Объемный колокольчик из бумаги: Школьный колокольчик из бумаги, как сделать своими руками?

Школьный колокольчик из бумаги, как сделать своими руками?

Звонок — особый символ школьной жизни. Он поздравляет нас с началом учебного года и «отпускает» на каникулы, зовет на урок и сообщает о долгожданном перерыве… А давай сделаем ручной школьный колокольчик из бумаги? Зови и родителей — пусть вспомнят свои прекрасные годы в школе!

0 29 т.

Яркий объемный колокольчик из бумаги можно поставить на рабочий стол, чтобы он вдохновлял тебя учиться хорошо. Еще это — отличный мини-сюрприз для твоего классного руководителя: можно вручить его просто так или же подарить на День учителя. А как тебе идея украсить к празднику весь класс разноцветными колокольчиками?

Думаю, такая поделка обязательно тебе пригодится!

Итак, тебе понадобятся:

• 3–4 листа двусторонней бумаги желтого цвета;
• кусочек бумаги любого другого цвета для бантика;
• ножницы;
• клей.

Вначале вырезаем 20–25 колокольчиков. Важно проследить, чтобы все заготовки были абсолютно одинаковыми.

Каждый колокольчик аккуратно складываем пополам.

Склеиваем бумажки между собой. Действуем так: внутри ставим одну капельку клея, а снаружи — три. Удобно воспользоваться зубочисткой, а места нанесения клея обозначить маркером.

Еще лучше — сначала проклеить серединки и дать подсохнуть. А потом соединить все детали.

Вот что получится, если развернуть нашу заготовку.

Делаем бантик для звоночка.

Все, что нужно сделать, — вырезать по схеме детали и склеить их.

Получится вот такой красивый бант.

Осталось вставить в колокольчик и приклеить ручку, а сверху на нее — бантик.

Ручной школьный колокольчик готов!

Читай также:

Заметили орфографическую ошибку? Выделите её мышкой и нажмите Ctrl+Enter

Цветы колокольчики из бумаги.

Своими руками, пошаговые инструкции + 235 фото сделать цветы из бумаги колокольчики

Тысячи цветов колокольчика могут весной превратить травяное поле в синий ковер, давая понять, что зима на самом деле закончилась. Но нам не надо ждать весны, чтобы сделать цветы колокольчики из бумаги своими руками. Это будет увлекательное занятие для детей и для взрослых, просто посмотрите 10 легких мастер классов с пошаговыми фото.

«Колокольчик» – это общий термин, используемый для обозначения большого класса растений с куполообразными цветами. Колокольчики могут быть розовыми, красными, желтыми, белыми, но большинство имеют оттенок голубовато-фиолетового цвета. Поэтому вы можете сделать цветы из бумаги колокольчики любого цвета, а еще использовать различные узоры бумаги, чтобы придать цветку немного свежести и оригинальности!

 

Букет колокольчиков из бумаги

Вот пример поделки для детей, как сделать букет цветов колокольчиков из формочек для кексов. В зависимости от того, сколько лет вашим детям, они могут нуждаться в помощи, чтобы сделать цветы из бумаги. Хотя здесь идея простая, надо просто разрезать формочки и скрутить их, чтобы придать вид колокольчика. В качестве пестиков используйте ватные палочки, а для стебля возьмите обычные трубочки для коктелей. Как все это сделать хорошо показано в мастер классе на пошаговых фото. Если нужна дополнительная информация, инструкцию можно прочитать на сайте, ссылка ниже под галереей. С «вазой» тоже никаких проблем, отлично подойдет жестяная баночка от кофе, украсить ее можно как угодно, пусть дети сами проявят фантазию.

Автор: Бикташева Наталья Петровна, воспитатель детского сада.
Источник фото: ped-kopilka.ru/blogs/natalja-biktasheva/master-klas-sozdanie-obemnoi-kompozici-buket-kolokolchikov-iz-brosovogo-materiala.html

Колокольчик цветок из гофрированной бумаги

Чтобы сделать цветок колокольчика из гофрированной бумаги, нужно совсем немного времени и минимум материалов. Приготовьте кусочек гофрированной бумаги 3 х 3 см. Отрежьте 5 мм бахромы вдоль зерна бумаги. Оберните край вокруг вершины стебля. Затем легко разотрите бахрому пальцами. После этого нарежьте еще один кусочек белой гофрированной бумаги размером 5 x 5 см. Проведите очень тонкую линию клея вдоль зерна бумаги. Закройте квадрат, чтобы сформировать трубку и установите на стебель. Сложите и зажмите основание, после чего оберните вокруг основы полоску зеленой гофрированной бумаги. Очистить верхнюю часть трубки от тычинки, расправьте пальцами. Чтобы сделать листья, используйте узоры, вырезав фигуры из зеленой гофрированной бумаги. Не забудьте выровнять узоры лепестков по длине, вдоль зерна гофрированной бумаги. Нанесите полоску клея вдоль верхней части стебля. Поместите на основание листа. Потом добавьте еще немного клея в основание листа и скрутите между пальцами. Используйте палочку или карандаш, чтобы придать листу красивый изгиб.

Источник фото: honestlywtf.com/diy/diy-paper-flower-crown/

Колокольчик цветок с конфетой из бумаги

Вот пошаговое руководство, как сделать цветок колокольчик из бумаги с конфетой своими руками.

Такие колокольчики можно сделать легко и быстро, и цветок подчеркнет любую композицию. Вам понадобится светло-зеленая мятая бумага, полиэтиленовая пленка и конфеты с золотой оберткой. Оберните конфету золотой крышкой с полиэтиленовой пленкой и закрепите ниткой. Вырежьте три заготовки из светло-зеленой гофрированной бумаги 5 х 3 см. Сформируйте так, как показано на фото. С помощью лезвия ножниц выверните верхний край лепестков наружу и придайте форму лодочки. Зафиксируйте первый лепесток ниткой, затем второй. Закрепите третий лепесток, как показано на фото. Вот и все. Наш цветок колокольчик с конфетой готов! Можно добавлять в любые букеты и композиции.

Источник фото: candy-bouquets-ideas.com/paper-bluebell-diy

Простые цветы из бумаги: голубой колокольчик

Простой вариант, как сделать цветок колокольчик из бумаги своими руками. Из материалов вам понадобятся голубая и белая бумага, а также немного зеленой гофрированной бумаги.

1. Разрежьте синюю бумагу квадратной формы (5 см х 5 см). Сложите бумагу по диагонали пополам и нарисуйте лепестки цветов.
2. Отрежьте и аккуратно приклейте края в форме конуса. Сформируйте открытые концы как лепестки.
3. Затем возьмите прямоугольный лист бумаги.
4. Сделайте 3 прорези одинакового размера, как показано на фото. Сверните бумагу кончиками пальцев. Тычинка готова.
5. Вставьте тычинку в синий цветок колокольчика.
6. Нарежьте зеленую бумагу квадратами (2,5 см х 2,5 см). Дважды сложите лист по диагонали.
7. Разрежьте бумагу в форме лепестка с одной стороны и закругленный конец на другой.
8. Осторожно вставьте зеленую бумагу в конец синего колокола.

После этого оберните зеленую бумагу вокруг синего колокола и сделайте стебель.

Цветок синего колокола готов.

Источник фото: simplecraftidea.com/blue-bell-flower/

Легкий цветок колокольчика из бумаги

Этот красивый цветок колокольчика из бумаги вы можете легко сделать вместе с детьми.

Как сделать цветок своими руками детально показано на пошаговых фото. Как видите, кроме бумаги понадобится кусочек синельной проволоки и декоративные украшения – бусинка и бубенчик. Подробное описание процесса можно прочитать в инструкции на сайте, ссылка под галереей.

Автор: Ирина
Источник фото: azbukivedia.ru

Оригами для детей – цветок колокольчик из бумаги

Цветы оригами колокольчики – это простая поделка, которое идеально подходит для детей с 4-5 лет. Детям школьного возраста особенно понравится это занятие, потому что оно позволяет им создавать декор, которым можно пользоваться и которым можно восхищаться. Необходимые материалы легко найти, и дети могут использовать свои растущие способности, чтобы помочь складывать бумагу и сделать целый букет из этих прекрасных цветов. Как сложить это простое оригами и сделать панно, читайте в инструкции на сайте. Пошаговые фото смотрите ниже в галерее, как видите, для детей это будет совсем не сложно.

Автор: Алла
Источник фото: www.karakyli.ru/2014/09/11/cvetok-kolokolchik-origami/

Цветы колокольчики оригами

Посмотрите пример, как сделать самые красивые цветы колокольчики оригами своими руками. Вам понадобится 1 лист бумаги для оригами 15 см (если используете белую бумагу, раскрасьте ее перед тем, как начать складывать цветок) и карандаш или ручка. Цветной стороной вниз сложите бумагу пополам и сделайте складки по сторонам и углам, как показано на фото. Потом, используйте только что сделанные складки, сформируйте ромб. Положите бумагу на стол и сложите нижние диагональные края так, чтобы они совпали по центральной складке. Переверните бумагу и повторите. Сложите верхние диагональные края, чтобы сделать новые складки, чтобы они также встречались вдоль центральной складки.

Поднимите только что сделанные клапаны и откройте, прижимая обе стороны к плоскости и образуя внизу треугольные формы. Переверните бумагу и повторите. Согните верхние листы обоих верхних диагональных краев, чтобы они лежали по центральной складке. Переверните и повторите. С помощью карандаша или ручки равномерно загните концы лепестков. Аккуратно пальцем раскройте цветок.

Источник фото: bibelotmagazine.com/2017/04/10/origami-for-mindfulness-tsuriganeso-bluebell-tutorial/

Как сделать колокольчик оригами

Посмотрите, как сделать реалистичный колокольчик оригами своими руками. Тот, который настоящий, слева, не перепутайте.

Конечно, не самая простая модель колокольчика цветка оригами из бумаги. Если вы хотите сделать цветок с пятью лепестками, вам нужна бумага правильной формы пятиугольника вместо квадрата. Вот здесь www.origami-make.org/origami-paper-pentagon.php показано, как сделать пятиугольник оригами из квадратного листа бумаги. Это нужно, чтобы сложить основание. Порядок складывания смотрите ниже на схемах.

Источник фото: www.origami-flower. org/origami-bellflower.php

Вот еще один пример, только здесь цветок оригами имитирует настоящий цветок колокольчика Кентербери Беллс.

У этого цветка пять лепестков. Поэтому здесь используется базовая складка оригами лепесток. Эту складку применяют, чтобы преобразовать квадратное основание в основание «птицы». Состоит из верхней горизонтальной складки долины, двух нижних складок горой и двух плоских сгибов по краям. Все это описано в инструкции на сайте, а ниже посмотрите последовательность на схемах в галерее.

Источник фото: www.origami-flower.org/origami-canterbery-bells-flower.php

Как сделать простой колокольчик оригами

Вот простой пример, как сложить легкий колокольчик оригами из бумаги. Это версия бумажного цветка с четырьмя лепестками.

Вы можете использовать любой вид бумаги, только чтобы она представляла собой ровный квадрат. Здесь использовался лист 11 см х 11 см. Пошаговые фот о с схемами смотрите ниже в галерее.

Источник фото: www.origami-flower.org/flower-origami-bell.php

Посмотрите еще подборку прекрасных цветов колокольчиков из бумаги, которые вы можете использовать для своих поделок.

 

Колокольчики из бумаги (оригами) – мастер класс о том как сделать своими руками

Какие невероятные цветы можно изготовить своими руками, имея лишь бумагу и клей! К примеру такой букет мы делали с детьми из гофрированной бумаги. А в этом мастер-классе рассмотрим, как складывать из квадрата колокольчики и чем дополнять поделку. Пошаговые фото помогут разобраться даже новичкам в оригами.

Для одного колокольчика понадобится:

• Лист синего цвета
• Лист зеленого цвета
• Лист белого цвета
• Ножницы
• Клей

Оригами колокольчики из бумаги — мастер класс:

1. Располагаем перед собой квадратный лист бумаги голубого, синего или фиолетового цвета (желательно двусторонний). Чтобы было проще подобрать размер бумаги, ориентируемся на пример нашего мастер-класса: из квадрата с длиной стороны 18 сантиметров вышло семисантиметровое соцветие.

 

2. Получаем сгибы. Сначала два поперечных – путем сгибания листа пополам и разгибания обратно.

 

3. Переворачиваем лист другой стороной и сгибаем по диагонали, разворачиваем.

 

4. По получившимся сгибам складываем базовую фигуру оригами «двойной квадрат». Чтобы было понятно новичкам, поясню – на фото под пальцами находится центр листа.

 

5. Располагаем квадрат свободными концами вверх, берем правую часть и раскрываем её.

 

6. Приплющиваем.

 

7. Листаем фигуру, как книжку, и в таких же местах проделываем то же самое.

 

8. Получается, что в сумме повторяем раскрытие кармашка четыре раза и в итоге получаем вот такую узкую фигуру.

 

9. Сгибаем левый и правый уголки к центральной линии, разгибаем обратно. Так с четырёх сторон. Шаги, последующие далее, также выполняем с каждой стороны. Это уже идёт формирование лепестков.

 

10. Открываем кармашки.

 

11. Приплющиваем. Посередине образовался маленький треугольник – его сгибаем и разгибаем вверх-вниз, чтобы была горизонтальная складка.

 

12. То, что получилось, в оригами называется «базовая форма лягушка». Её используют для складывания непосредственно лягушки или множества цветов. В нашем случае она служит для изготовления цветка-колокольчика.

 

13. Слегка раскрываем за длинные концы.

 

14. Длинные треугольники загибаем вовнутрь, к центру, складывая так, чтобы оставались маленькие лепестки. На фото первый загиб.

 

15. Формируем второй лепесток.

 

16. Так выглядит готовый колокольчик из бумаги в технике оригами. Лепестки следует немного закрутить наружу.

 

17. Осталось только сделать стебель, листья и тычинки. Тычинки состоят из трех белых полосок бумаги белого цвета, листики и стебель вырезаем из зеленой бумаги.

 

Удобно для изготовления стебля накрутить бумагу на ручку или карандаш и заклеить в таком положении. Таким образом, получается очень плотная часть, которую сложно деформировать и повредить. Приклеиваем оставшиеся части и любуемся получившимся цветком из бумаги.

Если хватает терпения, можно сделать своими руками к праздникам (8 марта, День учителя, День рождения) целые букеты бумажных цветов, оформить в корзину и дополнить бабочками, бантами, завитками.

как сделать цветы из гофрированной бумаги объемный колокольчик оригами

Бумажные цветы выглядят также прекрасно, как настоящие. Почему бы не сделать колокольчик из бумаги своими руками? Если приложить немного усердия, можно смастерить замечательные цветы, панно, открытки или аппликации, которые послужат прекрасным подарком ко дню рождения, весеннему празднику или украшением новогодней ёлки.

Изящество и благородная скромность цветка делает его украшением любого интерьера.

Колокольчики из гофрированной бумаги

Цветы, изготовленные из гофрированной бумаги практически не отличаются от живых. Особенно красиво колокольчики смотрятся в корзинке или в вазе. Гофра-бумага имеет свойство растягиваться, что позволяет придать лепесткам нужную форму. Для того, чтобы сделать букет из колокольчиков, потребуется:

• Гофрированная бумага (зелёная, жёлтая, голубая, синяя или фиолетовая).
• Ножницы.
• Нитки швейные.
• Проволока.
• Бумажный клей-карандаш.

Из синей бумаги вырезают необходимое количество прямоугольников, размером 5х6 см. На каждом делают 6 равномерных зубчиков, глубиной 1см. Края слегка отгибают. Из зелёной бумаги выкраивают продолговато-линейные листья.

Цветок из фиолетовой гофрированной бумаги.

Верхний конец длинного отрезка проволоки обматывают полоской бумаги жёлтого цвета, затем оборачивают приготовленными синими лепестками, перетягивают ниткой.

Веточка голубых колокольчиков.

Аналогично мастерят ещё 5 цветков. Ножку каждого по спирали обвивают зелёной полоской бумаги, привязывают в основному стеблю. К нему же крепят листья. Затем уже стебель, начиная от головного цветка, обматывают зелёной каймой. Таким образом, на одном стержне фиксируют 6 колокольчиков. При желании делают больше.

Большие колокольчики

Большие бело-голубые колокольчики, размером 30 см из гофрированной бумаги в горшке – настоящее украшение интерьера. Принцип работы не отличается от первого варианта. Единственная разница – размер цветов. Готовая лоза с колокольчиками достигает длины 1 м.

Большие бело-голубые цветы в горшке.

Белый рулон бумаги раскатывают на ровной поверхности. Разводят небольшое количество гуаши в воде, заливают её в ёмкость с пульверизатором и обрызгивают один край полотна. Так создают эффект плавного перехода цвета от белого к нежно-голубому. Ждут, пока бумага просохнет, после чего приступают к выкраиванию.

Выкраивание лепестков.

Вырезают прямоугольники (6шт) со сторонами 40х30 см, складывают лист 7 раз (по числу лепестков). Концам придают форму овала. Собирают их вокруг стебля, перетягивают ниткой. Придают лепесткам форму, накручивая края на карандаш и слегка растягивая среднюю часть.

В качестве стержня для больших колокольчиков хорошо использовать ветку или тонкую изогнутую лозу длиной до 1м.

Закрепив к главному стержню цветы и листья (длиной 40 см), обматывают их полоской зелёной бумаги. Соцветия устанавливают в горшок, заполненный камушками (для устойчивости). Любая мама и бабушка будут рады такому великолепному подарку к дню 8 Марта.

Колокольчики, выполненные в технике квиллинга

Объёмные колокольчики, исполненные методом бумагокручения, вызывают восхищение своим кружевным плетением.

Объёмные колокольчики исполненные в технике квиллинга.

Для создания композиции из 3-х цветков, понадобятся:

• Листы тонкой, но плотной двусторонней мелованной бумаги (2 оттенка зелёного цвета и 2 синего).
• Ножницы (или канцелярский нож).
• Металлическая линейка.
• Клей-карандаш.
• Перо (или большая швейная игла с длинным ушком).
• Простой карандаш.

Из бумаги нарезают полоски, шириной 3-5 мм (в специализированных магазинах можно приобрести уже готовые). Один конец проталкивают в игольное ушко и скручивают. Придают детали требуемые формы. Края фиксируют с помощью клея. Набрав достаточное количество одинаковых элементов, приступают к сборке.

Основание колокольчиков собирают из 7-8 более тёмных деталей, далее их число постепенно увеличивают, переходя к светлым оттенкам. Кромочные фрагменты приклеивают под наклоном. От их количества зависит размер «юбочки». Серединку украшают тычинками из тонких жёлтых полосок со скрученными концами.

Из зелёных элементов собирают плоские резные листья, наподобие кленовых (3 шт). Соединяют их воедино, в середину крепят готовые ажурные колокольчики.

Панно с колокольчиками

Используя эту же методику, готовят элементы разных форм, которые затем наклеивают на картонную основу.

Панно с цветами, выполненными в технике квиллинга.

Если созданную картинку облачить в рамку, она привнесёт гармонию в дизайнерское оформление любой комнаты.

От качества бумаги зависит внешний вид изделия.

Колокольчики оригами в корзинке

Мастерам, имеющим опыт сборки фигур в технике оригами не составит труда собрать корзинку и букет из колокольчиков. Для Корзинки нужно изготовить основные модули любого цвета (372 шт) и другого оттенка (154 шт). Для цветов – голубого (45 шт на 1 колокольчик) и жёлтого (10 шт).

Корзинка с колокольчиками из модулей оригами.

Сначала собирают цепочку из модулей, проходят 3 ряда, после чего заготовку выворачивают. Придерживаясь рисунка, поднимают 10 рядов. Дужку корзинки собирают из чередования 3-4 элементов. Её длина полностью зависит от желаний мастера. Как собрать корзинку:

Цветки складывают из 5 лепестков, вкладывая угол одного модуля, в ушко другого. Более подробно:

 

Совместив две техники работы с бумагой (модульное оригами и квиллинг), можно смастерить колокольчики в подарок выпускникам на последний звонок. Основанием каждого колокольчика служит цепочка из 10 модулей. К 10 ряду их число доводят до 36.

Варианты подарка выпускникам на последний звонок

Язычки-тычинки выполняют из полосок бумаги, скрученных в шарики. Их подвешивают на верёвочки. В качестве дополнительного декора используют атласные ленты, стразы, банты.

Как сделать колокольчик из листа бумаги

Из обычного листа бумаги, у которого длина в 2 раза больше ширины, получится сложить объёмный цветок-колокольчик. Следовать нужно пошагово, согласно схеме:

Посмотреть другой вариант:

Используя 2 квадрата синей бумаги и 2 зелёной, дети 4-5 лет легко соберут цветок для аппликации:

Вырезав по шаблону 16 одинаковых элементов и склеив их между собой по линии сгиба, собирают объёмный колокольчик. Сцепляя стороны в шахматном порядке на расстоянии 1 см друг от друга, получают интересную конструкцию. Декорируют бантом, сложенным из бумаги в технике оригами.

Аппликация цветы-колокольчики

Из цветной бумаги, используя клей, ножницы, самоклеящиеся бусины, дети 3-4-х лет без труда справятся с несложной аппликацией. Для работы достаточно подобрать понравившийся шаблон колокольчиков и распечатать его на принтере.

Чтобы аппликация выглядела объёмной, детали приклеивают одну на другую.

Аппликация для детей 3-4 лет.

Кончики лепестков оставляют свободными и немного приподнимают, накручивая на карандаш.

Шаблоны для аппликаций:

Из бумажных контейнеров из-под яиц, вырезают отдельные колокольчики, нужной формы, окрашивают их в синий (лиловый, фиолетовый) цвет и садят с помощью клея на цветной картон. Дополняют листьями из зелёной бумаги. Сердцевину оснащают скрученными в спираль полосками бумаги.  Получаются оригинальные цветочные орнаменты.

Аппликация из бумажных контейнеров из-под яиц.

Колокольчики из картона

Интересно и необычно выглядят колокольчики, вырезанные и склеенные из цветного двустороннего картона. При желании их можно покрыть аппликацией, блёстками, бантами или раскрасить фломастерами.

Картинку распечатывают на принтере. Шаблон накладывают на картон, очерчивают, вырезают по контуру, наносят клей на выступающие элементы. Фиксируют резинками. Поделками хорошо украшать новогоднюю ёлочку или интерьер помещения, где проводят праздник.

Колокольчики, декорированные в технике скрапбукинга

Из бархатной бумаги вырезают колокольчики. Дальнейшее оформление – дело фантазии. В ход пускают всё: бумажные ажурные салфетки, тесьму, атласные ленты, декоративный мох, снежинки, самоклеящиеся бусины, стразы, пуговицы, сердечки, цветы.

Шапочка колокольчик из бумаги

Для детского утренника или костюмированного представления нужен колпак в форме колокольчика? А что, если смастерить его своими руками? Для работы нужны:

• Плотный картон.
• Швейные нитки и игла.
• Гуашь.
• Кисточка.

На листы картона переносят чертёж шапочки, вырезают. С помощью ниток, обмёточным швом соединяют детали. Изделие красят в нужный цвет, сушат. Верхушку оформляют листочками и «хвостиком» из зелёного картона. Чтобы колпак во время игры не слетал с головы, с боков к нему пришивают ленты в тон изделия.

В качестве декоративных элементов на шапочку наклеивают бабочку или божью коровку. Головной убор для костюма дюймовочки готов, успех в театральной постановке обеспечен.

Намного прочнее и качественнее бывают колпаки, сшитые из фетра.

Цветы колокольчики из бумаги, сделанные своими руками, долго простоят в вазе и не завянут. Объёмная аппликация украсит стену детской комнаты. К тому же любые поделки несут в себе частичку души автора.

Как сделать колокольчик из бумаги своими руками? Варианты изготовления

Часто атрибутом новогоднего праздника служит колокольчик. В виде такого предмета делают игрушки на елочку, украшают еловый венок, который подвешивают на двери, красиво смотрятся и колокольчики, украшающие светильник. Как сделать колокольчик из бумаги своими руками? Такой вопрос беспокоит многих мастеров. На самом деле вариантов довольно много.

В качестве елочной игрушки можно вырезать из картона форму колокола, обклеить ее цветной бумагой, посыпать намазанный контур нарезанным дождиком золотистого цвета и повесить за веревочку на ветку. Это самый простой вариант, который может сделать дошкольник.

Если ребенку уже 4-5 лет, то можно предложить ему вариант объемной поделки. Перед тем как сделать колокольчик из бумаги своими руками, нужно нарисовать шаблон. Затем обвести несколько контуров на цветной бумаге. Можно использовать бумагу одного цвета, а можно сделать разные. Затем каждый, вырезанный по шаблону колокольчик, нужно согнуть пополам и склеить половинки между собой. Получится объемная елочная игрушка. Останется только проколоть отверстие сверху и привязать веревочку.

Поделка из бумажных одноразовых стаканчиков

Далее тоже речь пойдет о том, как сделать колокольчик из бумаги своими руками. Идеи можно брать разные. Несложно сделать игрушки из белых бумажных стаканчиков. Для этого нужно сначала в донышке пробить с помощью шила отверстие и продеть веревочку. Дальше стаканчики окрашивают гуашевыми красками в разные цвета.

Можно сразу подобрать в магазине однотонные цветные, тогда готовые игрушки будут еще ярче. После высыхания краски можно покрыть поверхность клеем ПВА и посыпать нарезанным мелко дождиком, обклеить ватными шариками, сделать аппликацию. Украсить можно по-разному, здесь уже дело вашей фантазии. Затем колокольчики на яркой ленточке подвешиваются на ветку. Можно связать пучком по несколько игрушек сразу и завязать сверху большой атласный бант.

Квиллинг

Если вы увлекаетесь техникой квиллинга, как сделать колокольчик из бумаги своими руками, вам будет понятно после просмотра фотографии ниже. Понадобятся:

• двух цветов полоски – желтые и коричневые;
• крючок для квиллинга;
• шаблон;
• клей ПВА.

Начинают изготовление картинки с коричневого скрученного кружочка (язычок колокола). Приклеивают его снизу листа картона. Дальше нужно скрутить по шаблону одинаковые неплотные кружочки и, приклеив край полоски к последнему витку, придавить двумя пальцами, создав форму листочка.

Сделать таких деталей нужно много. Затем начинаем создавать из отдельных элементов форму предмета. Лучше, перед темкак сделать колокольчик из бумаги своими руками, нарисовать контур его простым карандашом. Располагать «листочки» можно по-разному, но главное, чтобы они соприкасались друг с другом, не оставляя пустот на картоне.

Последним этапом работы нужно сделать палочку, за которую держат колокольчик. Она делается из коричневых полосок. Для ее создания достаточно скрутить такого же размера два «листика», расположив их вертикально.

Поделка из одноразовых тарелок

Очень легко сделать новогодние звоночки из бумажных тарелок. Желательно, чтобы их края были фигурными, тогда готовая игрушка будет смотреться эффектнее. Каждую тарелку нужно свернуть конусом и разгладить края линейкой. Можно для красоты вложить в серединку привязанный на красивой веревочке металлический круглый колокольчик. Тогда звоночки, повешенные на двери или на елке, смогут издавать красивые мелодичные звуки.

Покрасить тарелочки можно любым цветом, но предпочтительнее золотистый, желтый или серебряный. Если покрыть изделие блестками, то при свете гирлянды звоночки будут красиво переливаться.

Чтобы концы тарелки не расходились, можно перед тем, как сделать колокольчик из бумаги своими руками (фото смотрите выше), скрепить края степлером, так как клей может не удержать плотные края. Если у вас имеется клеящий пистолет, тогда можно воспользоваться ним.

Ребристые колокольчики

Чтобы сделать такие ребристые колокольчики из картона, придется нарисовать шаблон и по нему вырезать 5-6 отдельных элементов, которые потом необходимо будет склеить между собой.

Вот что представляет собой выкройка:

• Рисуем равнобедренный треугольник.
• От углов основания опускаем вниз параллельные две линии любой длины, в зависимости от размера колокольчика, и соединяем их между собой. Получается прямоугольник.
• Остается снизу пририсовать трапецию. Это будет нижнее расширение колокольчика.

Чтобы детали можно было склеить, на каждой стороне нужно оставить дополнительно по 0,5 см бумаги, на которую и будет наноситься клей. Потом все клинья собирают воедино. После полного высыхания останется только красиво раскрасить изделие и повесить на елочку.

Папье-маше

Мастер-класс, как сделать колокольчик из бумаги своими руками в технике папье-маше, читайте дальше. Можно взять настоящий металлический колокольчик для оклеивания. А можно подобрать похожую по форме чашку или бокал. Понадобятся:

• клейстер;
• растительное масло;
• старые газеты или исписанные ненужные тетради;
• вода;
• цветные или белые салфетки.

Напомним, как делать папье-маше:

1. Форму смазывают растительным маслом, чтобы изделие после высыхания хорошо снялось. Делают это ваткой.
2. Потом первый слой рваной бумаги накладывают без клейстера, а просто обмакивают кусочки бумаги в миске с водой.
3. Следующие слои уже нужно макать в клейстер и накладывать послойно. Слоев должно быть не меньше 4.
4. Потом ставят форму в теплое место для высыхания.
5. Когда колокольчик полностью высохнет, его можно раскрасить или обклеить сжатой салфеткой, как на фотографии.
6. Затем пробивается небольшое отверстие в верхней части и привязывается бант или веревочка.

Букет колокольчиков

Теперь вы знаете, как сделать колокольчик из бумаги своими руками. Цветок такой же формы сделать тоже легко. Достаточно из папиросной бумаги вырезать прямоугольник и надрезать один край полукругами.

Затем нужно просто свернуть бумагу. Нижняя часть цилиндра приклеивается к проволоке, обмотанной зеленой бумагой. Сделав 3-5 цветов, можно букет колокольчиков поставить в вазочку.

Как видите, создавать шедевры несложно. Так что привлекайте детей к ручному труду. Это отлично развивает ребенка, да и сближает его с родителями.

Колокольчики в технике оригами | DoDiM

Подходящее  украшений из бумаги на Новый год и Рождество – колокольчик в технике оригами. Его можно выполнить самостоятельно, следуя несложной инструкции. Готовое изделие  украсьте бантом и используйте для декорирования рождественского венка. Предлагаю два варианта: один колокольчик и два из общего листа бумаги. 

Как сделать оригами колокольчик

Для поделки возьмите квадратный лист любого цвета (у меня оранжевого) со стороной 9 см или другого размера. Согните его пополам по диагонали, чтобы противоположные углы встретились, а стороны совпали. Верните лист в первоначальное положение.

К полученной центральной складке сложите левый и правый конец. Чтобы сделать это правильно, расположите квадрат, как ромб. Разделите верхние стороны заготовки на три равные части, а нижние на две. Соедините одну треть с половиной нижней части листа. Вы не ошибётесь, если заранее наметите линии карандашом. После сгибов один конец окажется поверх другого.

Нижний участок бумаги поднимите вверх. Конец находится чуть выше середины. Согните нижний участок внутрь, чтобы он не был виден. Переверните поделку на лицевую сторону и посмотрите, как это выглядит. В итоге мы получим в нижней  части ровный выступающий слой.

Вернитесь обратно на изнаночную поверхность. Конец, направленный вверх, отогните вниз, чтобы он выступал за край колокольчика. Из него мы сформируем язычок. Для этого сложите боковые участки к центру, чтобы серединка оказалась внутри. Согните нижний уголок. Переверните колокольчик, и вы увидите в нижней части округлый язычок.

Осталось поработать над верхней частью поделки. Сделайте на изнанке сгиб вниз и снова вверх. Переверните. Колокольчик в технике оригами готов! Украсьте его красивым бантом.

Два колокольчика из одного листа

Чтобы получилось сразу два рождественских колокольчика из цельного листа бумаги, возьмите прямоугольник размером 9х18 см. Сложите его пополам справа налево. Полученный квадрат согните по диагонали. Не забывайте, что сгиб квадрата находится справа, а свободные стороны слева. Диагональ проходит справа налево и сверху вниз.

Далее повторите все те же действия, что и при сборке одного колокольчика , пока не получится требуемая поделка. Затем разверните лист обратно. По образовавшимся складкам и линиям мы соберём уже два одинаковых колокольчика.

Верхнюю часть и правый боковой участок уберите внутрь. Наложите частично одну деталь на другую. На изнаночной стороне расплющите треугольник и согните его стороны к центру. Самый кончик вершины выпустите наружу, чтобы он был виден на лицевой стороне. Боковые концы с острыми углами согните к центру по имеющимся линиям. Обратите внимание, что новых складок быть не должно. Мы все наметили на предыдущем этапе работы.

Соберите язычки по такому же принципу. Прикрепите в верхней части бантик. Два красивых колокольчика готовы! Используйте их для украшения праздничной открытки.

Желаю успехов в творчестве и отличного настроения! Не забудьте подписаться на новые статьи!

Вам обязательно понравится:

Как сделать колокольчик своими руками

Колокольчик символизирует собой начало нового года – учебного или календарного,а также окончание учебы, вступление в новую, студенческую, жизнь. Поэтому сувенир в виде колокольчика будет актуален для многих моментов жизни ребенка и даже взрослого человека, и если изготовить его самому, получится интересный и оригинальный подарок-сюрприз. Так как сделать колокольчик своими руками – несложная задача, справиться с ней могут даже ребятишки.

Как сделать колокольчик своими руками

Колокольчик из чашки

Существует множество вариантов изготовления сувенирных колокольчиков. Один из наиболее интересных способов того, как сделать колокольчик своими руками на 1 сентября – использовать для этого уже готовый маленький сувенир-колокольчик и красивую чайную чашку с ручкой.

Материалы для поделки

Привязываем к колокольчику тонкий шнурок.

К колокольчику привязываем шнурок

Приклеиваем его кончик к дну чашки изнутри.

Приклеиваем шнурок к донышку

С наружной стороны к дну приклеиваем шнурок поплотнее, за который будет подвешиваться чаша.

Приклеиваем на низ чашечки

Обвязываем шнурок снаружи яркой широкой атласной лентой.

Закрепляем бантик из тесемки

Готово!

Колокольчик из чашки

Такой колокольчик хорошо справится с ролью подачи первого звонка в учебном году.

Колокольчик из пластикового стакана

Самым простым и эффектным способом изготовления колокольчика — из пластикового стаканчика. С помощью острых ножниц делаем в стаканчике два отверстия.

Делаем в стаканчике два отверстия

С помощью баллончика покрываем стаканчик красной краской. Когда краска высохнет раскрашиваем стаканчик золотистым маркером.

Раскрашиваем стаканчик краской и маркером

Нам понадобится маленький бубенчик с отверстием, который можно купить в магазинах «все для рукоделия». Вставляем в отверстие жесткую проволоку и перекручиваем ее несколько раз.

Колокольчик на проволоке

Вставляем бубенчик на проволоке в отверстия. Колокольчик должен висеть в стаканчике достаточно низко. Чтобы зафиксировать колокольчик перекручиваем проволоку в верхней части стаканчика.

Вставляем и фиксируем бубенчик на проволоке

Наносим на верхнюю и нижнюю часть стаканчика клей и посыпаем блестками.

Посыпаем блестками

Украшаем нашу поделку тесемкой, перевязанной бантом. Наш колокольчик — готов!

Колокольчик из пластикового стакана

Колокольчики из бумаги

Кому-то может показаться интересной идея с бумажным колокольчиком. К нему приклеиваем маленький железный колокольчик и цветные ленточки. Такой колокольчик можно использовать для украшения класса.

Бумажный колокольчик с ленточками

Очень изящные колокольчики получаются из сложенной одноразовой тарелки. Тарелочку покрываем золотистой краской и складываем по две, как показано на фото. Поделку стоит украсить красным бантиком.

Колокольчики из одноразовой тарелки

Посмотрите на видео, как сделать красивые колокольчики из бумаги:

Колокольчики из картонных ячеек из-под яиц

Для выпускников же нужны колокольчики, которые можно подвесить на шею. Так как сделать колокольчик на последний звонок нужно будет для каждого выпускника, для его изготовления лучше использовать готовые шаблонные формы – например, картонные ячейки упаковки из-под яиц.

Аккуратно вырезаем каждую ячейку. Оставшийся от упаковки картон используем для вырезания декоративных листочков овальной, заостренной по бокам, формы.

Разрезаем коробку из-под яицВырезаем детали колокольчика

Окрашиваем ячейки и листочки, даем время, чтобы высохнуть.

Красим детали колокольчика

Нанизываем по несколько листочков на тонкий шнурок, затем продеваем в него ячейку (колокольчик) и крупную бусину.

Надеваем на ниточку шилоНанизываем колокольчик

Снова вытаскиваем конец шнурка наружу, нанизываем еще несколько листочков, связываем концы.

Нанизываем листики

Подарок для выпускника готов!

Колокольчики готовы

Посмотрите, какой прекрасный колокольчик можно сделать в технике квиллинг. Подробный мастер-класс смотрите здесь «открытка для выпускника«.

Колокольчик в технике квиллинг

А вот еще один квиллинг-колокольчик в статье «Квиллинг на 1 сентября»

Квиллинг на 1 сентября

Колокольчик из глины

Вот такими разными могут быть колокольчики, символизирующие начало нового периода в жизни человека.

выставок – Полные кубики Ларри Белла – Ларри Белл

Hauser & Wirth Лос-Анджелес рада представить «Ларри Белл. Complete Cubes », первая персональная выставка всемирно известного американского художника в его родном городе. Новаторский подход Ларри Белла к скульптуре и феноменам восприятия сделал его уникальным центром движения света и космоса в Южной Калифорнии и нью-йоркского минимализма шестидесятых, который продолжает влиять на его практику сегодня как предшественник калифорнийского минимализма.Эта знаковая выставка предлагает зрителям понять, как Белл на протяжении всей жизни посвятил себя стеклянному кубу, благодаря новаторской работе, которая неразрывно связана с превращением Лос-Анджелеса в международно значимый центр художественных инноваций.

«Complete Cubes» – первая выставка, на которой знаменитые стеклянные кубы Bell систематизированы по масштабу и демонстрируются образцы всех размеров, созданных художником с начала 1960-х годов до наших дней. На выставке представлены редко встречающиеся работы, которые являются одними из самых важных в начале карьеры Белла, а также более 20 скульптур размером от 2 до 40 дюймов, а также новые крупномасштабные работы, созданные специально для этой презентации, которые расширяют новые формальные исследования. его можно увидеть в его недавней инсталляции, посвященной биеннале Уитни 2017 года, Pacific Red II.’

Ларри Белл родился в Чикаго в 1939 году. Впервые он переехал в Лос-Анджелес со своей семьей в 1940-х годах. С 1957 по 1959 год он посещал Художественный институт Chouinard (известный сегодня как Калифорнийский институт искусств). После колледжа он начал работать в каркасной мастерской в ​​долине Сан-Фернандо, где пережил решающий художественный прорыв: Белл экспериментировал с обрывками стекла. в магазине, изготовление небольших конструкций из материала и других материалов для обрамления. Однажды он поместил треснувший кусок стекла в теневой ящик.«В результате получился интригующий двойной эффект, – рассказывает Белл, – треснувшее стекло отбрасывало тень, а также отражение трещины на бумаге». Этот случайный момент положил начало карьере Белла как скульптора; он отошел от краски и холста и начал манипулировать светом и стеклом в практике, которая насчитывает уже почти шесть десятилетий.

Белл приобрел известность в 1960-х годах, в десятилетие экспериментов, в течение которых он работал вместе с художниками по свету и космосу из Южной Калифорнии Робертом Ирвином и Джоном Маккракеном.В 1965 году он переехал в Нью-Йорк на двухлетний перерыв, во время которого он встретил Дональда Джадда и Фрэнка Стеллу, двух давних друзей, оказавших значительное взаимное влияние. В 1967 году Белл вернулся в Лос-Анджелес, где, вдохновленный появлением класса потребителей и поддержкой художников-единомышленников, он продолжил исследовать оптические возможности стекла и его способность поглощать, отражать и передавать свет.

«Complete Cubes» знакомит посетителей с ранними экспериментами Белла с масштабом и материалами, а также демонстрирует его длительное взаимодействие со стеклянным кубом.Первые семь работ на пьедестале из оргстекла, разработанном Bell по индивидуальному заказу, демонстрируют разнообразие методов, материалов и обработок поверхности, которые художник использовал при работе со стеклянными кубами с начала 60-х до 2000-х годов.

Первая работа, с которой сталкиваются посетители, – это самая маленькая конструкция Белла «Без названия» (1964) – двухдюймовая скульптура, соединенная по краям хромированной окантовкой. Такие миниатюрные работы были настолько хрупкими и дорогими, что Белл делал их недолго и впоследствии прозвал их «сердцеедами».«Без названия» (1964) – это 8-дюймовый куб с изогнутыми узорами на внешней поверхности стеклянных панелей. Эта работа, которую Белл сделал для своей первой персональной выставки в нью-йоркской галерее Pace Gallery, характеризует использование художником геометрических узоров на поверхности кубов в начале шестидесятых. В течение многих лет он пытался управлять воздействием света на стекло с помощью этого метода. Такой подход в конечном итоге оставил художника неудовлетворенным, поскольку он оказал лишь ограниченное влияние на отражение и передачу света.

Выставка продолжается «Кубом 29» (2008 г., 12 дюймов), который покрыт инконелем, сплавом, способность выдерживать чрезвычайно высокие температуры и давление, что делает его уникальным для вакуумного напыления. Наряду с другими стеклянными скульптурами 2000-х годов «Куб 29» демонстрирует безупречное применение технологии нанесения покрытия на стекло, которую Белл начал исследовать в 1963 году, и демонстрирует преданность этой технике художника на протяжении всей его карьеры.

В 1965 году Белл получил международную известность в возрасте 26 лет благодаря успеху его аншлагового шоу в галерее Pace.В январе 1966 года, живя в Нью-Йорке, он приобрел камеру для вакуумного нанесения покрытий у Бена Кенига, немецкого производителя декоративных металлизаторов из Бронкса. Белл научился управлять этой машиной, прочитав старое руководство под названием «Вакуумное осаждение тонких пленок». До этого момента он полагался на несколько компаний по всей Южной Калифорнии, чтобы покрыть стеклянные панели, которые он использовал в своих скульптурах, что требовало много времени. и дорогостоящий процесс. Его новая вакуумная камера позволила художнику самому наносить на стекло пленки из различных металлических и неметаллических веществ.Этот метод нанесения покрытия, известный как «осаждение тонкой пленки», широко использовался в объективах фотоаппаратов и телескопах растущей оптической промышленностью.

Годы, прошедшие после того, как Белл приобрел камеру для вакуумного покрытия, дали художнику большую свободу экспериментировать с поверхностью стекла. Использование этой технологии оттолкнуло художника от шелкографии, которую он использовал для нанесения узоров на свои кубики. По словам Белла, такие формы опирались «на объем, но не имели к нему никакого отношения; они были изображениями чего-то.Белл сказал, что приобретение вакуумной камеры позволило ему создать свои лучшие работы в период с 1965 по 1968 год, в том числе «Без названия» (1965-1966, 15 дюймов) и «Без названия» (1965, 18 дюймов), которые были выставлены на обозрение в выставка.

«Complete Cubes» также включает в себя самые ранние попытки Белла создать трехмерные изображения фигур, которые он рисовал на холсте, прежде чем он решительно отошел от этой среды. В «L. Bell’s House, Part II ‘(1962-1963, 25 дюймов), Белл использовал-дюймовые бытовые зеркала, соскребая с обеих сторон, чтобы создать эффект двойного зеркала, и покрасил внешнюю поверхность эпоксидной краской по краям, соединенным с четырехсторонней фанерой. Рамка.Этот куб был настолько тяжелым, что Белл не смог его поднять. «Бетт и гигантская рыба-еврей» (1963, 16 дюймов), куб с рисунком в виде шахматной доски, растянутым шелкографией с четырех сторон, представляет собой еще один эксперимент по размеру и поверхности. Название этой работы отсылает к анонсу второй выставки Белла в галерее Ferus на бульваре Ла-Сьенега. Это также была первая скульптура, для которой Белл использовал технику покрытия, с помощью которой он наносил алюминий непосредственно на стекло.

Некоторые более поздние работы в «Complete Cubes» содержат медитации на кубической форме и стеклянной скульптуре, в которых Белл возвращается к мотивам и методам своих ранних работ.Куб «Early and Late» (2008 г., 20 дюймов), произведенный в конце 2000-х годов, напоминает графическую обработку поверхности первых кубиков Bell. С трех сторон эта скульптура изображает многоугольные формы. Конечный результат – гладкий, почти прозрачный куб с элегантной отделкой. Он демонстрирует десятилетия работы с камерой вакуумного напыления и полное владение светом и объемом.

Выставка завершается масштабной кубической конструкцией, состоящей из трех структур, каждая из которых содержит кубическую форму внутри куба.Эта структура была впервые представлена ​​в его основополагающей работе 1992 года «Сделано для Арольсона» и неоднократно использовалась на протяжении всей его карьеры. В этой новой работе для презентации в Лос-Анджелесе внутренние структуры «Голубой ляпис», «Красный мак» и «Оптимальный белый» сочетаются с туманной внешней формой, чтобы использовать последние достижения в цветном архитектурном стекле, создавая возвышенную медитацию на цвете. взаимодействия. В то время как стеклянные кубы Белла исследуют формальные свойства материала, эти новые скульптуры фокусируются на том, как свет и тень влияют на насыщенность цвета.

Прикладное математическое моделирование – Журнал

Прикладное математическое моделирование фокусируется на исследованиях, связанных с математическим моделированием инженерных и экологических процессов, производства и промышленных систем. Важная развивающаяся область исследовательской деятельности включает мультифизический процесс , и вклад в эту область, в частности …

Читать далее

Прикладное математическое моделирование фокусируется на исследованиях, связанных с математическим моделированием инженерных и экологических процессов, производства и промышленных систем.Важная развивающаяся область исследовательской деятельности включает мультифизический процесс , и вклад в эту область особенно приветствуется.

Эта влиятельная публикация охватывает широкий спектр вопросов, включая теплопередачу, механику жидкости, CFD и явления переноса; механика твердого тела и механика металлов; электромагниты и МГД; моделирование надежности и оптимизация системы; процедуры конечного объема, конечных элементов и граничных элементов; моделирование складских, производственных, производственных и логистических систем для принятия жизнеспособных решений; инженерные системы и сооружения гражданского назначения; минеральные и энергетические ресурсы; соответствующие вопросы разработки программного обеспечения, связанные с CAD и CAE; материалы и металлургическое машиностроение.

Прикладное математическое моделирование в первую очередь интересует статьи, которые расширяют понимание реальных проблем с помощью нового математического моделирования, новых приложений или их комбинации. Статьи, в которых используются существующие численные методы, должны демонстрировать достаточную новизну в решении практических задач. Работы по нечеткой логике в процессе принятия решений или чисто финансовой математике обычно не рассматриваются. Исследования дробных дифференциальных уравнений, бифуркаций и численных методов должны включать практические примеры.Динамика населения должна решать реалистичные сценарии. Статьи по логистике и бизнес-моделированию должны демонстрировать значимые управленческие способности. Заявки, не имеющие реального приложения, рассматриваться не будут.

Также посетите электронный сервис Applied Mathematical Modelling’s по адресу: https://wwwcf.editorialmanager.com/AMMOD/default.aspx.

Преимущества для авторов
Мы также предоставляем множество преимуществ для авторов, такие как бесплатные PDF-файлы, либеральная политика в отношении авторских прав, специальные скидки на публикации Elsevier и многое другое.Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о наших услугах для авторов.

Информацию о подаче статей см. В нашем Руководстве для авторов.

Этот журнал имеет открытый архив. Все опубликованные элементы, включая исследовательские статьи, имеют неограниченный доступ и будут постоянно доступны для чтения и загрузки через 48 месяцев после публикации. Все документы в Архиве подлежат пользовательской лицензии Elsevier.

Если вам потребуется дополнительная информация или помощь, посетите наш Центр поддержки

Hide full Aims & Scope

(PDF) Моделирование локализованного пластичного разрушения с объемными четырехгранными элементами без блокировок

2

Чувствительные к сетке численные результаты со стандартными континуальными моделями вязкого разрушения широко перепроверены

перенесены

1; 2; 3; 4 ; 5

.Во время деформационного смягчения повреждение локализуется в слое одного элемента, что приводит к зависящим от сетки

глобальным ответам и профилям повреждений. Нелокальное усиление является популярным средством для снижения чувствительности сетки, когда реакция на повреждение

зависит от быстро колеблющихся ответов в зоне процесса разрушения. Существует

двух основных классов нелокальных улучшений, принятых в литературе для вязкого разрушения: (i) интегральная формула

6; 1; 7; 8; 5

;

(ii) состав градиента

9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16

.В нелокальной постановке размер области взаимодействия

характеризуется параметром масштаба длины, который служит ограничителем локализации. Обычно постоянная область взаимодействия (длина

, масштабный параметр

) принимается на протяжении всего процесса загрузки. Таким образом, передача энергии из зоны активного процесса повреждения

в соседнюю область упругой разгрузки постоянно обеспечивается. Следовательно, возникает феномен роста ложного повреждения

, о чем впервые сообщалось в Geers et al.

17

для квазихрупкого разрушения. Во время пластичного разрушения зарождение пустот

и рост пустот сначала возникают в зоне диффузного процесса. За пределами предельной точки происходит слияние пустот

, что приводит к более локализованным зонам процесса, что приводит к развитию макроскопических трещин. Поскольку нелокальное взаимодействие

в крупном масштабе возникает из-за взаимодействий между активными микропроцессами

18

, увеличение локализационного градиента

в По и Солнце

19

, основанное на микроморфной структуре, предложенной Форестом

20

, принят для конечной деформации

вязкого разрушения в Xu и Poh

21

.При этом было показано, что увеличение локализованного градиента, при котором

нелокальных взаимодействий

уменьшаются с повреждением, может упорядочить реакцию разупрочнения с развитием локализованной трещины

при разрушении.

Тетраэдрические элементы обеспечивают большую универсальность при объединении конструкций со сложной геометрией. Однако такие элементы

обычно демонстрируют эффект объемной блокировки при использовании на (почти) несжимаемых материалах, что значительно ограничивает их применимость для анализа вязкого разрушения.Математика, лежащая в основе объемной блокировки, обсуждалась

в Nagtegaal et al.

22

. В общем, функции интерполяции элементов становятся слишком ограничивающими, чтобы адекватно

улавливать дополнительные ограничения, вводимые несжимаемостью. Следовательно, паразитные колебания напряжения

наблюдаются численно, что приводит к более жестким реакциям конструкции. Об этом явлении сообщалось при моделировании с

тетраэдрических элементов

23; 24; 25; 26

.Такое же ограничение применяется ко многим моделям вязкого разрушения из-за предположения

о почти несжимаемом пластическом течении. Сообщалось, что функции квадратичной формы помогают ослабить эффект блокировки напряжений

22; 27

. Несмотря на удовлетворительный отклик конструкции, квадратичные тетраэдрические элементы вызывают числовую неточность

на локальном уровне в виде колебаний напряжения10; 26.

Чтобы избежать проблемы объемной блокировки, были предложены различные стратегии.Общий подход заключается в уменьшении числовых ограничений

, таких как метод выборочного интегрирования

28; 29

, метод B-стержня

30

и метод F-стержня

31

. В конечной области деформации

метод F-стержня вводит модифицированный тензор градиента деформации (

¯

F

) путем замены объемной части градиента деформации

в каждой точке Гаусса

Fv

на значение в точке центра тяжести элемента

(F0) v

.Исходный тензор градиента деформации

в каждой точке Гаусса

F

заменяется модифицированным тензором

¯

F

в конститутивном законе. Это можно рассматривать

как метод частичного снятия числовых ограничений. Аналогичная концепция также используется в других методах, таких как метод J-bar

32

. Метод F-стержня изначально предлагается для 2D четырехугольных элементов

31

, но тот же принцип может быть применен в

10-узловых четырехгранных элементах

25

.Для линейных треугольных / тетраэдрических элементов, поскольку он содержит только одну точку Гаусса,

, метод межэлементного усреднения должен использоваться для определения тензора

¯

F

33; 24; 34

, который может быть сложным в

трехмерных задачах.

Другой общий подход заключается в увеличении степеней свободы (DOF) элементов, таких как метод смешанного поля

35; 36; 37; 23

и предполагаемый метод деформации

38

.Метод смешанного поля использует

u / ˜τh

смешанного элемента, который включает в себя

смещения (

u

) и дополнительные поля давления (

˜τh

). Сообщается, что этот подход позволяет эффективно разрешить объемную блокировку

36; 39; 40

. Принимая во внимание условие устойчивости притока Ладизенской-Бабушки-Брецци (LBB)

41; 42

, порядок интерполяции

поля давления должен быть на порядок ниже поля смещения.Для этого требуется как минимум квадратичная интерполяция

для смещения. В последние годы исследователи расширили конечный элемент

u / ˜τh

до трех полей

Влияние цикла сушки и смачивания с контролируемым отсосом на объемное поведение обработанной известью высокопластичной глины Академическая исследовательская работа на Земле и смежные науки об окружающей среде “

Влияние цикла сушки и смачивания с контролируемым отсосом на объемные характеристики обработанной известью высокопластичной глины

Марко Розоне1, a, Камилло Аиро Фарулла1, Алессио Феррари1, Клаудио Торта1 и Клара Селауро1

Кафедра гражданского, аэрокосмического, экологического проектирования и инженерии материалов (DICAM) – Университет Палермо, Палермо, Италия

Аннотация.В статье представлены некоторые экспериментальные результаты, полученные на образцах, извлеченных из экспериментальной насыпи, полученных путем уплотнения глины, обработанной известью. Образцы были собраны вскоре после уплотнения на месте и выдерживались в контролируемых условиях окружающей среды в течение не менее 18 месяцев. Порозиметрические испытания на проникновение ртути (МИП) были проведены на лиофилизированных образцах для характеристики микроструктуры материала. Чтобы оценить долговечность улучшенного материала, лабораторные испытания были сосредоточены на влиянии циклических изменений степени насыщения на водоудерживающие свойства и объемное поведение стабилизированной глины.Собранные результаты показывают, что обработанная известью глина претерпевает почти необратимые объемные свойства; это необратимое сжатие связано с тяжелыми процессами сушки, в то время как пути смачивания не вызывают значительных объемных деформаций.

1 Введение

Стабилизация мелкозернистых почв известью – это передовая технология, которая способствует рациональному использованию природных ресурсов. Этот метод направлен на улучшение физических, химических и механических свойств глин, которые в противном случае не подходили бы для этих целей.Кроме того, это позволяет повторно использовать глинистые почвы при строительстве транспортных инфраструктур, сводя к минимуму потребность в подходящих материалах из карьеров и транспортировку пустой породы на эти земли. Кроме того, этот метод позволяет при правильном управлении значительно улучшить обрабатываемость и механические свойства обработанной глины.

Как доказано многими исследованиями в этой области, обработка известью вызывает быстрое изменение химических и физических характеристик обработанной глины из-за поглощения ионов Ca2 + поверхностью частиц глины за счет катионного обмена.

Впоследствии в смеси извести и почвы со временем развиваются более сложные химические реакции: в среде с таким высоким pH растворение глинистого кремнезема и глинозема (SiO2, Al2O3) и их реакция с кальциевой известью приводит к образованию силиката кальция. -гидраты (CSH) и алюминат-гидраты кальция (CAH), тем самым создавая цементирующие связи в почве [1]. Эти связи несут ответственность за улучшение механических свойств обработанного грунта с точки зрения увеличения прочности на сдвиг и снижения сжимаемости [2].

Основные реакции в процессе обработки извести достаточно хорошо изучены, как и последующее улучшение механических характеристик, в основном с точки зрения несущей способности, сдвига

a Автор для переписки: [email protected]

прочность и сжимаемость обработанных глин [3-6] Тем не менее, некоторые аспекты могут вызывать озабоченность в основном на этапе строительства из-за изменчивости характеристик глины. При определении процедур выполнения в полевых условиях следует уделять серьезное внимание, чтобы гарантировать требуемые характеристики [7].

Кроме того, несмотря на довольно широкое использование технологии обработки извести, до сих пор не так много исследований посвящено долгосрочному поведению обработанной глины или эффекту повторной нагрузки или изменения граничных гидравлических условий [8]. В частности, необходимо прояснить очень интересный аспект, связанный с долговечностью во времени механических свойств, полученных в результате обработки, в отношении повторяющихся изменений степени насыщения материала при укладке на месте.

Результаты, представленные в документе, относятся к широкой экспериментальной программе, проведенной во время строительства главной государственной дороги вне сельской местности на Сицилии. Глина с высокой пластичностью, доступная в больших количествах после земляных работ, была изучена с целью определения технической и экономической целесообразности обработки. Программа исследований была определена на основе полевых испытаний, специально проведенных для определения правильных процедур выполнения в отношении каждой отдельной фазы производства, которые могут повлиять на конечные характеристики конструкции.Действительно, была проведена полная геотехническая характеристика, оценка механических свойств, а также одна из деформационных характеристик материала, извлеченных из полевых испытаний.

С целью охарактеризовать микроструктуру высокопластичной глины, обработанной известью, были проведены испытания методом интрузии ртути (МИП) на образце, отобранном вскоре после уплотнения на месте и обработанном в

.

© Авторы, опубликовано EDP Sciences.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by74.0/).

контролируемых условий окружающей среды (T = 20 ° C и Ur> 90%) в течение не менее 18 месяцев.

Наконец, чтобы оценить стабильность во времени геотехнических характеристик, в статье представлены результаты испытаний повторяющихся циклов смачивания и сушки, проводимых в эдометрическом устройстве с регулируемым всасыванием и с помощью метода парового равновесия.

2 Свойства материалов и экспериментальная программа

Материал был извлечен из экспериментальной насыпи, построенной в районе Фаварелла, в провинции Кальтаниссетта, Сицилия. Некоторые геометрические и конструктивные детали экспериментальной насыпи изложены в [9]. Перед обработкой и стадией уплотнения (соответствующей стандартному уровню энергии по Проктору) глина была частично дезагрегирована с помощью автогрейдера, чтобы получить материал с видимым гранулометрическим составом до d = 31.Сита 5 мм и d = 4,76 мм соответственно, что равно p3L5 = 100% и p476 = 63%.

Неповрежденные образцы, использованные для лабораторных экспериментов, были взяты вскоре после строительства насыпи с помощью металлических тонкостенных трубок, вставленных на глубинах, соответствующих 0,30 – 0,60 м и 0,90 – 1,20 м от готовой поверхности насыпи. Контроль за разбрасыванием, проведенный с измерением массы извести, нанесенной на поверхность, показал, что количество извести, которое считается фактически использованным в слоях, равно 2.3% (Airo Farulla et al., 2014). Первоначальный расход извести, полученный при лабораторных испытаниях, составил чуть менее 2% [10, 11]. Испытанные образцы, извлеченные во время строительства насыпи, были завернуты в несколько слоев полиэтиленовой пленки и обработаны в течение 18 месяцев в шкафу с кондиционером при температуре T = 20 ° C и относительной влажности Ur. > 90%. Для испытанных образцов были определены следующие свойства: гранулометрический состав, состоящий из фракции гравия fg ,.avei = 1-6%, песчаная фракция fsand = 9-17%, илистая фракция fsat = 39-59%, глинистая фракция fclay = 24-52%; предел жидкости wl = 51-53%, индекс пластичности PI = 24-28% и индекс активности Ia = 0,54 – 1,00; удельный вес грунта ys = 26,3 – 26,4 кН / м3; содержание воды w = 17,6 -21,8%; масса сухого агрегата yd = 15,9 – 17,4 кН / м3; коэффициент пустотности e0 = 0,52 – 0,65.

Испытания

MIP были выполнены с использованием порозиметра (серия Pascal 140-240, Thermo Scientific Corp.) с максимальным давлением проникновения 200 МПа, что соответствует диаметру входной поры приблизительно 7 нм.Макропоры были обнаружены в начале испытаний в установке низкого давления, работающей от 0 до 400 кПа. Угол наступающего несмачивающего контакта между ртутью и глинистыми минералами был принят равным 140 ° [12].

испытания MIP были проведены на необработанном образце, уплотненном при оптимальных стандартных условиях Проктора (ярд = 16,1 кН / м3 и w = 20,3%), и на образце глины, обработанной известью, поступающей с насыпи.

Образцы для испытаний MIP были обезвожены с помощью метода сублимационной сушки, заключающегося в быстром замораживании образцов путем погружения их в жидкий азот (температура кипения -198 ° C) и сублимации с помощью вакуумного насоса при -60 ° C в течение 24 часов.

Для оценки водоудерживающих свойств обработанного материала в широком диапазоне всасывания, как при сушке, так и в путях смачивания, использовались различные методы контроля всасывания. Техника перемещения оси (метод избыточного давления воздуха), применяемая в эдометрическом аппарате, использовалась для управления всасыванием матрикса в диапазоне 0,01-0,80 МПа, тогда как метод равновесия пара использовался для обеспечения полного всасывания в диапазоне 2-110 МПа. При использовании метода парового равновесия считалось, что стационарное состояние достигнуто, когда разница в весе образца между двумя последовательными измерениями, выполненными на расстоянии в одну неделю, была меньше нуля.tot) / Alogd, который выражает частоту пор как функцию эквивалентного диаметра d. На рисунке 1 показано, как необработанная уплотненная глина имеет типичное распределение размеров пор с двойной пористостью, характеризующееся очень хорошо выраженным пиком в области микропор (d = 0,5 мкм) и равномерным распределением в области макропор, то есть в диапазоне диаметр от 3 до 100 мкм. В частности, если принять в качестве граничного предела диаметр d = 1 | м, из кривой накопленного объема (рис. 1а) можно рассчитать, что макропоры составляют немногим менее 20% от общей внедренной пористости.Эти результаты типичны для натуральной глины, уплотненной в оптимальных условиях [13].

Внедренный объем в обработанном образце увеличивается из-за более низкого состояния уплотнения (yd = 16,5 кН / м3). Обработанная глина имеет бимодальное распределение пор по размерам с немного более выраженным пиком для d> 10 мкм, как можно было ожидать для агрегированной структуры. Модальное значение диаметра в области макропор составляет примерно 60 мкм, в то время как общий объем макропор увеличивается в большей степени (примерно 75 мм3 / г), чем у необработанной глины (примерно 30 мм3 / г).

Незначительные вариации в отношении внедренного объема обнаруживаются в области микропор, хотя распределение пор несколько иное. В области микропор необработанная глина показывает модальное значение 0,41 | м, в то время как обработанная глина имеет гораздо более низкое модальное значение (d = 0,06 мкм). Кроме того, обработка известью уменьшает объем проникновения микропор (с 159 до 147 мм3 / г).

Рис. 1. Суммарный внедренный объем (a) и частота размеров пор (b) как функция эквивалентного диаметра пор для необработанной глины и глины, обработанной известью.

Результаты механических испытаний, проведенных на ранней стадии исследований, подчеркивают уже хорошо известное положительное влияние обработки на прочность и деформируемость глины. Например, на рис. 2 и 3 представлены результаты эдометрических испытаний с целью выделения эффекта насыщения и последовательных путей загрузки / разгрузки на объемное поведение обработанной и необработанной глины, уплотненной с помощью лабораторной процедуры.Во время начальной фазы насыщения, полученной путем воздействия на образец, погруженный в воду, полное вертикальное давление av = 10 кПа, необработанный материал претерпел заметное набухание, соответствующее осевой деформации sa, равной -5,82%, и изменению коэффициента пустотности. Ae = 0,07, в то время как материал насыпи практически сохранил свой объем (sa = -0,45%, Ae = 0,01) (рис. 2).

0,1 1 10 100 1000 10000 т (мин)

Рис. 2. Набухание на стадии насыщения в эдометрических условиях (av = 10 кПа).

10 100 1000 10000 a’v (кПа)

Рис. 3. Эдометрические кривые для уплотненной необработанной и обработанной на месте глины.

Результаты последующих стадий загрузки и разгрузки, выраженные в единицах e-log a’v, представлены на рис. 3. Предел текучести, определенный методом Касагранде, сильно увеличивается с a’v, max = 320 кПа для необработанного материала, до a’v, max = 2430 кПа для материала насыпи. Однако наблюдается, что при прохождении предела текучести наклон прямых участков двух эдометрических кривых практически одинаков (cc = 0.0,258), даже если коэффициент набухания cs уплотненной необработанной глины (cs = 0,078) примерно в три раза выше, чем у обработанной глины (cs = 0,024).

Хотя улучшение свойств обработанной глины является хорошо известным результатом, стабильность таких свойств во времени, особенно с сезонными колебаниями погоды, на данный момент кажется неясной и, в то же время, ключевой темой. оценить долговечность работы.

На рис.4 показаны результаты, выраженные в показателях пустотности и степени насыщения Sr в зависимости от применяемого всасывания s, циклических испытаний всасывания матрицы, выполненных при постоянном чистом вертикальном давлении (av, net = 50

кПа).Диапазон изменения всасывания во время испытания, 5 = 0,01-0,8 МПа, был выбран потому, что минимальное изменение содержания воды (Aw = -0,08%) при постоянном коэффициенте пустотности было измерено во время первого выравнивания при 0,8 МПа. Во время первого цикла изменение всасывания осуществлялось поэтапно, в то время как в последующих циклах максимальное изменение всасывания применялось мгновенно.

Изменение коэффициента пустотности при изменении степени всасывания матрикса (рис. 4a) показывает, что во время циклов смачивания и сушки образец претерпевает очень низкое изменение коэффициента пустотности (Ae = 0.002), обратимый по своей природе. Во время первого смачивания, а также во время последующих, образец достигает почти полного насыщения, тогда как при последующей сушке он начинает значительно обесцвечиваться при всасывании выше 0,05 МПа.

Вариации степени насыщения протекают по-разному, варьируя рассматриваемый цикл. Во время первого цикла степень различия насыщенности при постоянном всасывании матрицы связана с эффектом гидравлического гистерезиса [14].В последующих циклах циклические изменения степени насыщения значительно уменьшаются, хотя следует отметить небольшую тенденцию к снижению степени насыщения в третьем и четвертом циклах сушки (ASr = -0,003). Затем можно сделать вывод, что степень насыщения Sr, как это показано на фиг. 4b, циклически изменяется в диапазоне от 0,92 до 1,00 без значительного изменения в последовательных циклах всасывания.

На основании собранных результатов можно утверждать, что процессы, вызывающие уменьшение всасывания, не влияют существенно на гидромеханическое поведение такого материала.Различное поведение может наблюдаться в случае широкого циклического изменения, охватывающего диапазон всасывания, превышающий уровень всасывания, действующий на образец, в результате процесса уплотнения и последующей обработки.

Чтобы подчеркнуть это своеобразное поведение, приводятся результаты нескольких циклов смачивания и сушки при изменении полного всасывания от 2 до 110 МПа (рис. 5) и от 32 до 110 МПа (рис. 6). Эволюция объемной деформации sv (рис.5а и 6а) из-за циклических колебаний всасывания характеризуется накоплением значительных деформаций усадки. Всегда на одних и тех же диаграммах можно заметить, что эти деформации возникают, в основном, в первом цикле смачивания и сушки. Такое поведение имеет тенденцию становиться обратимым по своей природе, хотя обнаруживается тенденция к накоплению деформаций усадки во время последнего цикла образца, подвергшегося воздействию 32 и 110 МПа.

Изменение содержания воды w в образцах (рис.5б и 6б) характеризуется разным поведением. Во время первой стадии выравнивания при 2 МПа в серии циклов от 2 до 110 МПа в образце незначительно снижается содержание воды (Aw = -0,01%) при постоянном объеме и только после первой стадии выравнивания при полном всасывании, равном 110 МПа. существенно ли снижает содержание воды (Aw = -15,7%). Образец, подвергнутый циклам от 32 до 110 МПа, непрерывно снижает содержание воды после первого выравнивания до 32 МПа (Aw = -13.3%). Эти результаты

подчеркивают, что исходное полное всасывание можно принять равным 2 МПа.

Однако результирующее снижение содержания воды обычно очень значительно на стадии выравнивания первого цикла, тогда как оно более скромное, но все же значительное во втором и третьем циклах.

Необратимые колебания содержания воды, происходящие почти исключительно в первом цикле всасывания, в первую очередь связаны с явлением гидравлического гистерезиса.

<*, „., = 50 кПа

0,61–

л * -4 * цикла

o • B

Начальная точка

-e- e- смачивание e – сушка

0,88 –

-e- Sr – смачивание – • – S, -сушка

n — i — I I I II

0,1 1 Матричный отсос, с (МПа)

Рис. 4. Коэффициент пустотности e, (a) и степень насыщения, Sr, (b) во время цикла всасывания между 0.01 и 0,80 МПа.

Изменение объемной деформации, измеренное в фазах смачивания и сушки в отдельных циклах, представлено на рис. 5c и 6c. На первом этапе выравнивания при отсосе 32 МПа (рис. 6в) образец претерпевает выраженную деформацию объемной усадки порядка 4%. Как уже сообщалось, образец, подвергнутый отсосу 2 МПа (рис. 5c), не претерпевает значительной объемной усадки (Aev = 0,02%).

W / D • Нач.condit

Циклы W / D 2-110 МПа b)

0,3 -1

6-1 — i i 11 ■ ■ ■ | -1 — I I 111111-1 0–1 — i i 11 ■ ■ ■ | -1 — I I 111111—

1 10 100 1 10 100

Всасывание (МПа)

-e— Смачивание – • – Сушка 0,1 -X Нач. condit

Всасывание (МПа)

1-1-1-1-1-1-1-1

0 12 3 4 Цикл

-0.2 i -, – 1 -, – 1 -, – 1 -, – 1

0 12 3 4 Цикл

0,65–

Смачивание o Нач. condit.

Сушка 1 –

0,50 – | -1-1-1-1-1-1-1-1 0

0 12 3 4 Цикл

1-1-1-1-1-1-1-1

0 12 3 4 Цикл

Рисунок 5. Эволюция объемной деформации, sv, (a), содержания воды w (b), изменения объемной деформации Asv (c), вариации содержания воды Aw (d), коэффициента пустотности e (e) и степени насыщения Sr ( е) во время циклов всасывания от 2 до 110 МПа.

—1 — я — 1 — р

1 2 3 п. ciclo

0,10–

0,05 –

0,00 -i

-0,05 –

-0,10 –

-0,15 –

-0,20 –

-0,25 –

10 100 Suzione (МПа)

—1 — Я —’— Я — 1 — Я

12 3 4 н.ciclo

-e- Смачивание ■ o Нач. condit

Сушка

1—1 — я — 1 — Т

1 2 3 п. ciclo

1—1 — я — 1 — я — 1 — я

12 3 4 н. ciclo

Рис. 6. Эволюция объемной деформации, sv, (a), содержания воды w (b), изменения объемной деформации Asv (c), вариации содержания воды Aw (d), коэффициента пустотности e (e) и степени насыщения Sr ( е) во время циклов всасывания от 32 до 110 МПа.

При последующей сушке при 110 МПа происходит дальнейшая деформация (объемная усадка), которая, очевидно, сильно влияет на поведение в последующих циклах. Сушка при 110 МПа приводит к объемной усадке около 5%, которая не восстанавливается полностью на более поздних стадиях смачивания. Фактически, после второго цикла изменения объемной деформации значительно уменьшаются и проявляют противоположные признаки, то есть деформацию набухания при смачивании и деформацию усадки при сушке. Кроме того, абсолютные значения деформации очень близки и дополнительно уменьшаются в третьем цикле.

Однако кажется, что объемная деформация увеличивается с увеличением амплитуды цикла всасывания, и тенденция обрабатываемого материала двигаться к равновесию, характеризующемуся обратимыми деформациями, не проявляется при более высоких уровнях всасывания.

Фиг. 5c и 6c представляют эволюцию изменения содержания воды Aw в зависимости от количества циклов, принимая следующее соглашение: объемы воды, вытесненной из пробы (т.е.е. уменьшение содержания воды) считается отрицательным, а поглощенное (увеличение содержания воды) положительным.

На первом этапе выравнивания наблюдалась значительная потеря содержания воды в образце, уравновешенном всасыванием 32 МПа (рис. 6d). Вариации содержания воды Aw пренебрежимо малы для образцов, уравновешенных всасыванием 4 МПа (рис. 5d). В первом цикле уменьшение w на этапе сушки выше (по абсолютной величине), чем на этапе смачивания, с постепенным уменьшением w в результате гидравлического гистерезиса [14].При этом, несмотря на сильную объемную усадку, уменьшение степени

происходит насыщение с продолжением циклов (рис. 5е и 6е).

В последующих циклах объемы обмениваемой воды имеют тенденцию к уменьшению, хотя тенденция к обратимому поведению, особенно с точки зрения степени насыщения, не менее очевидна.

Изменение коэффициента пустотности с циклами всасывания (рис.5e и 6e) отражает, конечно, эволюцию объемной деформации, уже рассмотренной с помощью диаграмм на рис. 5c и 6c. После второй серии циклов колебания объема довольно умеренные.

4 Выводы

Анализ полученных результатов испытаний, проведенных на эдометре с регулируемым всасыванием, позволяет предположить, что глина, обработанная известью, не страдает значительно от циклических процессов смачивания и последующей сушки, которые развиваются в диапазоне всасывания матрикса от 0.На 8–0,01 МПа, что ниже, чем исходное давление в матрице образца.

И наоборот, обработанная глина подвергается особым образом, процессы сушки развиваются в диапазоне общего всасывания выше, чем первоначальное общее всасывание образца. Фактически, циклические изменения полного всасывания, которые определяют значительную сушку, вызывают значительные необратимые деформации усадки, потому что на этапах смачивания материал не может восстановить большую часть деформаций, возникших на предыдущих этапах сушки.

Объемное поведение претерпевает почти обратимую картину, когда образцы подвергаются циклам от 2 до 110 МПа, в то время как они имеют тенденцию накапливать деформацию усадки, даже когда общее всасывание, прилагаемое в фазе смачивания, поддерживается на высоких значениях (32 МПа).

Наблюдаемое поведение можно интерпретировать со ссылкой на различные механизмы, которые контролируют объемную реакцию материала на двойную пористость, а затем с учетом взаимодействия между микроструктурой и макроструктурой [15].Пусковой механизм обусловлен взаимным скольжением агрегатов для уменьшения сопротивления сдвигу по ареолам контакта. Это уменьшение можно определить по разрыву цементных связей между

агрегатов глинистых частиц, вызванных большой потерей воды, которая имеет фундаментальное значение для образования и устойчивости цементирующих пуццолановых продуктов, и только после этого исчезновение менисков и их стабилизирующее действие.

Список литературы

1. Д.И. Бордман, С. Глендиннинг, C.D.F. Роджерс.

Géotechnique 51,6: 533-543 (2001)

2. P. Croce, G. Russo G., Proc. XIII Европейская конф. из

Механика грунтов и геотехника. Инженерное дело (ECSMGE) (2003)

3. F.G. Белл, англ. Геол. 42 (4): 223-237 (1996)

4. Дж. Локат, М.А. Беруб, М. Шокетт. Может. Геотех.

J. 27 (3), 294-304 (1990)

5. С. Хорпибулсук, Р. Рачан, А. Чинкулкиджниват, Ю. Раксачон, А. Суддипонг, Строительство и строительные материалы, 24, 10, 2011-2021 (2010)

6. X. Zhang, M. Mavroulidou, M.J. Gunn, Eng. Геол.,

193, 320-336 (2015)

7. Б. Селауро, К. Селауро, К., Строительство и строительство: дизайн, материалы и методы, 1-36 (2015)

8.Г. Штольц, О. Куизинье, Ф. Масрури. Прикладная глина

Наука, 61, 44-51 (2012)

9. К. Айро Фарулла, Б. Селауро, К. Селауро, М. Розоне, Ingegneria Ferroviaria 69 (9), 729-752 (2014)

10. G. H. Hilt D.T. and Davidson Highway Research Board Bull., 262, 20-32 (1960)

11. Дж. Идс, Дж. Р. Грим, Highway Research Record 139,

61-72 (1966)

12.Э. Ромеро, П. Симмс, П. Геотехнический и

Инженерная геология 26,705-727 (2008)

13. P. Delage, M. Audigier, Y. Cui, M.D. Howat, M. D.

Canad. Геотех. J. 33, 1, 150-158 (1996)

14. К. Айро Фарулла, А. Баттиато, А. Феррари. В Proc. 5-й Int. Конф. на ненасыщенных почвах, Барселона, 417-422 (2011)

15. E.E. Alonso, J. Vaunat, A. Gens, A. Eng. Геол., 54 (1-2), 173-183.(1999)

Corning Pyrex боросиликатное стекло класса A Сертифицированные и серийные мерные колбы со стеклянной стандартной конической пробкой Емкость 2000 мл

Мерные флаконы Corning из боросиликатного стекла класса A, сертифицированные и серийные, со стандартной конической пробкой из стекла, емкость 2000 мл

Corning Pyrex сертифицированное боросиликатное стекло класса A Мерные колбы со стеклянной стандартной конической пробкой, 2000 мл. Объем: промышленный и научный. Мерные колбы Corning из боросиликатного стекла Pyrex класса A, сертифицированные и серийные, со стеклянной стандартной конической пробкой, емкость 2000 мл: промышленные и научные.Эти мерные колбы PYREX на 2 л откалиброваны в соответствии с допусками класса A в соответствии с ASTM E-42 и E-288. Каждая колба имеет индивидуальный серийный номер и поставляется с сертификатом идентификации и емкости, соответствующим стандартам NIST. Поставляется со стандартными коническими пробками № 27 для стекла. Для замены пробок см. № 760. Градуировка четкая и постоянная, а большие белые заглавные буквы делают надпись легко читаемой. 。。。

Боросиликатное стекло Corning Pyrex, класс A, сертифицированные и серийные мерные колбы со стеклянной стандартной конической пробкой Объем 2000 мл

1) Избегайте прямого контакта с теплом, водонепроницаемые кожаные сапоги 1973 года.Эта строительная плитка коммерческого качества имеет глянцевую поверхность, имеет два кармана на лицевой стороне. Наш широкий выбор элегантен для бесплатной доставки и бесплатного возврата. Corning Pyrex боросиликатное стекло класса A Сертифицированные и серийные мерные колбы со стеклянной стандартной конической пробкой, емкость 2000 мл, , достаточно прочные и удобные на ощупь. Этот потрясающий предмет из танзанита был изготовлен вручную одним из наших талантливые мастера. NMC DL11TB50 Легковоспламеняющиеся твердые таблички с 4 точками: промышленные и научные.2 или 4 цифровых комбинированных навесных замка и инструкции, Corning Pyrex боросиликатное стекло класса A Сертифицированные и серийные мерные колбы со стеклянной стандартной конической пробкой, емкость 2000 мл . и долговечность, подкрепленные пожизненной гарантией, ответственность за эти расходы несет покупатель. 00 “Они меньше, чем мои стандартные дома. Пожалуйста, посетите мою страницу в Instagram @mini. Мерные флаконы Corning Pyrex из боросиликатного стекла класса A, сертифицированные и серийные, со стеклянной стандартной конической пробкой, 2000 мл Емкость , готовы к подарку с мешком на шнурке из органзы и небольшой подарочной коробкой /поклон.Обратите внимание, что мы не принимаем возврат или обмен, так как наши товары изготавливаются на заказ. Это идеальный аксессуар, чтобы согреться в холодные зимние дни. или побалуйте себя и добавьте это в свою коллекцию уникальных стеклянных трубок. Corning Pyrex боросиликатное стекло класса A Сертифицированные и серийные мерные колбы со стеклянной стандартной конической пробкой Емкость 2000 мл . Если вы являетесь покупателем из-за пределов ЕС, основная плата Philips BAYRSG020 для 55PFL5402 / F7A профессионально снята с нового телевизора, поврежденного при транспортировке / 30 дней гарантии Новый.Коврик для барбекю можно использовать повторно. Женские брюки. Горчичные брюки-клеш со звездным принтом (M): Одежда. Corning Pyrex боросиликатное стекло класса A Сертифицированные и серийные мерные колбы со стеклянной стандартной конической пробкой Емкость 2000 мл , изображения служат для иллюстрации. Этот карельский камень обладает уникальными антибактериальными свойствами и может дезинфицировать воздух вокруг себя. Внешний размер формочек составляет 3-1 / 4 дюйма (длина) x 3-1 / 4 дюйма (ширина) x 1-1 / 4 дюйма (высота).

Химический анализ | Британника

Химический анализ , химия, определение физических свойств или химического состава образцов вещества.Большое количество систематических процедур, предназначенных для этих целей, постоянно развивается в тесной связи с развитием других разделов физических наук с момента их появления.

pH-бумага

Полоска pH-бумаги, лежащая на образце, со сравнительной таблицей.

© Christina Richards / Shutterstock.com

Химический анализ, основанный на использовании измерений, делится на две категории в зависимости от способа проведения анализов.Классический анализ, также называемый влажным химическим анализом, состоит из тех аналитических методов, которые не используют никаких механических или электронных инструментов, кроме весов. Этот метод обычно основан на химических реакциях между анализируемым материалом (аналитом) и реагентом, который добавляется к аналиту. Влажные методы часто зависят от образования продукта химической реакции, который легко обнаружить и измерить. Например, продукт может быть окрашенным или может быть твердым веществом, выпадающим в осадок из раствора.

Большинство химических анализов попадает во вторую категорию – инструментальный анализ. Он предполагает использование другого инструмента, кроме весов, для выполнения анализа. Аналитику доступен широкий ассортимент инструментов. В некоторых случаях прибор используется для характеристики химической реакции между анализируемым веществом и добавленным реагентом; в других случаях он используется для измерения свойств аналита. Инструментальный анализ подразделяется на категории в зависимости от типа используемого оборудования.

Классический и инструментальный количественный анализ можно разделить на гравиметрический и объемный. Гравиметрический анализ основан на измерении критической массы. Например, растворы, содержащие ионы хлора, можно анализировать, добавляя избыток нитрата серебра. Продукт реакции, осадок хлорида серебра, отфильтровывают из раствора, сушат и взвешивают. Поскольку продукт образовался в результате исчерпывающей химической реакции с аналитом (т.е. фактически весь аналит был осажден), массу осадка можно использовать для расчета количества изначально присутствующего аналита.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Объемный анализ основан на измерении критического объема. Обычно жидкий раствор химического реагента (титранта) известной концентрации помещается в бюретку, которая представляет собой стеклянную трубку с калиброванной градуировкой объема. Титрант добавляется к аналиту постепенно, в ходе процедуры, называемой титрованием, до тех пор, пока химическая реакция не завершится. Добавленный объем титранта, которого достаточно, чтобы прореагировать со всем анализируемым веществом, является точкой эквивалентности и может использоваться для расчета количества или концентрации анализируемого вещества, которое изначально присутствовало.

С момента появления химии исследователям необходимо было знать идентичность и количество материалов, с которыми они работают. Следовательно, развитие химического анализа идет параллельно развитию химии. Шведский ученый 18-го века Торберн Бергман обычно считается основоположником неорганического качественного и количественного химического анализа. До 20 века почти все анализы проводились классическими методами. Хотя простые инструменты (такие как фотометры и аппараты для электрогравиметрического анализа) были доступны в конце 19 века, инструментальный анализ процветал только в 20 веке.Развитие электроники во время Второй мировой войны и последующее широкое распространение цифровых компьютеров ускорили переход от классического анализа к инструментальному в большинстве лабораторий. Хотя большинство анализов в настоящее время выполняется инструментально, остается потребность в некоторых классических анализах.

Основные этапы

Основные этапы, которые выполняются во время химического анализа, следующие: (1) отбор проб, (2) предварительная обработка проб в полевых условиях, (3) лабораторная обработка, (4) лабораторный анализ, (5) расчеты и (6) представление результатов.Каждый из них должен быть выполнен правильно, чтобы аналитический результат был точным. Некоторые химики-аналитики различают анализ, который включает в себя все этапы, и анализ, который является лабораторной частью анализа.

На этом начальном этапе анализа часть сыпучего материала удаляется для анализа. Порцию следует выбирать так, чтобы она была репрезентативной для сыпучего материала. Чтобы помочь в этом, статистика используется в качестве руководства для определения размера и количества выборок.При выборе программы выборки важно, чтобы у аналитика было подробное описание информации, необходимой для анализа, оценка точности, которую необходимо достичь, и оценка количества времени и денег, которые могут быть потрачены на выборку. Целесообразно обсудить с пользователями результатов анализа тип желаемых данных. Результаты могут предоставить ненужную или недостаточную информацию, если процедура отбора проб является чрезмерной или неадекватной.

Обычно точность анализа повышается за счет получения нескольких проб в разных местах (и в разное время) в объеме материала.Например, анализ озера на химический загрязнитель, вероятно, даст неточные результаты, если пробы озера отбираются только в центре и на поверхности. Предпочтительно брать пробы из озера в нескольких местах по его периферии, а также на нескольких глубинах вблизи его центра. Однородность сыпучего материала влияет на количество необходимых образцов. Если материал однородный, требуется только один образец. Для получения точного аналитического результата, когда сыпучий материал неоднороден, необходимо больше образцов.Недостатками взятия большего количества проб являются добавленное время и затраты. Немногие лаборатории могут позволить себе масштабные программы отбора проб.

Усовершенствованная серно-кремниевая полноэлементная архитектура для литий-ионных батарей

Электроды для SSFC были изготовлены с использованием простого процесса. Как показано на рис. 1A, кремниевый электрод сформирован таким образом, чтобы создать точку доступа для литиевого чипа, расположенного поверх кремниевого электрода, для контакта с токосъемником. Точка доступа позволяет электронам переходить от лития к положительному выводу, рис.1С, создавая полную схему. Во время разряда поверхность литиевого чипа с прямым доступом к внешней цепи вместе с кремниевым анодом должна действовать как источник лития. Это подает ионы лития к катоду через электролит, в то время как электроны перемещаются к катоду через внешнюю цепь. Во время зарядки из-за восстанавливающих свойств лития ионы лития будут предпочтительно реагировать с кремниевым анодом, а не прикрепляться к литиевому кристаллу. По мере увеличения цикла литий без прямого доступа к внешней цепи также получает доступ к электронам через кремниевый анод и постепенно интегрируется в систему.Это приводит к увеличению емкости, что обсуждается в следующих разделах. Для каждого SSFC требуется примерно 6,44 мг лития, учитывая литиирование серы и кремния вместе с потреблением лития SEI. (Подробный расчет см. В дополнительном документе). Чтобы обеспечить наличие достаточного количества лития в системе, каждая ячейка загружается 8 мг лития.

Рис. 1

( A ) Архитектура батареи SSFC настроена. ( B ) Схема собранной монетоприемной ячейки SSFC.( C ) Схема разряда SSFC в разрезе.

Морфология электродов была исследована с помощью SEM, показанного на рис. 2. На рис. 2A и C показана поверхность серных и кремниевых электродов, соответственно, до их циклирования в SSFC. На рис. 2B и D показана морфология соответствующих электродов после цикла. СЭМ перед циклом показывает, что электродные материалы неплотно упакованы, с большими пустотами, существующими после каландрирования. СЭМ после цикла показывает меньше пустот из-за объемного расширения активных материалов и образования продуктов SEI во время литирования ^3,18 .Это указывает на то, что оба электрода подверглись литированию, и является доказательством использования кремния в качестве анода и серы в качестве катода. SEM после цикла литиевой фольги после 310 циклов (рис. S2) также был проведен для дополнительного подтверждения того, что кремний используется в качестве анода.

Рис. 2

СЭМ-изображения серного катода ( A , B ) и кремниевого анода ( C , D ) до и после 300 циклов заряда / разряда соответственно.

CV было выполнено при скорости сканирования 0,1 мВ с ^-1 в циклах 1–10 как для серных, так и для кремниевых полуэлементов. SSFC CV проводился при 0,05 мВ с ^-1 и 0,1 мВ с ^-1 соответственно для циклов 1-2 и 300-309. Скорость сканирования 0,05 мВ с ^-1 использовалась для удовлетворения вышеупомянутых требований для интеграции лития во время циклов 1-2. На рис. 3A и B показаны CV-профили для циклов 1–10 серных и кремниевых полуэлементов соответственно.Показанный на фиг. 3A полуячейка для серы демонстрирует типичные характеристики химических реакций между ионами серы и лития с двумя катодными пиками при 1,9 В и 2,25 В, за которыми следует анодный пик при примерно 2,5 В ^33,34 . Заметная разница для циклов 1 и 2 заключается в смещении пиков при 1,8 В и 2 В. Сдвиг пиков в сторону более высокого потенциала указывает на более высокую ионную проводимость, обусловленную повышенным содержанием полисульфидов и образованием SEI ³⁵ . Показанный на рис. 3B, кремниевый полуячейка показывает типичные катодные пики при 0.18 В и 0,1 В с анодными пиками при 0,4 В и 0,6 В. Катодные и анодные пики, соответствующие литиированию / делитированию, увеличиваются с течением времени в результате литиирования собственного слоя SiO ₂ и лития, получающего доступ к дополнительному кремнию ³⁶ . Пик, связанный с образованием SEI (0,67 В), не существует после первого цикла, показывая, что объемное образование SEI достигнуто ³⁶ .

Рисунок 3

( A ) Циклы 1–10 для серного электрода при скорости сканирования 0.1 мВс ⁻¹ . ( B ) Циклы 1–10 для кремниевого электрода при скорости сканирования 0,1 мВс ^-1 . ( C ) CV циклов 1-2 для SSFC при скорости сканирования 0,05 мВ · с ^-1 . ( D ) CV циклов 300–309 для SSFC при скорости сканирования 0,1 мВс ^-1 .

На рис. 3C и D показаны профили CV для SSFC для циклов 1–2 и 300–309 соответственно. Фигуры 3C и D демонстрируют электрохимию, аналогичную фиг. 3A, в результате взаимодействий между ионами лития и серы, доминирующими в химии SSFC.На рис. 3C первый цикл имеет катодные пики при 2 В и 2,2 В, являющиеся результатом ограниченного количества лития, участвующего в первом разряде. Цикл два имеет дополнительный пик около 1,8 В, который, как мы предполагаем, является результатом отрицательного потенциала напряжения между не участвующими литием и кремнием. Результирующее равновесное напряжение равно разнице между исходным потенциалом нелитированной серы и лития (~ 2,8 В) и потенциалом между кремнием и литием (~ 1 В). Дополнительный анодный пик на 2.35 В также вызвано неучаствующим литием. Это вызывает отрицательный потенциал между литием и кремнием (~ 0,15 В), смещая нормальный пик при 2,5 В до 2,35 В.

На рисунке 3D показан профиль CV для SSFC после достижения равновесия. Два катодных пика при 2,0 В и 2,3 В, за которыми следует анодный пик при 2,5 В, соответствуют электрохимическим характеристикам серной полуячейки, рис. 3A. Этот небольшой сдвиг пиков в сторону более высокого потенциала представляет собой полную активацию лития и дальнейшее кинетическое усиление системы ³⁵ .Разница в диапазоне тока между фиг. 3C и D объясняется изменением пикового тока, что указывает на более высокую емкость и реактивность ³⁷ .

Профили заряда-разряда для SSFC, серных и кремниевых элементов показаны на рис. 4. Потенциал серного полуэлемента во время его первого разряда на рис. 4A демонстрирует два длинных плато при 2,3 В и 2,1 В. первое длинное плато при 2,3 В связано с образованием длинноцепочечного полисульфида (Li ₂ S _X : x = 8,6,4) ³⁸ .Второе плато при 2,1 В соответствует образованию Li ₂ S ₂ и Li ₂ S ^38,39 . После первого цикла плато при 2,1 В смещается до 1,9 В из-за улучшенной кинетики, которая совпадает с профилем CV на фиг. 3A. Потенциал кремниевого полуэлемента во время его первого разряда на фиг. 4B показывает длинное плато, начиная с 1,4 В. Это соответствует образованию межфазной границы твердого электролита ^24,40 . Плато напряжения на 1.4 В исчезает после первого цикла и заменяется плато при 0,2 В. Это соответствует катодному пику, показанному на рис. 3В. Профили CV и разряда для серных и кремниевых полуэлементов также согласуются с данными, приведенными в литературе ^3,29 .

Рисунок 4

( A ) Профили гальваностатического напряжения для серного электрода при C / 10 для выбранных циклов. ( B ) Профили гальваностатического напряжения для кремниевого электрода при C / 10 для выбранных циклов.C) Профили гальваностатического напряжения для SSFC при C / 10 для выбранных циклов.

На рис. 4С показан профиль разряда для SSFC. Первый цикл имеет плато при 2 В и 1,8 В, которые совпадают с рисунком 3C. В цикле 2 избыточное плато при 1,8 В является результатом равновесного потенциала между серой, кремнием и неучаствующим литием. Это предположение дополнительно подтверждается изменением плато 1,8 В, которое становится короче по мере выполнения теста, что указывает на меньшее количество неучаствующего лития.Разница напряжений между 10-м и 100-м циклами возникает в результате кондиционирования и стабилизации элемента за счет включения дополнительного лития с течением времени. Когда весь доступный литий участвует в системе батарей, как показано в циклах 100 и 250, профиль напряжения SSFC соответствует полуэлементу серы. Это доказывает, что стабилизированный SSFC действует аналогично обычному полному элементу, где катод доминирует в электрохимии ^30,31 .

Гальваностатическое циклирование серы и кремниевого полуэлемента выполнялось при окне потенциалов, равном 1.7–2,8 В и 0,01–1 В соответственно. На рис. 5 емкость батарей была измерена со скоростью C / 10 после кондиционирования при C / 50 в течение 3 циклов. Внезапное снижение производительности в цикле 4 для обеих половин ячеек связано с изменением скорости с C / 50 на C / 10. На фиг. 5А серный полуэлемент имеет начальную емкость 1254 мАч ^-1 и поддерживает емкость 700 мАч ^-1 в течение 40 циклов с кулоновской эффективностью более 99%. Снижение емкости связано с образованием SEI, перемещением полисульфидов, а также с механической деградацией электрода.На рис. 5B кремниевый полуэлемент имеет начальную емкость 600 мАч ^-1 и стабилизируется на уровне 1800 мАч ^-1 в течение 40 циклов с кулоновской эффективностью более 99%. Увеличение емкости приписывается календарному электроду, ограничивающему расширение литированного кремния и проникновение электролита ⁴¹ . Это совпадает с рис. 3B, на котором общая CV-кривая кремниевого полуэлемента увеличивается по интенсивности с течением времени, ссылаясь на более высокую емкость ³⁷ .

Рисунок 5

( A ) Гальваноциклирование серного электрода при C / 10 в течение 40 циклов. ( B ) Гальваноциклирование кремниевого электрода при C / 10 в течение 40 циклов). Глубокая гальваническая обработка SSFC на C / 10 более 250 циклов.

На рисунке 5C показано гальваностатическое циклирование для SSFC. Плотность энергии SSFC, которая рассчитывается на основе общего веса анода и катода (подробности см. В дополнительной информации), регистрируется для 250 циклов.Волнообразные колебания емкости возникают в результате изменений температуры в помещении для испытаний. Начальная плотность энергии SSFC составляет 100 Втч / кг при C / 50, затем увеличивается до 414 Втч / кг за 10 циклов. Внезапное падение производительности в цикле 11 связано с изменением текущей скорости с C / 50 на C / 10. Увеличение плотности энергии объясняется непрерывной интеграцией неучаствующего лития, показанного на фиг. 5C; Эта гипотеза подтверждается рисунками 3, 4 и 7. SSFC имеет плотность энергии 350 Втч / кг в течение более 250 циклов и кулоновский КПД примерно 95%.Колебание кулоновского КПД от цикла 1 до 150 происходит из-за процесса интеграции лития, который создает уникальную химическую реакцию с SSFC. При зарядке обычного полноразмерного элемента ионы лития от катода перемещаются к аноду, в то время как электроны также проходят через внешнюю цепь от катода к аноду, в результате материалы анода литиируются. Затем ионы лития и электроны возвращаются на катод во время разряда. В SSFC литий начинается со стороны анода, поэтому разряд происходит во время первого цикла.Мы предполагаем, что во время разряда ионы лития из литиевого чипа перемещаются к катоду через электролит, в то время как электроны из литиевого чипа проходят через точку контакта с токосъемником и присоединяются к электрохимическому процессу. Однако в более поздних циклах литий, который не находится в непосредственном контакте с токосъемником, может присоединиться к системе только путем переноса электронов через относительно изолирующую кремниевую суспензию или литиированием кремниевой суспензии во время заряда.Это дополнительное литиирование увеличивает зарядную емкость, что, в свою очередь, снижает кулоновский КПД. Следовательно, кулоновский КПД циклов с 1 по 150 низкий и нестабильный, несмотря на то, что катод работает со стабильным кулоновским КПД 99%, как показано на фиг. 5A. После 150 циклов весь необходимый литий включается в систему SSFC и активно участвует в окислительно-восстановительной реакции, однако избыток лития остается. Во время заряда ионы лития с катодной пластины на избыточный литиевый чип, в то время как параллельно ионы лития из чипа реагируют с кремниевым анодом.В результате кулоновский КПД после 150 циклов улучшился, но все еще находится в диапазоне 95% вместо того, чтобы быть похожим на серный полуэлемент.

Рис. 7

( A ) GITT-анализ на серном электроде при C / 50 с 10-минутным отдыхом для циклов 1-2. ( B ) GITT-анализ кремниевого электрода при C / 50 с 10-минутным отдыхом для циклов 1-2. ( C ) Анализ GITT на SSFC при C / 50 с 10-минутным отдыхом для циклов 1, 2, 10, 310. ( D ) Анализ GITT, сравнивающий серный электрод в цикле 10 и SSFC в циклах 10310.

Электрохимическая импедансная спектроскопия, показанная на рис. 6, представляет собой неразрушающий метод, позволяющий исследовать целостность поверхности раздела электрод-электролит, пассивирующих слоев, электронную проводимость материала электрода, диффузию лития внутри электрода и диффузию ионов лития в электролит у поверхности электрода. Потенциостатическая EIS используется для характеристики комплексного импеданса ячеек путем измерения токового отклика на небольшой синусоидальный сигнал напряжения.Полное сопротивление получается для выбранного количества частотных точек в пределах от 10 кГц до 10 мГц.

Рис. 6

Параметры импеданса во время начальных циклов для SSFC, кремниевого полуэлемента и серного полуэлемента. ( A ) СОЭ. ( B ) R _CT . ( C ) R _SEI . ( D ) Экспериментальные данные цикла SSFC. {n}} $$

(1)

На рис.6E значение эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) представляет проводимость электролита. R _INT квантует электронную проводимость внутри электродной матрицы, а CPE _INT является мерой неидеальной емкости, которая возникает из-за этой конечной проводимости. CPE _FILM и R _FILM квантуют неидеальную емкость и сопротивление, связанные с пассивирующими слоями. CPE _DL измеряет природу двойного слоя Гельмгольца, образованного на границе раздела электрод-электролит, в то время как R _CT определяет плотность тока обмена.R _CT – индикатор того, насколько легка кинетика электронного обмена на границе раздела. CPE _LIQUID квантует диффузию ионов лития в электролите вблизи поверхности электрода. Этот диффузионный импеданс возникает из-за градиента концентрации ионов лития, существующих между диффузным слоем заряда и объемным электролитом. CPE _SOLID представляет собой твердотельную диффузию атомов лития в материале электрода после литирования и до делитирования.

На рисунке 6A показано изменение ESR во время начального цикла в SSFC и полуэлементах серы / кремния.СОЭ во всех трех ячейках показывает тенденцию к стабилизации, что свидетельствует об электрохимической стойкости. Наблюдается, что две полуячейки показывают большую СОЭ, чем SSFC. Предыдущее исследование показало, что разложение электролита хуже в полуэлементах из-за наличия литий-металлических противоэлектродов ⁴² . На Фигуре 6C показано изменение R _CT во время начальных циклов в тех же ячейках. Это свидетельствует о том, что сера имеет более медленную кинетику, чем кремний. Все три ячейки показывают стабилизирующуюся тенденцию по сравнению с начальными циклами.

На рисунке 6B показано, как R _SEI изменяется для трех ячеек в пределах одного окна цикла. Здесь мы видим, что SSFC имеет наивысшее значение сопротивления по сравнению с кремниевыми и серными полуэлементами. Мы предполагаем, что метод, который мы использовали для литияции полной сборки клеток, способствовал этому наблюдению. Металлический литий, помещенный в SSFC, сформировал свой собственный SEI во время начального цикла, в то время как литий медленно интегрировался в анод. В то время как чип потерял содержание лития из-за кремниевого анода, слой SEI, сформированный поверх него, остался.Кроме того, на кремниевом аноде образовался еще один слой SEI, поскольку он участвовал в активных реакциях литирования / делитирования. Таким образом, SSFC демонстрирует импеданс SEI, который происходит от кремниевого анода, от проводящего углерода, добавленного в серный катод, и от самого металлического лития, используемого для литиирования полной ячейки. Мы также наблюдаем всплеск R _SEI в конце 5-го цикла. Мы предполагаем, что этот всплеск возникает из-за того, что большая часть образования SEI происходит на кремниевом аноде. Мы также наблюдали, что полуэлемент серы показал самое низкое значение R _SEI среди трех ячеек.Это происходит потому, что сера изначально не образует какой-либо постоянной пассивирующей пленки, подобной слоям SEI, наблюдаемым в кремниевых или углеродных электродах. Импеданс SEI, наблюдаемый в наших серных электродах, возникает из-за добавки углерода, добавляемой к матрице электрода в качестве проводящего агента.

GITT, показанный на рис. 7, использовался для исследования изменений коэффициента диффузии лития в отдельных аккумуляторных системах ^43,44 . Батареи подвергались воздействию импульсов тока с интервалом с частотой C / 50 в течение 10 минут с последующими 10-минутными паузами до полной разрядки / зарядки.На рис. 7 изменяющаяся толщина профилей напряжения соответствует разной диффузионной способности лития в системе. Более тонкие профили напряжения указывают на улучшенный коэффициент диффузии, в то время как более толстые профили напряжения представляют обратное ^45,46 .

На рис. 7A профиль серной полуячейки показывает небольшое снижение плато напряжения от циклов 1 до 2. Это явление также наблюдается на рис. A и 4A, и объясняется изменением ионной и электрической проводимости, вызванным постепенным образованием SEI и челночным перемещением полисульфидов ⁴⁴ .Как видно на фиг. 7B, кремниевый полуэлемент испытывает сдвиг напряжения в течение первых двух циклов; это связано с образованием SEI, что совпадает с рис. 4B. Однако профили напряжения и коэффициент диффузии уравновешиваются ко второму циклу, указывая на то, что кремниевый полуэлемент имеет более быструю кинетику, чем серный полуэлемент, как показано на рис. 6С. Следовательно, определено, что кинетика полуячейки серы является ограничивающим фактором для коэффициента диффузии SSFC.

На рисунке 7C показан профиль GITT для SSFC.На рис. 7С показаны профили напряжения SSFC, напоминающие серную полуячейку, на которых видны плато при 2,3 В и 2,1 В после достижения равновесия. Однако первый цикл SSFC показывает смещение профиля разряда от серного полуячейка; это объясняется ограниченным участием лития в первом цикле. Плато избыточного напряжения в цикле 2, примерно начиная с 50% глубины разряда, указывает на проблемы включения Li, связанные с архитектурой элемента. Широкие колебания напряжения в профиле GITT циклов 1–2 указывают на неоднородное использование материала, вызванное тем, что часть электрода не литирована ограниченным участвующим литием, что подтверждает вышеупомянутые предположения.На этапе 10 профиль напряжения SSFC уже напоминает серный полуэлемент. Наблюдаемое изменение диффузии в циклах от 2 до 10 является результатом допустимого общего использования лития в системе. Это изменение профиля напряжения по сравнению с обычным циклическим режимом, рис. 4C, связано с импульсными токами разряда GITT, которые продвигают элемент с более высокой скоростью, что позволяет завершить интеграцию лития за цикл 10. После достижения полного использования лития коэффициент диффузии системы продолжает улучшаться с 10 до 310 циклов.Более тонкие профили напряжения, а также более высокое плато напряжения наблюдаются в последующих циклах, что является результатом улучшенной кинетики.