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Boosting reversible charging of Li-ion batteries at low temperatures by a synergy of propylene carbonate-based electrolyte and defective graphite

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Nano Research 2024年第3期17卷 1491-1499页

作者： Yingqiang Wu Jiao Zhang jinli Liu Li Sheng Bo Zhang Limin wang Siqi Shi Li wang Hong Xu Xiangming He Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua UniversityBeijing 100084China State Key Laboratory of Rare Earth Resource Utilization Changchun Institute of Applied ChemistryChinese Academy of Sciences(CAS)Changchun 130022China China National Quality Supervision and Inspection Center for Industrial Explosive Materials Nanjing University of Science and TechnologyNanjing 210094China School of Materials Science and Engineering Materials Genome InstituteShanghai UniversityShanghai 200444China

Propylene carbonate(PC)-based electrolytes have exhibited significant advantages in boosting the low-temperature discharging of graphite-based Li-ion ***,it is still unclear whether they can improve the charging property and suppress lithium *** this topic is challenging due to the problem of electrochemical *** overcome this issue,we introduced graphite with phase *** results show that the pouch-type full batteries using PC-based electrolyte exhibit steady performance over 500 cycles and can be reversibly charged over 30 times at-20℃ with an average Coulombic efficiency of 99.95%,while the corresponding value for the conventional ethylene carbonate(EC)-based electrolyte sample is only 31.20%.This indicates that the use of PC-based electrolyte significantly suppresses lithium plating during low-temperature *** further demonstrate that the improved performance is mainly attributed to the unique solvation structure,where PF-6more anions participate in solvation,leading to the formation of a stable F-rich solid state electrolyte interface on the graphite surface and a lower reduction tendency of Li+*** work inspires new ideas for the design of PC-based electrolytes for low-temperature charging and fast-charging batteries.

关键词： lithium-ion batteries graphite propylene carbonate low-temperature charging

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考虑孔弹性效应的煤岩微纳米孔隙瓦斯表观渗透率模型及其在瓦斯抽采中的应用

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岩石力学与工程学报 2024年第3期43卷 587-599页

作者：李伟杨康邓东王海锋中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆400044 重庆大学资源与安全学院重庆400044

煤岩微纳米孔隙中孔弹性效应对其产气量具有重要影响,而目前微纳米孔隙中渗透率模型很少考虑此因素。为了探究煤岩微纳米孔隙中孔弹性效应对气体流动机制的影响,基于微纳米孔隙中孔弹性效应与多种机制流动模型,构建一种考虑孔径动态变... 详细信息

煤岩微纳米孔隙中孔弹性效应对其产气量具有重要影响,而目前微纳米孔隙中渗透率模型很少考虑此因素。为了探究煤岩微纳米孔隙中孔弹性效应对气体流动机制的影响,基于微纳米孔隙中孔弹性效应与多种机制流动模型,构建一种考虑孔径动态变化的瓦斯表观渗透率模型,并分析动态表观渗透率模型的主控流动机制与微纳米孔隙中滑脱效应对瓦斯开采产量的贡献程度。研究结果表明:孔弹性效应通过影响孔径演化,改变滑脱效应、表面扩散效应对表观渗透率的贡献程度。随着孔隙压力增大,动态表观渗透率比值依次受到气体滑脱效应、孔弹性效应主控,滑脱效应对表观渗透率比值(孔弹性效应影响的表观渗透率与初始表观渗透率的比值)的贡献程度在低压时随着孔隙压力增大迅速下降,在高压时缓慢下降。深部低渗透率煤层瓦斯开采过程中,滑脱效应对瓦斯开采产量的贡献程度分别呈现初期时快速增大,中期时缓慢下降及后期时缓慢增加的趋势。微纳米孔隙平均孔径越低时,滑脱效应对瓦斯开采产量贡献程度越大。

关键词：采矿工程瓦斯表观渗透率孔弹性效应滑脱效应微纳米孔隙瓦斯抽采

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无参数自适应罚函数的高效代理模型优化设计方法

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北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1262-1272页

作者：张伟高正红王超夏露西北工业大学航空学院西安710072 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710072 北京电子工程总体研究所北京100854

在飞行器气动外形优化设计中,复杂约束条件导致设计空间可行域呈现不连续的特征,且理想解大多靠近约束边界,传统高效代理模型方法难以适用。研究了参考点对优化设计的影响,提出了一种考虑约束的参考点选择机制;对于最优解靠近边界的问题... 详细信息

在飞行器气动外形优化设计中,复杂约束条件导致设计空间可行域呈现不连续的特征,且理想解大多靠近约束边界,传统高效代理模型方法难以适用。研究了参考点对优化设计的影响,提出了一种考虑约束的参考点选择机制;对于最优解靠近边界的问题,罚函数法更加有效,但惩罚因子的设置对于罚函数方法影响很大,不合适的惩罚因子反而会损害优化效率,分析了优化过程中罚函数方法对惩罚因子的要求,提出了一种无参数自适应罚函数的代理模优化设计方法,引入基于样本分析的惩罚项,结合归一化目标值和约束值,在优化过程中动态调整惩罚因子,使优化能够尽可能地聚焦于可行域内,迅速收敛到最优解,实现样本的高效配置。通过带约束的函数算例和翼型优化算例证实,所提方法可以大幅提高飞行器气动外形优化设计效率。

关键词：优化设计代理模型参考点气动设计自适应罚函数

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Molecular Mechanism of Polysaccharides Extracted from Chinese Medicine Targeting Gut Microbiota for Promoting Health

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Chinese Journal of Integrative Medicine 2024年第2期30卷 171-180页

作者： ZHAO Wen-xiao wang Tong ZHANG Ya-nan CHEN Qian wang Yuan XING Yan-qing ZHENG Jun DUAN Chen-chen CHEN Lijun ZHAO Hai-jun wang Shijun School of Nursing Shandong University of Traditional Chinese MedicineShandong University of Traditional Chinese MedicineJi'nan(250355)China Shandong Co-innovation Center of Classic Traditional Chinese Medicine Formula Shandong University of Traditional Chinese MedicineJi'nan(250355)China College of Traditional Chinese Medicine Shandong University of Traditional Chinese MedicineJinan(250355)China

The accumulating evidence revealed that gut microbiota plays an important role in pathological process of disease including obesity,type 2 diabetes mellitus,heart failure,and non-alcoholic fatty liver *** extracted from Chinese medicine(CM)can not only alleviate pathological status but also promote health by anti-inflammatory,regulating immunity,lowering blood glucose and lipids,anti-cancer,and *** alterations of gut microbiota composition and metabolism pathways are the potential mechanisms of CM polysaccharides *** addition,they exert functions through gut-organ axis or play an indirect role by synergistic actions with other drugs or components mediated by gut *** review summarizes the molecular mechanisms of CM polysaccharides interacted with intestinal microbial inhabitants as potential prebiotics forpromoting health.

关键词： Chinese medicine polysaccharides gut microbiota short-chain fatty acids lipopolysaccharides gut-organaxis synergistic actions

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Role of heterogenous microstructure and deformation behavior in achieving superior strength-ductility synergy in zinc fabricated via laser powder bed fusion

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INTERNATIONAL JOURNAL OF EXTREME MANUFACTURING 2024年第4期6卷 045003-045003页

作者： Dong, Zhi Han, Changjun Zhao, Yanzhe Huang, jinmiao Ling, Chenrong Hu, Gaoling wang, Yunhui wang, Di Song, Changhui Yang, Yongqiang South China Univ Technol Sch Mech & Automot Engn Guangzhou 510641 Peoples R China

Zinc (Zn) is considered a promising biodegradable metal for implant applications due to its appropriate degradability and favorable osteogenesis properties. In this work, laser powder bed fusion (LPBF) additive manufacturing was employed to fabricate pure Zn with a heterogeneous microstructure and exceptional strength-ductility synergy. An optimized processing window of LPBF was established for printing Zn samples with relative densities greater than 99% using a laser power range of 80 similar to 90 W and a scanning speed of 900 mm s-1. The Zn sample printed with a power of 80 W at a speed of 900 mm s-1 exhibited a hierarchical heterogeneous microstructure consisting of millimeter-scale molten pool boundaries, micrometer-scale bimodal grains, and nanometer-scale pre-existing dislocations, due to rapid cooling rates and significant thermal gradients formed in the molten pools. The printed sample exhibited the highest ductility of similar to 12.1% among all reported LPBF-printed pure Zn to date with appreciable ultimate tensile strength (similar to 128.7 MPa). Such superior strength-ductility synergy can be attributed to the presence of multiple deformation mechanisms that are primarily governed by heterogeneous deformation-induced hardening resulting from the alternative arrangement of bimodal Zn grains with pre-existing dislocations. Additionally, continuous strain hardening was facilitated through the interactions between deformation twins, grains and dislocations as strain accumulated, further contributing to the superior strength-ductility synergy. These findings provide valuable insights into the deformation behavior and mechanisms underlying exceptional mechanical properties of LPBF-printed Zn and its alloys for implant applications. A superior strength-ductility synergy was achieved in pure zinc printed by laser powder bed fusion. A heterogeneous microstructure with bimodal grains and dislocations was obtained. Back-stress hardening, massive dislocations and t

关键词： laser powder bed fusion zinc heterogeneous microstructure bimodal grains strength-ductility synergy IN-VITRO DEGRADATION ZN METAL PARTS MECHANICAL-PROPERTIES POROUS SCAFFOLDS GRAIN-SIZE MG ALLOY PURE ZN QUALITY CYTOTOXICITY STRATEGY

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羟基官能化ACR的制备及其在PBT改性中的应用研究

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中国塑料 2024年第9期38卷 14-19页

作者：马建心王国梁杜中杰王武聪金华邹威王洪张晨北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 中化石化销售有限公司上海200051

采用种子乳液法合成了以微交联聚丙烯酸丁酯(PBA)为橡胶核层,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和功能单体丙烯酸羟乙酯(HEA)为壳层的羟基官能化聚丙烯酸酯橡胶粒子(ACR-OH)。将ACR-OH与异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)混合后加入聚对苯二甲酸丁二酯(P... 详细信息

采用种子乳液法合成了以微交联聚丙烯酸丁酯(PBA)为橡胶核层,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和功能单体丙烯酸羟乙酯(HEA)为壳层的羟基官能化聚丙烯酸酯橡胶粒子(ACR-OH)。将ACR-OH与异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)混合后加入聚对苯二甲酸丁二酯(PBT),利用在熔融共混过程中ACR粒子表面羟基与TGIC中环氧基团的反应以及TGIC与PBT端羟基反应的协同作用,得到ACR与PBT具有良好相容性的改性PBT树脂(PBT/TGIC/ACR-OH)。考察了ACR-OH和TGIC添加量对PBT的冲击强度和拉伸强度的影响。结果表明,由于良好的相容性,羟基官能化ACR的加入可以有效改善PBT的韧性。以100份PBT树脂为基准,当ACR-OH和TGIC的添加量分别为20份和2份时,共混物的冲击强度达到20.45 kJ/m2,是纯PBT(2.43 kJ/m2)的8.4倍;同时,在多官能度TGIC的辅助作用下,当ACR-OH和TGIC的添加量分别为8份和2份时,改性PBT表现出较好的刚韧平衡,其冲击强度、拉伸强度分别为10.87 kJ/m2和42.1 MPa。

关键词：乳液聚合羟基官能化聚丙烯酸酯橡胶粒子聚对苯二甲酸丁二酯相容性冲击强度拉伸强度

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Photoinduced generation of alkyl and phthalimide nitrogen radicals from N-hydroxyphthalimide esters for the synthesis of benzophenone-type bioisosteres

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Science China Chemistry 2024年第10期67卷 3389-3396页

作者： Fei Li Jianyang Dong Huijuan Liao Jiayi Dang Xuechen Zhou Yuying wang Chenya wang Qin Jiang Gang Li Dong Xue Key Laboratory of Applied Surface and Colloid Chemistry Ministry of Education and School of Chemistry and Chemical EngineeringShaanxi Normal University

N-Hydroxyphthalimide（NHPI） esters have emerged as powerful sources of alkyl radicals generated by single-electron transfer,but homolysis of NHPI ester to produce an alkyl radical and a phthalimide nitrogen radical is still in its infancy. In this study, we developed a light-induced method for generation of alkyl and phthalimide nitrogen radicals from NHPI esters and subsequent reactions of the radicals with [1.1.1]propellane and aryl aldehydes for rapid generation of bicycle [1.1.1]pentane ketones. This method does not require metals or photosensitizers, features a broad substrate scope（90 examples） and excellent functional group tolerance, and can be used for the functionalization of structurally complex natural products and drugs. Mechanistic investigations indicate that the reaction involves photoinduced homolytic cleavage of the Cs2CO3-NHPI ester complex to produce alkyl and phthalimide nitrogen radicals and subsequent hydrogen atom transfer between the phthalimide nitrogen radical and the aldehyde to generate an acyl radical.

关键词： phthalimide nitrogen radicals aryl aldehydes hydrogen atom transfer bicycle[1.1.1]pentane ketones bioisosteres

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Organic ligand nanoarchitectonics for BiVO_(4) photoanodes surface passivation and cocatalyst grafting

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Nano Research 2024年第5期17卷 3667-3674页

作者： jingyi Lin Xin Li Zhiliang wang Runlu Liu Hui Pan Yixin Zhao Lingti Kong Yao Li Shenmin Zhu Lianzhou wang State Key Laboratory of Metal Matrix Composites School of Materials Science and EngineeringShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Nanomaterials Centre School of Chemical Engineering and Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnologythe University of QueenslandQLD 4072Australia School of Environmental Science and Engineering Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Hubei Key Laboratory of Plasma Chemistry and Advanced Materials Wuhan Institute of TechnologyWuhan 430205China

Bismuth vanadate(BiVO_(4))is a promising photoanode material for efficient photoelectrochemical(PEC)water splitting,whereas its performance is inhibited by detrimental surface *** solve the problem,herein,a low-cost organic molecule 1,3,5-benzenetricarboxylic acid(BTC)is selected for surface passivation of BiVO_(4) photoanodes(BVOs),which also provides bonding sites for Co^(2+)to anchor,resulting in a Co-BTC-BVO *** to its strong coordination with metal ions,BTC not only passivates surface states of BVO,but also provides bonding between BVO and catalytic active sites(Co^(2+))to form a molecular *** study and interfacial charge kinetic investigation reveal that chemical bonding formed at the interface greatly suppresses charge recombination and accelerates charge *** obtained Co-BTC-BVO photoanode exhibits a photocurrent density of 4.82 mA/cm^(2) at 1.23 V *** hydrogen electrode(RHE)and a low onset potential of 0.22 VRHE under AM 1.5 G illumination,which ranks among the best photoanodes coupled with Co-based *** work presents a novel selection of passivation layers and emphasizes the significance of interfacial chemical bonding for the construction of efficient photoanodes.

关键词： bismuth vanadate photoanode water splitting surface passivation bridging ligands

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冷弯薄壁型钢四肢箱形拼合截面柱受压承载能力设计方法

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工程力学 2024年第7期41卷 186-201页

作者：杨竞杰王卫永石宇重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆400045

冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱是一种常见拼合柱,主要用于多层冷弯薄壁型钢结构建筑承受集中荷载。对其极限承载力,已有大量试验研究,但仍缺少可靠的设计方法,不便于工程应用。该文基于已有的试验研究成果,建立了相应的数值分析模型,... 详细信息

冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱是一种常见拼合柱,主要用于多层冷弯薄壁型钢结构建筑承受集中荷载。对其极限承载力,已有大量试验研究,但仍缺少可靠的设计方法,不便于工程应用。该文基于已有的试验研究成果,建立了相应的数值分析模型,并对模型进行验证。在验证后的数值模型上进行参数分析,分析了具有不同尺寸和构造的冷弯薄壁型钢四肢箱型拼合截面柱承载能力。基于数值法和能量法分别计算拼合截面柱的局部屈曲和整体屈曲弹性临界荷载,并将该临界荷载与美国规范中的直接强度法相结合,提出其极限承载力计算方法。研究结果表明,该文提出的修正方法相较于美国规范中的计算公式精度更高,也偏于安全。

关键词：钢结构冷弯薄壁型钢拼合柱承载力设计方法

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基于“桥式”阻尼声学黑洞结构的振动抑制机理分析

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机械工程学报 2024年第7期60卷 134-143页

作者：汪恒黄薇季宏丽裘进浩南京航空航天大学航空航天结构力学及控制国家重点实验室南京210016 南京理工大学机械工程学院南京210094

在工程中通常采用大面积敷设均匀阻尼材料的方式实现结构振动抑制,但是大量阻尼耗材的使用导致结构重量增加,而且振动抑制效率不高。声学黑洞(Acoustic black hole,ABH)作为一种新型轻质阻尼,通过结构厚度剪裁实现以高效波能量聚焦与耗... 详细信息

在工程中通常采用大面积敷设均匀阻尼材料的方式实现结构振动抑制,但是大量阻尼耗材的使用导致结构重量增加,而且振动抑制效率不高。声学黑洞(Acoustic black hole,ABH)作为一种新型轻质阻尼,通过结构厚度剪裁实现以高效波能量聚焦与耗散,近年来受到广泛关注。该研究提出“桥式”声学黑洞阻尼结构(Bridge-ABH,B-ABH)设计,将声学黑洞结构内嵌于阻尼层材料中,提升结构的振动能量耗散效率的同时减轻结构重量。通过有限元仿真建立B-ABH结构数值模型,研究了具有高损耗特征的B-ABH阻尼材料结构波能量传播特性。同时通过对B-ABH阻尼结构振动机械能流分析,探究了B-ABH结构特性对高阻尼材料中的能量耗散效率影响,揭示了B-ABH阻尼结构振动抑制机理。此外,采用附加质量进一步提升结构低频振动效果。研究结果表明,附加质量B-ABH阻尼结构相比较均匀阻尼层质量减少30%的同时,结构振动抑制在10~1 000 Hz频率范围内平均降低了4.6 dB。

关键词：声学黑洞高阻尼能量聚集机械能流

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