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CuInTe2基热电复合材料的制备与性能研究

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CuInTe2基热电复合材料的制备与性能研究

作者：王永鹏济南大学

学位级别：硕士

热电材料可以利用塞贝克效应实现电能与热能的相互转化,是一种绿色环保的能源材料,为新能源快速发展提供了新的可能性。目前高性能热电材料存在制备工艺复杂、机械性能差或含有有毒元素等问题。类金刚石结构半导体CuInTe由于其特殊的晶... 详细信息

热电材料可以利用塞贝克效应实现电能与热能的相互转化,是一种绿色环保的能源材料,为新能源快速发展提供了新的可能性。目前高性能热电材料存在制备工艺复杂、机械性能差或含有有毒元素等问题。类金刚石结构半导体CuInTe由于其特殊的晶体结构、较低的晶格热导率与高温下良好的电输运性能被认为是800 K～900 K温区内性能优良的热电材料,但是其材料制备往往需要较长的退火时间,造成了极大的能源消耗。在本文中,探索了微波加热技术在热电材料制备方面的工艺路线,并采用异质复合方案调控CuInTe热电性能,主要研究如下:为减少制备过程中的能源消耗和时间成本,采用混合式结构微波加热技术合成CuInTe、Sn Te、CuSe、Sn Se多晶材料。分析结果表明,通过调整吸波加热材料,可以实现四种晶体的快速制备,并且结晶性良好,无杂质。采用微波合成-球磨-急速热压烧结制备块体材料,并分析了其热电性能,分析结果表明由微波合成法所制备的四种材料热电性能与传统合成法一致,其中CuInTe、Sn Te、CuSe、Sn Se的ZT值在700 K分别是0.36、0.23、0.68与0.35。为提高CuInTe电导率,选择具有高电导率的Sn Te为复合相,探索Sn Te/CuInTe异质结构对CuInTe热电材料的影响。通过球磨-急速热压烧结法制备x wt.%Sn Te/CuInTe(x=0.5,1.0,2.0,4.0)热电材料,Sn Te混合在基体相中分散均匀,且以立方相与四方相两种结构存在与基体相中,Cu/Sn两元素烧结过程中互相扩散迁移,微观形貌中存在气孔相,晶界处存在亚微米级颗粒。Sn Te的引入大幅增强了材料电导率,但塞贝克系数大幅降低,功率因子并没有实现理想的提高。由于Cu/Sn的相互扩散引入的无序微畴区域,有效降低了材料晶格热导率。2 wt.%Sn Te/CuInTe样品在675 K温度下ZT值为0.44,相较于纯相提高42%,300 K～700 K平均ZT值达到0.16,相较于纯相提高33.3%。为提高CuInTe热电性能,选择具有“声子液体-电子晶体”的快离子导体CuSe作为复合相,探索CuSe/CuInTe异质结构对CuInTe热电材料的影响。通过球磨-急速热压烧结法制备x wt.%CuSe/CuInTe(x=0.5,1.0,2.0,4.0)热电材料,CuSe在基体相中分散均匀,常温下CuSe以α结构存在于基体中。烧结块体致密性高,无气孔存在,两相分界不明显,CuSe与CuInTe互相交织在一起,形成紧密的异质界面。复合材料电导率随CuSe的添加逐渐增强,塞贝克系数下降,材料的功率因子增强。由于CuInTe以低频声子输运为主,CuSe晶格散射仅对高频声子发挥散射作用,因此CuSe的复合无法有效降低热导率,材料致密度的增加与晶界密度的减少反而弱化了对声子的晶界散射机制,导致热导率升高。1 wt.%CuSe/CuInTe功率因子的大幅提高,获得了较高的热电优值,在675 K下ZT值为0.41,相较于纯相提高32%;300 K～700 K平均ZT值为0.15,相较于纯相提高25%。为降低CuInTe晶格热导率,选择具有低晶格热导率特点的Sn Se晶体作为复合相,探索Sn Se/CuInTe异质结构对CuInTe热电材料的影响。通过球磨-急速热压烧结法制备x wt.%Sn Se/CuInTe(x=0.5,1.0,2.0,4.0)热电材料,材料致密性高,无气孔相,Sn Se层状结构明显。烧结过程中Sn元素发生扩散迁移,晶界处亚微米级Sn Se与CuInTe发生反应,产生二元纳米-亚微米颗粒。复合材料电导率随Sn Se复合呈现先增大后降低的趋势,塞贝克系数无明显降低,实现了电导率与塞贝克系数的解耦调控,功率因子有效提高。由于复合后材料致密化,晶界密度降低,材料总热导率升高。但是随添加量进一步增大,晶界增多,在声子-声子散射、晶界散射、纳米相散射的共同作用下有效降低了晶格热导率。4 wt.%Sn Se/CuInTe复合材料得益于热导率的大幅下降,ZT值在700K温度下为0.72,相较于纯相提高100%,平均ZT为0.13。Sn Se/CuInTe异质结构有效提高了材料热电性能。

关键词： CuInTe2 热电材料微波合成复合材料

基于ZigBee无线传感器网络的油田环境数据采集系统设计

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基于ZigBee无线传感器网络的油田环境数据采集系统设计

作者：王永鹏内蒙古大学

学位级别：硕士

论文来源于中国石油创新基金项目(No.2010D-5006-0703),使用ZigBee技术设计了一种油田环境数据采集系统,该系统由三个部分组成：无线传感网络、网关、远程监测中心。无线传感器节点完成对油田环境的温湿度、烟雾、红外、抽油机的载荷和... 详细信息

论文来源于中国石油创新基金项目(No.2010D-5006-0703),使用ZigBee技术设计了一种油田环境数据采集系统,该系统由三个部分组成：无线传感网络、网关、远程监测中心。无线传感器节点完成对油田环境的温湿度、烟雾、红外、抽油机的载荷和位移、传感器节点的电压参数的采集;网关通过GSM网络将采集到的数据传送到远程监测中心。论文首先介绍了ZigBee协议规范,接下来在网关移植嵌入式操作系统,最后详细说明如何使用Z-Stack协议栈实现传感器采集数据。为保证数据传输的稳定性、可靠性、低延迟性,文中还对无线传感器网络进行了优化：一是,针对所有传感器节点可能使用同一路由器作为父设备的情况改进了网络拓扑结构;二是,针对无线传感器网络中的数据集中器掉电或其他原因不能工作的情况,设计了一种触发机制,能够快速把无线传感器网络中的任一路由器设置成新的数据集中器。论文在最后对全文进行了总结,并指出设计中的不足之处。

关键词： ZigBee 无线传感器网络网关数据采集网络优化

关于农业科普期刊应纳入公益性文化事业管理的思考和建议

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中国农学通报 2006年第4期22卷 408-410页

作者：王永鹏 <北京农业>杂志社北京100029

在推动社会主义新农村建设过程中,农业科普期刊起到了宣传党的方针政策、普及和推广农业科技知识、提高农民文化素质的重要作用。但由于其读者对象是广大农民,农业科普期刊更多的是承担新农村文化建设,传播农业公共信息,为“三农”服务... 详细信息

在推动社会主义新农村建设过程中,农业科普期刊起到了宣传党的方针政策、普及和推广农业科技知识、提高农民文化素质的重要作用。但由于其读者对象是广大农民,农业科普期刊更多的是承担新农村文化建设,传播农业公共信息,为“三农”服务的公益性职能。因此,建议把农业科普期刊纳入到公益性文化事业管理。

关键词：农业科普期刊公益性管理

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基于FPGA的设备状态采集与联锁保护系统

基于FPGA的设备状态采集与联锁保护系统

作者：王永鹏中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)

学位级别：硕士

ADS(Accelerator Driven Sub-critical System,加速器驱动次临界系统)专项中,注入器Ⅱ的研制由中国科学院近代物理研究所承担,注入器Ⅱ属于强流质子加速器,运行风险较高,根据理论计算,如果避免现场设备受到强束流连续轰击造成损坏,就要... 详细信息

ADS(Accelerator Driven Sub-critical System,加速器驱动次临界系统)专项中,注入器Ⅱ的研制由中国科学院近代物理研究所承担,注入器Ⅱ属于强流质子加速器,运行风险较高,根据理论计算,如果避免现场设备受到强束流连续轰击造成损坏,就要求保护系统从检测到故障信号到保护动作的输出在10μs内完成,同时需要提供发生故障时关键设备状态数据日志,进行故障定位与分析。针对此要求,设计了一套基于FPGA的设备状态采集与联锁保护系统。联锁保护系统采用分布式架构,分主控系统和前端子系统两部分。前端子系统的作用是将设备端的状态信号进行处理合成一路信号发送给主控系统,同时将状态信息实时上传至中控室;主控系统的作用是对前端子系统信号进行判断,控制Chopper切断束流并启动相应的保护设备。设备端利用光电转换模块将TTL信号或开关量转换成标准的光信号,系统间采用光纤传输,利用以太网传输上层控制信息。本文基于FPGA与光纤网络设计完成整套联锁保护系统的系统架构,以上海应用物理研究所开发的MIS系统为主控系统,重点阐述前端子系统硬件板卡与光电转换模块的设计。之后也较为详细的介绍了前端子系统软件程序的设计,这套程序是为了实现和测试联锁保护系统的功能,同时也可以作为现场实际应用的一套控制程序。最后对前端子系统的功能以及联锁保护系统的响应时间进行了测试。结果表明该联锁保护系统的硬件电路指标满足设计要求,系统功能和响应时间达到安全设计要求。

关键词： FPGA 光电转换设备状态信息光纤传输联锁保护以太网

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张掖市农田生态保护现状与思考

甘肃农业 2022年第2期 57-60页

作者：付忠卫毛涛王永鹏李文伟张掖市耕地质量建设管理站甘肃张掖734000

为贯彻落实习近平总书记关于“山水林田湖草是一个生命共同体”的生态文明理念,张掖市紧紧围绕“资源节约、污染控制、生态保护”关键举措,着眼“一控两减三基本”目标,以项目实施引领农业绿色发展,以试验示范研究拓展农田生态保护路径... 详细信息

为贯彻落实习近平总书记关于“山水林田湖草是一个生命共同体”的生态文明理念,张掖市紧紧围绕“资源节约、污染控制、生态保护”关键举措,着眼“一控两减三基本”目标,以项目实施引领农业绿色发展,以试验示范研究拓展农田生态保护路径,全面总结张掖市化肥减量增效、耕地质量提升在推进农业生态环境保护方面的发展现状,并就下一步大力推动张掖市农田生态保护工作提出思考建议。

关键词：生态保护发展现状思考建议

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蓝莓果醋的制备及其保健功能的研究

中国调味品 2020年第12期45卷 194-196,200页

作者：王永鹏咸阳师范学院陕西咸阳712000

蓝莓果醋具有丰富的营养成分与保健价值,它口感酸甜,含有天然丰富的营养元素。与其他的功能性醋品相比,蓝莓果醋的营养成分种类更多,含量也更高。同时蓝莓果醋也拥有抗疲劳、抗肿瘤、抗心脑血管疾病、改善睡眠、提高记忆力、提高人体的... 详细信息

蓝莓果醋具有丰富的营养成分与保健价值,它口感酸甜,含有天然丰富的营养元素。与其他的功能性醋品相比,蓝莓果醋的营养成分种类更多,含量也更高。同时蓝莓果醋也拥有抗疲劳、抗肿瘤、抗心脑血管疾病、改善睡眠、提高记忆力、提高人体的免疫能力、延缓衰老及美容等多种功效。该研究对蓝莓果醋的制备及对人体保健功能的研究进行全方面的分析与总结,旨在为蓝莓果醋的发展提供思路,推动行业发展。

关键词：蓝莓果醋流程营养价值活性物质

龙泉煤矿4号煤下伏岩溶水的开采降压数值模拟研究

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龙泉煤矿4号煤下伏岩溶水的开采降压数值模拟研究

作者：王永鹏太原理工大学

学位级别：硕士

煤炭工业是山西的支柱产业。全省含煤面积6.2万平方千米,占国土面积的40.4%。由于历史的客观原因,山西煤炭工业在取得辉煌的同时也积累了许多问题。山西的可采煤层一般主要赋存于石炭系的太原组及二叠系的山西组,地层中煤水互存。煤矿... 详细信息

煤炭工业是山西的支柱产业。全省含煤面积6.2万平方千米,占国土面积的40.4%。由于历史的客观原因,山西煤炭工业在取得辉煌的同时也积累了许多问题。山西的可采煤层一般主要赋存于石炭系的太原组及二叠系的山西组,地层中煤水互存。煤矿开采过程中,煤系地层下伏的奥陶系地下水带压区底板突水会是对煤矿安全开采的最大威胁,通常的做法是留设保护煤柱,但此法既造成煤炭资源的浪费,煤矿安全隐患仍然存在。如果能够在充分利用岩溶水资源的同时进行开采降压,预先降低奥陶系岩溶水水压,使其突水系数达到安全范围之内,则是更为理想的办法。本文以龙泉煤矿为例,结合煤矿和周边供水需求,研究满足煤矿安全生产降压要求的岩溶水优化开采方案及其降压效果。龙泉井田（以下简称井田）位于山西省中部的娄烦县境内,行政区划属娄烦县龙泉乡管辖。井田南北宽5.747km,东西长8.635km,面积35.2379kmm2。主采4号煤层,该煤层距奥灰顶隔水底板平均厚约138m,东北部为全井田最薄处,厚约117m。随着煤层向北东倾伏,其隔水底板承受的水压也逐渐增加,突水系数加大,带压开采安全性逐渐降低。4号煤层根据带压情况可划分为两个部分,即突水系数0—0.06MPa/m区、0.06—0.1MPa/m区（危险区）。该区域发育有断层F12、F13、F14和陷落柱X3,为煤田带压危险区提供突水可能性,本文主要研究范围为井田范围内突水系数为0.06—0.1MPa/m区域。本文通过对研究区水文地质条件的实地调查、试验,分析研究地下水的动态特征,概化了岩溶含水层介质系统,建立了龙泉煤矿4号煤岩溶地下水三维非稳定流的概念模型。首先应用“大井法”求出将0.06—0.1MPa/m区段突水系数降到0.06MPa/m以下时需要疏放的水量,然后再应用Visual Modflow软件预测疏水降压开采5a后岩溶地下水水位的变化规律,从中得到以下结论： 1.井田东北部突水系数介于0.06—0.1MPa/m之间的地段面积约7.5km2,开采年限约4a,该区岩溶水水位原本为11191123m,将突水系数降到0.06MPa/m时,水位至少降低到1040—1100m,因此布置了3口降压水井（CS1、CS2、CS3）,降压井的疏水量经计算为3000m3/d。 2.通过VISUAL MODFLOW软件建立了地下水流场数值模型,并对模型进行了识别和检验,比较准确的拟合了地下水环境,预测了煤矿疏水降压开采5a和9a后对岩溶水水位的影响。 3.模型中5a后形成以CS1、CS2、CS3为中心的降水漏斗,漏斗中心的水位降深约为45m,往上、下游水位降深逐渐变小,上游的最大影响距离约1.5km,下游的最大影响距离约1.9kin,漏斗左侧的最大影响距离约1.6km,右侧的最大影响距离约2.4km,影响面积约为14.6km2。研究区域降压后突水系数为0.0376-0.0583MPa/m,低于临界突水系数0.06MPa/m。 4.模型中9a后漏斗中心的水位降深约为61m,往上、下游水位降深逐渐变小,上游的最大影响距离约2.2km,下游的最大影响距离约2.4km,漏斗左侧的最大影响距离约2.0km,右侧的最大影响距离约3.1km,影响面积约为22.8km2。研究区域降压后突水系数为0.0221-0.0576MPa/m,低于临界突水系数0.06MPa/m。

关键词：数值模拟岩溶地下水环境 Visual Modflow 龙泉煤矿

退火态增材制造AZ91D镁合金在极端条件下的力学行为

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1268-1284页

作者：甘志鹏涂灿陈剑斌谢超王永刚汪小锋宁波大学机械工程与力学学院宁波315211 宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室宁波315211 宁波大学附属第一医院宁波315020

本研究使用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制备了AZ91D镁合金(SLM-AZ91D),并对其进行去应力退火处理,采用微观组织表征与力学特性测试研究了退火态SLM-AZ91D镁合金在不同温度与应变速率等极端条件下的力学行为。结果表... 详细信息

本研究使用激光选区熔化技术(Selective laser melting,SLM)制备了AZ91D镁合金(SLM-AZ91D),并对其进行去应力退火处理,采用微观组织表征与力学特性测试研究了退火态SLM-AZ91D镁合金在不同温度与应变速率等极端条件下的力学行为。结果表明:退火态SLM-AZ91D试样中主要包含α-Mg基体、β-Mg_(17)Al_(12)等相,不同区域的蜂窝结构存在明显差异,平均晶粒尺寸非常细小,仅为1.82μm,无明显织构;相较于打印态试样,退火态试样的平均显微硬度值提升了约26.7%;退火态试样的压缩流变应力在173~293 K时对温度不敏感,而在373~573 K时则表现出显著的温度软化效应;随着温度的升高,流变应力呈现下降趋势。尽管应变速率强化效应较弱,但退火态试样的流变应力仍随着应变速率的增大而逐渐增大。基于实验结果拟合了修正Johnson-Cook本构模型,该模型的计算结果与实验结果吻合较好。

关键词：选区激光熔化 AZ91D镁合金微观组织力学行为修正的Johnson-Cook本构模型

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新疆梨种质资源的火疫病抗性评价

中国果树 2022年第8期 16-22,F0003页

作者：陈励坤徐叶挺王永鹏何临梓曾斌艾沙江·买买提新疆农业大学园艺学院乌鲁木齐830000 新疆农业科学院园艺作物研究所

在梨火疫病侵入我国的严峻条件下,鉴定31个新疆梨品种的抗病水平,为抗病种质资源筛选与培育提供理论参考及实践意义。嫩叶、嫩枝采用针刺接菌法,幼果采用半果接菌法,定时记录嫩叶、嫩枝病变长度和幼果剖面菌脓变化,评价供试梨品种对火... 详细信息

在梨火疫病侵入我国的严峻条件下,鉴定31个新疆梨品种的抗病水平,为抗病种质资源筛选与培育提供理论参考及实践意义。嫩叶、嫩枝采用针刺接菌法,幼果采用半果接菌法,定时记录嫩叶、嫩枝病变长度和幼果剖面菌脓变化,评价供试梨品种对火疫病的抗性水平。结果表明:叶片抗性鉴定中也历克阿木特、棉梨等16个品种表现为高抗,绿梨等7个品种表现为中抗,沙01等3个品种表现为中感,库尔勒香梨等5个品种表现为高感;枝条抗性鉴定中棉梨、也历克阿木特和绿梨表现为中抗,句句梨表现为高感,其他品种均表现为中感。综上,供试梨品种抗火疫病水平整体偏低,其中棉梨、也历克阿木特和绿梨在新疆梨系统中选择抗病育种材料可优先考虑。

关键词：新疆梨梨火疫病抗性鉴定