LiBr/MoO_(3)/PE隔膜对锂硫电池循环稳定性的影响

通过在聚乙烯(PE)隔膜上引入三氧化钼(MoO_(3))和溴化锂(LiBr)涂层制备LiBr/MoO_(3)/PE多功能复合隔膜,采用X射线衍射和扫描电子显微镜对膜的结构和形貌进行表征,并通过循环伏安、电化学阻抗和充放电性能测试等方法研究涂覆修饰层后的LiBr/MoO_(3)/PE隔膜对Li金属负极稳定性和锂硫(Li-S)电池性能的影响.结果表明:LiBr提高了多硫化锂(LiPSs)的溶解度,MoO_(3)层对LiPSs具有化学吸附作用,可提高活性物质S的利用率,并抑制Li-S电池的穿梭效应;以LiBr/MoO_(3)/PE为隔膜的Li-Li对称电池在0.6 mA/cm^(2)的电流密度和1(mA·h)/cm^(2)的容量下稳定循环时间为1600 h,Li-S电池在0.2 C下的初始放电比容量可达1229.2(mA·h)/g,500次充放电循环后的比容量为628(mA·h)/g.

Mo_(2)C/PE隔膜对锂硫电池性能的影响

为了提升对锂金属负极的保护作用,抑制多硫化物的穿梭效应,选择成本低且地球丰富度高的钼基材料合成球壳结构的碳化钼(Mo_(2)C),并制备了碳化钼修饰的聚乙烯隔膜(Mo_(2)C/PE),分析了Mo_(2)C/PE隔膜对锂硫电池性能的影响.结果表明, Mo_(2)C良好的亲锂性可以诱导Li+均匀沉积,抑制锂枝晶生长. Mo_(2)C/PE隔膜具有较大的比表面积和孔隙率,碳化钼可以促进多硫化物在其附近的碳球内沉积成硫化锂,增加的形核位点和沉积空间对充放电过程中引起的体积变化有一定的改善效果.制备的Li-Li对称电池在较高的电流密度下,与不使用PE隔膜的电池相比,使用Mo_(2)C/PE隔膜电池的极化电压起伏更小,可以稳定循环.装有Mo_(2)C/PE隔膜的锂硫电池在0.2C的倍率下,放电比容量为1235.3 mA·h/g,经过500次循环后,放电容量可以维持在652.4 mA·h/g.

High-pressure study on calcium azide(Ca(N_(3))_(2)):Bending of azide ions stabilizes the structure

The high-pressure structure and elastic properties of calcium azide(Ca(N_(3))_(2))were investigated using in-situ highpressure x-ray diffraction and Raman scattering up to 54 GPa and 19 GPa,respectively.The compressibility of Ca(N_(3))_(2)changed as the pressure increased,and no phase transition occurred within the pressure from ambient pressure up to 54 GPa.The measured zero-pressure bulk modulus of Ca(N_(3))_(2)is higher than that of other alkali metal azides,due to differences in the ionic character of their metal-azide bonds.Using CASTEP,all vibration modes of Ca(N_(3))_(2)were accurately identified in the vibrational spectrum at ambient pressure.In the high-pressure vibration study,several external modes(ext.)and internal bending modes(ν_(2))of azide anions(N_(3)^(-))softened up to~7 GPa and then hardened beyond that pressure.This evidence is consistent with the variation observed in the F_(E)–f_(E)data analyzed from the XRD result,where the slope of the curve changes at 7.1 GPa.The main behaviors under pressure are the alternating compression,rotation,and bending of N_(3)^(-)ions.The bending behavior makes the structure of Ca(N_(3))_(2)more stable under pressure.

镍基合金制备PDC复合界面特性研究

在高温高压条件下(HTHP,5.2～5.6GPa,1350～1450℃),以镍基合金为烧结助剂(触媒),采用熔渗法制备了质地均匀的D-D结合生长型金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)。采用OM、SEM、XRD和EDS等考察了PDC界面的组织形貌、成分及结合层的元素分布特点,并对其界面生长的复合机理进行了探讨。实验结果表明,镍基合金助剂均匀熔渗透了金刚石层和碳化钨基底层;金刚石层形成了致密相互交错的D-D成键的网状结构;复合界面以过渡层形式存在。

铁基合金助剂制备金刚石复合片结构及物性研究

在高温高压条件下(5.6GPa,1400℃),以Fe55Ni26Co19合金(KOV)为烧结助剂,采用高压熔渗技术制备了生长型金刚石复合片(PDC)。采用SEM、XRD、EDS等观察了PDC的组织形貌、物相成分;Ra-man光谱计算了金刚石的残余应力;测试了金刚石烧结体的耐磨性及耐热性。实验结果表明,KOV均匀渗透金刚石层,与金刚石颗粒形成了致密交错的网状结构,PDC结合界面复合牢固;PDC物相包括金刚石、WC、CoCx、α-Co、FeNi等;PDC烧结体的磨耗比为2.8×104,热失重温度为800℃,且具有较小的残余压应力,数值为0.08GPa。

生长型金刚石复合片(PDC)的制备和残余应力研究

金刚石工具的残余应力大小是评价其性能品质好坏的重要因素之一。实验利用国产六面顶压机，在高温高压的条件下（5．6GPa，1300℃～1500℃），采用熔渗法制备了低残余应力的优质生长型金刚石复合片（PDC）。采用微区拉曼光谱（micro—Raman spectroscopy）测试表征了PDC样品的残余应力分布及大小。研究结果表明，通过制备工艺和组装的优化，制备的生长型PDC样品表面及内部残余应力相对分布均匀，应力值较低，平均数值低于250MPa，远低于文献报道的PDC内部具有870～1400MPa的巨大的残余应力值。

金刚石初始粒径对金刚石聚晶层形貌及表面残余应力的影响

在高温高压条件下（5.2-5.6 GPa,1350℃-1450℃）,以镍基合金为烧结助剂采用熔渗法制备了金刚石复合片（PDC）。采用SEM考察了不同金刚石微粉粒径制备的金刚石复合片中金刚石聚晶（PCD）的组织形貌。通过Raman光谱利用静水压应力模型表征了PCD层表面应力。结果表明,PCD层形成了致密的交错生长结构;PCD层表面残余应力表现为压应力并随着初始金刚石微粉粒径的增大而增大,其值为0.12-0.22GPa。

TPACK框架下信息技术与高中物理教学的深度融合与实践——以Algodoo辅助高中物理“简谐运动”教学为例

在教育信息化2.0阶段,数字信息技术如何在具体教学中得到充分应用已成为研究热点.本文从TPACK框架出发,建构信息技术与物理教学深度融合的教学设计模型,以辅助高中物理简谐运动的教学为例,为数字信息技术与物理教学深度融合提供教学模式参考.

硬质合金高压熔渗制备聚晶立方氮化硼复合片

在高温高压条件下(HPHT,5.2GPa,1450℃),通过硬质合金基体的高压原位熔渗法,制备了质地均匀的Φ15×5mm的聚晶立方氮化硼(PcBN)复合片。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)等考察了PcBN复合片的组织形貌及物相成分,并对其界面复合机理进行了探讨。实验结果表明,硬质合金(WC-Co)基体中WC及Co通过熔渗扩散到立方氮化硼(cBN)层,通过WC、MoCoB、Co3W3C等粘结相,实现了PcBN复合片的界面复合,PcBN层形成致密的"混凝土"结构。

金刚石烧结体残余应力的Raman表征

通过采用微区拉曼光谱(micro-Raman spectroscopy)测试了不同类型金刚石烧结体的残余应力形式及大小。结果表明,金刚石复合片(PDC)存在不同形式的残余应力(压应力和拉应力),金刚石烧结体径向区域的残余应力为中心高,边缘低;而金刚石球齿应力分布规律不明显,数值亦差别巨大。综上分析,金刚石制品应力分布不均匀主要是由于烧结过程中温度梯度所致。由此,控制高压烧结腔体温场的均一性,是改善残余应力的有效途径。

不同铁基合金助剂熔渗法制备PDC及其烧结形貌

在高温高压条件下(5.6GPa,1400℃),以不同铁基合金(Fe55Ni26Mn14Co5、Fe55Ni26Co19、FeNi36)为烧结助剂(熔渗质),采用高压熔渗技术制备了金刚石复合片(PDC)。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了PDC的烧结组织形貌,对铁基合金的熔渗机制进行了探讨。实验结果表明,三种合金能够均匀渗透金刚石层,与金刚石颗粒形成了致密交错的网状结构,PDC结合界面复合牢固。腔体的压力差(δP)和温度梯度即为合金熔渗的驱动力。

BiMnO 3的高温高压合成及其结构和磁性研究

利用国产六面顶液压机,以 Bi2 O 3、MnO 2和Mn 粉末为原料（n （Bi2 O 3）/n （MnO 2）/n （Mn ）＝2∶3∶1）,在高温高压条件下（3～5 GPa,600～800℃）,制备了钙钛矿结构 BiMnO 3烧结体.利用 X 射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、振动样品磁强计（VSM）对烧结样品进行了测试分析,考察了烧结温度、压力对样品结构、组织形貌及磁性的影响.实验结果表明,当烧结温度为600℃时,钙钛矿结构BiMnO 3晶粒开始形成,随着温度的升高,其相对含量增加,比饱和磁化强度逐渐增大,而比饱和磁化强度随着压力增大,先增大后减小；样品矫顽力随晶粒尺寸减小而减小.合成钙钛矿结构 BiMnO 3单相最佳实验条件为4 GPa,800℃,1 h,其居里温度为99 K,在90 K的测试温度条件下,最大的比饱和磁化强度为35 A·m2/kg,最小的矫顽力为37．6×79．6 A/m.

金刚石的烧结形貌及物相结构

在高温高压(5.0GPa、1500℃)的条件下,以Ni70Mn25Co5合金为烧结助剂,采用粉末混合法制备了金刚石复合片(PDC),并采用SEM及Micro-Raman spectroscopy对金刚石烧结体进行了形貌及物相测试。结果表明,由于烧结腔体存在压力、温度梯度,金刚石在经历高温高压烧结后,具有多种烧结形态及物相结构,表现为晶形完整的金刚石微晶、纳米石墨相和无定形碳。

金刚石复合片(PDC)的缺陷分析及优化制备

针对高温高压（HPHT）合成金刚石复合片（PDC）常出现的缺陷问题,对PDC腔体组装及制备工艺进行了优化。结果表明,稳定均一的温度、压力场以及适量的烧结助剂是合成优质PDC的关键。在HPHT条件下（5.2~5.6 GPa,1 400℃,5 min）,通过选用传压保温效果好的绝缘坩埚及屏蔽材料作为腔体组装,采用Ni、Fe基合金高压熔渗法及保压慢降温工艺,成功制备了Φ8、Φ15mm的PDC,其具有致密的组织结构,缺陷几率明显降低;PDC磨耗比为104数量级,热稳定温度约为800℃,金刚石层具有较低的残余压应力（低于0.16 GPa）。最后选用优质PDC样品进行了刀具试制,刀具的实际使用效果良好。

新工科背景下大学通用技术课程对物理师范生创新实践能力的培养

为实现国家对物理本科生的培养目标,以大学通用技术课程为例,在符合物理实验课程基本要求的情况下,通过对现有教学模式的改进创新,不仅可以提高学生的创新实践能力,更能提高学生的就业能力。本研究实施新的“四步-三阶段”教学模式,找到了该课程适合的教学方案,对实现国家新工科背景下物理师范生综合能力的培养建设有现实指导意义。

高耐热性金刚石复合材料的高压合成及其物相研究

如何提高金刚石等超硬材料的耐热性对其应用具有着重要意义.本文报道了在高温高压(HPHT,5～6 GPa,1 620～1 720 K,3～5 min)烧结条件下块体金刚石复合材料(D-cBN-B4C-Co-Al-Si)的合成和表征工作.实验结果表明,在烧结样品中存在金刚石,cBN,B_4C,B_xSiC,AlCo,AlN等物相.值得注意的是,合成样品的初始氧化温度为1520 K,其值远远高于金刚石,cBN和B_4C的初始氧化温度.高热稳定性归因于在烧结过程中形成B—C、C—Si共价键和B_xSiC固溶体.该项研究获得的成果有助于制备具有耐高温的复合超硬材料.

Fe基粘结剂制备生长型金刚石复合片的研究

在高温高压条件下(压力为5.0～6.0GPa,温度为1300℃～1500℃),以Fe基合金为烧结溶剂,采用熔渗法制备了质地均匀的D-D结合生长型金刚石复合片(PDC)。利用扫描电镜(SEM)分别对制备的PDC酸处理前后的金刚石层以及金刚石与碳化钨基底的交界层进行了微观形貌观测。采用能谱面扫描,对PDC整体断面进行了成分面扫描分析。实验结果表明,Fe基合金粘结剂具有良好的浸润性能,初始的Fe基合金溶剂已整体均匀渗透了金刚石层和碳化钨基底层。经酸处理后的金刚石层已形成了致密的相互交错的D-D直接成键的微观网状烧结整体。

Co-C烧结体的高温高压相变研究

在高温高压（4~5 GPa,600℃~900℃）条件下,以钴、石墨微粉作为原料,制备了 Co-C 烧结体,借助 XRD 考察了不同实验参数（温度、C 掺杂量、压力等）对 Co-C 相变的影响,结果表明：C 掺杂量为1~5 wt %的范围内,随着掺杂量的提高,Co 发生从六角密堆（α-Co 相）向面心立方结构（β-Co 相）转变的临界温度降低；温度的升高有利于 Co-C 的固相烧结反应,β-Co 相随之增多,而压力的升高对α-Co向β-Co 转变有抑制作用,相变的临界温度也随之提高。

示范性虚拟仿真实验教学一流课程的建设与应用

虚拟仿真技术与实验课程教学相结合,已成为实验教学信息化改革的重要内容.以“超硬材料合成与应用”课程为例,针对高压物理实验设备体积庞大、价格昂贵、实验操作存在危险性等问题,开发超高压物理实验技术虚拟仿真实验教学项目,探讨并改进教学方法与教学手段,探索"以虚补实、虚实结合"的虚拟仿真实验教学一流课程建设.

高热导率Si3N4陶瓷的高压合成及性能研究

在高温高压条件下(HPHT,4~5GPa,1430~1530℃),采用高压烧结技术,利用Y2O3、MgO作为烧结助剂,通过和不同质量配比的氮化硅(a-Si3N4,β-Si3N4)粉体复合,制备了具有高热导率和高致密性的Si3N4陶瓷。本实验采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱EDS、热导率测定仪、维氏硬度计对样品进行了分析和表征,研究了压强、烧结温度、保温时间对热导率和致密性的影响。结果表明:超高压条件有效降低了烧结温度,缩短了烧结时间。当烧结条件在5GPa,1490℃,1h时,其硬度为16.5GPa,此时β-Si3N4复合陶瓷的致密化最优,气孔率(0.26%)和晶格缺陷显著改善。研究发现适当的延长烧结时间可以促进晶粒正常长大,同时产生较高的热导率,最高可达到64.6W/(m·K)。