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Polaron interfacial entropy as a route to high thermoelectric performance in DAE-doped PEDOT:PSS films

National Science Review 2024年第3期11卷 259-270页

作者： Jiajia Zhang caichao ye Genwang Wei Liang Guo Yuhang Cai Zhi Li Xinzhi Wu Fangyi Sun Qikai Li Yupeng Wang Huan Li Yuchen Li Shuaihua Wang Wei Xu Xuefeng Guo Wenqing Zhang Weishu Liu Department of Materials Science and Engineering Southern University of Science and Technology Academy for Advanced Interdisciplinary Studies and Guangdong Provincial Key Laboratory of Computational Science and Material Design Southern University of Science and Technology Department of Mechanical and Energy Engineering Southern University of Science and Technology Beijing National Laboratory for Molecular Sciences Key Laboratory of Organic Solids Institute of Chemistry Chinese Academy of Sciences College of Chemistry and Molecular Engineering National Biomedical Imaging Centre Peking University Guangdong Provincial Key Laboratory of Functional Oxide Materials and Devices Southern University of Science and Technology

Enhancing the thermoelectric transport properties of conductive polymer materials has been a long-term challenge, in spite of the success seen with molecular doping strategies. However, the strong coupling between the thermopower and the electrical conductivity limits thermoelectric performance. Here, we use polaron interfacial occupied entropy engineering to break through this intercoupling for a PEDOT:PSS(poly（3,4-ethylenedioxythiophene）-poly（4-styrenesulfonate）) thin film by using photochromic diarylethene（DAE） dopants coupled with UV-light modulation. With a 10-fold enhancement of the thermopower from 13.5 μV K-1to 135.4 μV K-1and almost unchanged electrical conductivity, the DAE-doped PEDOT:PSS thin film achieved an extremely high power factor of 521.28 μW m-1K-2from an original value of 6.78 μW m-1K-2. The thermopower was positively correlated with the UV-light intensity but decreased with increasing temperature, indicating resonant coupling between the planar closed DAE molecule and PEDOT. Both the experiments and theoretical calculations consistently confirmed the formation of an interface state due to this resonant coupling. Interfacial entropy engineering of polarons could play a critical role in enhancing the thermoelectric performance of the organic film.

关键词： thermoelectric PEDOT: PSS interfacial occupied entropy resonant coupling UV-light modulation

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Natural Graphene Plasmonic Nano-Resonators for Highly Active Surface-Enhanced Raman Scattering Platforms

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Energy & Environmental Materials 2023年第5期6卷 269-280页

作者： Xiaoqiang Feng Zhiduo Liu Guanglin Zhang Shan Zhang Shuiping Huang Zhengyi He Genwang Wei Siwei Yang Yangguang Zhu caichao ye Cheng-Te Lin Guqiao Ding Gang Wang Department of Microelectronic Science and Engineering School of Physical Science andNingbo UniversityNingbo 315211China State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics Institute of SemiconductorsChinese Academy of SciencesBeijing 100083China Academy for Advanced Interdisciplinary Studies&Guangdong Provincial Key Laboratory of Computational Science and Material Design Southern University of Science and TechnologyShenzhen 518055China Department of Materials Science and Engineering Southern University of Science and TechnologyShenzhen 518055China State Key Laboratory of Functional Materials for Informatics Shanghai Institute of Microsystem and Information TechnologyChinese Academy of SciencesShanghai 200050China Key Laboratory of Marine Materials and Related Technologies Zhejiang Key Laboratory of Marine Materials and Protective TechnologiesNingbo Institute of Materials Technology and EngineeringChinese Academy of SciencesNingbo 315201China

Highly sensitive and uniform three-dimensional(3D)hybrid heterogeneous structures for use in surface-enhanced Raman scattering(SERS)experiments were fabricated by sequentially decorating high-quality,ultra-clean,graphene quantum dots(GQDs)and Ag nanoparticles(Ag-NPs)onto ***-difference time-domain calculations and scanning Kelvin probe microscopy were used to verify that the Ag-NPs/GQDs/3D-graphene system facilitates substantial electromagnetic enhancement(due to the occurrence of two kinds of"gaps"between the Ag-NPs that form 3D"hot spots")and additional chemical enhancement(in detecting someπ-conjugated molecules).The SERS mechanism was explored in further detail via experimental analysis and confirmed by performing theoretical *** large surface area of the 3D substrate(due to the large specific surface areas of the GQDs and 3D-graphene)results in a better enrichment effect which helps produce lower detection *** particular,the detection limits obtained using the Ag-NPs/GQDs/3D-graphene platform can reach 10^(-11)M for rhodamine 6G,10^(-10)M for methylene blue and dopamine,and 10^(-7)M for tetramethylthiuram disulfide and methyl parathion in apple juice(these are superior to most of the results reported using graphene-based SERS substrates).In summary,the 3D-platform Ag-NPs/GQDs/3D-graphene/Si shows outstanding SERS *** therefore has excellent application prospects in biochemical molecular detection and food safety monitoring.

关键词： Ag-NPs/GQDs/3D-graphene chemical enhancement dopamine Electromagnetic enhancement

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Adsorption and Decomposition of HMX and CL-20 on Al(111) Surface by DFT Investigation

Adsorption and Decomposition of HMX and CL-20 on Al(111) Sur...

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第十六届中国科协年会——分9含能材料及绿色民爆产业发展...

作者： caichao ye Xuehai JU School of Chemical Engineering Nanjing University of Science and Technology

The adsorption and decomposition of HMX and CL-20 molecule on the Al(111)surface were investigated by the generalized gradient approximation(GGA)of density functional theory(DFT).The calculations employed a supercell(6×6×3)slab model and three-dimensional periodic boundary *** strong attractive forces between HMX(or CL-20)molecule and Al atoms induce the N-O and N-N bonds breaking of the nitro ***,the dissociated oxygen atoms,NO2groups,and radical fragments of HMX or CL-20 oxidize the Al *** largest adsorption energy is-1792.7 kJ/mol in B1,where CL-20 decomposes into four O atoms and a CL-20 *** the number of the radical species in adsorption configurations increases,the corresponding adsorption energy increases *** also investigated the decomposition mechanism of HMX and CL-20molecules on the Al(111)*** activation energies(Ea)for the dissociations A2,A3,B1 and B6are 31.2,47.9,75.5 and 75.9 kJ/mol,*** CL-20 is more sensitive than HMX in its gaseous state,the Ea of CL-20 is higher than that of HMX when they adsorb and decompose on the Al(111)surface,which indicates that the HMX is even easier to decompose on Al(111)surface as compared to CL-20.

关键词： HMX and CL-20 adsorption and dissociation Al(111) surface density functional theory

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应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学建模及解耦方法

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中国机械工程 2024年第4期35卷 591-601页

作者：唐浩谭建军李浩朱才朝叶伟孙章栋重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 重庆望江工业有限公司江苏分公司盐城224100 湖北汽车工业学院机械工程学院十堰442002

在行星轮系动力学建模中,常以非线性油膜力或线性刚度-阻尼形式考虑其对系统动力学特性的影响,前者仿真精度高但计算成本也高,后者计算效率高却忽略了油膜力和轴颈-轴套偏心量的时变性,仿真精度有限。为此,以2MW级风电齿轮箱为研究对象... 详细信息

在行星轮系动力学建模中,常以非线性油膜力或线性刚度-阻尼形式考虑其对系统动力学特性的影响,前者仿真精度高但计算成本也高,后者计算效率高却忽略了油膜力和轴颈-轴套偏心量的时变性,仿真精度有限。为此,以2MW级风电齿轮箱为研究对象,建立滑动轴承时变线性刚度-阻尼模型,提出计入轴颈-轴套时变偏心量的滑动轴承附加偏心修正力计算方法;利用行星架销轴-行星轮变形协调关系,将时变线性刚度-阻尼模型与附加偏心修正力进行耦合;建立应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学模型,对比了工况和轴承参数对模型计算精度与系统动态响应的影响,并通过试验加以验证。研究结果表明,齿轮副动态啮合力波动会使滑动轴承刚度-阻尼系数和附加偏心修正力产生周期性变化;在稳定和瞬态工况下,提出的模型可以很好地预测系统响应,尤其是行星轮振动响应;减小滑动轴承宽径比与间隙、增大输入转矩可以改善系统均载性能。

关键词：风电齿轮箱行星轮系滑动轴承动力学

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Numerical study on butterfly wings around inclusion based on damage evolution and semi-analytical method

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Friction 2022年第9期10卷 1335-1352页

作者： ye ZHOU caichao ZHU Xiaojin CHEN Wei ye State Key Laboratory of Mechanical Transmissions Chongqing UniversityChongqing 400030China College of Aerospace Engineering Chongqing UniversityChongqing 400044China Chongqing Wangjiang Industrial Co. Chongqing 400071China

Butterfly wings are closely related to the premature failure of rolling element *** this study,butterfly formation is investigated using the developed semi-analytical three-dimensional(3D)contact model incorporating inclusion and material property *** 3D elastic field introduced by inhomogeneous inclusion is solved by using numerical approaches,which include the equivalent inclusion method(EIM)and the conjugate gradient method(CGM).The accumulation of fatigue damage surrounding inclusions is described using continuum damage *** coupling between the development of the damaged zone and the stress field is *** effects of the inclusion properties on the contact status and butterfly formation are discussed in *** model provides a potential method for quantifying material defects and fatigue behavior in terms of the deterioration of material properties.

关键词： contact fatigue butterfly wings semi-analytical method damage evolution

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风电渗碳齿轮内部疲劳断裂可靠性研究

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振动与冲击 2023年第7期42卷 106-113,132页

作者：柏厚义朱才朝周烨陈晓金冯厚斌叶伟重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆望江工业有限公司民品研发中心重庆400071

齿轮内部疲劳断裂作为风电渗碳齿轮典型失效形式,是限制风电齿轮箱服役性能提升的瓶颈之一。基于应力强度模糊干涉函数和齿轮材料强度退化理论,结合风电LDD载荷与Dang Van多轴疲劳准则建立渗碳齿轮内部疲劳断裂可靠度分析模型,通过与某2... 详细信息

齿轮内部疲劳断裂作为风电渗碳齿轮典型失效形式,是限制风电齿轮箱服役性能提升的瓶颈之一。基于应力强度模糊干涉函数和齿轮材料强度退化理论,结合风电LDD载荷与Dang Van多轴疲劳准则建立渗碳齿轮内部疲劳断裂可靠度分析模型,通过与某2 MW风电齿轮失效样本进行对比验证了模型的适用性。采用因子试验设计方法分析齿轮硬度梯度和微观修形对内部疲劳断裂失效的影响,通过材料暴露系数回归方程进行望小优化设计获得主因子最佳参数匹配。研究结果表明心部硬度、齿向鼓形对内部疲劳断裂失效影响权重最大,通过优化设计将该齿轮副内部疲劳断裂可靠度由0.968 399提高至0.972 678。

关键词：风电齿轮轮齿内部疲劳断裂(TIFF) 可靠度强度退化硬度梯度

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基于环境等值线法的海上浮式风机长期极限响应预测

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重庆大学学报 2022年第10期45卷 11-24页

作者：柴子元朱才朝谭建军宋朝省王叶重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 中国船舶集团海装风电股份有限公司重庆401122

为保证海上浮式风机在复杂的风浪环境载荷作用下正常服役,需要评估海上浮式风机的长期极限响应。通过实测风浪的联合概率分布,利用基于逆一次可靠度法(IFORM)和逆二次可靠度法(ISORM)的环境等值线法获取环境工况组合,模拟风机短期响应... 详细信息

为保证海上浮式风机在复杂的风浪环境载荷作用下正常服役,需要评估海上浮式风机的长期极限响应。通过实测风浪的联合概率分布,利用基于逆一次可靠度法(IFORM)和逆二次可靠度法(ISORM)的环境等值线法获取环境工况组合,模拟风机短期响应并结合Gumbel极值分布计算风机长期极限响应,实现了对海上浮式风机50 a重现周期的极限响应预测。研究结果表明:风浪联合作用下,随着平均风速增大,平台纵荡运动、叶根面外弯矩和塔基前后弯矩出现了先增大后减少的趋势;随着有义波高增大,平台纵荡运动最大值和平均值、塔基前后弯矩最大值也随之增大;与基于IFORM的环境等值线法相比,基于ISORM的环境等值线法可以涵盖更多的环境工况组合,得到更大的浮式风机长期极限响应,进一步提高了风机结构设计安全性。

关键词：海上浮式风机逆一次可靠度法逆二次可靠度法环境等值线法长期极限响应

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考虑扭转速度预估的大型风电机组传动链扭振抑制方法

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重庆大学学报 2023年第9期46卷 1-12页

作者：任坤涛朱才朝谭建军宋朝省王叶重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司重庆401122

大型风电机组传动链转动惯量大,在随机风速作用下低频扭振风险高,而传统基于确定扭转速度控制目标的传动链扭振控制方法未考虑因测量设备引起的随机测量噪声对扭转速度的影响,可能导致控制性能下降。针对扭转速度测量不确定性,提出了大... 详细信息

大型风电机组传动链转动惯量大,在随机风速作用下低频扭振风险高,而传统基于确定扭转速度控制目标的传动链扭振控制方法未考虑因测量设备引起的随机测量噪声对扭转速度的影响,可能导致控制性能下降。针对扭转速度测量不确定性,提出了大型风电机组传动链扭振自抗扰控制方法,设计了KF-ADRC扭振控制器,通过卡尔曼滤波动态估计传动链扭转速度,并以扭转速度为零作为ADRC控制目标,控制发电机电磁转矩,抑制传动链低频扭振。研究结果表明:当常规的扭振控制器输入信号存在随机测量噪声时,会显著降低其对传动链低频扭振的抑制性能,而KF-ADRC扭振控制器在输入信号存在测量噪声时可有效预估传动链扭转速度,较好地实现了传动链低频扭振抑制效果。

关键词：风电机组传动链低频扭振自抗扰控制卡尔曼滤波

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弹流润滑对齿轮接触疲劳寿命影响研究

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南京航空航天大学学报 2016年第6期48卷 781-788页

作者：朱才朝周烨刘怀举顾宗琳重庆大学机械传动国家重点实验室

现有齿轮传动接触疲劳强度校核主要以干接触下最大赫兹应力为指标,而齿轮往往是在润滑条件下工作,且受时变次表面应力场的作用。本文结合齿轮几何学、运动学参数及润滑特性,考虑接触曲率半径、卷吸速度、齿间啮合力等时变量,建立齿轮弹... 详细信息

现有齿轮传动接触疲劳强度校核主要以干接触下最大赫兹应力为指标,而齿轮往往是在润滑条件下工作,且受时变次表面应力场的作用。本文结合齿轮几何学、运动学参数及润滑特性,考虑接触曲率半径、卷吸速度、齿间啮合力等时变量,建立齿轮弹流润滑接触分析模型;利用DC-FFT算法求解次表面应力场,结合临界平面疲劳准则,研究齿轮接触过程中的疲劳寿命和裂纹萌生机理,讨论工况变化对疲劳寿命影响规律。结果表明:弹流润滑条件下齿轮疲劳寿命相对于赫兹干接触有明显提升,这是由于齿面压力变化导致的次表面应力场变化改变了临界平面角,使等效疲劳参数减小,齿轮接触疲劳寿命增加;输入扭矩的增加将大幅降低疲劳寿命,二者变化呈现非线性关系,且会使裂纹萌生位置远离齿面,在等温牛顿流体情况下,转速变化对疲劳寿命的影响相对较小。

关键词：齿轮弹流润滑应力场疲劳寿命

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中国辣椒(Capsicum chinense)果色转变的比较代谢组分析

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分子植物育种 2023年第5期21卷 1701-1708页

作者：张晓宁李彩朝金威恒叶正张雨李林舒黄英郝园园汪志伟海南大学园艺学院海南省热带园艺作物品质调控重点实验室海口570228 海南大学三亚南繁研究院海南省崖州湾种子实验室三亚572025

为探究辣椒果实转色前后的代谢产物差异,本研究以中国辣椒两份种质(HNUCC16和HNUCC22)为实验材料,采用LC-MS法检测中国辣椒的非靶向代谢物质,比较分析了辣椒转色前后的代谢产物。结果表明,在两份中国辣椒种质果实中,转色后果实中的苯丙... 详细信息

为探究辣椒果实转色前后的代谢产物差异,本研究以中国辣椒两份种质(HNUCC16和HNUCC22)为实验材料,采用LC-MS法检测中国辣椒的非靶向代谢物质,比较分析了辣椒转色前后的代谢产物。结果表明,在两份中国辣椒种质果实中,转色后果实中的苯丙氨酸、L-天冬酰胺、天冬氨酸等代谢物的含量显著高于转色前的果实,并与ABC转运蛋白代谢通路(ABC transporters)、丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢通路(Alanine,aspartate and glutamate metabolism)、氨酰t RNA生物合成(Aminoacyl-tRNA biosynthesis)等密切相关。通过比较两份中国辣椒种质转色后果实中的差异代谢物,发现HNUCC22中棕榈酸、次黄嘌呤、葡萄糖、天冬氨酸等物质含量显著高于HNUCC16,且与氨酰tRNA生物合成通路、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等通路相关。本研究为中国辣椒果色等相关性状的分子遗传改良提供一定的参考。

关键词：代谢组中国辣椒果色 LC-MS

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