蒋滨繁,女,系北京科技大学动力工程及工程热物理专业2016级博士生。博士期间研究方向为大气复合污染环境下PM2.5的形成机制,目前在二次PM2.5的形成机制以及一次PM2.5的潜在源分析等方面取得了阶段性成果,揭示了不同污染前体物(如氨和挥发性有机物等)在新粒子形成中的作用。在学期间在Applied Thermal Engineering、Environmental Pollution、Science of the Total Environment、Atmospheric Environment等SCI期刊发表论文7篇;曾在国家留学基金委资助下前往英国伯明翰大学(university of Birmingham)进行联合培养。
留学经历
2018年,在国家留学基金委资助下,本人于2018年11月至2019年5月前往英国伯明翰大学(university of Birmingham)开展为期6个月的联合培养。
联合培养单位是位于伯明翰大学的伯明翰储能中心(Birmingham Centre for Energy Storage,BCES)。伯明翰储能中心致力于推动储能(特别是储热和储冷)技术从实验室的基础研究扩展到市场的应用。该中心主要由两个部分组成,即伯明翰低温储能中心和伯明翰热能储能中心。这两个部分主要开展的科研内容都集中在研究新型储能材料、构建全局优化的热力学过程、以及相应的能源政策。
国外联合培养导师是伯明翰储能中心主任Yulong Ding教授。Yulong Ding教授是英国皇家化学学会会士,伯明翰储能中心创始人;出版能源相关著作3本,发表期刊论文250篇,引文总数大于15000,H-指数约53;曾被Thomson Reuters评为全球工程科学领域在最有持续影响力的研究者之一,在能源环境领域研究成果卓著。
在伯明翰大学Birmingham Centre for Energy Storage的留学期间,本人主要从事的研究为复合相变储能材料的制备与表征,先后接受了相关实验设备使用培训并进行了实验,参加了学术研讨会与讲座,具体如下。
1. 学习实验设备使用方法
1.1. 进行安全培训
在进入伯明翰大学BCES实验室之前,我首先进行了消防安全培训(Fire Safety training), 该培训由实验室管理员一对一的进行,主要包括小规模着火的灭火措施培训和大规模火灾自救措施指导;随后进行了化学安全培训(laboratory Chemical Safety training),该培训由学校统一组织,以授课的形式进行,主要包括危险化学品的识别和操作注意事项等;最后,完成了相关风险评估(CHEMICAL HAZARD AND RISK ASSESSMENT),评估内容包括实验材料的危险性评估,以及拟采用实验仪器的风险评估等。上述各种安全培训和风险评估保证了实验过程中实验员的个人安全。
1.2 进行实验仪器培训
伯明翰大学所有实验室的实验设备和平台都是对在校学生(包括visiting student访问学生)和教职工开放共享的,并且都可通过网上系统(PPMS: https://ppms.eu/bham/start/)进行预约。在预约实验仪器之前,首先要和该仪器的负责人取得联系进行仪器使用培训,然后才能获得该仪器设备的预约和使用权限。再本人留学期间,学习使用的一起设备包括:(1)进行扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)培训,以观察复合相变材料的表面微观结构;(2)进行DSC热分析法(Differential Scanning Calorimeter);(3)进行X射线衍射(X-Ray Diffraction) 培训,以分析复合相变材料的化学成分;(4)进行激光导热系数测量仪(LFA) 培训,以检测复合相变材料的导热系数;(5)进行比表面和孔隙度分析仪培训,以分析复合相变材料的空隙结构。
2. 开展复合相变材料制备研究
2.1. 研究了采用金属铝颗粒对氯盐相变材料进行固-固包裹的可能性
基于密度泛函理论以及经典分子热力学理论,分析了不同极性分子之间以及分子与表面之间的相互作用力,构建复合相变材料制备方法;
2.2. 开展制备实验
利用高剪切力造粒机制备混合颗粒,根据分子间作用力以及微细颗粒(纳米)的自组织性,利用物理结合制备初级复合相变材料;
2.3. 开展表征实验
分析如何利用化学方法改变铝颗粒与氯盐的不相容性,研究通过化学反应的方法加强壳材分子/原子之间的结合强度,从而增强复合相变材料(颗粒)的使用稳定性和安全性。进行如下表征实验:
1)利用SEM观察制备出的复合相变材料(颗粒)的表面微孔结构;
2)利用DSC检测制备出的复合相变材料(颗粒)的相变温度与焓值;
3)利用LFA测量制备出的复合相变材料(颗粒)的热扩散率和热导率;
4)利用XRD分析壳材形成过程中的化学成分变化;
5)利用比表面和孔隙度分析仪检测复合相变材料的微孔特性。
3. 参加学术研讨会与讲座
1)与国外导师每月至少进行一次课题研讨,研讨内容包括已开展工作进展,目前成果,亟待解决的问题以及下一步计划等;
2)与实验室相关研究人员每周至少进行一次学术交流,主要包括实验设备的使用,样品的制备,实验数据分析与处理,制备工艺改进等;
3)参加学术讲座,包括Formulation of Porous Catalyst Supports: Formulation, Manufacturing, Testing and Performance Modelling/多孔催化剂载体的配制:配方、制造、测试和性能模拟,Chemistry and Physics of the ceramic core leaching process/陶瓷芯浸出过程的化学与物理分析等。
留学感悟
伯明翰大学与北科大建立了长期密切的合作关系,此次顺利留学伯明翰便得益于双方联合申报的“储能与环境功能材料创新及拔尖人才培养项目”。该人才培养项目专门针对amjs澳金沙门线路首页(热科学与能源动力工程和环境工程两个专业)的学生,每年选派8名博士生进行为期6-24个月的联合培养,为我们提供了便捷的国际交流和开拓视野的机会。
在伯明翰储能中心学习的半年里,我不仅得以有机会和储能领域的专家学者面对面的进行交流,而且还进入实验室亲自动手进行了相关实验和研究。一方面,此次交流学习增强了我对储能领域的了解和认识,提升了我的科研水平和学术能力;另一方面,也培养了我的国际化视野,提升了我思维的方式和高度。虽然留学时间不长仅有半载,但收获却受益终身。