制冷与空调技术专业实践教学模式的创新与实践——以广东工业大学材料与能源学院为例

针对广东工业大学材料与能源学院制冷与空调技术专业的特点和目前实践教学环节存在的问题,提出建立校企联合实践教育中心,采取课题式的实践教学模式并进行了实践。通过仿真学习与现场参观相结合的认识实习教学模式以及集中与分散相结合的生产实习教学模式的实施,制冷与空调技术专业实践教学取得了良好的效果。

广东工业大学材料与能源学院贫困生扶助工作的实践

文章对广东工业大学材料与能源学院的贫困生扶助工作进行了总结,提出了完善电子档案、开展勤工助学活动和国家贷款工作等措施。

建立多种培养方式并存的人才培养体系的思考与实践--以广东工业大学材料与能源学院为例

本文在分析当前珠三角地区的经济发展形势和人才发展战略的基础上，提出了建立多种培养方式并存的人才培养体系的改革方案，并就广东工业大学材料与能源学院近几年在本科教育教学方面所做的探索、实践工作和取得的成果做了介绍。

云南大学材料与能源学院能源材料关键技术研究

以陈秀华教授为骨干的云南大学能源材料技术研发团队,主要从事新能源环境材料、新型太阳能电池材料、半导体超大规模集成电路布线材料的研究。围绕信息产业半导体ULSI硅基布线及互连薄膜材料、光伏产业太阳能硅基材料及器件、纳米多孔硅制备及在重金属环境治理方面的应用开展相关研究工作。主要研究方向1光伏产业:太阳能硅基材料及器件的研究。

“新能源材料”国家级一流课程建设探索与实践

“新能源材料”是材料类专业一门重要的基础课程,课程的建设以国家战略性新兴产业人才培养为导向,课程涉及材料学、化学、物理学、能源工程等多个领域的交叉融合,具有突出的前沿性和学科交叉性特点。建设一流课程的“两性一度”要求,对教学内容、教师授课方式与评价体系提出了新的挑战。论文介绍了华南农业大学“新能源材料”课程教学团队在省级、国家级一流课程建设方面的探索与实践情况,针对课程教学的痛点进行了全面的教学改革。实践表明,一流课程建设对提高材料类专业人才培养质量发挥了重要作用。

金属颗粒增强镁基复合材料制备技术及性能的研究进展

镁基复合材料具有低的密度、优异的力学性能等特点,在汽车、电子、航空航天等领域有广阔的应用前景。本文综述了国内外金属颗粒增强镁基复合材料的研究进展,详细介绍了金属颗粒增强镁基复合材料常见制备方法的特点,分析了金属颗粒增强镁基复合材料的界面结构和主要强韧化机理。最后,对金属颗粒增强镁基复合材料制备材料及工艺的发展进行了展望。

木质素在合成可降解高分子材料中的应用研究进展

简述了木质素的结构、特性和分类情况,并综述了近年来国内外使用木质素来增强和改善聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯、聚乳酸、聚己内酯和聚丁二酸丁二酯等合成可降解高分子材料性能的研究进展。指出木质素与合成可降解高分子材料复合可以赋予复合材料多种功能特性,如紫外屏蔽、抗菌、阻隔等,并能改善材料的生物降解性能,同时实现降本增效的目标。最后提出当前木质素与合成可降解高分子材料复合材料工业化生产应用存在的问题,并对木质素基全生物降解复合材料的未来研究趋势进行展望。

短切碳纤维增强MC尼龙复合材料的制备与性能

MC尼龙是一种已得到广泛应用的重要的工程塑料,但存在尺寸稳定性较差、热稳定性不高和重载下强度欠佳等缺点。本研究采用短切碳纤维(SCF)作为改性剂,探索研究了SCF/MC尼龙复合材料的制备工艺,研究了不同的SCF含量对复合材料密度、转化率、机械性能、摩擦性能及结晶度的影响。结果表明:在0~20%SCF含量范围内,复合材料的密度及拉伸强度表现为先增大后减少;转化率和冲击强度为20%SCF复合材料最为突出;而摩擦系数、磨损量在加入SCF后呈现先减少后增加的趋势。在10%SCF含量时,材料表现出较好的摩擦性能,同时结晶温度增大到182.95℃,结晶度为35.57%。研究结果证实通过添加适当比例的SCF改性剂可以有效改善MC尼龙的性能,这为进一步开发满足某些特殊螺旋传动下的新型复合材料做了有益尝试。

电化学氧化/硅烷偶联剂处理碳纤维表面增强聚氨酯基复合材料的性能研究

通过两步法制备了改性碳纤维/聚氨酯复合材料。探究了电化学氧化处理法与表面涂层法相结合的一种新型改性方法对碳纤维增强聚氨酯基复合材料性能的影响。通过对碳纤维进行电化学氧化在表面引入含氧官能团,改善碳纤维表面活性。随后向电化学氧化改性的碳纤维施加硅烷偶联剂溶液,在修复碳纤维表面损伤的同时通过化学反应将碳纤维与聚氨酯桥接在一起,提高碳纤维与聚氨酯界面结合性能。结果表明:经电化学氧化/硅烷偶联剂处理后的复合材料对比原始碳纤维聚氨酯复合材料及仅电化学氧化碳纤维聚氨酯复合材料抗拉性能分别提高了83.5%与73.5%,力学性能提升显著。

铝/石墨复合材料不同温度下的摩擦性能研究

以ZL105为基体,多孔碳为碳源,采用压力铸造法制备铝/石墨复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行微观物相形貌分析。通过对硬度及压缩强度的测定得到其力学性能。结果表明,多孔碳能较好地与基体结合。复合材料的硬度为基体合金的94.5%,压缩强度为基体的37%,复合材料的力学性能降低。研究了复合材料在不同温度下(25~350℃)的摩擦性能,发现复合材料在高温下具有更好的耐磨性。当温度达到300℃时,基体合金失效,而复合材料能够承受的温度达到350℃。

富锂锰基正极材料的聚苯胺包覆及其电化学性能

正极材料作为锂离子电池的重要组成部分之一,在一定程度上影响着电池的性能。富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)(LNCM)凭借高比容量、高电压等优点成为下一代锂离子电池正极材料的候选。本研究采用溶胶凝胶法制备了富锂锰基正极材料,利用原位聚合法在正极材料表面形成聚苯胺包覆层,并在聚合过程中利用质子酸掺杂进一步提高聚合物的电导率,以改善正极材料的性能。实验结果表明,X射线衍射(XRD)测试显示包覆前后正极材料的晶体结构未发生改变;傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)证明了复合材料中聚苯胺的存在。聚苯胺作为电子导体,可以有效降低正极材料的阻抗,提高反应动力学,稳定正极材料的晶体结构并优化其循环性能。

壳核结构氧化铝@石墨烯复合粉末增强铜基复合材料摩擦学性能研究

如何充分发挥润滑组元和耐磨组元的协同作用以提高铜基复合材料摩擦学性能仍面临具大的挑战。以石墨烯为润滑组元,氧化铝为耐磨组元,对比了氧化铝和石墨烯组装为壳核结构前后对铜基复合材料摩擦学性能的影响。结果表明,与氧化铝和石墨烯分别以独立相分布于铜基体的情况相比,氧化铝和石墨烯组装为壳核结构后可以提高铜基复合材料的致密度、硬度,并有利于在磨痕表面形成连续且具有保护性的摩擦层。因此,在10~40 N载荷范围内干摩擦,后者比前者具有更低的摩擦因数和磨损率。

新能源材料与器件专业教师课程思政能力提升研究

为了培养高素质的新能源技术人才,新能源材料与器件专业课教师有必要进行课程思政改革。该文提出专业课教师要在思想上认识到课程思政的重要性,通过不断学习提升自身思政素养,结合专业课程特点深入探寻思政元素,采用多元化的实施途径提升课程思政教学能力和思政育人效果。

油茶果壳生物基材料研究进展及展望

油茶作为木本食用油料树种在南方各省被广泛种植,其加工剩余物油茶果壳若未合理有效利用,将对空气、水体等生态造成污染。油茶果壳富含中孔结构,用其制备活性炭,可用于吸附或电池、电极与电容器领域;油茶果壳去除木质素得到的综纤维素,可制备综纤维素膜材料或纳米纤维素膜材料,用于包装、纺织和医疗等领域;油茶果壳富含木质素及茶皂素等天然活性物质,可制备油茶果壳基树脂用作做胶合材料并具有耐恶劣气候及阻燃等特性;油茶果壳经热压工艺制备刨花板,可用于家具及建筑等领域;油茶果壳作为增强相与塑料复合制备木塑复合材料,可用于园林和室内装潢等领域。本文综述了油茶果壳在上述领域的研究进展,并对油茶果壳生物基材料提出了展望。

电池储能温度-功率特性建模及其在综合能源系统中的应用

针对综合能源系统(IES)中电池储能在极端高温、低温下寿命衰减快、性能差的问题,该文提出含温度-功率特性的电池储能运行模型及含电池储能温度控制的IES低碳经济调度方法。通过电池特性实验和软件仿真,构建电池电热耦合模型,并提出相应的电热耦合模型凸化方法;根据凸化电池电热耦合模型估算电池温度并构建含温度-功率特性的电池储能运行模型,分析电、气、冷、热多能流耦合特性,构建IES低碳经济运行模型;结合电池储能运行模型及其温度控制,以最小化IES总运行成本为目标,构建混合整数规划模型,制定IES经济调度策略。为验证所提方法的效果,该文根据不同季节运行场景,构建仿真模型,将所提方法与不包含电池储能温度控制的方法进行对比。对比结果表明,所提方法可以有效提升电池储能运行的使用寿命、热安全性及利用率,降低IES运行成本与碳排放量。

基体铬合金化增强石墨烯/铜复合材料摩擦学性能研究

如何通过优化石墨烯/铜复合材料的界面结构来提高复合材料的摩擦学性能成为石墨烯增强铜基复合材料领域重要的研究方向之一。采用铜铬合金(CuCr)作为基体材料,还原氧化石墨烯(RGO)作为增强相,通过溶液搅拌混合和热压烧结工艺制备得到了RGO/CuCr复合材料。对比了添加铬元素前后复合材料的减摩耐磨性能,基于磨痕表面成份和形貌的分析探讨了铜基体铬合金化对石墨烯/铜复合材料摩擦学性能的作用机制。结果表明,铜基体铬合金化使复合材料具有更小更稳定的摩擦因数和更低的比磨损率,特别是在高载荷工况下。性能提高的原因归结为铜基体铬合金化有利于在摩擦过程中复合材料表面形成致密而连续的富石墨烯摩擦层。

铜基体铬合金化对二硫化钼/铜复合材料摩擦学性能的影响及作用机制研究

基于铜基体铬合金化的策略,研究了铬含量对二硫化钼/铜复合材料在氮气气氛下摩擦学性能的影响。结果表明,在复合材料中加入1.5wt%铬,摩擦系数低至0.07,磨损率为2.4×10^(-4)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),分别是未添加铬的复合材料的64%和20%。通过透射电镜、X射线光电子能谱、扫描电镜分别对二硫化钼/铜界面结构、摩擦层成分及磨痕亚表层形貌进行了详细的分析,揭示了铜基体铬合金化对二硫化钼/铜复合材料摩擦学性能的作用机制。

无钴富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)的表面改性及电化学性能研究

无钴富锂锰基正极材料Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)因高比容量、低成本等优点备受关注,是极具潜力的下一代锂离子电池正极材料。然而,Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)材料存在首次库伦效率低、倍率性能差及容量衰减等问题,限制了其进一步发展。为解决此问题,采用柠檬酸溶液表面处理结合再重新煅烧方法,通过在其表面包覆一层尖晶石相,对Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)开展了表面改性研究,并对改性前后样品进行物理表征和电化学测试分析。结果表明,改性前后的Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)正极材料,形貌基本一致,均为尺寸100—400 nm的不规则颗粒,改性后的粉末颗粒边缘略有不平整。使用柠檬酸溶液表面处理后,Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)材料形成了内部为层状相、表面为尖晶石相的结构。尖晶石相的存在不仅为锂离子扩散提供了三维离子扩散通道、提高倍率性能,还可充当正极材料表面与电解液间的保护层,提高首次库伦效率,改善循环性能。改性后的Li_(1.2)Ni_(0.2)Mn_(0.6)O_(2)的首次库伦效率为92.4%,可逆比容量为292 mAh·g^(-1),与改性前相比分别提高了13.8%和22 mAh·g^(-1),并且在不同倍率下的可逆比容量和长循环容量保持率均有明显提升,表明其具有更好的倍率性能和更优的循环稳定性能。本研究提出了一种无钴富锂锰基正极材料表面改性方法,该改性方法操作简单、效果明显,可应用于不同组分的富锂正极材料,为富锂锰基正极材料的进一步发展提供了新的思路。

氧化锂基复合正极补锂材料的制备及对电池电化学性能的影响

锂离子电池在首次充放电过程中,其负极表面形成的固态电解质界面(SEI)膜会消耗部分正极材料的活性锂,导致不可逆的容量损失,降低锂离子电池能量密度。为解决此问题,选用氧化锂作为牺牲锂盐以补偿锂离子电池的首次不可逆容量损失,提高电池容量和循环性能。通过将催化剂LiMnO_(2)、Li_(2)O和导电炭黑(SP)按一定质量比研磨混合,制备了Li_(2)O基正极补锂材料LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP。为研究其补锂性能,选用磷酸铁锂作为正极,石墨作为负极,TCGG-Si作为电解液,组装了2032扣式全电池,通过充放电测试,研究了该正极补锂材料对电池电化学性能的影响。结果表明,当LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP的质量分数分别为50%、45%和5%时,在10 mA·g^(-1)的电流密度下充电至4.3 V,LiMnO_(2)/Li_(2)O/SP复合材料的首次充电比容量可达526.5 mAh·g^(-1),首次库伦效率为14.63%,其在首次充电过程中分解释放活性锂的过程是不可逆的,并在第4次后完全丧失容量,说明Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP复合材料可以作为补锂材料添加到正极材料中。将质量分数为3.6%的Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP复合材料加入到磷酸铁锂半电池中,半电池的首次充电比容量为186.5 mAh·g^(-1),相较LiFePO_(4)比容量(166.8 mAh·g^(-1))提高了19.7 mAh·g^(-1),说明补锂剂已发挥作用,该部分多余的容量可用于形成石墨SEI膜。将Li_(2)O/LiMnO_(2)/SP添加到磷酸铁锂-石墨全电池体系中作为正极补锂剂,不仅可补偿石墨负极的首次不可逆容量损失,还可提高全电池的循环性能。全电池的首次可逆容量为158.2 mAh·g^(-1),循环100次的可逆比容量为108.0 mAh·g^(-1);相较于未添加情况,全电池首次充电比容量增加了12.9 mAh·g^(-1),可逆比容量提高了11.6 mAh·g^(-1),经100次循环后容量保持率提升了13.90%。

Nb掺杂改性LiNiO_(2)正极材料的制备及电化学性能研究

高镍层状氧化物LiNiO_(2)具有高理论比容量和相对低廉价格,被认为是下一代锂离子动力电池的正极材料之一。当LiNiO_(2)正极材料应用于锂离子电池时,其循环稳定性无法满足要求,需经改性后才能得以应用。采用固相法合成了Nb掺杂的层状LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)(x=0.005、0.01、0.015)正极材料,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线能谱等测试手段,分析了Nb掺杂量(摩尔百分比)对其晶体结构、微观形貌及元素分布的影响,并通过恒电流间歇滴定和交流阻抗测试研究了其电化学性能。结果表明,随着Nb元素掺杂量的提高,LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料的晶格晶面间距逐渐扩大,一次颗粒尺寸逐渐减小。在LiNiO_(2)材料中引入Nb^(5+)离子,提高了LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料的锂离子扩散系数,并通过稳定晶体结构,抑制了Nb掺杂材料在充放电过程中的相变,有利于其电化学性能的提升。当Nb掺杂量为1%时,LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料表现出较好的倍率性能,在10 C大电流密度下的放电比容量高达134.1 mAh·g^(-1);随着Nb掺杂量的增加,LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料循环稳定性同步提升,当Nb掺杂量为1.5%时,LiNi_(1-x)Nb_(x)O_(2)材料经150次循环后的容量保持率为73.3%,远高于未掺杂LiNiO_(2)样品的36.2%。表明,Nb掺杂可改善LiNiO_(2)正极材料的晶体结构和电化学性能,为其在下一代锂离子动力电池的应用提供了理论依据。