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Plasma-assisted aerogel interface engineering enables uniform Zn^(2+)flux and fast desolvation kinetics toward zinc metal batteries

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Journal of Energy Chemistry 2024年第8期95卷 29-38,I0002页

作者： Zijian Xu zhenhai shi Zhan Chang Fan Feng Zhuanyi Liu Dongkun Chu Jianguo Ren Zi-Feng Ma Suli Chen Tianxi Liu Key Laboratory of Synthetic and Biological Colloids Ministry of Education School of Chemical and Material EngineeringJiangnan UniversityWuxi 214122JiangsuChina Shanghai Electrochemical Energy Devices Research Center Department of Chemical EngineeringShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China BTR New Material Group Co. LTD.Shenzhen 518000GuangdongChina

The poor reversibility of Zn anodes induced by dendrite growth,surface passivation,and corrosion,severely hinders the practical applicability of Zn metal *** address these issues,a plasmaassisted aerogel(PAG)interface engineering was proposed as efficient ion transport modulator that can simultaneously regulate uniform Zn^(2+)flux and desolvation behavior during battery *** PAG with ordered mesopores acted as an ion sieve to homogenize Zn deposition and accelerate Zn^(2+)flux,which is favorable for corrosion resistance and dendrite ***,the plasma-assisted aerogel with abundant hydrophilic groups can facilitate the desolvation kinetics of Zn^(2+)due to the multiple hydrogen-bonding interaction with the activated water molecules,thus accelerating the Zn^(2+)migration ***,the Zn/Zn cell assembled with PAG-modified separator demonstrates stable plating and stripping behavior(over 1400 h at 1 mA cm^(-2))and high Coulombic efficiency(99.8%at1 mA cm^(-2)after 1100 cycles),and the Zn‖MnO_(2)full cell shows excellent long-term cycling stability and maintains a high capacity of 154.9 mA h g^(-1)after 1000 cycles at 1 A g^(-1).This study provides a feasible approach for the large-scale fabrication of aerogel functionalized separators to realize ultra-stable Zn metal batteries.

关键词： Zn metal batteries Aerogel interface Plasma Zn^(2+)migration kinetics Dendrite growth

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Advancing Energy Systems with In-Situ and Operando Surface-Enhanced Raman Scattering Spectroscopy

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CCS Chemistry 2024年第6期6卷 1403-1421页

作者： Haoming Bao shi Xuan Leong Jaslyn Ru Ting Chen zhenhai shi Suli Chen Yan Lv Tianxi Liu In Yee Phang Xing Yi Ling Key Laboratory of Synthetic and Biological Colloids Ministry of EducationInternational Joint Research Laboratory for Nano Energy CompositesSchool of Chemical and Material EngineeringJiangnan UniversityWuxi 214122 School of Chemistry Chemical Engineering and BiotechnologyNanyang Technological UniversitySingapore 637371

Surface-enhanced Raman scattering spectroscopy(SERS)has emerged as a powerful analytical technique to enable nanoscale investigations of energy *** mini-review focuses on the applications of in-situ and operando SERS in energy-related research,highlighting its unique capabilities and significant contributions to understanding energy storage and conversion *** first introduce the fundamental principles of SERS,key SERS-derived techniques,and commonly employed ***,we delve into the diverse applications of in-situ and operando SERS across various energy systems,encompassing photocatalytic and electrocatalytic systems,fuel cells,solar cells,and ***,we conclude with our perspective on the current challenges and prospects in this *** hope thismini-review serves as an essential overview to guide the design and implementation of in-situ and operando SERS studies of energy systems.

关键词： surface-enhanced Raman scattering spectroscopy in-situ operando energy systems photocatalysis electrocatalysis fuel cells solar cells batteries

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High Fe^(LS)(C)electrochemical activity of an iron hexacyanoferrate cathode boosts superior sodium ion storage

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Carbon Energy 2023年第5期5卷 67-77页

作者： Junhong Guo Fan Feng shiqiang Zhao zhenhai shi Rui Wang Meng Yang Fangfang Chen Suli Chen Zi-Feng Ma Tianxi Liu Key Laboratory of Synthetic and Biological Colloids Ministry of EducationInternational Joint Research Laboratory for Nano Energy CompositesSchool of Chemical and Material EngineeringJiangnan UniversityWuxiChina Department of Chemical Engineering Shanghai Electrochemical Energy Devices Research CenterShanghai Jiao Tong UniversityShanghaiChina College of Chemistry and Materials Engineering Wenzhou UniversityWenzhouChina

Sodium iron hexacyanoferrate(FeHCF)is one of the most promising cathode materials for sodium-ion batteries(SIBs)due to its low cost theoretical ***,the low electrochemical activity of Fe^(LS)(C)in FeHCF drags down its practical capacity and potential ***,FeHCF with high Fe^(LS)(C)electrochemical activity(C-FeHCF)is synthesized via a facile citric acid-assisted solvothermal *** the cathode of SIBs,C-FeHCF shows superior cycling stability(ca.87.3%capacity retention for 1000 cycles at 10 C)and outstanding rate performance(ca.68.5%capacity retention at 50 C).Importantly,the contribution of Fe^(LS)(C)to the whole capacity was quantitatively analyzed via combining dQ/dV and discharge curve for the first time,and the index reaches 44.53%for C-FeHCF,close to the theoretical ***-situ X-ray diffraction proves the structure stability of C-FeHCF during charge-discharge process,ensuring its superior cycling ***,the application feasibility of the C-FeHCF cathode in quasi-solid SIBs is also *** quasi-solid SIBs with the C-FeHCF cathode exhibit excellent electrochemical performance,delivering an initial discharge capacity of 106.5 mAh g^(−1) at 5 C and high capacity retention of 89.8%over 1200 *** work opens new insights into the design and development of advanced cathode materials for SIBs and the beyond.

关键词： cathode material electrochemical activity sodium-ion batteries sodium iron hexacyanoferrate structural evolution

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串列式扇翼布局流动特性数值研究

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航空学报 2016年第10期37卷 2922-2931页

作者：史振海杨未柱路秀儒岳珠峰北京机电工程研究所北京100074 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

扇翼能够通过前缘横流风扇的高速旋转对前方来流进行加速和重新整流。利用这一特点提出了一种串列式扇翼布局,其由一定间距和空间高度分布的前后双排或多排扇翼组成,并基于二维模型对该布局开展了流动数值模拟,分析得到了不同前后间距... 详细信息

扇翼能够通过前缘横流风扇的高速旋转对前方来流进行加速和重新整流。利用这一特点提出了一种串列式扇翼布局,其由一定间距和空间高度分布的前后双排或多排扇翼组成,并基于二维模型对该布局开展了流动数值模拟,分析得到了不同前后间距、高度差以及排数下串列式扇翼布局的升力和推力特性。结果表明,相对单个扇翼,在合适的设计参数下串列式扇翼可得到更大的单排平均升力和推力,其中间距一倍风扇直径的四排扇翼平均升力和推力分别提高了约10%和30%。基于扇翼附近流场分布和翼型上下表面压强分布,分析了引起升力和推力提升的原因。该研究可为未来设计具有更好低速大载荷特性的扇翼飞行器提供参考。

关键词：扇翼气动布局流动特性间距排数

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不同参数下带悬臂梁段梁柱连接节点的力学性能分析

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建筑结构 2022年第S2期52卷 1236-1242页

作者：韩明岚时建华史震海王燕青岛理工大学理学院青岛266033 青岛理工大学土木工程学院青岛266033

为研究带悬臂梁段梁柱连接节点在不同连接形式下的力学性能,对4种带悬臂梁段不同连接形式节点进行静力及拟静力有限元分析,分析节点的承载能力、重要路径的应力分布、破坏形态、滞回曲线、耗能能力、骨架曲线以及刚度退化等。研究结果表... 详细信息

为研究带悬臂梁段梁柱连接节点在不同连接形式下的力学性能,对4种带悬臂梁段不同连接形式节点进行静力及拟静力有限元分析,分析节点的承载能力、重要路径的应力分布、破坏形态、滞回曲线、耗能能力、骨架曲线以及刚度退化等。研究结果表明:带悬臂梁段嵌入式节点连接可靠,具有一定的承载力和较好的耗能能力;在单调荷载作用下,加强型带悬臂梁段嵌入式节点承载力最大,传统带悬臂梁段对接式节点承载力最小,对悬臂梁段翼缘进行加厚处理可明显降低梁柱焊缝处的应力水平;在往复循环荷载作用下,加强型带悬臂梁段嵌入式节点滞回环面积最大,节点承载力及初始刚度最大,可实现塑性铰外移;嵌入式全螺栓连接节点与栓焊混合连接节点的力学性能无明显差别,耗能能力较好,但承载力及刚度退化均较严重。

关键词：装配式钢结构悬臂梁段嵌入式连接力学性能

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碳纤维增强水泥基复合材料的发展与研究

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材料导报 2006年第5期20卷 85-88页

作者：李克智王闯李贺军石振海西北工业大学材料学院西安710072

传统的水泥混凝土材料由于功能单一、脆性大、自重大、抗拉强度和抗弯强度差,在一些特殊领域中的应用受到了很大限制。碳纤维由于具有高比强度、高比模量、密度小、耐腐蚀、导电性好、对人畜无害等优异性能而颇受材料科学工作者的青昧,... 详细信息

传统的水泥混凝土材料由于功能单一、脆性大、自重大、抗拉强度和抗弯强度差,在一些特殊领域中的应用受到了很大限制。碳纤维由于具有高比强度、高比模量、密度小、耐腐蚀、导电性好、对人畜无害等优异性能而颇受材料科学工作者的青昧,被视为许多复合材料的优良增强体。将碳纤维加入到水泥基体中,制成碳纤维增强水泥基复合材料,不仅可改善水泥自身力学性能的缺陷,使其具有高强度、高模量、高韧性,更重要的是能把普通的水泥建筑材料变成对温度和应力敏感、具有自感知内部应力和损伤及一系列电磁屏蔽性能的智能材料。

关键词：碳纤维水泥基复合材料性能综述

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航天器热防护材料研究现状与发展趋势

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材料导报 2007年第8期21卷 15-18页

作者：石振海李克智李贺军田卓西北工业大学材料学院西安710072

热防护系统中所采用的多层复合热防护材料的层间界面结合和小块材料之间的连接对航天器的可靠性有很大影响,目前二者都存在一定的缺陷。依据功能梯度材料和C/C复合材料的理论,将高导热率碳泡沫和低导热率碳微球设计成密度和热导率功能... 详细信息

热防护系统中所采用的多层复合热防护材料的层间界面结合和小块材料之间的连接对航天器的可靠性有很大影响,目前二者都存在一定的缺陷。依据功能梯度材料和C/C复合材料的理论,将高导热率碳泡沫和低导热率碳微球设计成密度和热导率功能梯度热防护碳泡沫材料,使其具备组分之间无层间界面和小块材料间易于连接等特点。

关键词：热防护材料碳泡沫功能梯度材料 C/C复合材料

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装配式带悬臂梁段嵌入式加强型节点抗震性能分析

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钢结构（中英文） 2023年第1期38卷 1-12页

作者：韩明岚时建华史震海王燕青岛理工大学理学院山东青岛266033 青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

为深入分析带悬臂梁段嵌入式加强型节点抗震性能,以及节点构件参数变化对节点抗震性能的影响,对带悬臂梁段嵌入式加强型节点进行拟静力分析,计算结果可为该类型节点设计提供优化方案。分别改变节点的螺栓数目、悬臂梁段外伸翼缘厚度、... 详细信息

为深入分析带悬臂梁段嵌入式加强型节点抗震性能,以及节点构件参数变化对节点抗震性能的影响,对带悬臂梁段嵌入式加强型节点进行拟静力分析,计算结果可为该类型节点设计提供优化方案。分别改变节点的螺栓数目、悬臂梁段外伸翼缘厚度、外伸翼缘宽度以及悬臂梁长度4个主要构件参数,获取一系列节点有限元数值计算模型,通过计算分析节点的滞回性能、破坏形态、耗能能力、承载力、刚度退化及应力路径等,将各系列节点的数值计算结果进行对比,分析节点的螺栓数目、悬臂梁段外伸翼缘厚度、外伸翼缘宽度以及悬臂梁长度对节点力学性能的影响。分析结果表明:翼缘螺栓的数目对节点的力学性能影响较小,在等强设计法设计的节点基础上增加翼缘螺栓数目,对节点的力学性能无明显影响,而减少翼缘螺栓数目会降低节点的整体性,节点会提前发生失稳破坏,但节点的承载能力和刚度下降并不明显。增加外伸翼缘的厚度和悬臂梁段翼缘的宽度可以明显提高节点的耗能能力、承载力和刚度,但当外伸翼缘厚度和外伸翼缘宽度达到一定程度后,耗能能力提高不明显,承载力退化较快,节点在弹塑性阶段的刚度退化加快,节点破坏形态也发生改变,但应力集中现象得到缓解,当外伸翼缘宽度过宽时,节点的耗能能力反而开始降低。悬臂梁段的长度对节点的力学性能有一定影响,增加悬臂梁段长度可提高节点的滞回性能、承载能力和刚度,总体上提高效果没有改变外伸翼缘的宽度和厚度提高的效果明显。由于悬臂梁段外伸翼缘厚度和悬臂梁段翼缘宽度对节点的力学性能影响较大,节点设计时建议外伸翼缘厚度和宽度的选取通过截面控制,外伸梁截面面积与中间梁段翼缘的横截面积比值建议在1.10~1.29范围之内。适当增大悬臂梁段外伸翼缘的截面可明显提高节点的耗能能力、承载能力和刚度,但当悬臂梁段外伸翼缘的截面过大时,破坏形态会发生改变,力学性能略有提高,但会加快节点承载力和刚度的退化速度。

关键词：钢结构带悬臂梁段节点拟静力分析抗震性能有限元分析

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装配式加腋加强型中柱节点力学性能分析

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低温建筑技术 2021年第5期43卷 52-55页

作者：张效禹韩明岚时建华史震海青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 青岛理工大学理学院山东青岛266033

为研究装配式加强型节点的力学性能与抗震性能,文中设计了装配式加腋加强型中柱节点,对6个不同构件尺寸的中柱节点进行低周往复循环加载的拟静力数值分析,分析结果表明,装配式加腋加强型节点比同尺寸全焊节点有更好的耗能能力;比无腋板... 详细信息

为研究装配式加强型节点的力学性能与抗震性能,文中设计了装配式加腋加强型中柱节点,对6个不同构件尺寸的中柱节点进行低周往复循环加载的拟静力数值分析,分析结果表明,装配式加腋加强型节点比同尺寸全焊节点有更好的耗能能力;比无腋板节点有更高的承载力,经适当调整后,耗能能力可大于无腋板节点;节点腋板长度、腹板连接位置和柱壁厚度对节点抗震性能与承载力有较大影响,节点设计时应适当考虑方钢管柱强度与腹板连接位置。

关键词：装配式节点拟静力分析抗震性能有限元分析

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装配式钢结构带悬臂梁段梁柱连接节点研究进展

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施工技术（中英文） 2022年第11期51卷 65-72页

作者：时建华韩明岚张效禹史震海王燕青岛理工大学土木工程学院山东青岛266525 青岛理工大学理学院山东青岛266525 山东省建筑科学研究院有限公司山东济南250031

结合国内外研究现状,整理装配式结构中带悬臂梁段梁柱连接节点的相关研究,按照带悬臂梁段的传统梁柱连接节点、新型梁柱连接节点、削弱型及加强型节点与考虑楼板和填充墙组合作用的组合节点梳理研究内容,对各类节点的构造形式、设计方... 详细信息

结合国内外研究现状,整理装配式结构中带悬臂梁段梁柱连接节点的相关研究,按照带悬臂梁段的传统梁柱连接节点、新型梁柱连接节点、削弱型及加强型节点与考虑楼板和填充墙组合作用的组合节点梳理研究内容,对各类节点的构造形式、设计方法和抗震性能进行阐述和总结,通过试验及有限元分析研究各构造参数对带悬臂梁段节点力学性能的影响,分析表明该节点形式具有装配程度高、抗震性能好等优点,并提出带悬臂梁段梁柱连接节点尚待解决的问题与未来研究工作展望。

关键词：装配式钢结构悬臂梁段梁柱节点绿色建筑

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