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Eutectogel-based self-powered wearable sensor for health monitoring in harsh environments

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Nano Research 2024年第6期17卷 5559-5568页

作者： Junpeng Wu Xinru Teng Lu Liu hongzhi cui Xiaoyi Li College of Materials Science and Engineering Ocean University of ChinaQingdao 266100China Key Lab for Special Functional Materials of Ministry of Education School of Materials Science and EngineeringHenan UniversityKaifeng 475004China

Triboelectric nanogenerators(TENG)have emerged as a highly promising energy harvesting technology,attracting significant attention in recent years for their broad ***-based TENGs,with superior stretchability and sensitivity,have been widely reported as wearable ***,the traditional hydrogel-based TENGs suffer from freezing at low temperatures and drying at high temperatures,resulting in *** this study,we introduce an anti-freezing eutectogel,which uses a deep eutectic solvent(DES),to improve the stability and electrical conductivity of TENGs in harsh environmental *** eutectogel-based TENG(E-TENG)produces an open-circuit voltage of 776 V,a short-circuit current of 1.54μA,and a maximum peak power of 1.1 ***,the E-TENG exhibits exceptional mechanical properties with an elongation at a break of 476%under ***,it maintains impressive performances across a wide temperature range from−18 to 60℃,with conductivities of 2.15 S/m at−10℃and 1.75 S/m at−18℃.Based on the excellent weight stability of the E-TENG sensor,motion sensing can be achieved in the air,and even ***,the versatility of the E-TENG can serve as a wearable sensor,by integrating it with Bluetooth *** self-powered E-TENG can monitor various human motion signals in real-time and send the health signals directly to mobile *** research paves a new road for the applications of TENGs in harsh environments,offering wireless flexible sensors with real-time health signal monitoring capabilities.

关键词： triboelectric nanogenerators self-powered harsh environment health monitoring Eutectogel

Advancements and challenges in enhancing salt hydrate phase change materials for building energy storage:Optimization methodologies and mechanisms

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National Science Open 2024年第3期3卷 146-193页

作者： Haibin Yang Yang Zou hongzhi cui Key Laboratory for Resilient Infrastructures of Coastal Cities (Ministry of Education) College of Civil and Transportation EngineeringShenzhen University

The application of phase change materials(PCMs) into buildings is a prospective method for mitigating energy consumption in the construction *** the diverse PCM options,salt hydrate PCMs stand out for their superior thermal storage densities,adaptable operating temperature ranges,and cost-effectiveness,rendering them highly attractive for practical engineering ***,the utilization of salt hydrates has encountered obstacles,including pronounced supercooling,severe phase separation,and insufficient thermal conductivity,limiting their efficacy in energy storage *** response to these challenges and in pursuit of rendering salt hydrates viable for building energy storage systems,substantial research has been conducted in recent *** paper offers a comprehensive overview of the strategies devised to address the challenges associated with salt hydrate PCMs,and it also elucidates the corresponding optimization methodologies and bolstering mechanisms,providing a valuable resource for researchers in this field.

关键词： salt hydrates phase change materials supercooling degree phase separation thermal conductivity corrosion behavior

起落架用高速火焰喷涂WC涂层覆盖高强钢海水环境腐蚀与开裂行为

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材料工程 2024年第2期52卷 207-217页

作者：沈明禄赵连红何卫平崔中雨崔洪芝中国海洋大学材料科学与工程学院山东青岛266400 中国特种飞行器研究所结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室湖北荆门448001

为探究水陆两栖飞机用起落架材料海洋环境适应性及其失效机制。通过在热轧300M高强钢表面制备高速火焰喷涂WC涂层,使用电化学测试、盐雾实验、拉伸实验、疲劳实验,并通过SEM,EDS,XRD以及CLSM表征,开展其在人工海水环境中的腐蚀行为研究... 详细信息

为探究水陆两栖飞机用起落架材料海洋环境适应性及其失效机制。通过在热轧300M高强钢表面制备高速火焰喷涂WC涂层,使用电化学测试、盐雾实验、拉伸实验、疲劳实验,并通过SEM,EDS,XRD以及CLSM表征,开展其在人工海水环境中的腐蚀行为研究。研究结果表明,在pH值为8.2的人工海水环境中,WC涂层发生明显的钝化,具有较好的耐蚀性,这与在碱性环境下涂层中的Co发生钝化有关。长周期电化学阻抗结果表明,浸泡28天后,涂层耐蚀性上升,这与表面黏结剂形成的氧化物有关。与300M基材相比,喷涂后的材料抗拉强度略微升高,这与涂层内部的残余应力释放有关,其在人工海水中的开裂主要受阳极溶解过程控制。随着预腐蚀时间的增加,材料的疲劳寿命发生明显降低,在预腐蚀过程中,环境中的腐蚀性介质进入涂层内部,增加了缺陷的数量,使得涂层提前发生失效,导致材料断裂敏感性增加。WC涂层有较好的耐蚀性,拉伸过程中残余应力的释放使材料的抗拉强度略微升高,经过预腐蚀后涂层提前发生失效,使得材料疲劳寿命降低。

关键词： WC涂层海水腐蚀疲劳寿命断裂机制失效残余应力

基于物理过程不确定性的降雨诱发浅层滑坡易发性快速区划:GIS-FORM技术开发与应用

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岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 838-850页

作者：姬建崔红志佟斌吕庆高玉峰河海大学岩土工程科学研究所江苏南京211000 加泰罗尼亚理工大学岩土与地球科学系西班牙巴塞罗那08034 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

高效绘制降雨诱发山体滑坡易发性分布图是区域尺度滑坡预测和地质灾害早期预警的重要技术手段。考虑降雨导致地表径流情况,采用无限长斜坡模型耦合孔隙水压力(PWP)变化规律,提出一种能够模拟区域边坡湿润锋深度随时空变化的简化瞬时降... 详细信息

高效绘制降雨诱发山体滑坡易发性分布图是区域尺度滑坡预测和地质灾害早期预警的重要技术手段。考虑降雨导致地表径流情况,采用无限长斜坡模型耦合孔隙水压力(PWP)变化规律,提出一种能够模拟区域边坡湿润锋深度随时空变化的简化瞬时降雨入渗模型PRL-STIM(physically-based probabilistic modelling of rainfall landslide using simplified transient infiltration model)。该模型通过引入一阶可靠度方法(FORM)开展高效概率计算,模拟区域尺度内地质条件的内在不确定性,实现区域尺度滑坡失效概率空间分布快速评估。以地理信息系统(GIS)为平台,采用Python程序语言,开发一种能够自动执行区域滑坡易发性分析的PRL-STIM v1.0工具。以我国甘肃娘娘坝镇于2013年7月发生的降雨诱发区域浅层滑坡为例,进行所提模型在区域滑坡易发性评估中的工程应用。结果表明,考虑50%失效概率阈值可有效地表征区域滑坡灾害易发性分布;简化的瞬时降雨入渗模型能够有效识别高风险滑坡区域,设置20 m缓冲区后的确定性和概率预测精度分别达到79%和81%;此外,相比于TRIGRS模型72%的预测精度,PRL-STIM预测精度达到75%,且服从相关非正态分布的岩土参数对降雨滑坡预测与区域尺度滑坡易发性有显著影响。

关键词：边坡工程滑坡易发性评估降雨斜坡稳定性模型概率分析一阶可靠度方法(FORM) GIS工具箱

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贝叶斯理论在既有砌体损伤定位中的应用研究

重庆建筑 2024年第4期23卷 54-57,60页

作者：夏恒崔鸿知长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114

针对砌体结构损伤前参数获取困难的问题,提出了一种贝叶斯推断理论与有限元模型相结合的方法。该方法能在砌体结构相关参数不完全已知情况下,建立砌体结构损伤前的有限元模型,并对实际结构的损伤位置做出合理推断。首先基于历史资料初... 详细信息

针对砌体结构损伤前参数获取困难的问题,提出了一种贝叶斯推断理论与有限元模型相结合的方法。该方法能在砌体结构相关参数不完全已知情况下,建立砌体结构损伤前的有限元模型,并对实际结构的损伤位置做出合理推断。首先基于历史资料初步建立砌体结构损伤前的有限元模型,然后根据传感器收集的数据与有限元模型的动力响应特征值来构建目标函数,最后通过应变模态差值的后验分布来推断结构的损伤位置。试验结果表明:该结构前四阶模态中,在一阶模态和四阶模态下能更好地显示结构损伤位置,并且该方法能有效地处理损伤定位中测量误差和模型误差的影响。

关键词：砌体结构应变模态贝叶斯有限元后验分布

S420海工钢在不同海洋区带环境下的腐蚀行为研究

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中国腐蚀与防护学报 2024年第3期44卷 635-644页

作者：麻衡田会云刘宇茜王月香何康崔中雨崔洪芝莱芜钢铁集团银山型钢有限公司济南271104 中国海洋大学材料科学与工程学院青岛266100 青岛大学机电工程学院青岛266071

通过1 a的青岛海域实海暴露实验,结合失重法、宏观和微观形貌、三维形貌和腐蚀产物分析,开展了S420钢在大气、飞溅、潮差和全浸4个不同海洋区带下的腐蚀行为研究。结果表明:S420钢在潮差环境中腐蚀速率最高,大气环境下腐蚀速率最低。一... 详细信息

通过1 a的青岛海域实海暴露实验,结合失重法、宏观和微观形貌、三维形貌和腐蚀产物分析,开展了S420钢在大气、飞溅、潮差和全浸4个不同海洋区带下的腐蚀行为研究。结果表明:S420钢在潮差环境中腐蚀速率最高,大气环境下腐蚀速率最低。一方面,这主要归因于锈层具有持水能力,为阴极反应提供充足的水介质,另一方面,潮差环境的干湿循环使得表面薄液膜中Cl^(-)浓度增加,同时加速了氧的传质过程,促进了腐蚀阴阳极反应速率。腐蚀产物主要由γ-Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)以及α/γ-FeOOH组成。电解液层的持续存在有利于γ-FeOOH的形成,使其在潮差和全浸环境中占主导地位。充足的氧气和干湿循环促进了Fe_(3)O_(4)的生成,导致其在飞溅环境中以主要形式存在。S420钢在潮差环境下表现出最大点蚀深度和高点蚀体积的局部腐蚀特性。

关键词：低合金钢海洋腐蚀点蚀锈层腐蚀速率

摆动模式对7005-T6铝合金激光焊接头力学性能及腐蚀行为的影响

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2200-2214页

作者：解雪云宋晓杰刘明磊高林曹繁崔洪芝黄伟山东科技大学材料科学与工程学院青岛266590 中国海洋大学材料科学与工程学院青岛266404 中国兵器科学研究院宁波分院宁波315103

采用摆动激光焊对7005-T6铝合金进行焊接。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子背散射衍射和电化学工作站等研究了三种激光摆动模式对接头微观组织、力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明:使用摆动激光焊可以有效改善... 详细信息

采用摆动激光焊对7005-T6铝合金进行焊接。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子背散射衍射和电化学工作站等研究了三种激光摆动模式对接头微观组织、力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明:使用摆动激光焊可以有效改善焊缝成型和降低柱状晶区域宽度;引入摆动模式可以细化焊缝处晶粒,减少气孔缺陷,提高焊缝处硬度和抗拉强度;摆动模式下焊缝晶界析出相尺寸更小,分布更加弥散,降低了腐蚀倾向和明显减少剥落腐蚀失重,同时可减少剥落腐蚀影响深度。经综合性能对比,发现摆动模式优于无摆动,无穷模式优于三角模式。

关键词： 7005-T6铝合金激光焊摆动模式力学性能腐蚀行为

Micro/nanostructured amorphous TiNbZr films to enhance the adhesion strength and corrosion behavior of stainless steel

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Journal of Materials Science & Technology 2023年第33期164卷 1-12页

作者： Xiaojuan Lian hongzhi cui Quanzhi Wang Xiaojie Song Xin Yang School of Materials Science and Engineering Shandong University of Science and TechnologyQingdao 266590China School of Materials Science and Engineering Ocean University of ChinaQingdao 266100China College of Energy Storage Technology Shandong University of Science and TechnologyQingdao 266590China

To improve the corrosion resistance of key components and ensure the service safety of marine equipment,here we combined femtosecond(fs)laser fabrication and magnetron sputtering deposition to develop micro/nanostructured amorphous TiNbZr *** of the compositional,microstructural,corrosion,and mechanical properties was *** results showed that the TiNbZr films were amorphous,and spherical TiNbZr nanoparticles uniformly covered the fs laser-induced periodic fringe structure.A complex hierarchical micro/nanostructure was formed that was hydrophobic and showed enhanced adhesion *** TiNbZr films deposited on fs laser-treated substrates provided the best corrosion resistance,showing a self-corrosion current density of 116 nA/cm^(2),excellent passive ability,and pitting *** microscratch test revealed that the micro/nanostructures doubled the binding strength of the TiNbZr/316L interface due to the compositional and structural gradients induced by an approximately 20 nm transition layer formed during fs laser *** work provides a new method for obtaining anti-corrosion films with a high adhesion strength for marine applications.

关键词： Femtosecond laser Micro/nanostructures Anti-corrosion Adhesion strength Magnetron sputtering

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水下盾构隧道建造与运维技术研究现状与展望

现代隧道技术 2024年第1期61卷 16-35页

作者：包小华袁槐岑陈湘生沈俊郭建波沈翔崔宏志极端环境岩土与隧道工程智能建养全国重点实验室深圳518060 深圳大学滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室深圳518060 深圳大学土木与交通工程学院深圳518060 中铁二十二局集团深圳建设有限公司深圳518060

随着我国水下隧道建造技术的迅速发展,越来越多的长距离、大直径、高水压、复杂地质的水下盾构隧道将被修建,在建设过程中将面临更加复杂的地质条件和更为严格的技术标准。为保证水下盾构隧道的全寿命周期安全,文章阐述了水下盾构隧道... 详细信息

随着我国水下隧道建造技术的迅速发展,越来越多的长距离、大直径、高水压、复杂地质的水下盾构隧道将被修建,在建设过程中将面临更加复杂的地质条件和更为严格的技术标准。为保证水下盾构隧道的全寿命周期安全,文章阐述了水下盾构隧道的发展现状和所面临的挑战,并从水下隧道建造和运维两个角度对现有技术进行总结。建造方面分别从盾构机械优化和掘进参数控制技术、水下盾构隧道防水技术、水下盾构隧道的抗震设计3个角度进行了总结与展望:介绍了盾构掘进控制的发展现状,分析了盾构隧道修建引起渗水的原因以及现有防水技术,阐述了现阶段盾构隧道的抗震设计方法;运维方面分别从水下盾构隧道的耐久性长期监测技术、水下盾构隧道结构无损检测技术、水下盾构隧道智能运维系统3个角度进行了总结与展望:采用耐久性传感器的优化设计实现了对结构耐久性的长期监测;介绍了隧道结构的检测技术,包括衬砌表观质量检测技术和结构隐蔽病害检测技术,以及基于建设的智能运维系统如何实现对隧道的安全管理和运营高效监测。通过全面梳理水下盾构隧道建造和运维关键技术,以期为水下盾构隧道全寿命周期安全提供更加可靠和高效的解决方案。

关键词：水下盾构隧道安全建造智慧运维抗震性防水技术耐久性无损检测