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Robust sulfonated poly(ether ether ketone) nanochannels for high-performance osmotic energy conversion

National Science Review 2020年第8期7卷 1349-1359页

作者： Yuanyuan Zhao Jin Wang Xiang-Yu Kong Weiwen Xin Teng Zhou Yongchao Qian linsen yang Jinhui Pang Lei Jiang Liping Wen CAS Key Laboratory of Bio-inspired Materials and Interfacial Science Technical Institute of Physics and Chemistry Chinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences Key Laboratory of Super Engineering Plastic of Ministry of Education Jilin University School of Future Technology University of Chinese Academy of Sciences Mechanical and Electrical Engineering College Hainan University School of Science Northwestern Polytechnical University

The membrane-based reverse electrodialysis(RED) technique has a fundamental role in harvesting clean and sustainable osmotic energy existing in the salinity gradient. However, the current designs of membranes cannot cope with the high output power density and robustness. Here, we construct a sulfonated poly(ether ether ketone)(SPEEK) nanochannel membrane with numerous nanochannels for a membrane-based osmotic power generator. The parallel nanochannels with high space charges show excellent cation-selectivity, which could further be improved by adjusting the length and charge density of nanochannels. Based on numerical simulation, the system with space charge shows better conductivity and selectivity than those of a surface-charged nanochannel. The output power density of our proposed membrane-based device reaches up to 5.8 W/m2by mixing artificial seawater and river water. Additionally,the SPEEK membranes exhibit good mechanical properties, endowing the possibility of creating a high-endurance scale-up membrane-based generator system. We believe that this work provides useful insights into material design and fluid transport for the power generator in osmotic energy conversion.

关键词： SPEEK membrane nanochannel ion-selectivity salinity gradient power generation

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Ion transport regulation through triblock copolymer/PET asymmetric nanochannel membrane:Model system establishment and rectification mapping

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Chinese Chemical Letters 2021年第2期32卷 822-825页

作者： linsen yang Pei Liu Congcong Zhu Yuanyuan Zhao Miaomiao Yuan Xiang-Yu Kong Liping Wen Lei Jiang Key Laboratory of Bio-inspired Materials and Interfacial Science Technical Institute of Physics and ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Future Technology University of Chinese Academy of ScienceBeijing 100049China The Eighth Affiliated Hospital Sun Yat-sen UniversityShenzhen 518033China

Controlling ions transport across the membrane at different pH environments is essential for the physiological process and artificial *** efforts have been devoted to pH-responsive ion gating,while rarely systems can maintain the rectification in pH-changing ***,a composite nanochannel system is fabricated,which shows unidirectional rectification with high performance in a wide pH *** the system,block copolymer(BCP) and polyethylene te rephthalate(PET) are employed for the amphoteric nanochannels *** on the composite system,a model is built for the theoretical ***,rectification mapping is conducted on the system,which can provide abundant info rmation about the relations between charge distribution and ions transport prope *** proposed rectification mapping can definitely help to design new materials with special ion transport properties,such as high-performance membranes used in the salinity gradient power generation field.

关键词： Nanochannel Unidirectional rectification Composited membrane Ion transport Rectification mapping

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Engineering Multi‑field‑coupled Synergistic Ion Transport System Based on the Heterogeneous Nanofluidic Membrane for High‑Efficient Lithium Extraction

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Nano-Micro Letters 2023年第8期15卷 436-449页

作者： Lin Fu Yuhao Hu Xiangbin Lin Qingchen Wang linsen yang Weiwen Xin Shengyang Zhou Yongchao Qian Xiang‑Yu Kong Lei Jiang Liping Wen CAS Key Laboratory of Bio‑Inspired Materials and Interfacial Science Technical Institute of Physics and ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing 100190People’s Republic of China School of Future Technology University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049People’s Republic of China Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology Chinese Academy of SciencesQingdao 266101People’s Republic of China

The global carbon neutrality strategy brings a wave of rechargeable lithium‐ion batteries technique development and induces an ever-growing consumption and demand for lithium(Li).Among all the Li exploitation,extracting Li from spent LIBs would be a strategic and perspective approach,especially with the low energy consumption and eco-friendly membrane separation ***,current membrane separation systems mainly focus on monotonous membrane design and structure optimization,and rarely further consider the coordination of inherent structure and applied external field,resulting in limited ion ***,we propose a heterogeneous nanofluidic membrane as a platform for coupling multi-external fields(i.e.,lightinduced heat,electrical,and concentration gradient fields)to construct the multi-field-coupled synergistic ion transport system(MSITS)for Li-ion extraction from spent *** Li flux of the MSITS reaches 367.4 mmol m^(−2)h^(−1),even higher than the sum flux of those applied individual fields,reflecting synergistic enhancement for ion transport of the multi-field-coupled *** from the adaptation of membrane structure and multi-external fields,the proposed system exhibits ultrahigh selectivity with a Li^(+)/Co^(2+)factor of 216,412,outperforming previous *** based on nanofluidic membrane proves to be a promising ion transport strategy,as it could accelerate ion transmembrane transport and alleviate the ion concentration polarization *** work demonstrated a collaborative system equipped with an optimized membrane for high-efficient Li extraction,providing an expanded strategy to investigate the other membrane-based applications of their common similarities in core concepts.

关键词： Nanofluids Ion separation Lithium extraction Synergistic effect Spent lithium-ion battery

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Temperature difference-enhanced salinity gradient energy conversion enabled by thermostable hydrogel membrane with anti-swelling property

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Nano Research 2023年第8期16卷 11288-11295页

作者： Zhehua Zhang Teng Zhou Xiang-Yu Kong Yadong Wu Weiwen Xin yanglansen Cui linsen yang Tingyang Li Xin Li Qingchen Wang Weipeng Chen Lei Jiang Liping Wen Key Laboratory of Bio-inspired Materials and Interfacial Science Technical Institute of Physics and ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing 100049China School of Future Technology University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049PChina College of Mechanical and Electrical Engineering Hainan UniversityHaikou 570228China Binzhou Institute of Technology Binzhou 256600China

Coupling low-grade heat(LGH)with salinity gradient is an effective approach to increase the efficiency of the nanofluidic-membrane-based power ***,it is a challenge to fabricate membranes with high charge density that ensures ion permselectivity,while maintaining chemical and mechanical stability in this composite ***,we develop a bis[2-(methacryloyloxy)ethyl]phosphate(BMAP)hydrogel membrane with good thermal stability and anti-swelling property through self-crosslinking of the selected *** taking advantage of negative space charge and three-dimensional(3D)interconnected nanochannels,salinity gradient energy conversion efficiency is substantially enhanced by temperature *** and experimental results verify that LGH can largely weaken the concentration polarization,promoting transmembrane ion *** a result,such a hydrogel membrane delivers high-performance energy conversion with a power density of 11.53 W·m^(−2)under a negative temperature difference(NTD),showing a 193%increase compared with that without NTD.

关键词： ion transport temperature difference-enhanced salinity gradient energy self-crosslinking hydrogel membranes space charge

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变速器斜齿轮淬火过程的有限元分析

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热加工工艺 2021年第22期50卷 145-148页

作者：郑彬杨林森攀枝花学院交通与汽车工程学院四川攀枝花617000

采用有限元仿真软件ANSYS对20CrMnTi变速器斜齿轮的淬火过程进行了数值模拟,分析了淬火过程中斜齿轮温度场、热应力场和热变形的情况,得到了斜齿轮淬火过程中的温度场和指定采样点的冷却曲线。结果表明,热变形主要集中在斜齿轮中部区域... 详细信息

采用有限元仿真软件ANSYS对20CrMnTi变速器斜齿轮的淬火过程进行了数值模拟,分析了淬火过程中斜齿轮温度场、热应力场和热变形的情况,得到了斜齿轮淬火过程中的温度场和指定采样点的冷却曲线。结果表明,热变形主要集中在斜齿轮中部区域,应力集中在齿根区域。本试验结果可为变速器斜齿轮的设计和热加工工艺的制定提供参考。

关键词：变速器斜齿轮淬火工艺温度场应力场

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线性调频信号时/频差估计算法

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电波科学学报 2016年第1期31卷 166-172页

作者：郭付阳张子敬杨林森西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071

提出了一种新的快速估计线性调频信号时/频差的算法.该算法将抽取的自模糊函数与Radon变换结合估计线性调频信号的调频率,通过分数阶傅里叶变换估计出模糊函数脊线与频率轴交点位置,应用解调频沿脊线搜索模糊函数峰值.对于接收信号中存... 详细信息

提出了一种新的快速估计线性调频信号时/频差的算法.该算法将抽取的自模糊函数与Radon变换结合估计线性调频信号的调频率,通过分数阶傅里叶变换估计出模糊函数脊线与频率轴交点位置,应用解调频沿脊线搜索模糊函数峰值.对于接收信号中存在多分量的情况,根据其模糊函数脊线位置的不同,该算法能够分辨各分量信号,并分别精确估计出各分量的时/频差.由于只需一维搜索模糊函数峰值,并可用快速傅里叶变换实现,该算法大大减少了运算量.仿真实验表明,随着信噪比的提高,该算法估计的时/频差均方误差逐渐逼近克拉美-罗下界.

关键词：分数阶傅里叶变换抽取的模糊函数时/频差估计解调频线性调频信号

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基于尺度变换的宽带线性调频信号时差/尺度差估计算法

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电波科学学报 2017年第4期32卷 441-448页

作者：郭付阳张子敬杨林森西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071

提出了一种基于尺度变换的宽带线性调频信号时差和尺度差的快速算法.根据两路接收到的线性调频信号间调频率之比为尺度差的平方的特点,利用分数阶傅里叶变换分别估计出两路信号的调频率,即可获得尺度差的估计.将估计的尺度差对一路信号... 详细信息

提出了一种基于尺度变换的宽带线性调频信号时差和尺度差的快速算法.根据两路接收到的线性调频信号间调频率之比为尺度差的平方的特点,利用分数阶傅里叶变换分别估计出两路信号的调频率,即可获得尺度差的估计.将估计的尺度差对一路信号进行伸缩,并计算伸缩后信号与另一接收信号的时域相关,根据相关峰的位置估计出时差.相比于传统基于宽带互模糊函数的方法,该方法避免了二维搜索宽带互模糊函数的峰值,只需若干次快速傅里叶变换即可实现,能够显著降低运算量.仿真结果显示该方法在高信噪比下逐渐接近克拉美-罗下界.

关键词：分数阶傅里叶变换宽带互模糊函数时/尺度差估计宽带线性调频信号克拉美-罗下界

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基于Radon-Ambiguity变换的LFM信号时/频差快速联合估计

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电波科学学报 2016年第6期31卷 1074-1080页

作者：杨林森张子敬郭付阳西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071

提出了一种基于Radon-Ambiguity变换(Radon-Ambiguity Transform,RAT)的线性调频(Linear Frequency Modulated,LFM)信号时/频差快速联合估计的算法.根据LFM信号在多个不同角度上的RAT峰值位置建立一组以信号间时差和频差为未知量的方程... 详细信息

提出了一种基于Radon-Ambiguity变换(Radon-Ambiguity Transform,RAT)的线性调频(Linear Frequency Modulated,LFM)信号时/频差快速联合估计的算法.根据LFM信号在多个不同角度上的RAT峰值位置建立一组以信号间时差和频差为未知量的方程组,求解方程组即可得到时/频差的估计值.对于存在噪声的信号,RAT误差会导致方程组不能直接求解,为了抑制噪声干扰,采用最小二乘法估计时/频差.本文算法无需计算二维平面上各点的模糊函数值,并且由于离散RAT可以通过快速傅里叶变换快速实现,具有所需运算量低的优点.仿真实验表明,相比于常见的基于模糊函数峰值搜索的时/频差估计算法,本文算法在保证时/频差估计精度的同时能够显著提高运算效率.

关键词： Radon-Ambiguity变换最小二乘法时/频差线性调频信号

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常见SAR相关干扰技术对比分析

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系统工程与电子技术 2022年第11期44卷 3397-3402页

作者：杨保平魏茂刚鲍志超杨林森王晓玉航天工程大学士官学校北京102249 电子信息控制重点实验室四川成都610036

针对基于数字射频存储(digital radio frequency memory, DRFM)的相关压制干扰技术和基于回波模拟的二维面目标合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)干扰技术开展研究,这两种干扰技术都采用与雷达辐射信号高度相关的干扰信号样... 详细信息

针对基于数字射频存储(digital radio frequency memory, DRFM)的相关压制干扰技术和基于回波模拟的二维面目标合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)干扰技术开展研究,这两种干扰技术都采用与雷达辐射信号高度相关的干扰信号样式,具有干扰效率高的优点,被SAR干扰设备广泛采用。首先,讨论了SAR雷达点目标和面目标的回波数据模型。然后,分别讨论了DRFM压制干扰技术和面目标欺骗干扰技术的原理。最后,利用Matlab对DRFM压制干扰技术和面目标干扰技术进行了仿真,同时与传统的噪声压制干扰技术一起,对比分析了干扰的效果,给出了干扰技术的应用建议。仿真结果表明,面目标干扰对SAR成像局部干扰更加有效,DRFM压制干扰技术适用于大带宽高分辨SAR成像,面目标干扰更加广泛应用于SAR欺骗干扰。

关键词：合成孔径雷达数字射频存储相关压制干扰面目标干扰

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激光等离子体尾波中的太赫兹阻尼辐射

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南昌大学学报（理科版） 2021年第2期45卷 120-123页

作者：杨林森周素云江西科技师范大学材料与机电学院江西南昌330013

基于激光等离子体尾波解析模型,得到等离子体尾波中振荡电流分布,采用经典阻尼辐射理论,计算了电流振荡辐射的纵向THz波空间分布。结果表明,纵向传播THz辐射主要来自径向电流振荡,阻尼辐射集中在以激光轴为中心的小角度圆锥体范围内,辐... 详细信息

基于激光等离子体尾波解析模型,得到等离子体尾波中振荡电流分布,采用经典阻尼辐射理论,计算了电流振荡辐射的纵向THz波空间分布。结果表明,纵向传播THz辐射主要来自径向电流振荡,阻尼辐射集中在以激光轴为中心的小角度圆锥体范围内,辐射强度峰值偏离激光轴方向一个小角度。讨论了等离子体层厚度对辐射的影响,发现辐射功率随等离子体层厚度的增加而增大,而辐射立体半角宽度随着等离子体层厚度的增加而减小。

关键词：激光等离子体 THz阻尼辐射纵向传播

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