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Enhancing the thermal conductivity of nanofibrillated cellulose films with 1D BN belts formed by in-situ generation and sintering of BN nanosheets

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Journal of Advanced Ceramics 2023年第12期12卷 2257-2270页

作者： Baokai Wang Zheng Zhao Mengyi Li Mengyang Niu Jialu Tian Chang Yu Shiqin Wan Ming Yue weiwei xuan Wenbin Cao Zhaobo Tian Kexin Chen Qi Wang School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China School of Civil and Resource Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China School of Energy and Environmental Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China School of Microelectronics Southern University of Science and TechnologyShenzhen 518055China State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China

The rapid miniaturization and high integration of modern electronic devices have brought an increasing demand for polymer-based thermal management materials with higher thermal *** nitride nanosheets(BNNs)have been widely used as thermally conductive fillers benefiting from the extremely high intrinsic thermal ***,the small lateral size and weak interface bonding of BNNs enabled them to only form thermally conductive networks through physical overlap,resulting in high interfacial thermal *** address this issue,an innovative strategy based on interface engineering was proposed in this ***-aspect-ratio boron nitride belts(BNbs)were successfully synthesized by carbon thermal reduction nitridation method through the in-situ generation and sintering of *** surface of BNb showed the sintering of numerous smaller-sized BNNs,which precisely addresses the issue of weak interfacial bonding between *** this basis,the as-synthesized BNbs were combined with nano-fibrillated cellulose(NFC)to prepare NFC/BNb composite films through a facile vacuum filtration *** to the thermally conductive network formed by the horizontal oriented arrangement of BNb and their particular morphological advantages,the NFC/BNb films demonstrated significantly higher in-plane thermal conductivity than that of NFC/BNNs films,achieving the highest value of 19.119 W·m^(−1)·K^(−1) at a 20 wt%filling *** addition,the NFC/BNb films also exhibited superior thermal stability,mechanical strength,flexibility,and electrical insulation performance,suggesting the significant application potential of the designed BNb fillers in the thermal management field.

关键词： boron nitride(BN) thermal management materials vacuum filtration flexible thermally conductive films

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化学链燃烧铁基载氧体还原反应积炭趋势

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化工学报 2012年第3期63卷 904-909页

作者：玄伟伟张建胜清华大学热能工程系北京100084

利用热重分析仪对采用机械混合法自行制备的铁基载体还原过程中的积炭现象进行了实验研究。根据实验获得的热重曲线对铁基载氧体的CH4还原特性进行了分析,实验结果表明,CH4与铁基载氧体的还原反应过程中存在较为严重的积炭影响,且气体... 详细信息

利用热重分析仪对采用机械混合法自行制备的铁基载体还原过程中的积炭现象进行了实验研究。根据实验获得的热重曲线对铁基载氧体的CH4还原特性进行了分析,实验结果表明,CH4与铁基载氧体的还原反应过程中存在较为严重的积炭影响,且气体的浓度对反应有较大的影响。通过检测载氧体氧化过程中生成的CO2量对这种影响进行了定量分析,结果表明积炭随着循环次数的增多而略有下降。XRD和SEM分析结果显示还原反应生成的C部分与载体反应生成Fe3C,另一部分以碳丝的形式存在于载体表面以及颗粒之间。

关键词：化学链燃烧机械混合法铁基载氧体积炭

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碱金属/(FeO+CaO+MgO)对硅酸盐灰熔渣结构和黏度的影响机理

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化工学报 2023年第4期74卷 1764-1771页

作者：张永泉玄伟伟北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

熔渣在高温液态炉侧壁的流动情况强烈影响高温炉的平稳运行。熔体中碱性金属对熔融灰渣的流动特性有着重要影响,且不同碱性组分对熔体的特性影响不同。通过FactSage热力学计算和分子动力学模拟,研究在SiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量不变的情... 详细信息

熔渣在高温液态炉侧壁的流动情况强烈影响高温炉的平稳运行。熔体中碱性金属对熔融灰渣的流动特性有着重要影响,且不同碱性组分对熔体的特性影响不同。通过FactSage热力学计算和分子动力学模拟,研究在SiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量不变的情况下,Na_(2)O、K_(2)O和FeO、CaO、MgO的相对比例对煤灰熔体黏度和微观结构的影响。研究发现,随着M_(2)O/MO的增加,熔体中的高聚合度单元Q4占比增大,同时桥氧(BO)增加,非桥氧(NBO)减少,使熔体的聚合度增大。碱性氧化物对熔体的电荷补偿能力由大到小依次为K2O>Na_(2)O>MO。当碱金属氧化物(Na_(2)O、K2O)替换FeO、CaO、MgO后部分M+脱离NBO充当电荷补偿离子,生成BO;脱离的M+解聚用于维持电荷平衡的三簇氧(TO),生成BO。这种结构上的变化增大了熔体的黏度。

关键词：碱金属氧化物分子动力学模拟黏度熔渣结构电荷补偿

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基于ReaxFF-MD和DFT的废旧PP塑料水蒸气气化机理研究

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化工学报 2022年第11期73卷 5251-5262页

作者：玄伟伟董彦吾王海轮北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

气化技术是处理日益增多的废旧塑料并生产富H_(2)合成气的重要方法。利用ReaxFF-MD与DFT方法相结合研究了聚丙烯(PP)塑料水蒸气气化的反应机理及各产物气的生成路径,进一步探究了温度、水含量对合成气产物分布的影响。研究结果表明:PP... 详细信息

气化技术是处理日益增多的废旧塑料并生产富H_(2)合成气的重要方法。利用ReaxFF-MD与DFT方法相结合研究了聚丙烯(PP)塑料水蒸气气化的反应机理及各产物气的生成路径,进一步探究了温度、水含量对合成气产物分布的影响。研究结果表明:PP塑料的水蒸气气化前期以解离能较小处的单体连接键断裂形成丙烯(CH_(3)—CH=CH_(2))单体为主要反应过程。随后,单体继续解离生成更小的C_(1)~C_(2)烃类分子及·H、CH_(3)·等自由基片段。在水蒸气重整反应阶段,H_(2)的生成有多种路径,但由前期含C结构上脱掉的游离·H自由基与H_(2)O的结合是H_(2)的最主要生成路径,占据了H_(2)生成量的70%。同时伴随产生的·OH自由基通过与小分子结合,脱H等过程,是CO的主要生成方式。提高温度和含水量可促进烃类的水蒸气重整反应,从而提高H_(2)和CO合成气产率,但改善效果逐渐减弱。以上结果对于掌握塑料水蒸气反应进程,以及实验参数调整有重要指导意义。

关键词：分子模拟气化废旧塑料合成气化学反应

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非牛顿煤灰配渣的结晶特性

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化工学报 2016年第6期67卷 2612-2617页

作者：玄伟伟张建胜夏德宏北京科技大学机械学院北京100083 北京科技大学冶金节能减排北京市重点实验室北京100083 清华大学热能工程系北京100084

气流床气化炉内熔渣的结晶会对渣层的黏度产生重要影响,使熔渣由牛顿流体转变为非牛顿流体。采用单热电偶在线观察系统(SHTT)、高温淬冷炉、X射线衍射(XRD)等对一种五元组分的模拟煤灰渣从结晶的角度进行研究,在线记录了晶体的生长形貌... 详细信息

气流床气化炉内熔渣的结晶会对渣层的黏度产生重要影响,使熔渣由牛顿流体转变为非牛顿流体。采用单热电偶在线观察系统(SHTT)、高温淬冷炉、X射线衍射(XRD)等对一种五元组分的模拟煤灰渣从结晶的角度进行研究,在线记录了晶体的生长形貌,获得了熔渣析晶的时间-温度-转变(TTT)曲线,研究熔渣在不同温度和冷却速率下的结晶特性以及晶体的类型。实验结果表明温度的降低使结晶驱动力增加,结晶孕育时间减少,但温度过低使黏度增加,晶体生长受限,因此生成的晶体尺寸较小。熔渣的结晶在不同温度区间析出的矿物不同,主要的晶体产物在高温区为透辉石,低温区有少量钙长石生成。冷却速率的增加会使晶体的生长尺寸减小,非晶态含量增加,但对晶体的种类影响不大。

关键词：气化气流床非牛顿熔渣结晶晶相类型

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不同温度下煤灰熔渣的结构演变规律

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化工学报 2019年第8期70卷 3094-3103页

作者：王浩男玄伟伟夏德宏北京科技大学能源与环境工程学院

采用热力学计算和分子动力学模拟方法研究了高铁煤灰熔体的结构特征以及结构随温度的变化规律,计算了不同温度下Fe^3+和Fe^2+的含量,分析了径向分布函数、配位数、键角、桥氧与非桥氧、Qn结构单元等结构特征。热力学计算的结果显示温度... 详细信息

采用热力学计算和分子动力学模拟方法研究了高铁煤灰熔体的结构特征以及结构随温度的变化规律,计算了不同温度下Fe^3+和Fe^2+的含量,分析了径向分布函数、配位数、键角、桥氧与非桥氧、Qn结构单元等结构特征。热力学计算的结果显示温度升高有利于Fe^3+转变成Fe^2+,据此得到了Fe^3+/Fe^2+随温度的变化规律。在采用BMH势函数的基础上,分子动力学模拟显示熔体具有短程有序,长程无序的结构特征。随着温度升高,各离子对的径向分布函数曲线的高度和尖锐度下降,各离子的较高配位状态减少,较低配位状态增加,键角曲线的高度和锐度降低并向较小的方向移动,预示着离子的聚集程度减弱,熔体内部的无序化程度增强。氧的配位状态和Qn的变化是熔体聚合度变化的直观反映,温度升高导致三配位氧和桥氧含量降低,非桥氧和自由氧含量增加,并最终导致较高聚合度的Q4结构单元解体生成较低聚合度的Q3、Q2、Q1和Q0结构单元。

关键词：高铁煤灰熔渣显微结构分子模拟计算机模拟热力学计算聚合度

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水冷壁气化炉内熔渣流动特性模型

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化工学报 2015年第3期66卷 888-895页

作者：毕大鹏赵勇管清亮玄伟伟张建胜清华大学热能工程系、热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

通过将3D气化炉模型、熔渣一维流动传热模型和颗粒壁面捕捉模型耦合,对工业水煤浆水冷壁气化炉内的熔渣流动特性进行模型研究。重点分析了颗粒壁面行为对气化炉结渣的影响以及氧煤比变化对于渣层厚度的影响,并简要分析了水冷壁气化炉和... 详细信息

通过将3D气化炉模型、熔渣一维流动传热模型和颗粒壁面捕捉模型耦合,对工业水煤浆水冷壁气化炉内的熔渣流动特性进行模型研究。重点分析了颗粒壁面行为对气化炉结渣的影响以及氧煤比变化对于渣层厚度的影响,并简要分析了水冷壁气化炉和耐火砖气化炉的差异。研究结果表明:大粒径颗粒易于被壁面捕捉,利于穹顶和直筒段渣层的形成,但不利于碳转化率的提高;小粒径颗粒具有高碳转化率,是下游细灰的主要来源,容易加剧下游受热面和灰黑水系统的负担;水冷壁气化炉内形成的固态渣层是气化炉热阻的主要组成部分,能够起到'以渣抗渣'的作用。

关键词：熔渣流动气化颗粒流颗粒行为热阻

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非牛顿熔渣冷却析晶行为研究进展

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洁净煤技术 2023年第7期29卷 148-163页

作者：张永泉玄伟伟张建胜北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 清华大学热能工程系北京100084

气化技术是煤化工的龙头技术,气流床气化炉具有燃料适用广、转化率高等优势,是大型煤气化的发展方向。由于原料组分或操作条件变化,反应后的灰熔渣在流动过程中会因晶体析出呈现非牛顿流体特性,造成排渣不畅,因此掌握炉内熔渣析晶行为... 详细信息

气化技术是煤化工的龙头技术,气流床气化炉具有燃料适用广、转化率高等优势,是大型煤气化的发展方向。由于原料组分或操作条件变化,反应后的灰熔渣在流动过程中会因晶体析出呈现非牛顿流体特性,造成排渣不畅,因此掌握炉内熔渣析晶行为对控制熔渣的流变特性及设备稳定运行有重要指导意义。论述了非牛顿熔渣析晶行为研究,分析了灰渣中结晶行为的影响因素。不同过冷度带来的晶体生长驱动力不同,从而影响晶体生长速率。增大冷却速率会导致晶体孕育时间不足,晶体生长较小。冷却速率超过熔渣的临界冷却速率时,熔渣呈现玻璃体状态。熔渣中主要成分变化导致熔渣的扩散特性及晶体类型改变,熔体碱性组分增加会促进熔渣结晶。此外,不同晶体种类,晶体大小和形状、固液界面析晶反应、晶体生长速率等均发生变化,从而引起流变特性变化。因此,总结了熔渣中几种常见晶体(钙长石、黄长石和尖晶石)的生长特性,以及晶体对熔渣流变特性的影响。对于非牛顿气化渣,晶体析出种类及对应的晶体生长特性仍不明确,有待进一步研究。通过晶体生长预测和控制来调节熔渣流变行为,将实现炉内液态渣层沿程流动的黏度变化预测,对于优化工程中液态排渣炉内熔渣流动有重要指导意义。

关键词：非牛顿熔渣结晶动力学晶体特性流变特性

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Three-dimensional fracture of UO2 ceramic pellets by phase field modeling

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2025年第1期Mechanics & Astronomy) .卷 169-180页

作者： Wei Xiong xuan Ye Hongzhang Cheng Xiaoming Liu Institute of Nuclear and New Energy Technology Collaborative Innovation Center of Advanced Nuclear Energy Technology Key Laboratory of Advanced Reactor Engineering and Safety of Ministry of Education Tsinghua University State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics Institute of Mechanics Chinese Academy of Sciences School of Engineering Science University of Chinese Academy of Sciences

Fracture is the primary failure type for the UO2ceramic pellets,which are operated under irradiation and thermal processes,and physically confined by the *** this work,by combining closely coupled physical processes of heat conduction,heat transfer,and mechanical deformation with the cohesive phase field framework,we proposed a high-precision modeling of quasistatic cracking of three-dimensional （3D） UO2ceramic fuel pellets under high temperature and *** simulation results agree well with the experimental results,indicating that the proposed method has the potential to capture 3D crack modes in the interested time ***,we studied the relation of the 3D fracture patterns of fuel pellets with the peak power *** was found that the power level plays a critical role in determining the competition between radial and circumferential cracks,as well as transverse penetrating cracks.

关键词： phase field method nuclear fuel pellet coupled thermo-mechanical model thermal fracture

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Emerging progress: photochemical transformation of nitroso compounds

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Science China Chemistry 2025年第1期68卷 118-133页

作者： Ze-Le Chen Qiang-Qiang Li Armido Studer Jun xuan Anhui Province Key Laboratory of Chemistry for Inorganic/Organic Hybrid Functionalized Materials School of Chemistry & Chemical Engineering Anhui University Organisch-Chemisches Institut Universitat Münster

Nitroso compounds have emerged as highly valuable reaction partners or reagents in organic synthesis due to their rich *** versatile profile of these compounds allows them to function as electrophiles, nucleophiles, diradicals, and radical acceptors in diverse transformations. In recent years, notable progress has been made in harnessing photochemical reactions with nitroso compounds to prepare N,O-containing structures using mild and eco-friendly conditions. Various nitroso compounds like nitrosoarenes, acyloxy nitroso compounds, N-nitrosoamines and nitrites have received significant attention for their ability to introduce NO moieties into complex molecules that are otherwise difficult to access. In this review, we provide an overview of the recent advancements in the visible light-induced conversion of nitroso compounds, with particular emphasis on their role as bifunctional reagents and acceptors of radicals, carbenes and nitrenes.

关键词： nitroso compounds photochemistry radical reaction carbene transformation nitrosoarenes

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