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可拉伸全固态聚合物电解质的制备及其在锂离子电池中的应用研究

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可拉伸全固态聚合物电解质的制备及其在锂离子电池中的应用研究

作者：谢若晗浙江大学

学位级别：硕士

现代科技的进步促进了柔性及可拉伸电子器件的发展。能量密度高、使用寿命长的锂离子电池是电子器件重要的储能设备。理想情况下,内置电池应具备与电子器件相似的形变能力,但传统的锂离子电池不可形变,因此柔性及可拉伸的锂离子电池受... 详细信息

现代科技的进步促进了柔性及可拉伸电子器件的发展。能量密度高、使用寿命长的锂离子电池是电子器件重要的储能设备。理想情况下,内置电池应具备与电子器件相似的形变能力,但传统的锂离子电池不可形变,因此柔性及可拉伸的锂离子电池受到了广泛研究。许多柔性及可拉伸的锂离子电池仍采用电解液或凝胶电解质,存在漏液、挥发、燃烧等诸多安全隐患。为了提高电池的安全性能,亟需发展无漏液风险、不易燃烧的全固态聚合物电解质（All-solid-state Polymer Electrolyte,SPE）。全固态聚合物电解质依靠高分子在无定形区域的链段运动来传导离子。然而,大多数SPE因在室温条件下的结晶度较高、无定形区域较少,而具有较低的离子电导率（＜10-4 S·cm-1）,难以保障电池的正常运作。此外,为了提高离子电导率而降低结晶度时,SPE的力学性能和拉伸性能将会大幅下降,难以满足电池的形变需求。因此,需要通过平衡离子电导率与力学性能的矛盾,来发展兼具高室温离子电导率和高可拉伸性的SPE,以满足可拉伸电池在电化学性能、力学性能、拉伸性能等方面的要求。本文基于聚合物结构的设计,提出了一种解耦力学支撑网络与离子传导网络的策略,通过紫外光交联法,将甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯（PEGMA）与乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（ETPTA）交联,与塑性晶体丁二腈（SN）复合后制备了一种可拉伸的全固态聚合物电解质。该电解质在室温条件下的离子电导率高达4.65×10-4 S·cm-1,锂离子迁移数为0.46,电化学稳定窗口较高（5.2V vs.Li+/Li）,热稳定性较好（热分解温度为192℃）。该全固态聚合物电解质具有优异的拉伸性能及弹性性能,断裂伸长率高达160.38%,以50%形变拉伸-回弹50次后仍能迅速恢复原状。此外,该电解质在发生拉伸形变时,聚合物的主链作为力学支撑网络做出响应、被迫取向,而侧链作为离子传导网络未受影响、保持无序,从而能在拉伸状态下保持稳定的离子电导率。其在75%的形变状态下仍具备较高的室温离子电导率（4.24× 10-4 S·cm-1）,相较于未发生形变时仅降低8.82%,证明了解耦策略解决离子电导率与力学性能矛盾的有效性。将制备的聚合物电解质应用在LiFePO4/Li4Ti5O12全固态电池中时,电极的物料配比、正负极的容量配比将会影响全固态电池的电化学性能。本文采用聚环氧乙烷（PEO）作为粘结剂,最佳电极物料配比为LFP/LTO:SP:PEO:SN=75:10:5:10;LiFePO4/Li4Ti5O12全电池最佳的正负极容量配比（P/N）为1.1。采用最佳的物料配比、P/N 比所组装的柔性全固态LiFePO4/Li4Ti5O12电池,在室温下的放电比容量可达120.84mAh·g-1。其在形变测试（弯曲半径R=4、3、2、1 cm）,以及破坏测试（破坏外包装、破坏电芯、暴露电芯）中,均能稳定点亮LED小灯泡,验证了所制备的全固态聚合物电解质具有良好的力学强度、优良的弹性性能和较高的安全性能。为改善全固态电解质与电极间的“固-固”界面接触问题,本文通过原位交联法制备了一体化电解质-正极,并与传统方法制备的电解质-电极的界面性质进行了对比研究。两种方法制备的电解质-电极界面阻抗分别为12.7 Ω、65 Ω,实验结果表明原位交联法能有效降低“固-固”界面的离子传导阻抗。

关键词：可拉伸全固态聚合物电解质紫外光交联法柔性全固态锂离子电池原位交联法

高频区目标电磁算法与正向参数化建模方法研究

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高频区目标电磁算法与正向参数化建模方法研究

作者：谢若晗武汉大学

学位级别：硕士

目标的雷达特性在目标识别、电子对抗等军事领域,具有非常重要的意义,常用雷达散射截面(RCS)来描述。计算机技术的快速发展,推动了以信息技术为导向的信息实时监控、高效提取、精准识别等方向的发展,计算机仿真技术也成为精确预估RCS的... 详细信息

目标的雷达特性在目标识别、电子对抗等军事领域,具有非常重要的意义,常用雷达散射截面(RCS)来描述。计算机技术的快速发展,推动了以信息技术为导向的信息实时监控、高效提取、精准识别等方向的发展,计算机仿真技术也成为精确预估RCS的重要途径之一,从而促进了雷达领域在电磁散射特性研究上的快速发展,因此对于雷达散射特性的研究是一个实用且有价值的课题。本文主要研究了高频预估方法和正向参数化建模方法,其中,针对边缘结构,提出了劈边的识别与分离方法,实现了目标边缘参数信息的分离与独立输出,并基于此,提出了劈边缘结构的参数化正向建模方法。利用以上方法实现目标的仿真与参数化重构,通过对比RCS数据及其合成孔径雷达(SAR)成像,验证了本文方法的正确性。具体内容从以下方面展开:1、对电磁散射理论及RCS进行简述。基于高频预估电磁算法中的PO法和GO-PO混合方法,研究了目标面类结构的一次散射场、二次或多次散射场的预估计算;并介绍了目标几何模型的建立、剖分与分区等过程,以及目标二次或多次照亮面元的判定方法;基于目标外观结构、入射条件对目标仿真RCS结果进行分析,实现对目标散射特性和机理的描述。2、研究了目标边缘结构的绕射特性。针对复杂目标,介绍了几何模型消隐判别的方法;为了精确识别并分离边缘,提出了一种基于直线性质的直劈边缘的识别、合并与分离方法,给出了分离得到的包含劈边坐标及单位向量、劈面单位法向量等边缘参数信息;基于ILDC理论,研究了边缘绕射场的计算以及奇异点问题的处理,实现了边缘绕射场的仿真预估。3、对复杂目标采用带GO-PO混合方法的空间射线追踪与分集技术,分离出目标的散射源,并实现其散射场的定量计算以及强散射源的筛选。对于同一个目标,在不同入射姿态角、不同频率条件下,分别输出目标的强散射源排序结果,研究了不同入射条件下同一目标的不同散射特性。4、研究了目标的属性散射中心正向参数化建模。通过重构目标的参数化模型散射特性,并与实测或仿真数据对比,验证该方法的有效性;需要注意的是,提出了对劈边缘结构参数化模型的建立与分离,通过对比参数化重构与仿真SAR图像,验证了该方法的正确性。

关键词：电磁散射物理光学法边缘绕射属性散射中心模型正向参数化建模

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基于目标属性散射中心模型的正向参数化建模

激光与光电子学进展 2019年第12期56卷 207-214页

作者：谢若晗何思远朱国强张云华武汉大学电子信息学院

针对雷达目标自动识别,对目标属性散射中心进行了参数化建模。建模前,基于实体部件分解的目标进行高精度几何建模,提出了一套含空间射线分集的射线追踪方法。基于此,发展了一套基于空间射线分集的目标散射中心参数化正向建模方法。在现... 详细信息

针对雷达目标自动识别,对目标属性散射中心进行了参数化建模。建模前,基于实体部件分解的目标进行高精度几何建模,提出了一套含空间射线分集的射线追踪方法。基于此,发展了一套基于空间射线分集的目标散射中心参数化正向建模方法。在现有的提取面类散射源的基础上,增加了目标边缘强散射源的散射中心,同时推算出了其模型参数。将该方法所得的结果与现有高频方法的结果进行对比,验证了参数化模型的有效性。所提出的参数化建模的方法为雷达目标特征数据库的获取提供了一条新的辅助途径。

关键词：散射参数化建模属性散射中心模型射线分集边缘绕射

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一种番茄红素中间体的制备

化工技术与开发 2018年第2期47卷 5-7页

作者：陈玉清滕飞雪马寒骏谢若晗邵文尧厦门大学化学化工学院福建厦门361005

本文介绍一种番茄红素中间体(3E,5E,7E)-8-碘-4-甲基-1,3,5,7-壬四烯的制备方法。本方法的原料来源方便,路线简单可行,成本低廉,可以用于工业化生产。本中间体也同样可作为其它类胡萝卜素的合成原料,因此具有很好的应用价值和发展潜力。

关键词：番茄红素中间体制备

日本新《海洋基本计划》解析:特点、动因与影响

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太平洋学报 2024年第2期32卷 84-95页

作者：谢若初国际关系学院北京100091

日本长期以“海洋国家”自居,海洋战略不仅在其国家战略体系中占据重要地位,更关乎中日双边关系及地区和平与稳定。2023年4月28日,日本出台第四份《海洋基本计划》,用以指导今后五年具体海洋政策。作为岸田文雄上台执政,并对日本安保政... 详细信息

日本长期以“海洋国家”自居,海洋战略不仅在其国家战略体系中占据重要地位,更关乎中日双边关系及地区和平与稳定。2023年4月28日,日本出台第四份《海洋基本计划》,用以指导今后五年具体海洋政策。作为岸田文雄上台执政,并对日本安保政策作出重大调整后的首份《海洋基本计划》,其相较于第三份《海洋基本计划》呈现出“泛安全化”趋势空前加剧、将海洋“威胁”主要来源从朝鲜调整为中国与俄罗斯、提出“构建可持续海洋”基本方针三大特点。造成此种变化主要原因包括:日本战略文化中危机意识、扩张主义及尚武等因素的长期浸润;日本国家战略进入向以“政治大国”“军事大国”为核心诉求的“全面大国”转型加速期;日本外部环境发生以进入所谓“新时代”为代表的显著变化;岸田政权因经济低迷、少子老龄化、系列政治丑闻等问题遭遇执政危机。日本未来以第四份《海洋基本计划》为蓝本的海洋政策调整,或将对中日关系、地区安全形势乃至全球“高边疆”领域合作造成负面影响,值得予以高度警惕。

关键词：第四份《海洋基本计划》日本海洋战略海洋国家中日关系

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轴向含多处椭圆缺陷管道的屈曲失稳分析

船舶力学 2024年第5期28卷 760-770页

作者：谢鹏陈昇琳郑若晗常江涛中山大学海洋工程与技术学院广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082

由铺设、非均匀海床支撑和落物撞击引起的海底管道缺陷往往是轴向非均匀、非一致且多处分布的。出于简化分析的需要,一般将轴向含多处椭圆缺陷管道的屈曲失稳分析模型简化为轴向含均匀椭圆缺陷管道或轴向含单一局部椭圆缺陷管道。但针... 详细信息

由铺设、非均匀海床支撑和落物撞击引起的海底管道缺陷往往是轴向非均匀、非一致且多处分布的。出于简化分析的需要,一般将轴向含多处椭圆缺陷管道的屈曲失稳分析模型简化为轴向含均匀椭圆缺陷管道或轴向含单一局部椭圆缺陷管道。但针对这三种模型计算结果的差异及其工程适用性的研究仍然较少。本文基于数值仿真方法研究含三种椭圆缺陷管道的屈曲失稳行为,利用RIKS方法求解管道的屈曲压力,并与DNVOS-F101计算结果进行对比,重点分析轴向含多处椭圆缺陷管道屈曲失稳的激发位置及影响参数。研究结果表明,含不同椭圆缺陷管道模型所求解的屈曲压力差异明显,其大小顺序为:含均匀椭圆缺陷管道屈曲压力若简化为轴向均匀椭圆缺陷管道模型则偏于保守,简化为轴向含单一局部椭圆缺陷管道模型则偏于危险。轴向含多处椭圆缺陷管道的屈曲压力受到椭圆缺陷大小、椭圆缺陷间距和椭圆缺陷长度的综合影响。

关键词：海底管道椭圆缺陷屈曲失稳 RIKS方法有限元分析

红色历史文化资源在高校思政课实践教学中的优化运用——基于红色场馆的考察

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学校党建与思想教育 2024年第9期 71-74页

作者：谢若扬宋俭武汉大学马克思主义学院湖北武汉430070

在思政课实践教学中运用好红色历史文化资源,是以红色文化铸魂育人的现实需要,也是推进“大思政课”建设和全面落实立德树人根本任务的必然要求。以红色场馆为载体的红色历史文化资源在淡化历史文化的时空距离感、深化历史认知和理论思... 详细信息

在思政课实践教学中运用好红色历史文化资源,是以红色文化铸魂育人的现实需要,也是推进“大思政课”建设和全面落实立德树人根本任务的必然要求。以红色场馆为载体的红色历史文化资源在淡化历史文化的时空距离感、深化历史认知和理论思维、强化对青年学生的价值引领等方面具有重要作用。当前,高校思政课实践教学中红色历史文化资源运用的充分性合理性有待加强、互动参与式探究的教育意义有待彰显、质量和效果有待跟踪反馈。基于此,需强化红色场馆与高校之间的协同合作,通过深化资源的系统整合及构建资源信息共享机制、加强资源协同研究及成果转化运用、完善资源运用的质效协同评价机制等路径,优化运用红色历史文化资源,助力思政课实践教学高质量发展。

关键词：思政课红色历史文化资源 “大思政课” 实践教学高校

沉积硅藻记录的近40年来神农架大九湖湿地生态水文变化

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应用生态学报 2024年

作者：何军彭佳黄咸雨赵若贤杨婷曾令晗陈旭中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院区域生态与环境演变湖北省重点实验室自然资源部神农架大九湖湿地关键带野外科学观测研究站

人为水文调控正深刻改变湿地生态系统的结构与功能。由于缺乏长期监测记录，目前针对湿地生态系统如何响应人为水文调控的报道较少。本研究基于神农架大九湖五号湖的一根长44 cm的沉积岩芯多指标记录，重建了近40年来大九湖生态水文变... 详细信息

人为水文调控正深刻改变湿地生态系统的结构与功能。由于缺乏长期监测记录，目前针对湿地生态系统如何响应人为水文调控的报道较少。本研究基于神农架大九湖五号湖的一根长44 cm的沉积岩芯多指标记录，重建了近40年来大九湖生态水文变化过程，并探讨其驱动因子。结果表明：五号湖的硅藻群落经历了3个主要演化阶段：1980—2008年以底栖硅藻为主、2008—2016年浮游硅藻迅速增加、2016年以来小型脆杆藻占主导。冗余分析表明，硅藻组合变化与总有机碳、总氮和Mn/Fe比值显著相关。2008年以来硅藻组合变化反映了五号湖由早期富含有机质的泥炭地向浅水湖泊转变，主要响应筑坝提升水位；2016年以来底栖和附生硅藻增多响应大九湖移民搬迁后水生植物扩张、水体透明度增加的过程。沉积硅藻记录揭示了大九湖的环境变化过程，为湿地保护提供了科学依据。

关键词：硅藻水位变化生物多样性古湖沼学大九湖

基于残差网络模型的速溶全脂奶粉分散性与堆积密度检测方法

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食品科学 2024年第10期45卷 9-18页

作者：丁浩晗沈嵩谢祯奇崔晓晖王震宇江南大学未来食品科学中心江苏无锡214122 江南大学人工智能与计算机学院江苏无锡214122 武汉大学国家网络安全学院湖北武汉430072 嘉兴未来食品研究院浙江嘉兴314005

针对传统的奶粉品质国际标准检测方法中存在的主观性和滞后性等问题,本研究提出了一种基于残差网络(residual network,ResNet)的奶粉分散性和堆积密度的快速分类检测方法。在本研究中,使用的数据集包括499张在10倍光学显微镜下拍摄的速... 详细信息

针对传统的奶粉品质国际标准检测方法中存在的主观性和滞后性等问题,本研究提出了一种基于残差网络(residual network,ResNet)的奶粉分散性和堆积密度的快速分类检测方法。在本研究中,使用的数据集包括499张在10倍光学显微镜下拍摄的速溶全脂奶粉颗粒微观分布图像,这些图像来自10个不同的样本组。首先,按照国际标准方法检测这10组样本的分散性和堆积密度,进而基于测试结果划分不同的分散性和堆积密度级别。随后,利用这些微观图像对ResNet模型进行训练,以实现对不同样本的有效分类。最终,通过分类结果预测速溶全脂奶粉的分散性、松散密度和振实密度。此外,本研究还对比了ResNet、EfficientNetV2和SwinTransformer等不同深度学习模型的预测效果。结果表明,基于ResNet152的深度学习模型在预测速溶全脂奶粉的分散性、松散密度和振实密度方面表现最佳,其在测试集上的准确率分别达到97.50%、98.75%和95.00%。这些深度学习模型在奶粉品质检测中的出色性能不仅证明了该方法能够实时、准确地预测奶粉的分散性和堆积密度,同时也为奶粉品质的在线检测提供了新的技术途径。

关键词：速溶全脂奶粉分散性堆积密度深度学习残差网络