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Cobalt tungsten phosphide with tunable W-doping as highly efficient electrocatalysts for hydrogen evolution reaction

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Nano Research 2021年第11期14卷 4073-4078页

作者： Bowei Zhang chaojiang li Jun Hu Dongdong Peng Kang Huang Junsheng Wu Zhong Chen Yizhong Huang Institute for Advanced Materials and Technology University of Science and Technology BeijingBeijing100083China School of Materials Science and Engineering Nanyang Technological University50 Nanyang AvenueSingapore639798Singapore School of mechanical engineering Beijing Institute of TechnologyZhongguancun AvenueHaidian districtBeijing100081China School of Chemical Engineering Northwest UniversityXi’an710069China

It has been of interest in seeking electrocatalysts that could exercise equally high-efficient and durable hydrogen evolution upon nonselective electrolytes in both acidic and alkaline environments. Herein, we report a facile strategy to fabricate cobalt tungsten phosphides (CoxW2−xP2/C) hollow polyhedrons with tunable composition based on metal-organic frameworks (MOFs) template method. By the deliberate control of W doping, the synthesized catalyst with the composition of Co0.9W1.1P2/C is found to be able to achieve a current density of 10 mA·cm^(−2) at overpotentials of 35 and 54 mV in acidic and alkaline media, respectively. This combined electrochemical property stands atop the state-of-the-art electrocatalyst counterparts. To unveil the peculiar behavior of the structure, density functional theory (DFT) calculation was implemented and reveals that the surface W-doping facilitates the optimization of hydrogen absorption free energy (ΔGH*) as well as the thermodynamic and kinetics barriers for water dissociation, which is coupled with the hollow structure of Co-W phosphides, leading to the prominent HER catalytic performance.

关键词： cobalt tungsten phosphide W-doping tunable composition hydrogen evolution reaction acid and alkaline media

Flexible Au micro-array electrode with atomic-scale Au thin film for enhanced ethanol oxidation reaction

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Nano Research 2021年第1期14卷 311-319页

作者： Xun Cao Dongdong Peng Cao Wu Yongmin He chaojiang li Bowei Zhang Changcun Han Junsheng Wu Zheng liu Yizhong Huang College of Sciencey Hubei University of Technology 28 Nanli RoadHongshan DistrictWuhan 430068China School of Materials Science and Engineering Nanyang Technological University50 Nanyang AvenueSingapore 639798Singapore International Laboratory for Insulation and Energy Efficiency Materials College of Materials Science and TechnologyNanjing University of Aeronautics and Astronautics29 Jiangjun AvenueJiangning DistrictNanjing 211100China School of Mechanical Engineering Beijing Institute of Technology5 South Zhongguancun StreetHaidian DistrictBeijing 100081China Institute for Advanced Materials and Technology University of Science and Technology Beijing30 Xueyuan RoadHaidian DistrictBeijing 100083China

The catalysis of Au thin film could be improved by fabrication of array structures in large area.In this work,nanoimprint lithography has been developed tofabricate flexible Au micro-array(MA)electrodes with~100%coverage.Advanced electron microscopy characterisations have directly visualised the atomic-scale three-dimensional(3D)nanostructures with a maximum depth of 6 atomic layers.In-situ observation unveils the crystal growth in the form of twinning.High double layer capacitance brings about large number of active sites on the Au thin film and has a logarithmic relationship with mesh grade.Electrochemistry testing shows that the Au MAs perform much better ethanol oxidation reaction than the planar sample;MAs with higher mesh grade have a greater active site utilisation ratio(ASUR),which is important to build electrochemical double layer for efficient charge transfer.Further improvement on ASUR is expected for greater electrocatalytic performance and potential application in direct ethanol fuel cell.

关键词： atomic-scale three-dimensional(3D)nanostructures atomic-scale active sites in-situ observations flexible electrode ethanol oxidation reaction active site utilisation ratio

激光选区熔化成形复杂构件多通道抛光技术研究

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电加工与模具 2024年第3期 43-47页

作者：杨三强彭成宽郭子龙陈迎亮刘晓囡胡黎明李朝将北京卫星制造厂有限公司北京100094 北京大学工学院北京100871 北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京新材料和新能源科技发展中心北京100080

针对航空航天领域激光选区熔化技术成形的多通道复杂构件内流道表面缺陷问题,开展内流道抛光技术研究。先对成形缺陷和磨粒流抛光原理进行介绍,然后通过对典型多通道构件特征分析和磨粒流抛光仿真分析,合理安排流道抛光顺序,优化磨粒抛... 详细信息

针对航空航天领域激光选区熔化技术成形的多通道复杂构件内流道表面缺陷问题,开展内流道抛光技术研究。先对成形缺陷和磨粒流抛光原理进行介绍,然后通过对典型多通道构件特征分析和磨粒流抛光仿真分析,合理安排流道抛光顺序,优化磨粒抛光参数,实现直径5~13.5mm的内流道抛光;最后通过对抛光后的内流道进行剖切确认,流道内壁表面光滑无挂粉,表面粗糙度优于Ra3.2μm,为激光选区熔化成形技术在航空航天领域制造的内流道构件研制方面提供了高质量抛光技术方案。

关键词：激光选区熔化多通道内流道磨粒流抛光

Bilayer solid-electrolyte interphase structure enables a 440 Wh kg^(-1) lithium metal pouch cell to achieve 130 cycles

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Science China Chemistry 2024年第3期67卷 751-752页

作者： Xiong liu chaojiang Niu School of Materials Science and Engineering Zhengzhou UniversityZhengzhou 450001China

lithium(li) metal has been considered one of the most promising anodes due to its high theoretical capacity, lightweight and low electrochemical potential. The cell-level energy density of rechargeable lithium metal batteries(LMBs) is expected to surpass 500 Wh kg^(-1) after replacing the graphite anode in lithium-ion batteries [1].

关键词： lithium electrolyte layer

激光定向能量沉积制造A131 EH36/AISI 1045双金属结构性能研究

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中国激光 2022年第14期49卷 236-250页

作者：白玉超王迪李朝将新加坡国立大学工程学院新加坡117575 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081

采用增材制造技术将异种材料沉积到常规生产的规则半成品零件上的混合制造方式是实现大尺寸复杂双金属结构材料高效制造的有效方式之一。而实现此目标的主要前提之一是保证良好的界面结合质量。因此,采用激光定向能量沉积(DED)技术将A13... 详细信息

采用增材制造技术将异种材料沉积到常规生产的规则半成品零件上的混合制造方式是实现大尺寸复杂双金属结构材料高效制造的有效方式之一。而实现此目标的主要前提之一是保证良好的界面结合质量。因此,采用激光定向能量沉积(DED)技术将A131 EH36沉积到传统轧制的AISI 1045钢上制备双金属结构,并对包含界面区的微观组织演变、力学性能以及切削响应进行研究,同时探究了热处理对性能的影响。结果表明:A131 EH36/AISI 1045双金属结构内部形成了宽度约为0.5 mm的无裂纹和未熔合缺陷的过渡区,表现出了优异的界面冶金结合;过渡区内包含了相互嵌合的组织细化区、组织粗化区、双重热影响区和热影响区,并在热处理后消失;过渡区的硬度从AISI 1045一侧的(182.0±11.7)HV逐渐增加到了A131 EH36一侧的(297.1±20.1)HV,热处理后的过渡区的硬度波动显著降低,在190 HV上下波动;直接沉积的双金属结构的拉伸强度和屈服强度略高于较弱的AISI 1045钢,分别达到了(629.0±1.1)MPa和(471.4±9.2)MPa,延伸率为17.9%;热处理后,双金属结构的屈服强度和延伸率分别提升了21.5%和23.5%;断口分析表明,双金属结构样品在远离界面区的一侧失效,表现为韧性断裂,且断裂后样品的原始界面区域没有出现裂纹和孔缺陷,展示了良好的界面结合性能;切削结果表明,DED A131 EH36的切削力比轧制的AISI 1045更平稳且低,最大切削力可降低64.1%,且前者的切削表面质量较好,表面粗糙度值为(107.0±10.4)nm,低于后者的(111.8±13.6)nm。

关键词：激光技术激光定向能量沉积双金属结构微观组织力学性能切削

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不锈钢增材制造件后处理工艺研究进展

航空学报 2022年第4期43卷 211-236页

作者：李汇李光先高瑞麟金鑫刘璐李朝将 Songlin DING 北京理工大学机械与车辆学院北京100089 皇家墨尔本理工大学邦杜拉校区东区工程学院墨尔本3082

由于金属材料增材制造技术的逐层成形过程特点,增材制造件存在着一些难以避免的问题,如表面粗糙、残余应力较高及由于粉末熔融不完全引起的亚表面微裂纹及气孔等,无法直接进行装配应用。综述结合了近年来国内外不锈钢增材制造件后处理... 详细信息

由于金属材料增材制造技术的逐层成形过程特点,增材制造件存在着一些难以避免的问题,如表面粗糙、残余应力较高及由于粉末熔融不完全引起的亚表面微裂纹及气孔等,无法直接进行装配应用。综述结合了近年来国内外不锈钢增材制造件后处理工艺的研究成果及不锈钢增材制造件的缺陷类型,分析了不同增材制造工艺的区别及用途,以及目前国内外对增材制造件工艺参数的优化进展,热处理、机械加工等后处理工艺的国内外研究现状,总结了不锈钢增材制造件后处理工艺的关键问题,探讨了不锈钢增材制造件后处理工艺发展趋势。

关键词：增材制造不锈钢材料后处理工艺可加工性残余应力

干式预选磁选机的电磁仿真分析与冷却结构设计

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金属矿山 2022年第8期51卷 196-202页

作者：杜静娟黄新雨赵坚李朝江天津城建大学控制与机械工程学院天津300384

我国有大量中低品位钒钛磁铁矿资源,随着资源综合利用以及绿色节能可持续发展带来的节能降耗要求,对入磨铁矿石的品位要求越来越高。在钒钛磁铁矿干式预选工艺中,磁选机是分选的核心设备。永磁磁选机以其体积小、磁性能强作为优势,但稀... 详细信息

我国有大量中低品位钒钛磁铁矿资源,随着资源综合利用以及绿色节能可持续发展带来的节能降耗要求,对入磨铁矿石的品位要求越来越高。在钒钛磁铁矿干式预选工艺中,磁选机是分选的核心设备。永磁磁选机以其体积小、磁性能强作为优势,但稀土钕铁硼磁材价格不断上涨,磁滚筒成本大幅提升。同时,长时间工作后,永磁磁选机的磁场容易衰退,造成干式预选效果不佳。电磁磁选机以成本低、不退磁为优势,但工作时发热量大,温度过高,影响磁选机性能和使用年限。对直径1.5 m的永磁滚筒磁选机和电磁选机分别进行电磁有限元计算,分析得出冷态时电磁磁选机比永磁滚筒性能高出10%,然而热态时电磁滚筒性能迅速下降,相较冷态下的磁感应强度降低了26%,磁场力密度数值下降50%,严重影响分选效果。因此,作为替代永磁滚筒的方案,需提高电磁磁选机的热态性能,为此,提出一种新型的板式电磁磁选机。为提高散热效果与减小体积,线圈采用阳极氧化铝绝缘与扁铝线相结合的方式;新型冷却板结构与激磁线圈相贴近,形成一个整体,板内导入变压器油吸收线圈热量,将热量带至散热器,大幅度降低线圈热量。利用有限元对磁选机激磁线圈的热场进行仿真,激磁线圈在安装冷却板后热态工作温度为70℃。该板式结构的电磁磁选机热态性能大幅提升,在工作范围内磁感应强度达到永磁机的90%以上。最后通过试验验证磁选机的温升分布以及热态电磁性能,得到了较为理想的数据。

关键词：有限元分析磁选机电磁分析板式冷却结构

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车用强冷式永磁电机的多物理场耦合研究

电力系统及其自动化学报 2022年第4期34卷 77-82页

作者：杜静娟黄新雨赵坚李朝江陈学永天津城建大学控制与机械工程学院天津300384 天津大学内燃机研究所天津300072

为解决电动汽车车用高功率高速电机需要满足电磁、应力与温升多种需求的问题,本文提出一种全面多物理场的综合分析方法。以车用30 kW 8极内置式永磁同步电机为例,提出一种新型冷却方式——铁芯嵌入铜管直接冷却法。首先,运用有限元法对... 详细信息

为解决电动汽车车用高功率高速电机需要满足电磁、应力与温升多种需求的问题,本文提出一种全面多物理场的综合分析方法。以车用30 kW 8极内置式永磁同步电机为例,提出一种新型冷却方式——铁芯嵌入铜管直接冷却法。首先,运用有限元法对定子槽的槽深与槽宽比γs进行电磁设计优化;然后,通过对该电机的电磁损耗、流体流速、应力变形、热场变化等进行多物理场的耦合计算,达到降低损耗、增加输出转矩的目的,并满足电机高效散热以保证车用电机的安全运行;最后,对样机进行温升性能实验,实验与理论设计误差小于5%,验证了电机设计的合理性,同时该方法为车用永磁电机的设计提供一些参考依据。

关键词：内置式永磁同步电机多物理场耦合强水冷系统热应力温度分布有限元法

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气膜冷却孔电火花加工用复合功能主轴

清华大学学报（自然科学版） 2014年第9期54卷 1131-1137页

作者：王志强佟浩李勇李朝将清华大学机械工程系精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

为满足气膜冷却孔电火花加工对工具电极的旋转精度、进给补偿,以及加工产物快速排出的要求,设计了一种实现电极高精度旋转、蠕动进给、高压内冲液的功能复合型主轴。主轴设计基于双夹子蠕动式进给原理,采用旋转运动机构叠加于轴向进给... 详细信息

为满足气膜冷却孔电火花加工对工具电极的旋转精度、进给补偿,以及加工产物快速排出的要求,设计了一种实现电极高精度旋转、蠕动进给、高压内冲液的功能复合型主轴。主轴设计基于双夹子蠕动式进给原理,采用旋转运动机构叠加于轴向进给运动机构上的构成方案。解决了旋转常闭夹子的夹紧力可控和开合驱动、高压工作液密封、高频脉冲电源供电及隔离等关键问题,避免了密封机构对电极运动的干涉问题。通过测试实验,复合功能主轴的电极底端旋转径跳小于8μm、蠕动进给行程为150mm、蠕动进给速度大于4mm/s、电极内冲液压力为0-4.2MPa、脉冲电源与旋转电极连接电阻小于1.3Ω。深小孔加工实验验证了复合功能主轴的可行性。

关键词：电火花加工主轴气膜冷却孔蠕动机构