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硅负极-电解液界面可控构建及力学/电化学稳定性研究

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硅负极-电解液界面可控构建及力学/电化学稳定性研究

作者：潘思远天津大学

学位级别：硕士

硅被认为是下一代锂离子电池最具商业化前景的负极材料。然而,由于锂化过程中所产生的巨大的体积膨胀效应(300%)引发了硅负极一系列力学和电化学失稳问题。其中,小尺寸纳米硅材料体积膨胀会导致固态电解质界面层(SEI)的反复破裂-生长,... 详细信息

硅被认为是下一代锂离子电池最具商业化前景的负极材料。然而,由于锂化过程中所产生的巨大的体积膨胀效应(300%)引发了硅负极一系列力学和电化学失稳问题。其中,小尺寸纳米硅材料体积膨胀会导致固态电解质界面层(SEI)的反复破裂-生长,而大尺寸的微米硅材料则会发生颗粒破裂,在电极内产生巨大局域应力,并暴露新鲜的硅活性表面与电解液发生副反应。本文首先针对纳米硅采用导电层状聚合物包覆诱导构建了组成分布均匀的柔性复合SEI,进而针对微米硅材料构建了双金属碳化物掺杂的碳包覆层,实现了碳保护层的增强增韧。以上分别有效提升了纳米硅和微米硅材料的电极-电解液界面的力学和电化学稳定性,获得了高容量、长循环寿命硅基负极。在柔性包覆层构建策略上,通过“自下而上”的表面化学修饰-原位聚合组装的策略实现了导电层状聚苯胺(LCP)在纳米硅负极表面均匀、致密包覆。LCP的层状结构使得电解液能够渗透至层间,并在层间得到电子原位转化为以有机相为主并扎根于LCP的复合SEI(h SEI)。LCP与层间电解液的偶极-偶极相互作用促进了氟代碳酸乙烯酯(FEC)的分解,实现了氟化锂(Li F)在SEI的均匀分布。原位形成的均匀、柔性的h SEI促进了Li的快速迁移、改善了锂化/脱锂过程动力学、缓冲了膨胀应力并维持了电极结构稳定。结果上,所制备的纳米硅负极表现出长循环寿命(300圈保持1000 m Ah g)和优异的倍率性能(5 A g下可达942 m Ah g),并在3 m Ah cm的实用面容量下稳定循环150圈。上述结果证明了通过柔性层状聚合物包覆诱导稳定SEI的形成及聚合物与SEI一体化构建对于改善电极循环稳定性具有重要的作用。相较于纳米硅的均匀膨胀和应力的快速释放,微米硅负极锂化过程中伴随着剧烈的各向异性膨胀以及严重的颗粒破碎现象,使得电极-电解液界面稳定性问题更加突出。为了提高微米硅/碳材料中碳保护层的力学稳定性,通过溶胶-凝胶法结合氢气热还原在碳包覆层中引入钨-钛双金属碳化物,增强碳包覆层的力学强度,从而提高碳包覆层的界面力学与电化学稳定性,消纳电极局部应力,抑制副反应。所制备碳化钨-碳化钛掺杂碳包覆微米硅(Si MPs@WTC)电极库伦效率得到提升,并展现出良好的循环稳定性(400圈可逆容量达1145 m Ah g)和优异的倍率性能(1 C下可逆容量超过1000 m Ah g)。上述结果证明了金属碳化物对碳层机械性能的调控能够有效改善电极循环稳定性。

关键词：锂离子电池硅负极固态电解质界面层层状聚合物包覆碳包覆

生物炭改良膨胀土的工程特性研究及边坡稳定性分析

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生物炭改良膨胀土的工程特性研究及边坡稳定性分析

作者：潘兆远广西大学

学位级别：硕士

膨胀土是一种具有吸水膨胀、失水收缩且反复变形等特性的区域性特殊土,膨胀土边坡常发生工程事故,造成交通中断、生态环境破坏等,带来巨大的经济损失,因此,采用科学合理的方式对膨胀土边坡进行处理显得尤为重要。工程中常使用石灰、水... 详细信息

膨胀土是一种具有吸水膨胀、失水收缩且反复变形等特性的区域性特殊土,膨胀土边坡常发生工程事故,造成交通中断、生态环境破坏等,带来巨大的经济损失,因此,采用科学合理的方式对膨胀土边坡进行处理显得尤为重要。工程中常使用石灰、水泥等无机材料对膨胀土边坡进行改良加固,但其存在拌和难、施工周期长和破坏环境等不足。为响应国家绿色发展的号召,生物炭因其具有废物利用、促进植物生长、吸附能力强、成本低等特点受到广泛关注,已有研究表明在土体中掺入生物炭有利于改善土体的性质。目前关于生物炭改良膨胀土工程特性及机理的研究,尤其是生物炭的选材(植物或动物制备)以及掺量的研究较少,鉴于此,开展生物炭改良膨胀土工程特性的研究非常有必要。本文采用室内试验和数值模拟的方法对生物炭改良膨胀土的工程特性及边坡稳定性进行了研究,主要研究内容和结果如下:(1)通过室内宏观试验对不同掺量、不同种类的生物炭改良膨胀土的力学、渗透及膨胀特性进行一系列对比试验研究,试验包括:直剪试验、变水头渗透试验、无荷载膨胀试验等。结果表明:对比两种生物炭种类,木片生物炭对膨胀土力学特性的影响较猪粪生物炭明显。生物炭掺量为15%时能有效提高膨胀土的抗剪、抗压强度并降低了膨胀土的压缩性;对于膨胀土的渗透特性,其渗透系数随着生物炭掺量增大呈现出先减小后增大的趋势,在猪粪生物炭掺量为10%时,渗透系数降低了75.0%;本文选用的膨胀土膨胀率为65%,10%掺量的木片生物炭能够将膨胀率降低至36%,证明了在膨胀土中掺入生物炭能有效起到抑制膨胀的作用,为生物炭改良膨胀土边坡稳定研究奠定了科学基础。(2)通过室内微观试验(电镜扫描、X射线衍射、能谱分析)对生物炭改良膨胀土的作用机理进行分析。研究表明:生物炭与膨胀土的理化反应主要是土壤颗粒表面的离子交换吸附,并未发生矿物合成或分解的化学反应。生物炭中的高电荷离子通过交换进入层间置换出土壤中原子价态较低的阳离子与层间水,使得双电层厚度变小,结合水膜变薄,土颗粒亲水性减弱,进而降低膨胀性。此外,生物炭的掺入降低了土壤颗粒之间相互排斥的能力,促进土壤连接体和团聚体的形成,从而限制水进入土壤,提高土骨架的结构稳定性。其中,木片生物炭和膨胀土之间产生了连接体,而猪粪生物炭和膨胀土产生絮凝作用促进了团聚体的形成,揭示了不同种类生物炭改良膨胀土的作用机理。(3)基于室内试验结果对不同掺量、不同种类生物炭改良膨胀土的边坡稳定性进行数值模拟分析,并研究降雨强度和改良土换填深度对边坡稳定性的影响。得出:当生物炭掺量较少(5%)时改良土边坡的安全系数相较于未改良膨胀土边坡没有明显变化。但随着生物炭掺量逐渐增大,边坡的安全系数有了明显的提高。其中,15%木片生物炭改良土边坡的安全系数是模拟结果最大值,说明木片生物炭对膨胀土边坡稳定性的影响较猪粪生物炭明显。另外,未改良膨胀土和生物炭改良土的边坡稳定性均随着降雨强度的增大呈现先稳定不变然后逐渐降低的趋势。膨胀土边坡稳定性随着生物炭改良土换填深度的增大而逐渐增大,呈线性关系。研究结果可为采用生物炭处理的膨胀土边坡工程实践提供参考。

关键词：膨胀土生物炭工程特性微观结构边坡稳定

毫米级介孔聚苯乙烯基纳米Fe2O3吸附剂的研制及其高效除砷特性

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毫米级介孔聚苯乙烯基纳米Fe2O3吸附剂的研制及其高效除砷特性

作者：潘思远南京大学

学位级别：硕士

铁氧化物纳米颗粒(NPs)具备位点丰富、反应活性高、相对廉价、环境友好等优势,在水处理中应用潜力巨大,可特异性吸附五价砷(As(Ⅴ))等阴离子污染物,但面临易团聚失活、难操作、难以重复利用、潜在环境风险等工程应用瓶颈。研制毫米级聚... 详细信息

铁氧化物纳米颗粒(NPs)具备位点丰富、反应活性高、相对廉价、环境友好等优势,在水处理中应用潜力巨大,可特异性吸附五价砷(As(Ⅴ))等阴离子污染物,但面临易团聚失活、难操作、难以重复利用、潜在环境风险等工程应用瓶颈。研制毫米级聚合物基纳米复合材料是推进NPs实用化进程的重要手段,已被证明可显著提高纳米材料的稳定性、可操作性及环境安全性。目前常见的聚合物基纳米铁氧化物存在NPs粒径分布宽、均一性不足、位点可利用性较差等缺陷,这主要与常用聚合物载体孔径分布宽及“原位生长法”形成NPs时易堵塞载体孔道有关。目前已有关于负载型纳米铁氧化物净污过程尺寸效应的定性研究,但难以建立负载型NPs粒径与其物理化学性质及净污性能的定量关系,使得此类材料的结构优化缺乏科学依据与方法指导。本文首先研究了赤铁矿NPs(3 nm、7 nm与18×90 nm)除砷过程的尺寸效应。动态光散射(DLS)结果表明,NPs在水中出现了严重的团聚现象,三种纳NPs的水力学半径依次为208、105及153 nm。吸附等温线结果表明,小尺寸NPs并未发挥出吸附优势;X射线光电子能谱(XPS)结果表明,三种NPs的氧空位(Fe-OH)比例差异较小,可能是NPs的团聚导致活性位点及表面原子比例下降,因而难以体现小粒径NPs高反应活性的优势。为克服NPs易团聚等应用瓶颈,本文开发了一种新的纳米复合材料制备方法—闪速冷冻铸造法,通过将铁氧化物NPs与聚合物溶液共混后利用闪速冷冻引发微相分离,获得毫米级聚苯乙烯基Fe2O3纳米复合材料。复合材料孔径分布窄,孔结构丰富。透射电子显微镜(TEM)与扫描电子显微镜(SEM-EDS)说明包覆其中的赤铁矿(α-Fe2O3)NPs分布均匀且分散良好。此外,该法还可方便实现对复合材料中NPs负载量、形貌、尺寸等关键结构的调控。本文进一步定量研究了负载型NPs除砷过程的尺寸效应。氮气吸附脱附结果表明,随着NPs尺寸减小,复合材料孔结构变丰富;Zeta电位测定和电位滴定结果表明,负载型赤铁矿NPs表面的质子化或去质子化作用位点数随着尺寸减少而增多;通过格氏图定量分析可知,NPs比表面积越大,表面活性位点密度越大。吸附动力学和等温线结果显示,负载型纳米颗粒尺寸越小,吸附速率越高,对污染物的吸附亲和力越强。XPS Ols分析结果表明,负载型纳米颗粒尺寸越小,氧空位(Fe-OH)比例越高,对As(V)吸附亲和力越强。溶液pH对纳米复合材料的吸附容量影响显著,其最适pH范围为4-6,且负载型NPs吸附除砷的尺寸效应在较宽pH范围内(pH 4-8)均有效。负载型NPs的脱附效果与尺寸也有密切关系,具体表现为NPs尺寸越小越易脱附,这与小尺寸NPs表面氢氧根结合位点较多有关。此外,3 nm-Fe2O3@PS的最大吸附量(Qm)约为新鲜制备的3 nm-Fe2O3 NPs的2倍,或为储存3天的NPs的3倍;负载型3 nm-Fe2O3 NPs的氧空位比例(96.5%)是非负载型3 nm-Fe2O3 NPs(26.7%)的3.6倍,说明本研究所得复合材料可有效分散NPs,使其充分暴露表面的活性位点,尽可能发挥其吸附优势。为了强化纳米复合材料Fe2O3@PS的可实用性,本文还对聚苯乙烯基体进行亲水性修饰,获得氨基化聚苯乙烯基3 nm Fe2O3复合材料(3nm-Fe2O3@NS)。通过接触角测定和吸附动力学试验可知,功能基化可显著提升纳米复合材料的亲水性与吸附速率,对吸附容量几乎无影响。

关键词： Fe2O3纳米颗粒闪速冷冻介孔纳米复合材料尺寸效应吸附亲和力氧空位

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基于网络编码的WiFi组播技术研究

基于网络编码的WiFi组播技术研究

作者：潘鲁远北京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着无线网络的迅速发展,WiFi因为其较低的构建和运营成本、较高的传输速率、较远的传输距离等优点获得了人们的青睐。随着手机电视等移动广播业务的发展,WiFi在组播场景中的应用将会越来越普遍广但由于各客户端与接入点之间的... 详细信息

近年来,随着无线网络的迅速发展,WiFi因为其较低的构建和运营成本、较高的传输速率、较远的传输距离等优点获得了人们的青睐。随着手机电视等移动广播业务的发展,WiFi在组播场景中的应用将会越来越普遍广但由于各客户端与接入点之间的信道状况差异,无线网络需要调整数据速率来适应所有的用户节点,因此高效的组播对于无线网络而言是一个很大的挑战。传统的WiFi中AP在广播／组播模式下性能急剧恶化,如果采用全局性的差错恢复技术来恢复局部丢失的数据容易导致如：反馈风暴,恢复风暴,恢复延迟以及其它一些拥塞与流量控制等难以解决的问题。网络编码是一种可以从理论上达到最大流-最小割容量的新技术,它能有效地利用频率资源,通过在中间节点处将接收到的不同用户节点的信息按照某些算法进行重新组合和编码之后广播出去的方法,来提升中间节点对用户转发信息的能力。将网络编码应用于无线网络中,可以提高无线网络的单播和组播吞吐量,降低传输时延并提高网络的可靠性。目前对WiFi组播问题的主要解决方案有对组播网络采用合适的差错控制策略(ARQ方案)和将组播数据流转换为单播数据流进行发送两种。本文从这两个方面,分别研究了在组播和单播通信中加入网络编码的可行性,提出了基于贪婪算法的最优编码方案,将寻找最优编码策略的问题抽象为无向图中最大簇的划分问题。并对采用网络编码后的重传机制和传统方式下的重传机制进行了数学计算和仿真对比分析,结果证明本文的编码算法能有效地提高WiFi组播效率。本文的工作主要有：(1)在WiFi组播网络中,针对一个AP发送节点,多个接收节点的下行组播信道场景,提出利用网络编码的重传纠错方案。并对比传统方式的ARQ(自动请求重传)和加入网络编码后的ARQ方案的性能增益。同时,分析了该方案对计算复杂度和系统时延的影响。 (2)对WiFi单播下行数据通信的场景进行了研究,提出了基于贪婪算法的编码方案,将最优编码策略抽象为无向图中的最大簇划分问题,通过仿真分析,证明了本文算法的性能增益和计算复杂度上的可实现性。最后,本文对网络编码及WiFi网络的相关应用研究及发展趋势进行了展望。

关键词：网络编码 WiFi组播 WiFi单播贪婪算法

有限的说服：主流媒体父职议题报道的话语策略研究

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有限的说服：主流媒体父职议题报道的话语策略研究

作者：潘远虹四川外国语大学

学位级别：硕士

父亲的角色与职能是主流媒体经久不衰的一个重要议题,在男女更加平等的新时代,父亲更多地被期待参与到儿童养育中。尤其是在多孩政策背景下,父亲积极参与育儿能在一定程度上缓解“有人生,没人带”的社会问题,也能对社会生育意愿起到正... 详细信息

父亲的角色与职能是主流媒体经久不衰的一个重要议题,在男女更加平等的新时代,父亲更多地被期待参与到儿童养育中。尤其是在多孩政策背景下,父亲积极参与育儿能在一定程度上缓解“有人生,没人带”的社会问题,也能对社会生育意愿起到正面影响。基于此,本文试图探讨的基本问题是主流媒体如何建构父职议题,即通过怎样的话语策略去建立新的参与型的父职理念,这些策略又起到了怎样的作用,能否引领社会走向更平等的两性家庭分工生活。研究通过对2015年后四家主流媒体以父职为议题的新闻报道进行主题分析,发现主流媒体通过三种话语策略来建构新的父职理念,即“父职缺失”的责任归因、母职权威的解构以及父亲育儿正常化。主流媒体倾向于将“父职缺失”的责任主要归因于个体,淡化了社会责任;并通过引用科学话语、民间话语削弱母职权威,强化男性育儿重要性;同时主流媒体会有意识地通过选择特定的事实或以特定的方式描述事件,将“照顾”融入霸权男性气质当中,使父亲育儿正常化,并通过塑造正面父亲案例激励其他父亲积极参与到孩子的教育当中。在以上研究结论的基础上,本文进一步讨论了这些话语策略的不足之处。通分析,本文认为主流媒体当下所运用的话语策略在劝说父亲参与育儿上的作用有限,很难从根本上让社会走向更平等的两性家庭分工生活。

关键词：父职参与主流媒体议题建构主题分析法话语策略

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农村法制建设公平正义目标的实现途径

学术交流 2009年第6期 61-63页

作者：潘湘波张晶东北农业大学经济管理学院哈尔滨150030 黑龙江电力职工大学哈尔滨150030

公平正义始终被视为人类社会最基本的理想追求和价值目标,是社会的主流价值观,也是作为社会基本制度的法律制度所追求的核心价值,法制建设的目的就是要实现法的价值,因此公平正义必然成为社会制度建设子系统的农村法制建设的核心价值和... 详细信息

公平正义始终被视为人类社会最基本的理想追求和价值目标,是社会的主流价值观,也是作为社会基本制度的法律制度所追求的核心价值,法制建设的目的就是要实现法的价值,因此公平正义必然成为社会制度建设子系统的农村法制建设的核心价值和实现目标。我国长期存在的城乡二元结构,不仅造成了城乡贫富差距,也造成了城乡居民社会地位无论形式上和实质上都存在不对等的社会现实,与其他社会主体相比,农村主体尤其是农民在权利平等方面有所缺失。制度是社会公平正义的根本保证,因此在农村法制建设中绝不能将法制建设的平等原则简单地加以重复和适用,而应当通过健全完善的相对独立的农村法律制度体系;实现利益反哺,树立利益补偿理念;实现差别对待,立法向农民农村适当倾斜;完善立法程序,畅通农民立法参与途径,使农村法制建设的公平正义目标得到实现。

关键词：农村公平正义法制建设

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基于禁带特性的夹层结构设计与减振隔音分析

基于禁带特性的夹层结构设计与减振隔音分析

作者：潘朝远桂林电子科技大学

学位级别：硕士

夹层结构以其简单的构型、低廉的加工成本和优良的声振性能,在航空航天、高速列车和机械装备中被广泛应用。然而,这类结构低频噪声抑制能力不足、存在因共振效应和吻合效应等导致隔音减振性能下降的问题。声子晶体具有抑制或衰减弹性波... 详细信息

夹层结构以其简单的构型、低廉的加工成本和优良的声振性能,在航空航天、高速列车和机械装备中被广泛应用。然而,这类结构低频噪声抑制能力不足、存在因共振效应和吻合效应等导致隔音减振性能下降的问题。声子晶体具有抑制或衰减弹性波的带隙特性,这种新颖的特性被纳入声学超材料范畴,诸如利用腔内空气振动的Helmholtz结构和使弯曲波趋于零的楔形尖端结构等在减振降噪领域拥有潜力。因此,本文在加筋夹板中分别引入声子晶体结构和构造楔形槽等,利用声波/弹性波带隙特性,以此实现夹层结构声振抑制能力的提升。全文研究内容包括:（1）基于禁带理论和声学方程,分别计算了二维和三维声波/弹性波带隙及其相应的声/振动传输损耗性能;构建声电类比等效模型和共振理论模型,等效理论解和仿真结果吻合度较高,误差分别不超过10%和5%,为后文计算分析提供有力的工具。（2）构建Helmholtz共振腔声学屏障,在中高频获得较好的隔声性能;参数化研究共振腔开口宽度对带隙的影响,发现主腔开口宽度对第一、第二带隙影响较大,而副腔开口宽度仅影响第二带隙。研究共振腔嵌入橡胶基体中的带隙和振动特性,获得频率低至574Hz的弹性波禁带,在带隙频段内减振效果显著;此外,芯体材料的密度和杨氏模量同时取值越大,越有利于获得低频宽带隙。（3）研究加筋夹板的声振抑制性能,发现筋条角度倾斜越明显,其声-结构作用面积越大,隔声效果越好。夹板内楔形槽能明显增加结构中高频段的降噪效果,然而,开槽深度的影响有限。（4）在夹板内引入嵌入型、贯穿型和附加型声子晶体,形成的复合结构在中高隔音和低频减振效果明显。其中,嵌入型整体隔声效果最好,而贯穿型减振效果最好。复合结构之所以表现出优越的声振抑制特性,是由于引入声子晶体后,一方面上下面板阻隔大量声波的进入;另一方面,弹性波带隙抑制结构的振动,避免结构额外产生和辐射声波。在夹板和共振腔间做微孔连接设计,能在不同程度改善夹板的低、中、高频段的降噪性能。特别是140Hz以下低频噪声的衰减量,平均值较纯夹板增加8.1d B。本文从理论分析、结构设计、数值计算、对比验证、类比等效和实验研究等方面对声子晶体夹层结构的声振抑制性能进行全频段的减振隔音分析,丰富了共振腔型声子晶体在夹层板中具体应用。所设计的组合结构合理引用了声学超材料的新概念、新机理等特征,改善了传统夹板的声振抑制不足的问题,为实际应用中的减振降噪提供指导和参考。

关键词：声子晶体 Helmholtz共振腔禁带加筋夹板减振降噪

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师范专业大学生心理健康状况调查结果分析

体育与科学 2002年第1期23卷 70-72页

作者：潘书波沈阳师范学院体育部 110034辽宁

运用精神症状自评量表（SCL-90）对辽宁省12个市,14所师范院校,1405名本科生的心理健康状况进行调查。结果表明:有中度以上心理障碍者为11.46％;SCL-90中9项因子中有8项因子分均值高于全国常模;男生敌对因子分均值高于女生,抑郁因子分... 详细信息

运用精神症状自评量表（SCL-90）对辽宁省12个市,14所师范院校,1405名本科生的心理健康状况进行调查。结果表明:有中度以上心理障碍者为11.46％;SCL-90中9项因子中有8项因子分均值高于全国常模;男生敌对因子分均值高于女生,抑郁因子分均值低于女生;人际关系敏感因子分均值城市学生低于乡村学生。本文分析了造成心理健康状况较差的原因,并提出改善心理健康的若干建议。

关键词：师范专业大学生心理健康

基于拖曳式海洋电阻率法的海底水合物探测二维/三维反演应用研究

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基于拖曳式海洋电阻率法的海底水合物探测二维/三维反演应用研究

作者：潘远宁桂林理工大学

学位级别：硕士