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A/B位双掺杂铌酸钾钠基弛豫铁电陶瓷的储能性能研究

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A/B位双掺杂铌酸钾钠基弛豫铁电陶瓷的储能性能研究

作者：段学良西安理工大学

学位级别：硕士

陶瓷电容器因其高功率密度、使用寿命长、耐高温以及充放电速率快等独特的优点而在先进脉冲功率方面得到广泛的应用。其中,K0.5Na0.5NbO3(KNN)基铁电陶瓷由于具有特殊的亚微米晶粒、高居里温度和高介电常数等优点而被认为是最有发展潜... 详细信息

陶瓷电容器因其高功率密度、使用寿命长、耐高温以及充放电速率快等独特的优点而在先进脉冲功率方面得到广泛的应用。其中,K0.5Na0.5NbO3(KNN)基铁电陶瓷由于具有特殊的亚微米晶粒、高居里温度和高介电常数等优点而被认为是最有发展潜力的铁电陶瓷之一。但是,KNN陶瓷本身的最大极化强度(Pmax)不够高,同时在高外加电场下存在较大的能量损失,导致KNN陶瓷难以获得高储能密度和高储能效率。因此,本论文选择KNN陶瓷为基体,通过A/B位复合离子双掺杂的方法制备兼具高储能密度和高储能效率的KNN基铁电陶瓷,并系统研究(Sr,N)(Me1,Me2)O3(N=La,Bi;Me1=Mg,Zn;Me2=Nb,Ta)复合离子对陶瓷的结构、电性能、储能性能和充放电性能的影响规律,具体研究工作如下:(1)通过组分设计制备出A/B位双掺杂的(1-x)KNN-x(Sr0.7Bi0.2)(Mg1/3Nb2/3)O3(简称(1-x)KNN-xSBMN)陶瓷,通过掺杂将样品的相结构由正交相调控至伪立方相,并获得150 nm的细小晶粒。在240 kV/cm的电场强度下,0.93KNN-0.07SBMN具有3.2 J/cm3的有效储能密度和80.4%的储能效率,证明用复合离子进行A/B位双掺杂可以有效的提高KNN基铁电陶瓷的储能性能。(2)针对KNN-SBMN陶瓷材料击穿电场低的问题,设计在A位引入能细化晶粒尺寸的稀土元素La3+构建成二价复合离子(Sr0.7La0.2)2+。结果表明,SLMN的引入使得晶粒尺寸被进一步细化到110 nm,从而获得400 kV/cm 的击穿电场。0.93KNN-0.07SLMN样品获得较优异的储能性能和充放性能(有效储能密度为3.16 J/cm3,储能效率为65%,功率密度为278 MW/cm3,放电能量密度为2.58 J/cm3),而储能性能的提升可归因于晶粒的细化和大量极性纳米微区的存在。(3)针对0.93KNN-0.07SLMN陶瓷的极化强度和储能效率均降低的问题,设计在B位引入高带隙的Ta5+与Mg2+构建成四价复合离子(Mg1/3Ta2/3)4+,制备出A/B位双掺杂的(1-x)KNN-xSLMT陶瓷材料。结果表明,Ta5+离子引入在一定程度上改善了样品在较高电场时的极化滞后现象,使得0.91KNN-0.09SLMT陶瓷在400 kV/cm的击穿电场下获得5.94 J/cm3的有效储能密度和71.3%的储能效率,而极化强度的提高可归因于核壳结构。(4)为进一步提高储能性能,在KNN-SLMN陶瓷的B位引入能延迟饱和极化的Zn2+离子从而制备出A/B位双掺杂的(1-x)KNN-xSLZN陶瓷。结果表明,Zn2+的引入成功延迟了陶瓷的饱和极化强度并进一步改善高电场下的极化滞后,使得0.85KNN-0.15SLZN陶瓷获得8.0 J/cm3的超高有效储能密度和80%的高储能效率,同时兼具超高的功率密度(381 MW/cm3)和极快的放电速度(36 ns)。

关键词：铌酸钾钠弛豫铁电体储能性能充放电性能极性纳米微区

超精密陶瓷关节球磨削中砂轮与工件位置误差对面形精度的影响

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新技术新工艺 2016年第5期 48-51页

作者：李珊聂凤明吴庆堂吴焕郭波魏巍段学俊王泽震长春设备工艺研究所吉林长春130012

分析了陶瓷关节球在超精密磨削加工中产生面形精度误差的原因,论述了砂轮位置误差与轴跳动误差对关节球面形精度的影响,通过建立三维空间磨削模型,推导出了位置误差与面形精度的数学关系,计算出了存在位置误差时球面上各点到理想球心的... 详细信息

分析了陶瓷关节球在超精密磨削加工中产生面形精度误差的原因,论述了砂轮位置误差与轴跳动误差对关节球面形精度的影响,通过建立三维空间磨削模型,推导出了位置误差与面形精度的数学关系,计算出了存在位置误差时球面上各点到理想球心的距离,得到了精确的实际球面面形,为磨削过程中提高面形精度提供了理论支持。并在自行研制的超精密磨削机床上进行了磨削陶瓷球面的试验,得到了面形精度PV值为4.8μm的陶瓷关节球,满足了人工关节替代生物骨的需求。

关键词：精密磨削误差分析面形精度关节球

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智能网联环境下近邻匝道交通耦合自组织方法

交通运输工程学报 2024年第2期24卷 207-220页

作者：马庆禄王欣宇张书段学锋重庆交通大学交通运输学院重庆400074 重庆交通大学智能综合立体交通重庆市重点实验室重庆400074 宁夏交投高速公路管理有限公司宁夏银川750000

为改善智能网联环境下匝道合流区通行安全与效率问题,提出了一种近邻匝道交通耦合自组织方法,通过建立主线车流间隙与匝道车辆速度优化匹配模型,以实现对主线最外侧车道总体车头间距的优化调整,在保证汇入安全的前提下提升了近邻匝道内... 详细信息

为改善智能网联环境下匝道合流区通行安全与效率问题,提出了一种近邻匝道交通耦合自组织方法,通过建立主线车流间隙与匝道车辆速度优化匹配模型,以实现对主线最外侧车道总体车头间距的优化调整,在保证汇入安全的前提下提升了近邻匝道内的车辆通行效率;选取重庆市内环快速路上东环立交附近2个近邻匝道为研究原型,利用在线地图结合无人机航拍以及定点摄像等数据采集方式对试验路段进行实地调查;在智能网联环境下,分别运用协同自适应巡航控制(CACC)和交通耦合自组织方法(TCS),采用Python、SUMO和TraCI对试验路段车辆运行情况进行联合仿真。研究结果表明:相较于CACC,TCS的换道次数从65.52次降至52.64次,下降了19.87%,有效缓解了近邻匝道内的交通冲突;平均延误从24.53 s降至14.39 s,下降了70.38%,其中平峰期降低了77.71%,高峰期只降低了34.50%,相较于高峰期,在平峰期的运行效率提升较大;时间占有率从18.70%降至8.63%,下降了53.86%,不同车道间的时间占有率之差降低至6.00%,即车辆在不同车道上的分布更平均;平均速度从78.31 km·h^(-1)上升至80.78 km·h^(-1),提升了3.06%,有效缓解了合流区和分流区附近的减速情况。

关键词：交通控制通行效率自组织方法近邻匝道智能网联平均交通延误

高寒地区氮肥减量分期施用对燕麦生物量及氮肥利用率的影响

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草地学报 2024年

作者：段连学马祥琚泽亮贾志锋青海大学畜牧兽医科学院青海省青藏高原优良牧草种质资源利用重点实验室青藏高原种质资源研究与利用实验室

氮肥施用量与方式直接影响燕麦产量和氮肥利用率，是作物生长和产量的关键因素。为探究氮肥减量分期施用对燕麦生物量及氮肥利用率的影响，本研究采用两因素试验设计，以‘青海甜燕麦’为试验材料，设置了3个施氮水平(N1：69 kg·hm-2... 详细信息

氮肥施用量与方式直接影响燕麦产量和氮肥利用率，是作物生长和产量的关键因素。为探究氮肥减量分期施用对燕麦生物量及氮肥利用率的影响，本研究采用两因素试验设计，以‘青海甜燕麦’为试验材料，设置了3个施氮水平(N1：69 kg·hm-2，常规施氮量；N2：51.75 kg·hm-2；N3：34.5 kg·hm-2)和2个施氮时期（D1：全部基肥；D2：30%基肥+70%拔节期追肥），并以全生育期不施氮肥为对照（CK），动态监测了燕麦的地上生物量和植株含氮量等指标。结果表明，在燕麦的不同生长阶段，相较于一次性基施常规施氮量，采用75%氮肥分期施用的策略可以显著增加燕麦的地上生物量，在燕麦的完熟期达到最佳产量(14 100.4 kg·hm-2)。此外，75%氮肥分期施用氮肥利用率和氮肥贡献率分别提高26.07%和4.90%。因此，在青海省湟中地区，75%氮肥分期施用能有效减少氮肥损失，提高氮肥利用率，最终实现减氮不减产。

关键词：施氮量施氮时期地上生物量氮素吸收利用

基于GPU集群的空间VLBI射电源条纹搜索研究

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天文学进展 2024年第03期 494-505页

作者：段学铭童力郑为民张娟中国科学院上海天文台中国科学院大学中国科学院射电天文重点实验室上海市空间导航与定位技术重点实验室国家基础学科公共科学数据中心

探月工程四期将发射嫦娥七号“鹊桥二号”中继星，搭载4.2 m口径的抛物面望远镜，与地面射电望远镜构成首个月轨空间VLBI。空间VLBI受中继星轨道扰动和星载设备时延等因素影响，射电源的预报时延模型无法引导相关处理机正常工作，需通... 详细信息

探月工程四期将发射嫦娥七号“鹊桥二号”中继星，搭载4.2 m口径的抛物面望远镜，与地面射电望远镜构成首个月轨空间VLBI。空间VLBI受中继星轨道扰动和星载设备时延等因素影响，射电源的预报时延模型无法引导相关处理机正常工作，需通过基于实测信号条纹搜索的方法找到符合要求的高精度时延模型。为此，提出一种基于GPU集群的空间VLBI射电源条纹搜索算法，研究在GPU集群上负载均衡的任务分配方法，并行实现相关处理模块和残余值搜索模块。通过Radio Astron 1 min观测数据验证，相较于目前CPU集群平台，GPU集群处理速度提升了27.0倍。

关键词：空间VLBI 条纹搜索 GPU集群相关处理

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浅埋房柱式采空区煤柱稳定性及控制研究

采矿与岩层控制工程学报 2024年第2期6卷 100-109页

作者：刘欣欣齐学元耿俊俊内蒙古工业大学资源与环境工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学地质技术与岩土工程内蒙古自治区工程研究中心内蒙古呼和浩特010051

老采空区受矿区早期采煤方法的限制,具有较强的隐匿性,很难得到有效治理,为其地表构筑物建设带来巨大挑战。以昌盛煤矿房柱式老采空区治理为工程背景,采用理论分析、钻孔勘探、数值模拟以及现场瞬变电磁勘查等方法,分析了房柱式采空区... 详细信息

老采空区受矿区早期采煤方法的限制,具有较强的隐匿性,很难得到有效治理,为其地表构筑物建设带来巨大挑战。以昌盛煤矿房柱式老采空区治理为工程背景,采用理论分析、钻孔勘探、数值模拟以及现场瞬变电磁勘查等方法,分析了房柱式采空区覆岩裂隙特征;判别了房柱式采空区上地表的稳定性,数值模拟进一步分析得出,在新的单位载荷作用下,采场中央遗留煤柱将发生活化失稳,引起采场所有煤柱发生多米诺骨牌式破坏,进而导致房柱式采空区地表发生失稳。基于对房柱式采空区稳定特征及浆液在房柱式采空区流动的特性提出了散点式注浆充填方案,给出了浆液配比及注浆工艺。现场瞬变电磁勘查结果表明,散点式注浆充填法能有效实现老采空区的充分均匀充填,注浆效果整体良好,同时该方法可为对类似老采空区地表治理提供参考。

关键词：房柱式采空区地表沉降数值模拟注浆充填法

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调控甲型流感病毒感染及复制的酶活性蛋白、宿主调节蛋白和干扰素刺激因子研究进展

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中国家禽 2024年

作者：王行正段学锋毕玉海中国科学院大学中国科学院微生物研究所病原微生物与免疫学重点实验室中国科学院流感研究与预警中心

甲型流感病毒（Influenza A virus,IAV）给动物和人类健康带来了极大的威胁。IAV感染会引起宿主细胞一系列免疫反应的激活，这一过程由病毒刺激诱导，宿主因子调控完成。由于宿主因子众多，因此会以不同机制影响流感病毒的感染、复制和... 详细信息

甲型流感病毒（Influenza A virus,IAV）给动物和人类健康带来了极大的威胁。IAV感染会引起宿主细胞一系列免疫反应的激活，这一过程由病毒刺激诱导，宿主因子调控完成。由于宿主因子众多，因此会以不同机制影响流感病毒的感染、复制和致病。文章总结了能够调控IAV感染及复制的典型酶类蛋白、宿主调节蛋白和干扰素刺激因子，并归纳了其作用机制，为更好地理解宿主因子抗IAV机制及抗病毒药物靶点的筛选提供一定的理论依据。

关键词：甲型流感病毒宿主因子作用机制干扰素刺激因子

EA4T轨道车辆用车轴表面滚压强化设备的研发及试验研究

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组合机床与自动化加工技术 2021年第12期 125-128,131页

作者：应宇翔吴焕吴庆堂修冬段学俊王凯王泽震魏巍李珊郭波长春设备工艺研究所长春130012

车轴表面车削和磨削加工技术会在车轴表面产生残余拉应力,降低了车轴抗疲劳性和耐蚀性,为改善磨削加工后的表面应力状态,采用滚压强化技术对车轴表面进行强化处理,以满足EA4T轨道车辆用车轴表面耐磨性、耐蚀性和配合性的使用要求。结合... 详细信息

车轴表面车削和磨削加工技术会在车轴表面产生残余拉应力,降低了车轴抗疲劳性和耐蚀性,为改善磨削加工后的表面应力状态,采用滚压强化技术对车轴表面进行强化处理,以满足EA4T轨道车辆用车轴表面耐磨性、耐蚀性和配合性的使用要求。结合车轴在加工过程中的应力状态,提出了EA4T轨道车辆用车轴滚压强化技术方案,并针对系统参数的要求,通过设计计算分析,完成了传动部件的选型和一体式铸铁床身、高刚度主轴系统、X向伺服液压驱动、液压尾顶系统、滚压装置等关键部件的结构设计,最后通过滚压实验,确定最佳车轴表面粗糙度为Ra 0.183μm,表面硬度可以达到251 HB,满足车轴的尺寸精度和表面质量要求,完成了对所设计滚压强化设备性能的验证。

关键词：表面质量应力状态滚压强化数控滚压

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利用卧式纤维缠绕机进行气瓶纵向缠绕试验

兵工自动化 2019年第12期38卷 38-41页

作者：李珊段学俊吴庆堂修冬张瑞君卢忠长春设备工艺研究所超精密加工技术研究室长春130012 内蒙古第一机械集团有限公司第四分公司内蒙古包头014000

为解决纤维复合材料气瓶缠绕的问题,在卧式缠绕机上对气瓶纵向缠绕进行试验。根据纤维导向装置结构设计,对缠绕运动方式的特点进行分析,建立纵向缠绕数学模型,计算出纤维缠绕角,通过NC程序编程,实现了卧式纤维缠绕设备在纵向缠绕时的自... 详细信息

为解决纤维复合材料气瓶缠绕的问题,在卧式缠绕机上对气瓶纵向缠绕进行试验。根据纤维导向装置结构设计,对缠绕运动方式的特点进行分析,建立纵向缠绕数学模型,计算出纤维缠绕角,通过NC程序编程,实现了卧式纤维缠绕设备在纵向缠绕时的自动化运动。试验结果表明:芯模上的纤维紧密排列不松散,符合CNG气瓶缠绕的精度要求,满足纤维复合材料气瓶缠绕的使用要求,验证了利用卧式纤维缠绕机进行纵向缠绕的可行性。

关键词：复合材料气瓶缠绕工艺试验 NC编程