【摘 要】
:
激光清洗技术因其具有高效、环保、安全等优点,成为了国内外石材清洗领域的研究热点。由于激光光斑能量呈高斯分布,激光脉冲宽度、工作功率、光斑搭接率的变化将导致清洗过程中石材表面瞬时温度场的急剧变化;同时激光清洗次数的增加也会导致清洗过程中石材表面持续热积累和温度场的变化,这些变化最终会影响激光清洗石材表面的清洗效果,导致清洗后石材表面出现氧化或清洗度低等问题。因此,本文基于有限元分析法、激光诱导等离子
论文部分内容阅读
激光清洗技术因其具有高效、环保、安全等优点,成为了国内外石材清洗领域的研究热点。由于激光光斑能量呈高斯分布,激光脉冲宽度、工作功率、光斑搭接率的变化将导致清洗过程中石材表面瞬时温度场的急剧变化;同时激光清洗次数的增加也会导致清洗过程中石材表面持续热积累和温度场的变化,这些变化最终会影响激光清洗石材表面的清洗效果,导致清洗后石材表面出现氧化或清洗度低等问题。因此,本文基于有限元分析法、激光诱导等离子体辐射法(LIPS法)和图像处理法,开展了激光脉冲宽度、工作功率、光斑搭接率及激光清洗次数对汉白玉石材表面金色油漆层(厚度:38.76μm)、银色油漆层(厚度:30.24μm)和烟渍层(厚度:45.91μm)的激光清洗质量影响规律研究。首先,根据传热学理论建立了移动脉冲激光热源。应用有限元理论构建了汉白玉及表面污物层模型,在100 k Hz脉冲重复频率1064 nm近红外激光作用下,数值模拟了不同的激光脉冲宽度、激光工作功率和激光光斑搭接率下汉白玉表面温升曲线和表面烧蚀形貌。探索了汉白玉表面激光除漆/除烟渍的热效应影响规律分析,确定200 ns为激光清洗汉白玉石质材料的最佳脉冲宽度。模拟结果表明激光工作功率和激光光斑搭接率过低无法清除表面污物层,过高则损伤汉白玉基底的研究结论。其次,在200 ns最佳激光脉冲宽度的前提下,开展了不同的激光工作功率、不同光斑搭接率和不同清洗次数下的激光清洗白玉表面油漆层和烟渍层的实验研究。基于面积外推法,实验研究了激光清洗金色油漆层、银色油漆层后产生的烧斑焦状物占比随激光功率的变化规律。基于LIPS法,实验研究了激光清洗烟渍层时汉白玉特征元素Ca、Al、Mg的峰值随着激光功率的变化规律。在不损伤汉白玉基材表面前提下,确定出汉白玉的最小激光烧蚀功率为67 W。激光清洗汉白玉表面金色油漆层、银色油漆层和烟渍层的最佳激光功率分别为40 W、40 W和60 W。在此基础上,基于图像处理法,开展了激光清洗同批次汉白玉表面金色油漆层、银色油漆层和烟渍层的清洗度、清洗速度分别随激光光斑搭接率、激光清洗次数的变化规律研究。在已确定的最佳激光脉冲宽度和最佳激光工作功率条件下,确定出激光清洗汉白玉表面金色油漆层、银色油漆层和烟渍层的最佳激光光斑搭接率分别为10%、30%和40%,最少激光清洗次数分别为5次、4次和4次,对应最大激光清洗度分别高达95.93%、93.89%和92.92%。最后,在最佳激光参数条件下,采用LIPS法与粗糙度测试法相结合的方式,对激光清洗效果进行了评估。开展了金色油漆层、银色油漆层和烟渍层的实时LIPS光谱与汉白玉基材的LIPS光谱相对比分析。结合皮尔逊相关性系数量化评估结果,获得了金色油漆层、银色油漆层和烟渍层表面的LIPS光谱与参考光谱的相关性分别高达0.95645、0.98014和0.96032。结合SEM、EDS、粗糙度探测,开展了激光清洗前后三种污物层的表面随机点平均粗糙度与汉白玉样品表面随机点平均粗糙度进行对比分析。粗糙度分别为0.0025μm、0.0027μm和0.0026μm,与汉白玉基材表面的随机点粗糙度0.0025μm十分接近。评估结果表明在最佳激光参数下被污染的汉白玉经激光清洗后,表面微观形貌和元素成分接近未被污染的汉白玉石材。按照“有限元法确定最佳激光脉冲宽度、LIPS法和图像处理法确定最佳激光工作功率、图像处理法确定最佳激光光斑搭接率和最佳激光清洗次数”研究体系。根据石材表面污物层的物质成分和厚度动态调整激光参数,从而在有效避免损失石材表面的前提下大幅提升包括汉白玉在内的石质材料表面污物层的激光清洗效率和质量。
其他文献
柔性可穿戴应变传感器是可穿戴电子产品的重要应用之一,其输出信号是变化的,是一种将物理变形转换成电信号的设备。目前,基于其独特的电学特性,应变传感器已经被广泛探索在多种场景下的应用,例如疾病诊断、监测患者和人体运动生理检测等。其中,由于海洋勘探在经济发展、人类安全、防灾和军事防御等方面的重要作用,研究人员已经发展了大量的技术通过研制各种水下传感器来监测海洋环境。而水下传感器的耐水性是保证其工作稳定性
生物制药等产业的高速发展对核酸及蛋白质等生物大分子的分离需求日益剧增,对分离技术的要求日渐增高。设计并开发出高效的生物分离材料已经成为现代生物制药产业发展的关键因素。依赖层析填料的传统生物分离技术具有分离速率低、成本高、分离材料寿命短等问题。纳米纤维具有孔隙率高、孔径易调控及易于功能化的特点,在生物分离中有较高的优势。本文将纳米纤维和聚苯乙烯微球(PS)相结合制备纳米纤维/PS微球复合膜材料,通过
海藻酸纤维是一种绿色高分子纺织材料,由于其结晶速度慢,力学强度差,无法满足纺织材料的要求,因此需要对海藻酸纤维进行优化。本文研究内容主要包含两部分:本研究选择废旧棉织物为原料,经过三个步骤:Na OH溶液的预处理去除果胶等杂质;混酸(硝酸/盐酸/水)溶液处理制备微晶纤维素(MCC);最后硫酸水解制备出纤维素纳米晶(CNCs)。SEM图像显示CNCs的直径在10-15 nm。采用三种分子量的聚乙二醇
动物园的展出形式经历了笼舍、实景模型、透视缩影到沉浸式展示的演变,自20世纪80年代出现了沉浸式展示后,沉浸式展示已经成为了动物园展示的主流。沉浸式设计通过营造“到动物的家里做客”的体验,营造气氛,激发人类的同理心,促进人们产生保护动物的愿望[1]。现有比较受欢迎的沉浸式动物展示空间是“步入式”野生动物散养区,然而不同于野生动物散养区,除大熊猫繁育基地外,一般动物园熊猫馆的熊猫数量不多,无法采用与
输油管道作为世界五大能源传输方式之一,由于其内部传输介质的特点而具有较高的危险性,一旦输油管道泄漏事件发生将会对周围环境、生态等造成不可预估的损失。因此,为降低输油管道泄漏事件发生带来的损失,结合输油管道泄漏发生地具体的环境特点、社会因素、经济发展等对输油管道泄漏事件进行系统性分析,从而为输油管道泄漏灾害的降灾减灾提供科学的依据与建议。目前针对于输油管道运行的研究主要集中在管道运行法律体系建设、管
水体中的六价铬和二价汞离子为两种常见的重金属离子,易在人体内富集造成神经系统损伤、遗传性基因缺陷和癌症等疾病。因此,实现对重金属离子的检测和除去具有重要的意义。目前,常用的检测方法主要有紫外分光光度法、电感耦合等离子体检测法、电化学法和荧光探针检测法等。其中,荧光探针检测法以选择性好、操作简单、响应范围宽等优点而备受关注。荧光碳点作为一种新型的荧光纳米材料,因具有稳定性好、合成简单、原料廉价易得、
离子通道在调节细胞内外离子环境中起关键作用。电压门控离子通道(VGIC)末端的唾液酸化聚糖含量丰富,可直接控制VGIC的开关。同时,细胞表面的唾液酸化聚糖也与病毒感染、肿瘤生长和转移等多种生理过程密切相关。不同的唾液酸化聚糖连接异构体可能导致完全不同的生理效应。然而,这些连接异构体的组成复杂结构差异微小,难以进行区分。本文主要针对不同的唾液酸化聚糖进行响应区分,我们设计了一种可以通过唾液酸化聚糖精
组织在有机纺织品“基阶认证”环节存在诸多潜在或显现的风险,基于248份认证样本,通过统计分析法、分组分析法、对比分析法、抽样验证法、典型案例追踪调查方法,结合认证相关方多角度的分析,研究结论:风险发生的原因:有组织对认证不重视、对操作活动监管放松的主观原因,也有对标准不熟悉,对市场不熟悉,对行业不熟悉,没有建立有效的管理体系、人员培训不到位、监管不及时的系统化客观原因。风险应对策略:参加有机纺织品
本文介绍电子控制器可靠性指标验证考虑的因素、电子控制器可靠性验证内容,并展望未来美好的应用前景。
近年来,过一硫酸氢盐(PMS)在废水有机污染物降解方面有着广泛的关注,其中钴基催化剂是在PMS活化方面研究最早最多的一类催化剂,但由于钴离子有一定毒性,因此降低催化剂用量并提高催化活性是需要关注的问题。本论文以酸性橙7(AO7)作为目标污染物,研究了中性p H条件下以Ca2+为代表的路易斯酸(LA)离子促进Co2+活化PMS降解有机污染物的效果,并制备了钴酸钙(Ca2Co2O5)以实现非均相催化,