Ni-La双掺LiMn_(2)O_(4)截角八面体正极材料的制备及电化学性能

采用溶液燃烧法合成了一种具有{111}和{100}晶面的截角八面体LiNi_(0.05)La_(0.04)Mn_(1.91)O_(4)正极材料。结果表明,Ni-La复合掺杂促进了尖晶石型LiMn_(2)O_(4)晶体的{111}及{100}晶面择优生长,形成了亚微米级截角八面体晶粒形貌的正极材料。在1C下,其首次放电比容量为128.5 mA·h/g,1000次循环后保持率为65.48%;10C倍率下,放电比容量为108.2 mA·h/g,1500次循环后容量保持率为75.8%;在更高倍率15C和20C下,经2000次长循环后保持率分别为74.76%和76.16%,说明LiNi_(0.05)La_(0.04)Mn_(1.91)O_(4)材料充放电倍率越高,容量保持率越优。该材料具有较大的锂离子扩散系数与较小的表观活化能。Ni-La共掺杂与截角八面体形貌联合调控策略可有效抑制Jahn-Teller畸变,减少Mn溶解及增加Li^(+)迁移通道数量,稳定晶体结构,提升尖晶石型LiMn_(2)O_(4)正极材料的倍率性能和循环寿命。

截角八面体Cu_2O晶体的形貌控制合成及其生长机理研究

采用"配位前躯体--CD辅助液相合成法"有效地实现了截角八面体Cu2O晶体的形貌控制合成且深入研究了其生长机理。利用-CD可以对Cu2O晶体的<100>与<111>晶向生长速率的比值R进行操控,从而很好地实现Cu2O晶体由八面体到截角八面体的形貌调控。在此基础上,通过对实验工艺参数做进一步改进,必将获得更为丰富多彩的、具有新颖外形的Cu2O晶体。

Nd掺杂YF_3截角八面体微纳米晶体的合成与表征

通过一种简单的水热方法制备Nd掺杂YF3截角八面体微纳米晶体.用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)等对产物的形貌和晶体结构进行表征.结果显示,利用水热法可以成功制备大量的、形貌相同的、Nd掺杂YF3截角八面体微纳米晶体.同时,简单研究了Nd掺杂YF3截角八面体微纳米晶体形成机理及光学性能.

不同孪晶界间距对截角八面体Pt力学性能的影响

本文通过分子动力学方法,研究了不同孪晶界间距对10 nm和20 nm截角八面体构型Pt晶粒的强化作用。本文研究了0.67 nm、1.55 nm、2.43 nm、3.31 nm、4.19 nm孪晶界间距在10 nm和20 nm晶粒拉伸过程中的力学性能和变形机制。研究结果表明,在10 nm晶粒和20 nm晶粒中均存在一个最优孪晶界间距,分别为1.55 nm和2.43 nm,拥有最好的力学性能,同时发现在临界孪晶界前后会产生变形机制的转化,位错由沿着孪晶界滑移转变为垂直孪晶界生长。本文通过分子动力学方法,研究了不同孪晶界间距对10 nm和20 nm截角八面体构型Pt晶粒的强化作用。本文研究了0.67 nm、1.55 nm、2.43 nm、3.31 nm、4.19 nm孪晶界间距在10 nm和20 nm晶粒拉伸过程中的力学性能和变形机制。研究结果表明,在10 nm晶粒和20 nm晶粒中均存在一个最优孪晶界间距,分别为1.55 nm和2.43 nm,拥有最好的力学性能,同时发现在临界孪晶界前后会产生变形机制的转化,位错由沿着孪晶界滑移转变为垂直孪晶界生长。

Ni-Cu掺杂诱导制备两类截角八面体LiMn_(2)O_(4)材料及其电化学性能

结合元素掺杂和晶面调控策略制备了同时包含(111)、(110)和(100)三个晶面和包含(111)和(100)两个晶面的两类截角八面体形貌的LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)正极材料,并研究了其电化学性能。结果表明:Ni-Cu共掺杂有效抑制了尖晶石LiMn_(2)O_(4)的Jahn-Teller效应,促进了其晶体发育和晶面的择优生长,但部分晶面发育较不完善,与一般情况不同的是Ni-Cu共掺后LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)正极材料的颗粒粒径显著增大;形成的截角八面体形貌中高暴露(111)面降低了Mn的溶解,少部分(110)和(100)晶面增加了Li^(+)的扩散通道。恒电流充放电测试结果表明:在5 C和10 C倍率下,LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)样品的首次放电容量分别为107.4和98.2 mAh/g,循环1000次,其容量保持率分别为72.5%和76.3%。而LiNi_(0.03)Mn_(1.97)O_(4)在相同的电流密度下其首次放电比容量为99.5和72.7 mAh/g,容量保持率为67.2%和73.2%。甚至在20 C下,LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)样品1000次循环后容量保持率高达89.3%。循环伏安和电化学阻抗测试表明:LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_(4)材料有较高的Li^(+)的传输速率和较低的锂离子脱/嵌能垒。

固相燃烧法制备LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)正极材料及电化学性能

采用固相燃烧法制备出包含{111},{110}和{100}晶面且呈单晶截角八面体形貌的LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)(LMMO)正极材料.结果表明,联合Mg掺杂和截角八面体单晶形貌调控所制备的尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料,既能有效抑制Jahn-Teller效应,又能减缓Mn溶解及增加部分Li+迁移通道,这对其晶体结构起稳定作用.与纯LiMn_(2)O_(4)(LMO)样品相比,Mg掺杂促进了尖晶石型LiMn_(2)O_(4)材料的结晶性和单晶截角八面体颗粒的形成.在1 C倍率下,LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)材料的初始放电比容量为116.8 mAh/g, 200次循环后保持率为78.3%;在5 C和10 C高倍率下,LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)样品经1 000次循环后,其容量保持率分别为64.2%和56.3%,而未掺杂Mg的LiMn_(2)O_(4)样品的容量保持率分别为52.7%和38.7%.单晶截角八面体形貌的LiMg_(0.02)Mn_(1.98)O_(4)材料有较大的Li+扩散系数和较低的表观活化能,这证明其有较好的倍率性能和长循环寿命.

单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷仿真与试验研究

为探索氮化硅陶瓷单颗磨粒切削加工的机理，进行单颗金刚石磨粒切削氮化硅陶瓷的仿真与试验。选用截角八面体模拟金刚石磨粒，基于Johnson—Holmquist ceramic硬脆材料本构模型，采用有限元网格法进行单颗磨粒直线切削仿真，分析工件材料的切屑去除、划痕形貌、应力动态变化与分布、切削力变化等现象，以及工艺参数对切削力的影响。制备单颗金刚石磨粒工具，在平面磨床上进行单颗磨粒切削氮化硅陶瓷的试验，进一步分析划痕形貌、切削力的变化，并验证有限元仿真的正确性。研究表明，划痕光直平整，塑性隆起很少，边缘存在较大尺寸的破碎，划痕内有局部小尺寸的破碎；划痕的深度和宽度比磨粒的切削深度和宽度尺寸略大。应力与切削力存在动态波动。随着砂轮速度的增加，切向力和法向力减小；随着切削深度的增加，切向力和法向力增大。切削力比在4～6之间变化。

三维无线传感器网络K重覆盖机制研究

针对传感器节点在三维监测区域中随机分布覆盖效率低下,并且不能达到关键区域重覆盖的问题,本文使用空间填充多面体,分别从确定性覆盖和随机覆盖两个方面,提出理想状态下覆盖冗余率最低和空间密度值最低的节点分布策略。首先将监测区域分为多个以传感器节点的传感半径为外接球直径的多面体,然后将传感器节点放置在多面体的顶点或是外接球重叠区域中,最后理论分析出同构节点分布的最佳位置。实验仿真表明,在相同覆盖重数的情况下,截角八面体的覆盖冗余率和空间密度值最低。

基于蝙蝠优化器的三维无线传感器网络节能覆盖增强策略

针对三维无线传感器网络在传感器节点重新部署时,由于复杂和恶劣环境导致的传感器节点电池充电和恢复困难的问题,提出了一种基于蝙蝠优化器的三维无线传感器网络节能覆盖增强策略。首先,利用截角八面体对三维环境进行无缝叠加,将覆盖增强和能量优化问题转化为将节点移动到截角八面体的任务分配问题;其次,基于蝙蝠优化器实现无线传感器网络的最小化总能耗和平衡剩余能量的多目标优化;最后,通过建立仿真模型,与虚拟力导向粒子群优化算法、三维虚拟力算法、及匈牙利算法进行对比分析,验证策略的有效性与可靠性。实验结果表明:所提策略能使节点剩余能量的均匀性分别提高30.53%、43.44%和32.03%,同时能有效降低节点总能耗,并在最大能耗节点的能耗、最终覆盖率和时间消耗方面表现良好,具有较高的可靠性和准确性。

基于选择性激光熔化制备多孔钛结构的设计及分析

通过设计和有限元分析,确定与骨头硬组织兼容的多孔钛参数,并采用选择性激光熔化技术制备多孔结构,为与骨头匹配的多孔结构的设计提供力学实验数据和理论参考依据。通过运用三维软件SolidWorks,设计截角八面体多孔结构,利用有限元分析软件ANSYS模拟应力、应变,确定能承受载荷的结构参数。通过分析确定与骨头力学性能匹配的截角八面体多孔结构的臂径为400μm,孔径为750~1000μm。定量改变模型的参数,多孔结构的实际弹性模量随孔隙率的提高而降低;棱径不变,多孔结构模型的最大应力随着理论孔隙率的增加而增大。

合金纳米粒子生长形态的分子动力学模拟

选用Cu–Ag纳米粒子作为研究对象,采用分子动力学方法和嵌入原子模型模拟了将Cu原子注入到由Ag原子构成的纳米粒子的过程,研究了注入能量(10,30,50 e V)与纳米粒子结构的关系。采用共近邻分析技术对合金纳米的结构演变进行了研究。模拟结果表明:当入射原子动能为50 e V时,合金纳米粒子从截角八面体转变为二十面体结构。这种转变是因为入射原子与基底原子碰撞,促使系统温度升高。

金刚石套料钻刀齿表面形貌测量与建模

金刚石套料钻在硬脆材料加工中起着重要作用,套料钻刀齿表面形貌建模是套料加工过程研究的关键问题之一。针对该问题,提出了一种刀齿表面形貌测量与形貌建模方法。结合套料钻刀齿形貌的特点,通过对实际刀具的表面形貌进行测量,获得了刀齿表面磨粒的形状、面积密度、粒径和出刃高度的近似正态分布规律,并基于测量结果将磨粒形状简化为截角八面体,提出了刀齿表面形貌的建模方法。结果表明,虚拟模型与实际刀齿的表面形貌特征一致性较好,形貌建模方法合理有效。

规整多面体空间填充的分析探究

为了探寻能通过空间阵列组成密实堆积体来填充整个三维空间的空间填充多面体,从棱柱开始进行研究,特别对正棱柱进行了各种有趣的对称切补,得到了一些实用的空间填充多面体.同时,运用数学模型分析了菱形十二面体和截角八面体,说明它们是两种优良的空间无缝填充单体.然后,利用多面体的二面角公式,探究了正多面体和半正多面体等规整多面体的组合填充,发现了12种组合填充模型,为空间多面体的填充以及空间结构的搭建储备了一些可以利用的理论原型.

Pt超晶格组装和对称性转化的原位液体TEM研究（英文）

具有精确控制结构的二维(2D)纳米晶超晶格在光子、等离子体和光电子应用中具有重要意义,并已被广泛研究,但在理解超晶格的形成机理和发展途径方面仍然存在挑战.本文采用液体池透射电镜技术原位观察了铂二维超晶格的形成和六配位到四配位的局部相转化过程.胶体纳米晶在溶液中流动时,通过纳米晶的收缩和重排或者纳米晶的附着形成长程有序的六配位超晶格.当纳米晶的形貌由截角八面体转变为立方体时,六配位超晶格重新排列为四配位立方超晶格.此外,我们的观察和定量分析结果表明,从六配位到四配位的相变主要是由垂直{100}面之间的强范德华相互作用引起的.实时追踪2D立方体超晶格的形成可以为超晶格组装和稳定机制提供独特的见解.