脆性光学材料的超声磨削实验研究

分别采用超声磨削和普通磨削加工方法加工了几种脆性光学材料,研究了几种主要工艺参数对工件加工表面粗糙度的影响。结果表明,超声频率和振幅、金刚石磨料粒度、切深、工具的横向进给速度和旋转速度等工艺参数对表面粗糙度的影响较大。通过比较发现,超声磨削方法比普通磨削方法具有更好的加工表面粗糙度,更高的材料去除率,以及更低的工具磨损量。

锂离子电池Si/C/B_2O_3复合负极材料的研究

采用高温热解法制得Si/C/B2O3复合材料,并用XRD和XPS分析材料的物相结构和组成。以复合材料为锂离子电池电极进行恒流充放电测试,并通过循环伏安曲线和充放电曲线研究了材料的电化学反应特性。结果表明,复合材料中的硼以氧化物的形式存在,材料的可逆容量和电化学循环稳定性较硅/碳材料均有较为明显的提高,900℃条件下热解得到的材料的首次可逆容量为584mA·h·g-1,复合材料在第40次循环的可逆容量可达到mA·h·g-1。

层状正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.25)Mn_(0.25)O_2的结构及电化学行为

采用溶胶-凝胶方法制备了正极材料LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2。XRD、XPS测试结果表明:LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2中阳离子排列有序度较高,层状结构明显;Co、Mn分别以+3、+4价形式存在,Ni以+2、+3价形式存在,且Ni2+与Ni3+的含量之比约为1∶1。SEM测试结果表明:正极材料LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2结晶粒径较均匀。充放电测试结果表明:与LiCoO2相比,尽管LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2的放电电压平台较低,但放电容量较高;在恒流充电模式下,当充电截止电压由4.35V升高至4.75V时,首次放电容量由179mAh·g-1增至201mAh·g-1,50次循环后,容量保持率由74.95%增至78.48%;在先恒流再恒压的充电模式下,电池首次放电容量为212mAh·g-1,50次循环后,容量保持率提高到87.71%。循环伏安测试表明:在2.80～4.80V扫描范围内,该正极材料发生Ni2+/Ni3+,Co3+/Co4+两对电化学反应。EIS测试表明:随着充电截止电压的增大,该正极材料的传荷电阻变小。

轴编C/C复合材料组分材料有效性能

利用光学显微镜观测和测量轴编C/C复合材料细观编织结构及其尺寸,建立轴编C/C复合材料有限元模型,通过给出组分材料有效性能的变化区间,构造组分材料性能与轴编C/C复合材料宏观有效性能的对应关系,利用径向基函数(RBF)人工神经网络(ANN)方法,对该高度非线性的对应关系进行训练,通过轴编C/C复合材料宏观实验结果,预报其组分材料的有效性能。结果表明,轴编C/C复合材料面内弹性性能基本相同,在测量时可忽略面内纤维束铺设方向的影响;人工神经网络对训练样本有一定的依赖性,但通过多次随机构造样本训练网络,可得到理想的预测结果,且人工神经网络方法具有很好的容错性,能很好地预报轴编C/C复合材料组分材料的有效性能。

复合材料容器最佳预压力的研究

具有金属内衬的纤维缠绕复合材料压力容器的承载能力在很大程度上取决于金属内衬的弹性变形范围。根据三维弹塑性理论,并结合强度条件,提出了自增强处理提高金属内衬弹性变形范围的方法,并研究了最佳预压力的求解方法及承载能力的提高情况。结果表明,通过对容器施加预压力,使内衬达到最佳塑性状态,可提高容器的极限承载能力。

Al掺杂Li-Ni-O系列电池正极材料的制备与性能研究

以Ni(NO3)2、Al(NO3)3和LiOH为原料,研究了一种制备锂离子电池正极材料LiNi1-xAlxO2(x=0.025～0.30)新的共沉淀方法:在前驱体的制备过程中采用超声波振动,在焙烧前用无水乙醇保护前驱体,并在空气气氛下对前驱体进行焙烧。采用充放电测试、XRD和循环伏安研究了掺铝量、焙烧温度和时间、补锂量以及超声波振动对LiNi1-xAlxO2性能及结构的影响。结果表明,在空气气氛中,正极材料LiNi1-xAlxO2中Al的最佳含量为x=0.2,最佳焙烧温度为700℃,焙烧时间为16h,补锂量为0.05(即:nLi∶nNi+Al=1.05∶1)效果较好;并发现掺铝有利于形成和稳定α-NaFeO2型层状有序结构。同时发现,超声波振动提高了电池材料的性能。

载镍活性炭材料及复合型超级电容器

为提高碳基电化学电容器的比电容和和能量密度,采用化学沉积法将少量镍氧化物沉积在活性炭上,得到沉积镍氧化物的活性炭材料并以此材料做成复合电极用于混合型电化学电容器的正极.研究显示,沉积镍氧化物后,碳材料的比表面积略有减小,但孔径分布没有明显变化.复合电极作为混合型电容器的正极时,比电容达到194.01F/g,比纯活性炭正极的175F/g提高了10.84%;复合电极在6mol/L的电解液中析氧电势为0.296V,比纯活性炭电极的0.220V高出0.076V,因此,具有较高的能量密度.不同放电电流密度下的恒电流测试结果显示,沉积镍氧化物活性炭复合电极的比电容值没有明显变化,与纯活性炭电极一样表现出良好的功率特性.采用沉积镍氧化物活性炭作为正极材料的复合型电容器,在6mol/L的KOH水溶液作为电解液时,单体电容器的工作电压可以达到1.2V,高于纯活性炭制备的双层型电容器0.2V.充放电循环10000次时,复合型电容器的电容仅降低到初始电容的90%.上述结果表明,在活性炭上沉积少量镍氧化物颗粒可以提高碳基电化学电容器的比电容和能量密度.

压电材料Ⅰ型裂纹动态问题的对偶方程组及其求解

首先引入势函数,用势函数表示压电材料的基本微分方程,并采用Laplace变换、半无限对称Fourier正弦变换和Fourier余弦变换,对微分方程进行变换和初步求解;然后通过Fourier反演和引入边界条件,建立了二维压电材料动态裂纹问题的对偶方程组;再根据Bessel函数性质,利用Abel型积分方程及其反演,将对偶方程组化为第二类Fredholm积分方程组.结果表明,方法是可行的,可以成为研究此类问题的一种有效方法.

水轮发电机定子铁心等效工程弹性常数计算及屈曲分析

本文计算了水轮发电机定子铁心的等效工程弹性常数,通过利用计算得到的铁心叠片等效工程弹性常数对其进行屈曲分析,并将屈曲分析结果与传统的理论计算结果进行比较,从而说明当把计算得到的弹性常数作为输入参数时,有限元方法的模拟结果符合发电机的实际安装运行情况。

磁流变液组分选择原则及其机理探讨

从磁流变液的流变机理及其性能指标出发 ,探讨了磁流变液组分母液、磁性颗粒、表面活性剂的选择原则及其对磁流变液性能的影响 ;及磁流变液的分散工艺 ;并在此基础上 ,研制成功了一种性能优良的磁流变液 ,其沉降稳定性较好 ,长时间 (一个月左右 )

离子液体中钴的电沉积行为

在含有氯化钴的室温离子液体氯化1-甲基-3-乙基咪唑(EMIC)和乙二醇(EG)体系中研究了金属钴的电沉积.循环伏安法测试表明,在EMIC-CoCl2熔盐中,乙二醇的加入促进了EMIC的解离,从而使氧化还原电流增大,在EMIC-CoCl2-EG体系中钴的电沉积是受扩散控制的非可逆电极过程,在该电解液体系中,Co(Ⅱ)在Pt电极上的传递系数α为0.30,扩散系数D0为4.16×10-6cm·s-1;计时电流法研究表明,钴在铂电极上的电结晶过程符合三维连续成核的生长机理;场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察镀层的微观形貌显示,金属钴的结晶细小.XRD分析证实,镀层为纯钴,沉积的钴是晶态和微晶态的混合物,并且晶粒尺寸为纳米级.

力学研究中"大数据"的启示、应用与挑战

大数据在全世界发展迅猛,应用成效显著.大数据独特的思维和方法,为科学研究与探索提供了全新的范式.力学研究中,高时空分辨率、多参数同步观测与高精度、大规模模拟手段的发展,为力学大数据的发展提供了契机,大数据、机器智能方法的应用正呈现快速上升趋势.本文旨在分析大数据思维方法在力学研究中的应用,及其启示与挑战.首先从大数据资源、大数据科学及大数据技术3个层面分析了大数据的内涵及研究态势,概括了国内外政府及组织机构的大数据发展规划.而后对比分析了力学思维方法与大数据思维方法的特点,指出两者的本质区别在于数据使用方式的不同而带来的范式差异:大数据采用数据驱动模型替代力学中的偏微分方程组以描述问题,在复杂系统的分析、预测中优势显著.回顾了大数据方法在材料性能预测、材料本构建模、湍流建模、结构健康监测及试验力学等方面的最新研究进展,以及动态数据驱动与数字孪生等大数据驱动的建模模拟新范式.总结了大数据在力学研究中应用的3种方式,即驱动已有模型改进,挖掘复杂隐含的规律,以及替代已有的理论方法等.最后,建议以力学研究为主体和牵引,大数据与力学双驱动,推动大数据与力学交叉形成理论与方法突破、及学科发展新方向.

在三氧化二铋-石墨烯修饰电极上采用阳极溶出伏安法检测铅和镉

采用溶剂热及自组装法制备了三氧化二铋-石墨烯(Bi_2O_3@石墨烯)复合材料,其较大的比表面积增加了电化学反应活性位点,且保留了石墨烯片层之间的孔状结构,利于电子的传导。用Bi_2O_3@石墨烯材料修饰玻碳电极,建立了阳极溶出伏安法同时快速测定痕量Pb^(2+)和Cd^(2+)的新方法。对底液pH值、富集电位及富集时间进行了优化,在0.2 mol/L HAc-NaAc缓冲溶液(pH 4.5)、富集电位-1.2 V、富集时间120 s的条件下,分别在10～200μg/L和25～200μg/L浓度范围内,Pb^(2+)和Cd^(2+)的溶出峰电流与Pb^(2+)和Cd^(2+)的浓度呈线性关系,富集时间为120 s时,Pb^(2+)和Cd^(2+)的检出限分别为0.02和0.25μg/L(S/N=3),对同一样品中Pb^(2+)和Cd^(2+)平行测定10次的相对标准偏差(RSD)分别为4.3%和4.7%,重现性较好。将本方法用于实验室废水样品中痕量铅和镉的测定,结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法测试结果一致。

添加剂对离子液体中电沉积金属钴的影响

在含有氯化钴的室温离子液体氯化1-甲基-3-乙基咪唑(EMIC)和乙二醇(EG)体系中,采用扫描电子显微镜(FE-SEM)、阴极极化曲线、循环伏安及X射线衍射等方法研究了添加剂对电沉积金属钴的影响。结果表明,在EMIC-EG-CoCl2熔盐中加入丁炔二醇能够有效地改善钴镀层的外观质量,丁炔二醇的加入量在0.3～0.7g·L-1范围内,能够得到银灰色、具有金属光泽的良好镀层。从FE-SEM照片可以看出,在EMIC-EG-CoCl2熔盐中加入丁炔二醇后,使金属钴的结晶变得更加细致;阴极极化曲线表明,丁炔二醇的加入不仅增大了阴极极化,而且还消除了钴的欠电势沉积;循环伏安测试证明,添加剂的加入对阴极沉积过程有阻化作用;XRD分析证实,丁炔二醇的加入使金属钴的衍射峰变宽,晶粒尺寸为纳米级。

节能型能量回馈式电动车用电机对拖试验系统

针对混合动力车用感应电机传统测试系统耗能大的特点,提出一种通过直流母线连接双变频器的节能型能量回馈式感应电机对拖实验系统,介绍了系统的构成,并从能耗比、功率因数及附加装置容量三方面对系统进行了分析与评价,最后通过试验证明了该试验系统的节能性和有效性。

Li3V2PO43的溶胶-凝胶合成及其性能研究

以LiOH·H_2O(LiF、Li_2CO_3、LiCH_3COO·2H_2O)、NH_4VO_3、H_3PO_4和柠檬酸为原料,采用Sol-gel法合成锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3。优化了锂源、溶胶的pH值、预烧条件、煅烧温度等合成条件,并采用XRD、SEM、恒电流充放电及循环伏安试验等方法,研究了所合成的Li_3V_2(PO_4)_3的结构形貌和电化学性能。结果表明,以LiOH·H_2O为锂源,溶胶的pH值等于3,于氩气氢气(体积比9∶1)混合气中300℃预烧4h,并在氩气氢气(体积比9∶1)混合气中600℃煅烧8h合成的Li_3V_2(PO_4)_3正极材料为标准的单斜结构,具有较高的放电比容量和较好的循环稳定性,0.1C和1C倍率下首次放电比容量分别为130mAh·g^-1和129mAh·g^-1;1C倍率下循环40次后,容量仍为127mAh·g^-1,容量保持率为98.4%;随后又进行10C倍率放电,10次循环后容量为105mAh·g^-1,容量保有率达98.1%。循环伏安测试表明,该正极材料具有较好的电化学可逆性。

KOH活化对超级电容器用活性炭的影响

以普通活性炭为原料,KOH为活化剂,在不同的工艺条件下制备了活化活性炭,并组装成单体超级电容器,考察了碱炭比、活化时间、活化温度对活性炭材料比电容的影响。电化学性能测试结果表明:采用KOH活化效果显著,在最佳的工艺条件下,循环伏安法测得活性炭的比电容从活化前的161.9 F.g-1提高到202.8 F.g-1,恒流充放电测得在30 mA条件下其比电容从活化前的92.4 F.g-1提高到118.0 F.g-1。粒径分布和SEM测试结果表明,活化活性炭颗粒粒径变小,粒径分布变窄,颗粒表面出现了许多新孔,呈现疏松的蜂窝状,这使活化后活性炭具有大的比表面积和高的比电容。

氧化电压对多孔阳极氧化铝膜结构及形成的影响

以草酸为电解液研究了氧化电压对多孔阳极氧化铝膜的影响,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对多孔阳极氧化铝膜的表面形貌进行表征。结果表明:氧化电压决定多孔阳极氧化铝膜纳米孔的大小;在一定电压范围内,氧化膜厚度随氧化电压的升高而增加。电流密度与氧化时间的关系曲线表明:在不同电压下多孔阳极氧化铝膜的形成历程基本相同,但形成多孔氧化铝膜时的电流密度随氧化电压的升高而增加。XRD分析结果证实:多孔氧化铝膜由非晶态的Al2O3组成,其组成不随阳极氧化电压而变化。

基于三坐标测量数据的点云曲面重构

基于CMM测量数据,针对鼠标数据的特点,进行了边界拟合、特征识别、分片重建、光滑拼接等技术的研究。利用三次B样条拟合边界曲线,利用微分几何方法进行曲面特征的识别与分割,利用拉伸及放样法进行曲面片重构,最后进行曲面片相交、剪裁、过渡完成最终的鼠标模型。

Z形折叠管充气展开过程数值模拟与试验

针对某型充气太阳能帆板的充气管展开过程,采用分段式充气体积控制模型,基于有限元方法模拟了Z形折叠管在空间零重力环境下充气展开过程,分析了管各折叠段内体积和压力的变化,讨论充气速率对展开动力学特性的影响,并与文献结果进行对比.建立了充气展开气浮导轨试验系统,进行了充气展开试验.结果表明充气速率对展开过程有明显影响,提高充气速率减缩因子可有效地降低管展开瞬时产生的冲击力作用.