程度上较好地反映出其土壤粘附性能。在试验条件下，试样的粘附力与表面电位符合二次曲线关系，表面电位越低，试样对土壤的粘附力越小。与目前已知的粘附性能评定方法相比，表面电位测定法具有数据稳定和试验周期短的优点。     

土壤颗粒尺寸分布分维及对粘附行为的影响

依据Tyler和Wheatcraft推导的土壤颗粒累积质量—尺寸标度关系,计算了我国主要土壤的颗粒尺寸分布(PSD)分维,结果表明:淡栗钙土、黄绵土、黑垆土、褐土((土娄)土)、潮土、灰漠土、黑土、黄棕壤、黄壤、红壤及赤红壤(砖红壤)的PSD分维依次增大,土壤粘粒含量增加使其PSD分维增大。结合上壤颗粒表面分形特性及土壤粘附的基本原理,探讨了土壤PSD分维对土壤—固体表面粘附行为的影响。PSD分维高的土壤与固体表面粘附力大,与固体表面发生明显粘附的起始含水量提高,发生明显粘附的含水量区间增宽。     

Effect of cell surface characteristics on the adhesion of bacteria to soil particles

Summary We investigated the adhesion to a sandy soil and a clay loam soil of a series of Lactobacillus strains with various cell surface characteristics. Measurable adhesion occurred within 30 s of contact time. No further increase in the number of bacteria adhering to the soil was observed after 15–20 min. The fraction of bacteria adhering to the soil was independent of the initial concentration of bacteria in solution. Bacteria adhering to the soil could be removed by washing the soil immediately after the adhesion test. Bacterial cell surface hydrophobicity, as determined by the bacterial adherence to octane and polystyrene, was the major parameter influencing the adhesion to the sandy soil. The cell surface charge of the bacteria was of minor importance in the adhesion to the sandy soil. The adhesion of the bacteria to the clay loam soil was higher than to the sandy soil and increased in the presence of divalent ions. This indicates that electrostatic interactions also influence the adhesion of bacteria to clay particles.     

水稻土的软硬状况及其影响因素

过去的工作(陈家坊等,1961;程云生,1962)指出,高产水稻在其生长前期需要一个较烂、较软的土壤条件,而中期以后则需要土壤由烂软变为板硬。试验证明,土壤烂软时养分矿化速度快,有利于水稻分蘖期的生长;土壤板硬时则相反(程云生,1965)。土壤软硬状况的调节在水稻高产的栽培技术中占有显著的地位。烤田应该掌握“土烂苗旺”的原则(程云生等,1963),但不一定完全按照水稻的生育时期来进行,而应根据土壤的物理性状结合苗情制定合理的灌排措施。同时,调节土壤软硬状况也是调节其他因素的关键,土坡在植稻期间肥力水平较高的比较容易烂软。所以,在耕耙措施上可以逐年加深耕层,而不要耙渺得过烂,以便养分缓缓供应易于达到平稳;在追肥上也要掌握这类土壤养分供应能力稳而长的特点,在养分供应能力下降以后再追肥,以免造成植株徒长。肥力水平较4氏的土壤在植稻期间不易造成烂软,而易于沉实变硬。因此,在耕作上要浅耕细耙,使土壤充分分散,才有利于土壤养分的释放,供应水稻生长;在追肥上要根据这类土壤养分供应能力猛而短的特点,多次而少盆地追施化肥和增施有机肥料,以便土壤易于烂软,有利于水稻生长对养分的需要。     

Linking atomic force microscopy with nanothermal analysis to assess microspatial distribution of material characteristics in young soils

Coupling of atomic force microscopy (AFM) with nanothermal analysis (nTA) has the potential to assess material characteristics in soils on the lower µm‐scale, but has been shown to require additional characteristics for clear distinction of materials. The objective of this study was to evaluate to which extent the combination of AFM‐nTA with AFM adhesion force analysis and structural features allows distinction of organic materials in soils. Using soil samples from a chronosequence from the Damma Glacier forefield, Switzerland, as example, we tested a grid analysis approach for assessing distribution of adhesion forces and nanothermal characteristics. This approach was compared with an approach involving pre‐selection of structural features of interest via morphological criteria. Only three types of nanothermograms were distinguished in the soil samples based on different thermal expansion‐compression characteristics and phase transition temperatures. Combined evaluation of nanothermal characteristics, adhesion forces and morphological characteristics allowed distinction of a larger set of materials than using nanothermal analysis, adhesion force distribution or morphological characteristics separately. Part of the analyzed features showed a combination of characteristics similar to that of fresh bacterial cells which we analyzed as a potential reference material. Their stronger occurrence in the regions of interest of older samples than in those of younger samples may underline their relevance in soil development. Achieving the long‐term objective of identification of materials still requires more information on reference materials, understanding the impact of mixed layering of materials on thermal profiles and the assessment of variability of the characteristics within and between different material groups.     

魔芋粉-壳聚糖-聚乙烯醇共混胶黏剂的结构表征

为了拓宽魔芋粉的应用领域,开发环境友好型木材胶黏剂,在前期研究基础上,笔者进一步探讨了胶黏剂的胶合机理和工业化的可行性：通过红外光谱(FTIR)对共混胶的分子间的相互作用以及胶接界面进行了微观结构分析;借助X-射线衍射(XRD)辅助探讨了葡甘聚糖(KGM)、壳聚糖(CA)、聚乙烯醇(PVA)3种纯物质和三元共混胶黏剂的微观结构中官能团的变化;同时利用原子力显微镜(AFM)直观的观察分析胶膜结构,揭示了三元共混胶黏剂的胶合机理;经过成本估算并与市售胶黏剂比较,对其应用于工业生产进行了可行性分析。结果表明：FTIR和XRD分析发现3种高分子之间存在着氢键等强烈的相互作用,并且发现胶黏剂中的活性基团与杨木中的纤维素和半纤维素上的羟基发生了作用,从而得到胶黏剂与界面之间也有强烈作用;AFM分析表明通过PVA的加入,明显改善了以前的双螺旋结构,因此也有效地提高了耐水性能;前景分析表明该胶具有易于形成工业化生产的特点,其制备工艺与白乳胶相似,能够适应白乳胶的生产设备。以上研究结果为探索生物质环保胶黏剂提供了参考。     

土壤粘附机理的化学吸附分析

在对已有土壤粘附机理进行综合分析的基础上，从结构化学和量子力学的统计效应出发，对参与粘附的各种因素———土壤表面性质、触土部件表面特性、土壤水中各种离子的性质进行了全面分析，从化学吸附角度，提出了以化学吸附为主的土壤粘附机理。该模型认为土壤与触土部件金属材料表面的粘附力是由土壤与金属表面间的化学吸附力（包括物理吸附力）、土壤水在金属与土壤之间形成的化学吸附力（宏观上表现为毛细管力）和水的粘滞阻力三部分组成     

Experimental investigation of bionic rough curved soil cutting blade surface to reduce soil adhesion and friction

The phenomenon of soil adhesion occurs often when machines interact with soil. Adhesion increases the working resistance and energy consumption of cutting or tillage tools and often decreases the working quality. The problem of soil adhesion has been solved by some soil-burrowing animals, such as the dung beetle, ant, pangolin and others. It was found that some exterior parts of soil-burrowing animals have geometrical rough structures, which was one of the reasons why soil-burrowing animals do not stick to the soil so much. In order to study the effects of the rough surface characteristics on bulldozer blades to reduce soil adhesion, several curved bulldozer blades with different “bionic” rough surface characteristics were designed and tested in comparison to smooth blades. In addition, the mean normal force on the blade surface was measured through small sensors mounted on certain points of the blade surface to study the soil to blade mechanics. The blades designed with rough surfaces were found to reduce the mean draft force. A considerable amount of soil adhered to the surface of the smooth blades, but little adhered to the rough blades. The mean normal pressure measured by the sensors mounted on the blade roughness convex curves was much larger than that between the convexes. The mean normal pressure was greatest on the blade bottom edge.