Ni^(3+)抑制具有阴离子氧化还原活性钠离子电池正极材料的电压衰减

由于钠资源丰富,钠离子电池在大规模储能方面显示出巨大的潜力。随着近年来研究的深入,在正极材料中引入适量的阴离子氧化还原可以有效地提升钠离子电池的能量密度,同时减少高成本过渡金属元素如V、Co和Ni等的用量。有研究表明,材料循环过程中不可逆的氧损失以及Mn^(4+)/Mn^(3+)氧化还原的激活,导致了层状氧化物正极材料持续的电压衰减。本工作通过在Na_(x)[Li,Ni,Mn]O_(2)基钠离子电池正极材料中引入Ni^(3+)作为Mn^(4+)/Mn^(3+)氧化还原屏障,利用Ni^(3+)/Ni^(2+)的氧化还原代替Mn^(4+)/Mn^(3+)的氧化还原,成功抑制了材料的电压衰减。电化学测试结果显示,改性材料在不损失容量的前提下,循环稳定性得到明显提升。X射线光电子能谱结果也验证了Ni3^(+)的引入有利于维持材料多周循环后Mn价态的稳定。

基于STM32的激光雾霾检测仪光电系统设计

为了实现对雾霾的快速、高精度在线检测,提出了一种基于激光散射原理的雾霾检测光学与电学系统设计方案.该系统采用红光激光器作为检测光源,环形光电探测器用来接收激光信号.模拟多路复用器选通光电环输出的光电流信号,利用IV转换电路与AD转换电路将信号转换为数字信号,使用串口将信息发送给屏幕,同时提供上位机数据接口实现数据传输.结果表明,该光电系统工作稳定、速度快,可以较好地满足激光雾霾检测仪光电系统的要求.

基于二氧化钛-介孔硅复合材料的光催化毒气过滤器

介绍了一种介孔硅与纳米二氧化钛的复合方法,制备了兼具高吸附性与高光催化活性的纳米二氧化钛-介孔硅复合材料.在此基础上,以365nm波长的紫外LED为光源、特制的半泄露聚合物光纤为导光介质制造了一种新型的光催化毒气过滤器.实验结果表明:当LED光功率为540mW,复合材料装填量为350g时,该过滤器对甲醛气体的吸附量大于3mg;当过滤器达吸附饱和后,输入甲醛气流量为2L/min、浓度为0.7mg/m^3,实时分解甲醛的速率达72μg/h,输出气体中甲醛浓度降至0.09mg/m^3,低于国家卫生标准中的室内甲醛浓度的安全阈值.纳米二氧化钛-介孔硅复合光催化剂的吸附特性为光催化分解提供了充分的反应时间,有利于提高光催化分解效率,可以长时间循环工作,有望用于家庭空气净化,甚至取代现有的活性炭过滤器,用在长效的防毒面具等装置中.

石墨烯基薄膜作为固体润滑材料的研究现状及展望

近年来,微型机械系统对摩擦接触表面和界面性能的要求越来越高,表界面设计与改性问题亟待解决。石墨烯自发现以来,由于具有高机械强度、超薄的厚度、原子级光滑表面及低的层间剪切力和高的化学稳定性,作为表面固体润滑材料在摩擦学领域成为研究热点。本文主要介绍了石墨烯及其衍生物薄膜材料的制备方法,作为固体润滑材料在摩擦学方面的研究现状,指出石墨烯薄膜在摩擦应用时仍须进行机制研究和技术突破。

碳相关材料超滑行为研究进展

超滑(Superlubricity)特指摩擦因数处于0.001或者更低的润滑状态。超滑材料的工程应用,对空间飞行器、加速器真空系统的运动装置等不可更替运动副的高可靠、长寿命意义重大。在众多超滑材料中,石墨烯、石墨、碳纳米管、金刚石薄膜、非晶碳膜等碳相关材料是研究的热点。本文以碳相关材料的超滑行为研究为主线,综述了微观尺度超滑、宏观尺度超滑、固液复合超滑的研究现状,总结了超滑材料工程应用的潜在挑战,指出如何实现全工况范围固体薄膜超滑和固油复合超滑将是未来的主要研究方向。

铀的表面防腐技术研究进展

金属铀因具有优异的放射性能在国防和核能领域具有重要的战略价值。然而,由于铀具有高的反应活性,在大气环境中极易被腐蚀。在众多防腐技术中,表面处理技术被广泛用来提高铀的耐腐蚀性能。聚焦铀表面防腐的需求,重点综述了表面合金化、电镀、离子注入、离子镀等铀的防腐技术的研究进展,并针对不同技术目前面临的难题,展望了其未来的发展。近年来,离子注入、离子镀技术成为铀防腐领域的研究重点,具有很大的发展潜力。然而,金属铀的防腐性能仍需更进一步提高,复合沉积技术可以结合各种技术的优点,有望制备出耐蚀性更好的铀表面防腐涂层。此外,高功率脉冲磁控溅射技术在防腐领域拥有较大的应用潜力,是制备铀表面高性能防腐涂层的潜在方法,值得进一步研究。另一方面,合理利用铀的氢化腐蚀特性,可能使该材料成为一种优秀的储氢材料。

超低温摩擦学研究进展

近年来,随着深空探测、超导和量子计算等技术的发展,越来越多的装备需要在极端低温工况下服役,超低温引起的润滑问题日益显现.目前超低温摩擦学研究相对较少,主要集中在材料摩擦学性能的变化研究方面,对其背后作用机制的研究并不深入.超低温下大多数固体润滑材料的耐磨性能变差,难以满足长时间服役需求;材料的摩擦学行为受环境、制备方法以及材料种类等众多因素影响,摩擦学性能变化趋势和程度有所不同,难以形成统一的认识.本文作者从超低温对材料原子和电子运动抑制作用的本质出发,归纳分析了超低温对润滑材料摩擦学性能的影响机制,从超低温引起力学性能变化、摩擦界面间的化学反应活性变化、相结构及界面结构变化以及电子-声子耦合等微观能量耗散形式等4个方面的影响机制进行了介绍,并对未来超低温摩擦学的发展方向和亟需解决的问题进行了展望.

弧面分度凸轮工作轮廓曲面数字化模型设计

弧面分度凸轮机构是一类非常重要的空间分度机构,其轮廓型面结构特征的复杂性给传统常规设计方法带来了诸多困难,现代数字化设计方法可以容易地解决此类设计问题。描述了弧面分度凸轮工作轮廓曲面的生成方法和数学表达方式,并以此为基础总结了其数字化设计原理和流程,最后基于MATLAB编程语言详细展示了利用数字化方法进行弧面分度凸轮轮廓工作曲面设计的实际效果。

晶体结构教学中两个易困惑处的研究与探讨

本文针对晶体结构教学过程中易于混淆和当前教材中模糊不清的知识点予以澄清和阐释,明确指出通过点阵变换来说明某个点阵不是新布拉菲点阵时,需要在同一晶系内进行,对称性不能改变,变换后成为另一晶系的点阵则不能否定该点阵的存在.本文还给出了四轴指数标记晶面时附加条件的三种证明方法,简单直观,可以加深学生对这些知识点的理解,适合在教学实践中采用.

基于区域产业经济结构 促进职业教育内涵建设

我国职业教育已经进入内涵建设阶段,内涵建设就是促进职业教育学校整体性素质及综合性能力的提高。职业教育学校应该根据本地经济产业结构在本地社会、经济活动中的地位和影响,充分协调职业教育建设中规模、结构、质量、效益等各个要素之间的相互关系,因地制宜、与时俱进,创新职业教育内涵建设的主体内容及核心理念,更好地促进职业教育的内涵建设。

金属氮化物涂层的高温摩擦学研究进展

高温润滑是核工业、航空、船舶和钢铁领域的难题之一。涂层材料可以在不改变原有基材的基础上,极大地提升材料的高温服役性能。氮化物涂层因其耐温性能好、摩擦因数低、耐磨性好等特性,成为该领域的研究热点。从材料的构成和设计出发,对单元氮化物涂层、二元氮化物涂层、三元氮化物涂层、多层氮化物涂层和高熵合金涂层等方面进行综述。对氮化物涂层在高温润滑领域的发展进行展望,认为发展非氮化物金属和氮化物金属多元组涂层和高熵合金氮化物涂层建立氮化物涂层数据库将成为新的研究热点,对氮化物涂层在高温润滑与耐磨条件的应用与服役有一定指导意义。

非晶含氢碳薄膜本征结构对退火行为的影响

目的为在高温工况下服役的含氢碳(a–C:H)薄膜的制备提供新思路。方法首先利用DP–PECVD和BiP–PECVD两种方法分别在Si基底上制备了两种本征结构不同的a–C:H薄膜,分别在350、450、550、650℃下进行退火处理。通过纳米硬度、X射线光电子能谱、傅里叶转变红外光谱、激光共聚焦拉曼光谱、场发射扫描电镜及CSM摩擦试验机等,分别评价了未退火和不同退火温度下两种不同结构a–C:H薄膜的结构、表面形貌、力学及摩擦学等性能。研究了不同本征结构a–C:H薄膜对退火行为的影响。结果DP–PECVD方法在制备a–C:H薄膜(A薄膜)的过程中具有更高的沉积速率,是BiP–PECVD法(B薄膜)的1.52倍。随着退火温度的增加,两种方法制备的a–C:H薄膜均发生H脱附,但是A薄膜的脱H转变点为450℃,B薄膜的脱H转变点为350℃。DP–PECVD法制备的a–C:H薄膜在H脱附过程中更容易形成sp^(3)–C,而BiP–PECVD法制备的a–C:H薄膜在此过程中形成sp^(3)–C和sp2–C杂化键的概率基本相同。BiP–PECVD法制备的a–C:H薄膜在退火过程中更容易失去H,且在450℃以上出现大面积剥离,摩擦失效。而DP–PECVD法制备的碳薄膜则表现出更好的热和摩擦学稳定性,在350~650℃均可保持薄膜的完整性,并且在350~550℃退火后保持低至约0.06的摩擦因数。结论DP–PECVD方法制备的a–C:H薄膜具有更好的热稳定性、力学稳定性及摩擦学稳定性。

含氢碳薄膜500℃退火前后摩擦学行为研究

目的为含氢碳薄膜在甲醇发动机中应用提供新思路。方法首先利用BiP–PECVD方法在Si基底上制备了含氢碳薄膜,并在500℃于Ar气氛中进行1 h退火处理。通过纳米硬度、X射线光电子能谱、傅里叶转变红外光谱、激光共聚焦拉曼光谱、场发射扫描电镜、CSM摩擦试验机等,分别评价未退火和500℃退火含氢碳薄膜的结构、力学性能、表面形貌及在干燥空气和甲醇环境中的摩擦学性能。通过对比,研究甲醇的引入对500℃退火含氢碳薄膜摩擦学行为造成的影响。结果500℃退火会改变含氢碳薄膜中碳的杂化方式由sp3–C向sp2–C转变,促使薄膜石墨化,C==C/C—C的值明显增大(从0.67到0.99),硬度降低(从26.5 GPa到22.0 GPa),弹性模量几乎不变,H/E减小,耐磨性变差。在干燥空气中,与未退火碳薄膜相比,500℃退火含氢碳薄膜的摩擦因数降低(从0.031到0.024),磨损率增加了1.27倍,而相应摩擦对偶球的磨损降低(从4.22×10^(–6)mm^(3)到3.99×10^(–6)mm^(3))。而在甲醇环境下,500℃退火含氢碳薄膜的摩擦因数增高(从0.052到0.062),磨损率增加了15.11倍,相应摩擦对偶球的磨损也增高(从6.16×10^(–6)mm^(3)到13.9×10^(–6)mm^(3))。但是,未退火含氢碳薄膜在甲醇环境中的磨损率是干燥环境中的1/2.84,表现出降低趋势;500℃退火的含氢碳薄膜在甲醇环境中的磨损率是干燥环境中的4.14倍。结论含氢碳薄膜经过500℃退火会造成薄膜内部碳原子杂化方式转变,薄膜石墨化,这对干燥环境中薄膜的摩擦学性能有所提高,但并不利于其甲醇环境中的摩擦。

混料方式对燃烧合成Cu2Se的热电性能的影响

本工作将Cu和Se以物质的量比为2∶1进行混料,混料方式分别为简单混、研钵磨、行星球磨2h和摆振磨球磨10min。结果表明,简单混料和研钵混料得到的粉料均匀性较差、颗粒较大,行星混料和高能摆振磨混料得到的粉料粒径较小,分散均匀,并且行星混料和高能摆振磨混料后有部分CuSe相生成。通过自蔓延燃烧合成方式合成的产物为Cu2Se和少量残余Cu相,采用SPS致密化烧结得到的产物中有少量Cu相转变为Cu2Se。与简单混料和研钵研磨混料方式相比,行星球磨2h和高能摆振磨混料10min得到的粉体燃烧合成的Cu2Se电导率低、赛贝克系数大、热导率低、热电性能优异。高能摆振磨球磨后的粉体燃烧合成的Cu2Se的无量纲热电优值最大,在550℃时达到1.25。

一种基于CAN总线的汽车仪表显示设计

CAN总线技术有着高效的数据传输能力和强抗干扰等优势,在很多领域都有广泛应用。本文提出了一种基于CAN总线的汽车仪表显示系统的设计,选用STC89C52作为汽车仪表硬件平台的核心处理器,以u C/OS-II嵌入式操作系统作为软件平台运行程序。通过实验验证,基于CAN总线的汽车仪表比传统的汽车仪表更加稳定可靠,且在容错处理和数据交换等方面更有优势。

脉冲频率对HiPIMS制备TiN薄膜组织和力学性能的影响

为探究脉冲频率对通过高功率脉冲磁控溅射制备TiN薄膜组织力学性能的影响,选用Ti靶和N2气体,采用反应磁控溅射技术通过改变高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)电源脉冲频率在Si(100)晶片上制备不同种TiN薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对所制薄膜晶体结构和成分、表面和断面形貌进行分析,利用纳米压痕仪对薄膜的硬度和弹性模量进行表征,并计算H/E和H^(3)/E^(2)。结果表明,高离化率Ti离子轰击促使薄膜以低应变能的晶面优先生长,所制TiN薄膜具有(111)晶面择优取向。薄膜平均晶粒尺寸均在10.3 nm以下,随着脉冲频率增大晶粒尺寸增大,结晶度和沉积速率降低,柱状生长明显,致密度下降,影响薄膜力学性能。在9 kHz时,TiN薄膜的晶粒尺寸可达8.9 nm,薄膜组织致密具有最高硬度为30 GPa,弹性模量374 GPa,弹性恢复为62.9%,具有最优的力学性能。

半导体中的激子-声子耦合:基本理论

半导体的物理性质很大程度受到激子-声子耦合的影响,共振拉曼光谱是一种研究激子-声子耦合的有力手段。文中首先介绍固体中的元激发(电子、声子、激子)以及电子(激子)-声子相互作用。随后介绍激子-声子相互作用对拉曼选择定则的影响,二维层状材料的层间振动模式,以及与电子-声子耦合相关的黄昆因子的理论。最后,介绍了基于激子-声子耦合的声子辅助荧光上转换光制冷和光学声子的可分辨边带拉曼制冷的基本理论。

面向人工生态循环系统的气凝胶材料研究进展

能源危机和环境污染是当今人类社会面临的全球性难题,减少二氧化碳(CO_(2))和其他温室气体的排放,实现碳中和是当务之急。以“能量的提供–储存–消耗–再提供”为目标的“人工生态循环”系统可以通过消耗CO_(2)获取物质和能源并实现循环利用,有助于缓解上述问题。气凝胶材料具有超高孔隙率、超大比表面积和超低密度等特性,其连续三维网络结构不仅能够提供丰富的电荷转移通道,而且可以作为载体来掺杂或负载各种有机或无机活性材料以获得催化性能优异的复合材料,在“人工生态循环”系统,包括光化学、电化学、储能材料等领域具有广泛的应用前景。概述了气凝胶材料在人工生态循环中光化学、电化学、人工固氮、储氢、热电材料等方面的相关应用,并对气凝胶材料的发展前景进行了总结和展望。

光计算的发展趋势:模拟或数字?

受益于光子独特的优势,光计算技术在构建高速、高算力和高能效比的专用计算加速器方面被寄予厚望,目前已经涌现出了许多极具吸引力的方案。特别是对于涉及运算量巨大的二维矩阵矩阵乘加操作的专用场景,光计算有望在算力和能效比等方面实现超越当前最先进电子计算机几个数量级的性能提升。不同于电子计算通过构建逻辑门实现通用数字计算,主要受深度学习驱动而复兴的光计算更倾向于模拟计算。本文从模拟和数字光计算的角度出发对主流的光计算架构进行分析和讨论,指出了目前光计算技术发展面临的瓶颈,并对光计算未来的发展趋势进行了展望。

提升Pd基电催化剂氧还原活性的策略

氧还原反应(ORR)是许多电化学相关技术的核心反应,许多研究致力于制备同时具备高活性、高稳定性和低成本的催化剂。Pd基纳米材料由于其相对较优的催化性能和相对丰富的储量,有望成为Pt的替代品,受到了广泛关注,但要达到商品化程度,其性能需进一步提高。本文以Pd基催化剂应用于ORR电催化为背景,综述了近年来Pd基催化剂ORR的性能提升策略。围绕载体调控、形貌结构调控以及组分调控共3个部分进行总结,这些调控会利用配体效应、应变效应、系综效应(ensemble effect)和载体效应等从本质上改变Pd的分布状态、空间排列和电子结构,从而影响ORR中间产物在Pd表面的吸附状态。最后,简要介绍了Pd基催化剂面临的挑战和未来的发展方向,对高性能ORR催化剂的设计制备具有重要意义。