普鲁士蓝类钠离子正极材料的制备及改性研究进展

普鲁士蓝类似物(PBAs)具有较高理论比容量和开放式三维框架结构,被认为是最具应用前景的钠离子正极材料之一。然而,大部分通过水溶液反应合成的PBAs,普遍存在[Fe(CN)_(6)]_(3)-/[Fe(CN)_(6)]^(4-)空位,水分子不可避免进入PBAs框架中形成配位水,占据了原本Na+的容纳点位,影响了Na+的正常传输,降低了PBAs材料的比容量。PBAs晶体框架受空位影响,其离子导电性和循环稳定性在长时间循环下退化并变差,同时配位水与电解液发生副反应,进一步降低了电池的电化学性能。为解决上述问题,提高钠离子电池中PBAs基正极的比容量、循环稳定性、倍率性能和整体能量密度,重点介绍了PBAs正极材料的制备及改性方法,并总结了各制备及改性方法的特点及效果。PBAs的制备方法包括水热法、共沉淀法和单一铁源自分解法。改性方法包括制备工艺优化和材料复合改性,其中制备工艺优化包括螯合剂、脱水、提高前驱液Na+浓度和结构纳米化,材料复合改性包括元素掺杂、表面涂层、异质结构和复合材料。研究表明,在富含Na+的前驱液中,采用螯合剂辅助共沉淀法,通过合成过程的水浴加热及样品制备后的真空干燥,可获得空位少、水分少的高结晶度PBAs。将制备的PBAs样品与导电剂进行复合,可进一步改善其电子导电率及倍率性能,有望获得高容量、高循环特性及满足高倍率需求的正极材料。综上所述,PBAs作为钠离子正极材料,可通过对其合成方法和改性研究的不断创新,进一步优化其电化学性能,使其在未来具有广阔的应用前景。

双螺杆挤出机强化三角形转子作用下的腔内分布混合模拟

三角形转子作用下的腔内混合行为代表了典型的混合问题,具有广泛的工程应用潜力。为进一步改善分布混合,提出了增加转子边长、转子形状摄动变形以及改变转子拓扑结构等三种强化混合的方法。考虑转子运动的周期性,采用有限元叠加网格技术,建立了不同转子作用下的高黏度流体流动的数值模拟模型,求解得到瞬态速度场。采用自行开发的具有4阶精度的Runge-Kutta代码开展流体混合动力学研究。借助拉格朗日相干结构、示踪剂界面拉伸以及Poincaré截面等对搅拌腔内的分布混合行为进行表征。当转子边长为40 mm时,腔内出现围绕左右转子的两个独立的Komogorov-Arnold-Moser(KAM)岛;当边长增加到45 mm时,腔内的混合机理发生了改变,KAM岛演变为1个,并且沿着联通双环准周期轨道扫掠左右腔,提升分布混合的效果最好。相比改变转子形状,改变拓扑结构更有利于提升分布混合,而且功率消耗更低,但混合机理与转子边长40 mm时相同。

同向双螺杆挤出机充满度与分散混合关系的研究

充满度在双螺杆挤出机领域用于表征物料在流道内的占有比例,占有比例的变化会影响机筒内部的速度场、压力场和停留时间。在同向双螺杆挤出机的工作过程中,机筒内部的充满度高低会影响混合能力从而导致成品质量有所偏差。另一方面,近年来充满度的测量方法虽然已经有了相关研究,但目前并没有对同向双螺杆挤出机在不同工况下充满度的预测模型,充满度对双螺杆混合效果的影响的相关研究也较少。为此,以常温的羧甲基纤维素钠(CMC-Na)流体作为实验用流体,在自研同向旋转双螺杆挤出设备上进行实验,实验得到螺杆转速、喂料速度和充满度的对应关系,建立起一种同向双螺杆挤出机充满度的预测模型。根据预测模型,进行实验探究充满度对双螺杆分散混合能力的影响,实验结果表明,双螺杆挤出机在充满度为0.4~0.6之间分散混合能力较为优异。

较强形变能力的聚丙烯基多孔材料的制备及其压力传感性能研究

通过熔融混炼制备热塑性聚氨酯(TPU)/聚丙烯(PP)共混物,采用超临界二氧化碳釜压发泡技术将其制备成发泡样品,并对所得共混物和发泡样品的微观结构和力学性能进行了表征,基于此分析了TPU对共混物形变能力、发泡性能及其压力传感性能的影响机理.结果表明:TPU可显著增强共混物的形变能力,以该共混物为介电层的电容式压力传感器灵敏度(S)较高.研究还发现,TPU提高了该共混物的熔体强度,从而改善发泡样品的泡孔结构,未发泡实体区域和蠕虫状连通泡孔结构相比于纯PP发泡样品明显减少甚至消失.也因此,共混物发泡后形变能力得到增强,S值进一步提高,如TPU含量为30wt%的共混物发泡后,相应传感器在弹性弯曲区和屈曲区的S值分别提高4.1倍和0.4倍.应用测试结果表明,以该共混物发泡样品为介电层的电容式压力传感器在行走、坐立和抓取等人体运动检测中具有良好的应用前景.