碳纳米管/纤维素复合纸为电极的超级电容器性能

采用化学气相沉积法合成晶须状碳纳米管(WMWCNTs)和碳纳米管(MWCNTs)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)对其进行详细分析。以纸纤维为基体材料,晶须状碳纳米管和碳纳米管为功能材料,通过真空抽滤制得碳(WMWCNTs)/碳(MWCNTs)/纤维素复合纸。采用两电极测试体系,通过循环伏安及恒流充放电方法对其超级电容器性能进行测试。在扫描速率为1mV/s时,碳/碳/纤维素复合纸电极的比容量达到120F/g。在电流密度为0.4A/g时,碳/碳/纤维素复合纸电极比容量值可达51.5F/g。在电流密度为0.4~1.4A/g范围时,最大比能量和比功率分别为63.7Wh/kg和3.99kW/kg,表现出良好的超级电容器性能。

纯热暴露下Ta-W涂层/钛合金体系稳定性

采用电弧离子镀(AIP)在Ti-6.48Al-0.99Mo-0.91Fe (质量分数,%)钛合金表面制备Ta-10W (质量分数,%)涂层。通过真空热处理试验、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)分析、透射电镜(TEM)分析、电子探针分析(EPMA)等方法,研究纯热暴露下Ta-W涂层/钛合金体系的相组成、显微组织形貌、元素分布、界面行为等,评估了体系热稳定性能。结果表明:纯热暴露过程中,Ta-W涂层相组成无明显变化,均由多晶α-Ta(W)组成,其平均晶粒尺寸由沉积态的46 nm小幅增至750℃时的49 nm和950℃时的51 nm,涂层表现出良好的相稳定性;由于元素Ta、Ti在Ta-Ti体系中扩散系数的差异及难熔金属元素Ta、W良好的稳定性,Ta-W涂层/钛合金体系呈现出良好的界面及元素稳定性:涂层中元素Ta、W始终维持在接近沉积态含量水平,无快速扩散、固溶于基体而失效的行为,体系仅在界面形成互扩散层,无空洞、裂纹缺陷和金属间化合物的形成;由于元素互扩散的加剧及涂层元素在α-Ti、β-Ti中的固溶度差异,钛合金基体同素异晶转变温度(ATT)对体系界面和元素稳定性影响明显;纯热暴露过程中,Ta-W涂层有效厚度保持稳定、无明显变化。基于Fick定律,获得550、750和950℃时互扩散层厚度与时间的关系式。

以预锂化多壁碳纳米管为负极的锂离子电容器性能

采用内部短路方式对多壁碳纳米管负极进行不同程度的预嵌锂处理,预嵌锂时间为5,30,60min,以预嵌锂多壁碳纳米管极片作为负极,活性炭极片作为正极,组装成锂离子电容器。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对多壁碳纳米管及电极极片进行表征分析,采用恒流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)研究预嵌锂多壁碳纳米管负极和未预嵌锂处理多壁碳纳米管负极锂离子电容器的性能。电化学测试结果表明,多壁碳纳米管负极预嵌锂大幅提高了电容器充放电性能,对比未嵌锂多壁碳纳米管电容器,在相同的电流密度下(100mA/g),能量密度提高400%。预嵌锂60min,电流密度100mA/g时,其比容量达到57F/g。在电流密度为100～3200mA/g范围内,其最高能量密度与功率密度分别达到90Wh/kg,4130W/kg。1000次充放电循环后,容量保持率维持在85%以上,表现出良好的超级电容器性能。

一种多光谱高温计无源温区的标定方法研究

目前,高温测量中,多光谱高温计具有高分辨率与高信噪比的优点,但无源温区(大于3 000℃)标定方法的发展却远滞后于多光谱高温计制造水平,并已严重影响高温计的测量精度和应用范围。为突破高温测量领域中无源温区标定方法的瓶颈,文章提出了一种多光谱高温计无源温区的标定方法。此方法利用已知温度点的多光谱高温计的输出电压U建立了一种基于幂函数的温度-电压(T-U)模型。在此基础上应用导数最小二乘法对模型参数求解,实现对无源温区的标定。理论和实测数据都验证了此方法的有效性与精度。在多光谱高温测量应用的光谱范围(0.4～1.1μm)内,对精度优于3‰,1%和3%的无源温区标定范围做出理论上的划分。

双暴露面的阶段充填体孤柱需求强度模型及影响因素

阶段充填体孤柱侧壁均暴露、处于双轴受力状态,易发生剪切破坏.为合理确定其所需强度值,根据Terzaghi松散地压理论和滑楔体极限平衡理论,建立了孤柱需求强度数学计算模型,分析了需求强度的影响因素.结果表明:阶段充填体孤柱需求强度值与采场埋深和结构参数呈正相关,与充填体内摩擦角、充填体-围岩接触面摩擦系数和摩擦角呈负相关.该研究成果对指导矿山充填配比设计、防止地表塌陷和环境保护等具有现实意义.

无黏结剂柔性Si/CNT/纤维素复合阳极及其电化学性能

硅/碳复合材料作为最具潜力的下一代阳极材料,受到广泛关注。为减少硅巨大膨胀所产生的应力,避免硅纳米颗粒的粉化,提高硅基锂离子电池的电化学性能,制备了一种多微孔结构的多壁碳纳米管(MWCNTs)纸,嵌入纳米硅制得Si/MWCNTs/纤维素复合柔性锂离子电池阳极。FESEM显示,纳米硅均匀地嵌入在MWCNTs构建的三维导电网络中,纳米硅和导电载体具有良好的接触,使得界面电阻大幅下降,同时纳米硅在电池充放电过程中具有足够的膨胀空间,保证了材料的结构稳定性和化学稳定性。电化学检测显示,其首次放电比容量达到2024 mAh/g,循环30次后比容量维持在850 mAh/g,展示出良好的循环稳定性和较高的比容量。同时,其制作工艺相比传统涂敷类阳极得以简化,可操作性高,易于实现产业化。

AC+Li（NiCoMn）O2/Li4Ti5O12+MWCNTs混合型电容器

以钛酸锂(Li 4Ti 5O 12)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料为负极、活性炭(AC)/镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O 2)复合材料为正极,组装成混合型电容器并研究其电化学性能。利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射仪(XRD),拉曼光谱仪(Raman),热重分析仪(TGA)对电极材料进行分析,通过恒流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)研究混合型电容器的电化学性能。结果表明:掺杂适量MWCNTs和镍钴锰酸锂可提高电容器的电化学性能。当MWCNTs质量分数为5%时,在电流密度为0.1 A/g下恒流充放电时比容量达161.5 mAh/g。在0.1~1 A/g时,最大功率密度和最大能量密度分别为993.2 W/kg和52.2 Wh/kg。5000周次恒流充放电循环后,容量保持率在92.2%左右,库仑效率仍有99.1%,展现出较高的能量密度和功率密度,并具有优异的循环性能。

锂氟电池用高倍率氟化多壁碳纳米管正极材料

研究了相同氟碳比的氟化石墨(F-graphtie)和氟化多壁碳纳米管(F-MWCNTs)的电化学性能。高纯石墨化多壁碳纳米管经氟化处理后,获得一种核壳结构的F-WMCNTs(氟碳原子比C/F=1∶1)。经TEM、XRD、XPS表征表明,F-WMCNTs外层被氟化,形成氟化碳结构,而内层依然保持原有的石墨结构。以此F-WMCNTs作正极活性材料组装成锂氟(Li/CF_x)一次电池。经电化学测试表明,在相同的放电倍率下,对比F-graphite电极(C/F=1∶1),F-WMCNTs电极能够有效提高Li/CF_x一次电池的放电容量和电压平台。大倍率(≥1 C)放电时,尤其明显。当放电倍率为0.05 C时,F-WMCNTs极和F-graphite电极比容量分别为822 m Ah/g和786.1 m Ah/g,F-WMCNTs电极放电容量比F-graphite电极提高4.5%。当放电倍率为2 C时,F-WMCNTs电极和F-graphite电极分别达到375.4 m Ah/g和283.7 m Ah/g,F-WMCNTs电极的放电比容量比F-graphite电极提高了32.2%。F-WMCNTs电极显示出优异的倍率性能。

氟化多壁碳纳米管作正极对锂/氟电池性能的影响

通过对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行氟化改性,获得氟碳原子比分别为0.28(CF0.28),0.56(CF0.56),0.78(CF0.78)的氟化多壁碳纳米管。将氟化多壁碳纳米管作正极活性物质涂覆于铝箔,金属锂片为对极,组装成锂/氟化多壁碳纳米管(Li/CFx)一次纽扣电池。采用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)进行结构和性能表征,通过恒流放电检测电池的电化学性能。结果表明:活性物质为CF0.78的正极电极的电化学性能最佳,在电流密度为39mA/g时放电比容量达724mAh/g,同时出现了稳定的放电平台。在0.05C放电倍率时,3种电极的活性物质利用率分别达到73.4%,89.6%,92.9%。相比0.05C,2C放电倍率下的放电比容量衰减率分别为68.8%,34.1%,39.6%,表明提高氟化程度,能够降低放电比容量衰减率,虽CF0.78相对CF0.56的放电化容量衰减率有所上升,但在相同放电倍率时,其放电曲线稳定性是最好的。

多目标普朗克极小值优化法的多光谱真温反演研究

光谱发射率是辐射体辐射能力的重要参数,通过光谱发射率可以建立辐射体与黑体的之间的桥梁,从而黑体辐射的相关理论就可以应用于辐射体。采用普朗克公式,光谱高温计的每一个光谱通道可以构成一个方程,这个方程中包含有真温、亮度温度和光谱发射率。对于N个光谱通道可以构成N个方程,这N个方程中也包含一个真温、N个亮度温度和N个光谱发射率,其中亮度温度是已知量,真温和光谱发射率是未知量。由于方程组是欠定的,理论上存在着大量的解。为了求解这个方程组常需要假设光谱发射率与波长和温度之间的数学模型,使方程组未知数的个数降为N个,实现真温的求解。当光谱发射率与波长或温度之间的规律被正确获得后,多光谱辐射测温法才能反演出正确的真温。通过对上述较为常用两种光谱发射率模型的分析可知,这两种方法的基本思想都是试图找到光谱发射率与波长或温度之间的函数关系,确立光谱发射率与波长或温度之间数学模型。用含有波长或温度的表达式代替光谱发射率,实现方程的求解。由于光谱发射率具有一定的不确定性,假设的光谱发射率模型与实际光谱发射率的变化之间存在一定的差异,有可能导致真温反演产生较大的误差。光谱发射率与波长或温度之间的数学模型是需要通过大量的实验和经验才能获得的,而且这种数学模型通用性较差,尤其是当待测辐射体发生改变时,这种数学模型也就失去了意义。为了解决多光谱高温计在实际测量中存在的问题,找到一种无需假定光谱发射率与波长或温度之间数学模型而且又具有一定通用性的多光谱真温反演方法成为一种迫切的需要。为此,将优化的思想引入到了多光谱求解过程中,将多光谱真温的求解问题转化为多目标普朗克极小值优化(MMP)问题,从而不再需要建立光谱发射率与波长或温度之间的数学模型,降低了系统的复杂性与难度。该方法以普朗克公式和光谱发射率之间的等式约束条件为基础,构造了六个目标函数,实现了真温的求解。新方法在反演精度上得到了较大幅度的提高,仿真数据的误差都小于1%。借助于以往的真实测量数据,利用多目标普朗克极小值优化法实现了真温的反演。

园艺专业示范性实习实训基地建设研究

在目前重视实践教学、以学为主的大类招生的背景下,作为应用性较强的园艺专业,建设示范性实习实训基地是提高学生实践能力、培养学生职业素质的重要载体。本文结合教学实际,对校内外示范性实习实训基地建设的实际及教学效果进行总结和分析,以期为农业高校园艺专业的实践教学和人才培养提供借鉴。

岩心钻探烧钻事故分析及实践

烧钻事故在岩心钻探施工过程中是最频发的事故之一,分析总结烧钻事故发生的原因和发生的必要条件,烧钻事故发生前出现的异常征兆,烧钻事故的预防措施、处理原则和方法;总结了几起烧钻事故的处理经验及教训,提出了如何做好预防和处理烧钻事故的措施建议。

二硫苏糖醇/多壁碳纳米管阻隔层抑制锂硫电池的穿梭效应

二硫苏糖醇(DTT)作为剪切剂,对高阶多硫化物进行剪切阻止其溶解,抑制穿梭效应的产生。以二硫苏糖醇(DTT)和多壁碳纳米管(MWCNTs)复合薄膜作为锂硫电池正极片与隔膜之间的阻隔层,抑制多硫化物的溶解和扩散,阻止穿梭效应,减小活性物质的损失,提高锂硫电池的容量和循环性能。利用透射电子显微镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等进行结构和性能的表征。电化学测试结果表明,含DTT/MWCNTs阻隔层的锂硫电池在0.2C倍率首次放电比容量达到1674mAh/g,活性物质的利用率达到99.9%。在1C充放电300次循环后,容量依然保持在780mAh/g,是首次放电容量1094mAh/g的71.3%,且库伦效率保持在95.3%以上。在5C和10C倍率下充放电,电池比容量分别达到597和214mAh/g。

电容器熔胶机温度控制系统设计与研究

针对电容器熔胶机存在加热不均匀、加热精度低、胶易炭化等问题,设计了基于PLC和增量式PID的电容器熔胶机温度控制系统,主要由FX2N系列PLC、温控模块FX2N-2LC、温控电路、人机界面、加热器、热电偶等组成;详细阐述了系统的硬件组成、软件流程及PID控制算法的实现。对温控系统进行了仿真及实验分析,仿真结果显示温控精度高,具有良好的自适应性和鲁棒性;实验测得系统能在15min内自动达到设定的目标温度值,且测量误差保持在(±1)℃以内。仿真及实验结果表明:该系统人机交互良好、性能稳定、温控精度高,有效实现了熔胶机温度的自动控制,具有良好的实际应用价值。

电容器铝壳封口强度检测装置研制

铝电解电容器生产过程中需对电容器封口强度进行检测,根据电容器生产制造企业的检测要求,设计了电容器铝壳封口强度检测装置,该装置包括装夹密封组件、液压系统以及压力检测存储系统。采用该装置对多规格铝电解电容器进行了封口强度检测实验,检测结果表明,该装置可准确测量被测试件的封口强度,并能将检测数据导入计算机进行详细检测结果分析。该检测装置已在电容器生产企业实际应用,使用效果良好,性能稳定,为企业提高电容器设计水平提供了实验依据和技术保障,产生了良好的经济和社会效益。

钢帘线残余扭转在线监测及自动消除控制系统设计

钢帘线在捻制的过程中会产生残余扭转,导致钢帘线在捻制完成后沿捻制相反的方向出现不同程度的回转,严重影响钢帘线的使用性能。为了减小钢丝捻制过程中出现的残余扭转,设计了钢帘线残余扭转在线监测及自动消除控制系统。利用西门子S7-200系列PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)对控制系统的软件和硬件进行合理配置,并详细阐述了系统的硬件和软件设计。采用台达DOP系列的触摸屏,实现钢帘线残余扭转在线实时监测的功能。该设备整机性能稳定,实现了残余扭转的控制与消除,满足生产线高柔性化、高效率、高质量的自动化生产要求。

龙门加工中心移动横梁关键结构设计与优化

龙门加工中心移动横梁承受滑座、滑枕等零部件的重量及自身重力的情况下产生弯曲变形,为降低横梁受力变形量和提高横梁静动态特性,采用两种方法对横梁进行优化设计。设计了8种横梁筋板结构及对横梁上导轨面悬臂支撑结构进行了优化设计,运用有限元分析软件对横梁进行了静力学与模态特性分析,得到横梁结构总形变位移量和前六阶振型频率。结果表明,因横梁自重引起的变形占总变形的45.1%;"井"型结构设计最优,其总形变位移量降低了8.98%,质量减轻了329kg,一阶固有频率提高了2.40%,具有良好的静动态特性;筋板结构设计的作用主要体现在减轻横梁质量上,上导轨悬臂支撑结构倾斜设计的作用主要体现在减小横梁弯曲变形上,两种方法的结合使用可有效提高横梁性能。

多光谱真温快速反演方法

材料的未知发射率是辐射测温的一大障碍,它导致了无法依靠单组测量数据获得材料的真实温度,人们只能通过假定材料发射率模型来计算出材料的亮度温度等非真实温度。基于这样的背景,Gardner J等科学家们提出了多光谱测温法并不断完善其理论,如今多光谱测温广泛应用于高温和超高温测量、高温目标的热性能测量、真实温度动态测量等。2005年,孙晓刚提出了二次测量法,二次测量法属于多光谱真温反演算法的一种,其通过两组测量数据之间的迭代运算解决了反演真温与反演各波长下材料发射率的难题,并且通过构建大量发射率模型来确保各波长下反演出的发射率的精度,但是其在数学运算和软件运行中需要构建数量庞大的发射率模型库、通过匹配库中所有发射率模型来得到真温最优解,这不仅需要大量计算时间而且占用大量软件资源。提出了新的多光谱真温快速反演方法,理论推导出了的材料辐射能量当量与发射率之间的不等式方程组,在二次测量法算法中添加了对发射率模型库优化筛选步骤,这一措施能够筛选掉发射率模型库中不合理的模型以缩小发射率模型库的规模,从而节省大量计算时间和软件资源。首先进行了0.400~1.100波段的仿真实验,实验中分别对六种发射率模型进行了多光谱真温快速反演方法和二次测量法的反演结果对比,结果表明,对于同一个被测目标在相同的温度初值和相同的发射率搜索范围下,真温快速反演方法不仅保证了反演精度,而且相比于二次测量法减少了29%~64%的发射率模型数和26%~57%的计算时间。进行了0.574~0.914波段的实测对比实验,实验结果表明对于相同条件下,真温快速反演方法在保证精度的前提下,相比于二次测量法减少了42%~48%的发射率模型数和35%~49%的计算时间。实验证明真温快速反演方法可行,对于大规模多光谱真温测量和在线多光谱真温测量有重要价值。

NMAP夹层抑制锂硫电池穿梭效应

利用水热合成法制备纳米NiO与多壁碳纳米管(MWCNTs)以及芳纶纸(AP)制备出一种新型复合夹层(NMAP)。NMAP夹层具有三维多孔结构,不但减小了活性物质的损失,还可以捕获可溶性多硫化物;NMAP夹层具有较强的化学吸附聚硫化物的能力。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等对复合夹层进行结构和性能的表征。电化学测试结果表明,NMAP夹层高性能锂硫电池在0.05C倍率下首次放电比容量达到1437 mAh·g^-1,活性物质的利用率高达85.8%;在4C大倍率下放电比容量仍然达到668 mAh·g^-1,且库伦效率仍然保持在99.1%;显示出良好的倍率和循环性能。

三维多孔碳负载氧化锡并协同氟化锂制备高性能锂离子阳极

新型多孔碳纳米片/碳纳米管(PC/CNT)材料表现出丰富的分级孔隙结构,具有较高的氧化锡(SnO_(2))负载量。通过PC和CNT交联形成的三维结构能够有效地提高锂离子传输速率和电子的传导。此外,在电极中掺杂的氟化锂(LiF)不仅能够降低SnO_(2)-PC/CNT-LiF电极的电荷转移电阻,而且还能补充SEI膜形成时消耗的Li+,降低不可逆容量,增强SEI膜的稳定性。研究表明,SnO_(2)-PC/CNT-LiF电极在电流密度为100 mA·g^(-1)时,首次可逆比容量达到1642.98 mAh·g^(-1),活性物质的利用率高达90.12%,循环100次后,放电比容量仍然达到745.11 mAh·g^(-1),且库仑效率仍然保持在95.1%以上,显示出优异的倍率和循环性能。