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废旧石墨回收及其储能应用的研究进展

新型炭材料(中英文) 2023年第5期38卷 787-803页

作者：王继锐杨大海徐义俭侯香龙 EDISON Huixiang Ang 王德钊张乐朱振东冯绪勇宋晓辉项宏发合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥230009 Natural Sciences and Science Education National Institute of EducationNanyang Technological University 637616Singapore 合肥国轩高科动力能源有限公司安徽合肥230012 合肥工业大学智能制造技术研究院安徽合肥230051

本文对从废旧锂离子电池中获得的电池级石墨的回收和再生进行了广泛的分析。其主要目的是应对供需挑战,最大限度地减少环境污染。该综述主要包括获得、分离、纯化和再生废石墨的方法,以确保其可适用于高质量的储能为目的。为了提高石墨... 详细信息

本文对从废旧锂离子电池中获得的电池级石墨的回收和再生进行了广泛的分析。其主要目的是应对供需挑战,最大限度地减少环境污染。该综述主要包括获得、分离、纯化和再生废石墨的方法,以确保其可适用于高质量的储能为目的。为了提高石墨回收效率和去除残留污染物,研究者们探索了热处理、溶剂溶解和超声波处理等技术。本综述进一步评估了湿法和火法冶金的净化和再生方法,考虑了它们对环境的影响和能源消耗等问题。为了可持续和成本效益的提高,可以采用无酸纯化和低温石墨化。讨论了锂离子电池和超级电容器中再生石墨的具体要求,强调了包括酸浸、高温处理和表面涂层在内的回收工艺。这篇综述为开发高效和可持续的储能系统、解决环境问题和满足日益增长的石墨需求提供了宝贵的信息。

关键词：废旧石墨锂离子电池再生负极再利用

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加强地球系统内外联动的研究

科学通报 2024年第2期69卷 146-148页

作者：徐义刚谢树成中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室地球科学学院武汉430074

地球科学在经历了19世纪的神创论到进化论、20世纪的固定论到活动论两次转型发展之后,到21世纪迎来了地球系统科学的大发展时代[1],地球科学的研究前沿和发展方向正发生重要变革.地球系统科学的一个关键主题是地球系统的内外联动,它不... 详细信息

地球科学在经历了19世纪的神创论到进化论、20世纪的固定论到活动论两次转型发展之后,到21世纪迎来了地球系统科学的大发展时代[1],地球科学的研究前沿和发展方向正发生重要变革.地球系统科学的一个关键主题是地球系统的内外联动,它不仅涉及地球的物理过程、化学过程和生命过程交织在一起的动力学过程,还直接关系到宜居地球的形成及其发展演化.“十四五”期间科技部启动的“地球系统与全球变化”专项正是这一发展主题的体现.

关键词：地球科学地球系统科学物理过程转型发展固定论神创论内外联动发展演化

庐山地区晚中生代深源岩浆与浅表构造变形的相互作用

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科学通报 2024年第2期69卷 301-316页

作者：莫佳君徐义刚何斌中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越研究中心广州510640 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

本文在对庐山地质构造细致解剖的基础上,根据研究区岩浆岩的同位素年代学、锆石Hf同位素和元素地球化学特征,提出了研究区基性岩浆的高分异作用;结合对变质作用和构造变形时间的约束,揭示了研究区晚中生代深源岩浆演化与逆冲推覆构造和... 详细信息

本文在对庐山地质构造细致解剖的基础上,根据研究区岩浆岩的同位素年代学、锆石Hf同位素和元素地球化学特征,提出了研究区基性岩浆的高分异作用;结合对变质作用和构造变形时间的约束,揭示了研究区晚中生代深源岩浆演化与逆冲推覆构造和片麻岩穹隆的共生关系.庐山地区晚中生代构造格架主要为飞来峰构造和星子片麻岩穹隆,两者在时空上存在一致性.星子片麻岩穹隆中心发育大量晚中生代岩浆岩,岩石类型从基性岩脉到高分异花岗岩,包括斜长角闪片麻岩、角闪石岩、黑云母角闪闪长岩、石英闪长岩、黑云母(二长)花岗岩、白岗岩和伟晶岩,这些侵入岩的锆石年龄在误差范围内一致(141±2 Ma).不同类型岩石的锆石εHf(t)值为−10.5~+2.2,推测白岗岩和伟晶岩是基性岩浆高分异作用的结果.岩浆侵位和演化明显受到北东向逆冲推覆构造的控制,自南西向北东,岩浆的演化程度逐渐增强.本文认为,由岩浆热弱化地壳强度是庐山地区发育逆冲推覆构造的关键条件.与此同时,推覆构造和韧性剪切带隔热作用是基性岩浆发生高程度分异的重要因素.因此,庐山地区晚中生代地质演化是深源岩浆与浅表构造变形相互作用的一个实例,代表了板内强烈变形和造山运动的一种方式,与早白垩世太平洋板块俯冲作用密切关联.

关键词：庐山晚中生代逆冲推覆构造片麻岩穹隆岩浆高分异演化深源岩浆与浅表构造

上浮气泡与自由表面相互作用的ISPH-FVM耦合方法模拟

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力学学报 2024年第5期56卷 1261-1270页

作者：徐义祥杨刚邢钰林胡德安湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室长沙410082

上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,... 详细信息

上浮气泡与自由表面相互作用的过程涉及复杂的界面拓扑演化,该过程一直是气泡流研究领域广为关注的问题之一.为探究上浮气泡与自由表面相互作用动力学行为,将不可压缩光滑粒子流体动力学(incompressible smooth particle hydrodynamics,ISPH)方法与有限体积法(finite volume method,FVM)相结合提出了一种ISPH-FVM耦合方法.在ISPH-FVM耦合方法中,粒子和网格之间的信息交互是通过核近似插值技术实现,并将连续表面应力模型(continuous surface stress,CSS)引入当前耦合框架中以评估相界面处表面张力效应.此外,CSS模型通过FVM网格上定义的体积分数进行离散和计算,并且网格上的体积分数是通过网格支持域内ISPH粒子的核近似插值获得的.随后,利用ISPH-FVM耦合方法模拟了平衡状态下圆形气泡振荡以及单气泡上升,并将模拟结果与其他数值方法结果进行比较,验证了当前耦合方法中表面张力模型的收敛性以及界面追踪的准确性.为测试ISPH-FVM耦合方法模拟涉及复杂拓扑变化气泡流的性能,对上浮气泡与自由表面相互作用的动力学行为进行了分析,并且研究了不同韦伯数(We)以及雷诺数(Re)对气泡与自由表面相互作用的影响.研究发现,随着We数增加上浮气泡与自由表面相互作用时界面将发生大的畸变并且产生的夹带液滴数量也相应增加,然而上浮气泡与自由表面相互作用的过程并没有随Re数的增加而发生明显差别.

关键词：耦合方法不可压缩光滑粒子流体动力学方法有限体积法气泡上升自由表面相互作用

稳态各向异性热传导问题的快速边界积分方程法

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稳态各向异性热传导问题的快速边界积分方程法

作者：徐义源电子科技大学

学位级别：硕士

轻烧温度及球磨工艺对盐湖Mg（OH）2制备镁砂烧结行为影响

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 3003-3011页

作者：徐义彪李亚伟鄢文周芬武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉钢铁集团耐火材料有限责任公司

以盐湖氢氧化镁为原料，经650、750、850℃和950℃保温1 h轻烧，随后将轻烧Mg O团聚体球磨（0.5、1.0、3.0、5.0、12.0、24.0 h）破碎，压制成型后于1 600℃保温3 h制备了烧结镁砂，探讨了轻烧温度及球磨时间对镁砂显微结构及烧结性能... 详细信息

以盐湖氢氧化镁为原料，经650、750、850℃和950℃保温1 h轻烧，随后将轻烧Mg O团聚体球磨（0.5、1.0、3.0、5.0、12.0、24.0 h）破碎，压制成型后于1 600℃保温3 h制备了烧结镁砂，探讨了轻烧温度及球磨时间对镁砂显微结构及烧结性能的影响。结果表明：随轻烧温度由650℃升高到850℃，轻烧Mg O团聚体内微晶平均尺寸由138 nm增加至180 nm，尽管微晶活性降低，但残余氢氧化镁减少，镁砂致密性呈增大趋势。轻烧温度升高至950℃，Mg O微晶平均尺寸迅速增加至320 nm，活性大幅降低，镁砂晶粒尺寸及致密性显著降低。球磨工艺可以有效破坏轻烧Mg O团聚体，其平均尺寸球磨0.5 h后由55.90μm迅速降至2.69μm，并随研磨时间增加至12 h逐渐降至1.72μm，但进一步增加球磨时间团聚体尺寸基本不变。Mg O团聚体的破坏减少了生坯中大气孔，提高了晶粒接触程度及传质速率，促进了晶粒长大及样品致密化。850℃制备的轻烧Mg O球磨12 h压制的生坯，经1 600℃保温3 h烧结，可制备平均晶粒30.4μm，体积密度达3.42 g/cm3的致密镁砂。

关键词：盐湖氢氧化镁烧结镁砂轻烧温度晶粒尺寸致密化

Mg在CO_(2)/Ar混合气体中的双反应区燃烧模型研究

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推进技术 2024年第5期45卷 156-165页

作者：胡坤徐义华田乐王英鹏南昌航空大学飞行器工程学院江西省微小航空发动机重点实验室江西南昌330063

Mg粉/CO_(2)是实现火星探测原位资源利用的理想推进剂。针对Mg颗粒在含CO_(2)混合大气中燃烧,基于火焰层假设,建立了Mg在CO_(2)/Ar混合气体中的双反应区燃烧模型,分析了Mg在CO_(2)/Ar燃烧过程中各组分质量分数、各组分流量、颗粒和火焰... 详细信息

Mg粉/CO_(2)是实现火星探测原位资源利用的理想推进剂。针对Mg颗粒在含CO_(2)混合大气中燃烧,基于火焰层假设,建立了Mg在CO_(2)/Ar混合气体中的双反应区燃烧模型,分析了Mg在CO_(2)/Ar燃烧过程中各组分质量分数、各组分流量、颗粒和火焰层的温度分布,研究了环境压强、CO_(2)质量分数、环境温度和颗粒粒径对燃烧特性的影响。结果表明:环境压强增大,颗粒温度增大、火焰层温度变化不大。在环境压强低于20 kPa时,火焰层半径随环境压强升高快速增大,颗粒燃烧时间随环境压强升高快速变短,随后都基本保持不变;CO_(2)质量分数增大,颗粒温度与火焰层温度升高、火焰层半径减小、颗粒燃烧时间缩短;环境温度增大,颗粒温度变化不大、火焰层温度升高、火焰层半径减小、颗粒燃烧时间延长;颗粒粒径增大,颗粒温度与火焰层半径变化不大、火焰层温度降低、颗粒燃烧时间延长。

关键词：金属燃料 Mg/CO_(2)燃烧模型火焰层半径火焰层温度燃烧时间

利用洋中脊玄武岩中橄榄石斑晶制约南海打开的地幔动力学机制

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岩石学报 2024年第7期40卷 2186-2202页

作者：杨帆黄小龙徐义刚贺鹏丽于洋南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室中国科学院深地科学卓越研究中心广州510640

地幔柱与板块构造是地球运行的两大基本动力学机制。南海及其周缘地区处于海南地幔柱与东南亚环形俯冲系统时空交汇的背景,而新生代地幔柱在南海形成演化过程中所扮演的角色存在颇多争议。地幔源区富含辉石岩是南海及其周缘与地幔柱活... 详细信息

地幔柱与板块构造是地球运行的两大基本动力学机制。南海及其周缘地区处于海南地幔柱与东南亚环形俯冲系统时空交汇的背景,而新生代地幔柱在南海形成演化过程中所扮演的角色存在颇多争议。地幔源区富含辉石岩是南海及其周缘与地幔柱活动相关的玄武岩的共有特征,基于此推测,本文利用国际大洋发现计划(IODP)367航次在南海北缘U1500B站位钻遇的南海扩张初期洋中脊玄武岩(MORB)的橄榄石成分来制约南海扩张初期的地幔岩性,以检验南海扩张初期是否存在地幔柱-洋脊叠加。U1500B MORB所含橄榄石斑晶的Fo=76.4~89.4,NiO=0.09%~0.26%,CaO=0.25%~0.34%,MnO=0.16%~0.33%。这些橄榄石斑晶具有与南海西南次海盆扩张末期U1433B钻孔的MORB以及全球其他开放大洋MORB相似的NiO、CaO、MnO含量和FeO/MnO比值,代表其源区岩性主要为橄榄岩。U1500B钻孔MORB与该区存在地幔柱叠加的基性岩浆所含橄榄石斑晶成分的差异显著,表明南海扩张初期不存在地幔柱叠加,与前人估计的U1500B洋中脊玄武岩的正常地幔潜能温度(~1380℃)相符合。由于南海扩张初期洋中脊岩浆产率高,但缺乏地幔热异常和易融组分如辉石岩等,推测其地幔中可能有较多的早前俯冲板片贡献的再循环挥发分来维持高岩浆产率。所以,俯冲板片后撤导致的岩石圈伸展可能是南海打开的主要动力学机制。

关键词：南海橄榄石源区岩性地幔柱洋中脊玄武岩

基于近红外光谱的便携式油菜籽品质检测装置研制

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农业工程学报 2024年

作者：彭望王前廖庆喜汪昊徐义华中农业大学工学院农业农村部长江中下游农业装备重点实验室武汉联农种业科技有限责任公司

为解决油菜籽收获、运输、存储、销售等过程中对含油量、蛋白质、硫苷等内部品质的检测需求，实现油菜籽多指标、便携式、快速无损的检测目标，设计了一种基于近红外光谱的便携式油菜籽内部品质检测装置，集成微型光谱仪、LCD触摸屏、... 详细信息

为解决油菜籽收获、运输、存储、销售等过程中对含油量、蛋白质、硫苷等内部品质的检测需求，实现油菜籽多指标、便携式、快速无损的检测目标，设计了一种基于近红外光谱的便携式油菜籽内部品质检测装置，集成微型光谱仪、LCD触摸屏、树莓派处理器、箱体、样品杯和电源，装置尺寸为246 mm×128 mm×127 mm，可在户外环境稳定工作6 h。以不同产区的65个油菜籽品种为研究对象，采集900～1 633 nm的近红外漫反射光谱，使用竞争性自适应重加权、最小角回归、无信息变量消除等降维算法与偏最小二乘、极限学习机、支持向量等回归算法，建立了含油量、蛋白质、硫苷、含水率和芥酸高精度预测模型，决定系数R2分别为0.949、0.861、0.730、0.976、0.862，均方根误差RMSE分别为1.39、1.46、20.7、0.36、3.63。使用QT Creator作为集成开发环境，PyTorch作为框架，实现了模型的嵌入式部署与应用，实现了油菜籽的多品质参数一键式无损检测。使用Flask、MQTT等技术，开发了APP端、网页端和小程序端软件，实现了预测数据的多端同步和实时监控。经检验测试，含油量、蛋白质、硫苷、含水率和芥酸的预测决定系数R2分别为0.932、0.855、0.734、0.968、0.761，均方根误差RMSE分别为1.35、1.67、19.6、0.34、2.96，检测过程为13 s，在相对湿度40%～70%、温度15～35℃的环境下，装置对含杂量不大于2%、质量3～7 g的成熟期油菜籽具有数据采集稳定性；该仪器可用于对油菜籽的快速无损检测。

关键词：油菜籽无损检测近红外便携式多指标