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基于低场核磁共振弛豫特性结合多元线性回归同步评价菜籽煎炸油品质

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分析化学 2023年第6期51卷 1042-1050页

作者：彭丹陈名扬史翠熠苏敏陈竞男徐瑞河南工业大学粮油食品学院

油脂作为煎炸食品的重要配料，其品质对产品质量安全和行业发展具有重要意义。以菜籽油为研究对象，系统分析了菜籽油在煎炸过程中品质指标的变化规律及其对低场核磁共振(Low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)弛豫信号的影响... 详细信息

油脂作为煎炸食品的重要配料，其品质对产品质量安全和行业发展具有重要意义。以菜籽油为研究对象，系统分析了菜籽油在煎炸过程中品质指标的变化规律及其对低场核磁共振(Low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)弛豫信号的影响，研究了菜籽油品质指标与弛豫特性之间的相关性，通过LF-NMR弛豫特性结合多元线性回归建立了菜籽煎炸油品质指标同步检测模型，并探究了自变量数对模型性能的影响。结果表明，菜籽油的酸价、极性组分、茴香胺值、羰基价、黏度和吸光度均随煎炸时间延长而增大，而碘值逐渐减小；煎炸过程中菜籽油回波衰减曲线的衰减速率呈上升趋势；弛豫特性指标(T2w、T21、T22、S22和S23)与菜籽煎炸油的品质指标(酸价、极性组分、茴香胺值、羰基价、黏度、吸光度和碘值)呈显著相关(p<0.05)；同步检测模型的决定系数(R2)大于0.93，相对平均偏差(RAD)小于0.15，与单变量检测模型相比，除茴香胺值外，其它指标的RAD和预测均方根误差(RMSEP)均降低了55%以上。本研究结果表明，基于LF-NMR同步评价煎炸油品质是可行的，同时也为复杂体系的快速在线监测提供了理论基础和技术支持。

关键词：低场核磁共振菜籽油品质指标同步评价弛豫特性

放电等离子体烧结BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷的介电和阻抗性能

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材料工程 2024年第5期52卷 203-211页

作者：肖长江马金明张群飞河南工业大学材料科学与工程学院郑州450001

采用传统固相反应法合成BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)粉体和放电等离子体烧结技术制备BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷,研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明:BaTiO_(3)-0.10Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷具有钙钛矿型,晶体结构为赝立方相,晶粒尺寸约为0.64μm,密度为5.81 g/cm^(3),最大介电常数为7149,且随频率升高相变温度向高温移动。在1 kHz下,BaTiO_(3)-0.10Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3)陶瓷的ln(1/ε-1/ε_(m))与ln(T-T_(m))的拟合曲线斜率为1.61,在-41~169℃内,Δε/ε_(25℃)≤±15%,表明样品有良好的温度稳定性。此外,随温度和频率的升高,材料的阻抗降低,在50℃下,当频率为100 Hz时,电阻为2.33×10~6Ω,离子电导率为10^(-8)S/cm。

关键词： BaTiO_(3-x)Bi(Ni_(0.5)Zr_(0.5))O_(3) 放电等离子体烧结赝立方相介电性能弛豫特性阻抗

放电等离子烧结BaTiO-xBi(NiZr)O陶瓷的介电和阻抗性能

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材料工程 2024年

作者：肖长江马金明张群飞河南工业大学材料科学与工程学院

采用传统固相反应法合成BaTiO3-xBi(Ni0.5Zr0.5)O3粉体，并采用放电等离子烧结技术制备BaTiO3-xBi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷，研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明：BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷具有钙钛矿型，晶体... 详细信息

采用传统固相反应法合成BaTiO3-xBi(Ni0.5Zr0.5)O3粉体，并采用放电等离子烧结技术制备BaTiO3-xBi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷，研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明：BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷具有钙钛矿型，晶体结构为赝立方相，晶粒尺寸约为0.64μm，密度为5.81g/cm3，最大介电常数为7149，且随频率升高相变温度向高温移动。在1kHz下，BaTiO3-0.1Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷的ln(1/ε-1/εm)与ln(T-Tm)的拟合曲线的斜率为1.61，在-41～169℃内，Δε/ε25°C≤ ±15%，表明样品有良好的温度稳定性。此外，随温度和频率的升高，材料的阻抗降低，在500C下，当频率为100 Hz时，电阻为2.33×106Ω，离子电导率为10-8S/cm。

关键词： BaTiO -xBi(Ni Zr )O 放电等离子烧结赝立方相介电性能弛豫特性阻抗

放电等离子体烧结BaTiO-xBi(NiZr)O陶瓷的介电和阻抗性能

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材料工程 2024年 203-211页

作者：肖长江马金明张群飞河南工业大学材料科学与工程学院

采用传统固相反应法合成BaTiO3-x Bi(Ni0.5Zr0.5)O3粉体和放电等离子体烧结技术制备BaTiO3-x Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷，研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明：BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷具有钙钛矿型，晶体结... 详细信息

采用传统固相反应法合成BaTiO3-x Bi(Ni0.5Zr0.5)O3粉体和放电等离子体烧结技术制备BaTiO3-x Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷，研究陶瓷的晶体结构、微观形貌、介电和阻抗性能。结果表明：BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷具有钙钛矿型，晶体结构为赝立方相，晶粒尺寸约为0.64μm，密度为5.81 g/cm3，最大介电常数为7149，且随频率升高相变温度向高温移动。在1 kHz下，BaTiO3-0.10Bi(Ni0.5Zr0.5)O3陶瓷的ln(1/ε-1/εm)与ln(T-Tm)的拟合曲线斜率为1.61，在-41～169℃内，Δε/ε25℃≤±15%，表明样品有良好的温度稳定性。此外，随温度和频率的升高，材料的阻抗降低，在50℃下，当频率为100 Hz时，电阻为2.33×106Ω，离子电导率为10-8S/cm。

关键词： BaTiO -xBi(Ni Zr )O 放电等离子体烧结赝立方相介电性能弛豫特性阻抗

(Na0.7Bi0.1)NbO3基无铅储能陶瓷的改性研究

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(Na0.7Bi0.1)NbO3基无铅储能陶瓷的改性研究

作者：田沛沛华中科技大学

学位级别：硕士

能源短缺与环境污染是目前全球共同面临的两大问题,因此制备环保、无毒、温度稳定性好的储能器件刻不容缓。而在储能器件中,电介质储能材料尤其是无铅电介质材料由于其清洁、功率密度高等优点被广泛用于储能研究。本论文以无铅储能陶瓷... 详细信息

能源短缺与环境污染是目前全球共同面临的两大问题,因此制备环保、无毒、温度稳定性好的储能器件刻不容缓。而在储能器件中,电介质储能材料尤其是无铅电介质材料由于其清洁、功率密度高等优点被广泛用于储能研究。本论文以无铅储能陶瓷材料(NaBi)Nb O(简称为NBN)为研究对象,通过金属氧化物Cu O掺杂、加入烧结助剂Cu O-Ti O-NbO(简称为CTN)和(BiNa)Ti O(简称为BNT)掺杂来对NBN进行了改性,并研究了掺杂改性对其物相、形貌、介电性能和储能性能等的影响。本文采用传统固相法制备了(NaBi)Nb O-x Cu O(x=0,0.2,0.5,0.9 wt%)陶瓷,研究了金属氧化物Cu O的添加对(NaBi)Nb O陶瓷性能的影响。研究发现烧结助剂Cu O不仅可降低(NaBi)Nb O陶瓷的烧结温度,还可降低平均晶粒尺寸和剩余极化,提高弛豫活化能与电导活化能,从而提高耐压。x=0.2 wt%时烧结温度由1200℃降低到1165℃;同时平均晶粒尺寸由3.85μm降低到2.33μm,耐压从194.71 k V/cm提升到307.19 k V/cm;W=1.08 J/cm提高了1.86倍。鉴于Cu O掺杂后NBN陶瓷剩余极化偏高,因此在(NaBi)Nb O中加入了复合金属氧化物Cu O-Ti O-NbO进行改性研究。实验结果表明NBN-x CTN陶瓷在x=4.0 wt%时获得了优异储能特性和稳定性:E=373.10 k V/cm,W=4.15 J/cm,η=80%,t=0.68μs;在-100～+200℃这一较为宽泛的温度范围内介电常数变化率低于6.5%,在100～600Hz内有效储能密度和效率的变化率分别低于3%与7.5%。为改善NBN耐压特性,在NBN陶瓷内掺入了不同含量的(BiNa)Ti O,陶瓷介电损耗得以显著降低(tanδ弛豫特性(γ>1.84)。随着BNT的增加,介电峰向低温方向移动;析出形成小颗粒第二相可提高NBN陶瓷的致密度与耐压。当BNT掺杂量为0.12 mol%时,陶瓷具有最优的性能:E=462.29 k V/cm,W=4.65J/cm,η=78.5%和较好的频率温度稳定性。

关键词：储能密度储能效率击穿场强弛豫特性 (Na0.7Bi0.1)NbO3 CuO (Bi0.5Na0.5)TiO3

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钛酸铋基铁电薄膜的储能特性调控

钛酸铋基铁电薄膜的储能特性调控

作者：蔺伟内蒙古大学

学位级别：硕士

随着现代微电子器件朝着集成化、轻量化和小型化发展,基于铁电材料的薄膜介电电容器凭借其功率密度高、充放电速度快等优点,被广泛研究用于先进的电子和电力系统。然而,长期存在的瓶颈是——它们的储能密度远小于电池等电化学储能装置,... 详细信息

随着现代微电子器件朝着集成化、轻量化和小型化发展,基于铁电材料的薄膜介电电容器凭借其功率密度高、充放电速度快等优点,被广泛研究用于先进的电子和电力系统。然而,长期存在的瓶颈是——它们的储能密度远小于电池等电化学储能装置,且由于铁电疲劳的存在,其储能性能随着充放电次数的增加而不断下降,这限制了它们进一步的实际应用。因此,寻求替代的策略来开发和设计同时具有高储能密度和疲劳稳定性的薄膜铁电电容器迫在眉睫。铋系Aurivillius相铁电氧化物具有相对介电常数大、铁电-顺电相变温度高等特点,使得它们可以在宽温度范围通过外部电场产生较强的铁电极化,在单位体积将大规模电能以极化的形式贮存起来,实现较高的能量存储密度。本文选用经典的无铅铋系层状钙铁电体钛酸铋作为母体材料,通过层间晶格结构设计和组分修饰等调控手段对母体材料进行储能改性,最终成功设计和开发出适用于低场和高场下储能的薄膜铁电电容器。此外,通过多尺度外/原位的结构和电学性质表征,并结合理论分析,详细讨论了优异介电储能特性背后的物理机制。本文主要的研究内容如下:1.利用插层调控手段对BiTiO(BIT)薄膜的层间晶格结构进行设计,通过溶胶-凝胶法分别将0-2层Bi Al O插入到BIT中,制备出具有不同层数伪钙钛矿结构的BiTiO-n Bi Al O(BIT-n BAO)(n=0,1,2)薄膜材料,并探究了层间结构层数对材料储能性能的影响。在掺入Bi Al O层状结构后,材料展现出遍历弛豫铁电体独有的内禀遍历特征——电场驱动的弛豫-铁电相之间的可逆相互转化。这使得BiTiO-Bi Al O(BIT-BAO)与BiTiO-2Bi Al O(BIT-2BAO)表现出有趣的双电滞回线,并在拥有高最大极化的同时伴随着低剩余极化,一定程度上增加了储能密度和储能效率。最终BIT-BAO薄膜展现出最优的储能性能,在1800 k V cm的低电场下获得了62.0 J cm的储能密度及71.44%的储能效率,以及评估低场储能性能的储能系数达到了0.0345 J k Vcm的超高值。这项工作为设计和开发适用于低场储能的介电电容器提供了提供了新的思路。2.利用掺杂对钛酸铋基铁电体BiTiO-Bi Al O(BIT-BAO)进行组分修饰,通过溶胶-凝胶法制备BiLaTiAl O(BLAT)(x=0,0.75,1.00,1.25)薄膜,在A位掺杂稀土元素调控材料的弛豫特性并研究其内在机理。掺杂镧元素导致微观畴结构尺寸明显减小,击穿电场大幅提升,储能应用电场成功扩宽,使其可在高场下应用。同时材料的弛豫特性增强,因此储能密度和效率均得以提升。最终在具有强弛豫特性的遍历铁电体BiLa TiAl O中同时获得了139.1 J cm的超高能量密度,89.2%的效率和3069 MW cm功率密度,以及高达1285.6 J cm的储能优值U,伴随着优异的疲劳、温度、频率稳定性。这项工作调控了铁电体的遍历弛豫特性,为铁电薄膜在高场储能应用提供了一种另辟蹊径的设计思路。

关键词：铁电薄膜铋系层状钙钛矿介电储能弛豫特性遍历特性

BNT基无铅陶瓷的多组元复合调控及微结构与电学性能研究

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BNT基无铅陶瓷的多组元复合调控及微结构与电学性能研究

作者：杨依婷桂林电子科技大学

学位级别：硕士

电介质储能具有高的功率密度、快的充放电速度,特别适合功率型电源系统。钛酸铋钠基无铅陶瓷具有良好的储能性能,是潜在的重要电介质材料之一。但是,存在能量密度低、高电场巨应变的问题,需要对其进行改性,调控其电极化特性,提升其储能... 详细信息

电介质储能具有高的功率密度、快的充放电速度,特别适合功率型电源系统。钛酸铋钠基无铅陶瓷具有良好的储能性能,是潜在的重要电介质材料之一。但是,存在能量密度低、高电场巨应变的问题,需要对其进行改性,调控其电极化特性,提升其储能性能。本文以BiNaTi O(BNT)为基底,研究了线性电介质SrCaTi O(SCT)、SrCaTi O(SCT)、SrCaTi O(SCT)对BiNaTi O(BNT)陶瓷的微观结构及电学性能的影响;然后SrCaTi O(SCT)对0.82BiNaTi O-0.18BiKTi O(0.82BNT-0.18BKT)陶瓷进行固溶改性和与电学特性,主要研究内容如下:(1)研究了不同组分的BNT-xSCT(x=0,0.2,0.4,0.45,0.5,0.55,0.6)陶瓷,系统分析了微观结构、介电特性、应变特性、理论储能特性以及实际放电性能。BNT-xSCT陶瓷具有钙钛矿结构,晶粒从棒状转变为圆形,晶粒尺寸减小到2～6μm。引入SCT组元后电滞回线从类矩形向细长形转变,而且抗击穿强度提高。在x=0.5时获得了最佳的储能性能,150k V/cm电场下的最佳储能密度为1.88J/cm,储能效率为80%。室温下,300k V/cm电场时可获得1.86J/cm的较高实际放电能量密度,以及61.35MW/cm的高功率密度。温度从20℃提升到120℃时,实际放电能量密度从1.41J/cm提升至1.94J/cm。应变较小的0.4BNT-0.6SCT陶瓷在154k V/cm的高电场下,可进行7100次循环充放电,具有1.11J/cm的稳定放电能量密度。同时,介电特性表明陶瓷具有较好的介电弛豫性。(2)研究了不同组分的BNT-xSCT(x=0,0.2,0.4,0.45,0.5,0.55)陶瓷,系统分析了微观结构、介电特性、应变特性、理论储能特性以及实际放电性能。BNT-xSCT陶瓷具有伪立方结构。在140k V/cm电场下,0.5BNT-0.5SCT组分获得最佳储能性能,储能密度为3.38J/cm,其储能效率为71.18%。随着SCT含量的增加,电滞回线的类矩形形状几乎消失,相同的电场下陶瓷的储能密度呈升高趋势。同一组分时,储能密度会因施加的外加电场增加而增大。0.5BNT-0.5SCT陶瓷在170k V/cm电场时,具有最高的储能密度4.46J/cm,其效率为70.04%。室温下,0.5BNT-0.5SCT陶瓷在180k V/cm电场的放电时间为41ns,功率密度为198.42MW/cm,放电能量密度为2.47J/cm;变温下,最短放电时间为37ns,在125℃时具有高的功率密度82.27MW/cm,放电能量密度为1.25J/cm。(3)研究了不同组分的BNT-xSCT(x=0,0.1,0.3,0.45,0.5)陶瓷,系统分析了微观结构、介电特性、应变特性、理论储能特性以及实际放电性能。陶瓷仍有伪立方结构,圆形晶粒尺寸由9.85μm减小至2.04μm。陶瓷在x=0.45时获得最细电滞回线,并具有最佳储能性能,最大电场为180k V/cm的储能密度为2.46J/cm。室温下,0.55BNT-0.45SCT陶瓷在180k V/cm电场时的最大电流为17.5A,放电时间为48ns,高功率密度为98.42MW/cm,放电能量密度为1.26J/cm。变温下,在125℃最高温度时的放电电流为10.84A,功率密度为35.17MW/cm,放电能量密度为0.58J/cm,最短和最长放电时间分别为31ns和46ns。(4)研究了不同组分的(0.82BNT-0.18BKT)-xSCT(x=0,0.25,0.4,0.45,0.5,0.55)陶瓷,系统分析了微观结构、介电特性、应变特性、理论储能特性以及实际放电性能。(0.82BNT-0.18BKT)-xSCT陶瓷由三方、四方相共存转变为伪立方相。随着SCT含量的增加,陶瓷的最佳储能性能出现在x=0.45处,在140k V/cm电场下,0.55(0.82BNT-0.18BKT)-0.45SCT陶瓷的储能密度为2.22J/cm,储能效率为65.93%。室温下,0.55(0.82BNT-0.18BKT)-0.45SCT的放电时间≤266ns,在170k V/cm最大电场时,最大电流为11.67A,具有高的功率密度212.84MW/cm;变温下,在最高温度为125℃时的最大电流为11.33A,且不同电场下的电流峰值波动不大,变化率<16%,125℃时具有最长放电时间31ns,以及202.18MW/cm的高功率密度。

关键词： BNT基 SCT 弛豫特性储能性能放电特性

不同氧化条件下葵花籽油脂肪酸含量与低场核磁共振弛豫特性的相关性

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中国食品学报 2018年第7期18卷 286-294页

作者：夏义苗王欣陈利华毛锐黄远芬刘宝林上海理工大学食品质量与安全研究所上海200093 河南工业大学粮油食品学院郑州450001

为探讨油脂在不同氧化过程中脂肪酸含量与其相应低场核磁共振弛豫信号间的相关性,分别收集葵花籽油在不同氧化温度(105℃和180℃)条件下的脂肪酸组成和弛豫特性(T_(21),S_(21),T_(22),S_(22),T_(23),S_(23),T_(2w)),并应用主成分回归分... 详细信息

为探讨油脂在不同氧化过程中脂肪酸含量与其相应低场核磁共振弛豫信号间的相关性,分别收集葵花籽油在不同氧化温度(105℃和180℃)条件下的脂肪酸组成和弛豫特性(T_(21),S_(21),T_(22),S_(22),T_(23),S_(23),T_(2w)),并应用主成分回归分析建立基于低场核磁共振弛豫特性的脂肪酸含量的预测模型,进行外部验证。结果表明:新鲜葵花籽油主要包含亚油酸(63.80%)、油酸(29.48%)、棕榈酸(5.73%)、亚麻酸(0.54%)和山嵛酸(0.43%);不同氧化过程中,亚油酸含量均显著降低,油酸和棕榈酸含量则均升高,亚麻酸和山嵛酸变化不明显,最终引起油样不饱和度整体下降;油样全氧化值呈增大趋势,且与其不饱和度和T2w呈一定相关性;对105℃和180℃氧化葵花籽油弛豫特性分别提取2和3个主成分,前者只有油酸预测良好(R2=0.93),外部验证结果欠佳(R2=0.54),后者棕榈酸、油酸和亚油酸预测模型相关系数均高达0.96以上,且验证可靠(R2>0.94),这说明低场核磁共振技术在深度氧化葵花籽油脂肪酸组成检测方面具有一定的应用潜力。

关键词：葵花籽油氧化低场核磁共振脂肪酸弛豫特性

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非平衡态SF_6等离子体弛豫特性研究

电工技术学报 2018年第5期33卷 1125-1132页

作者：夏亚龙林莘徐建源庚振新张佳沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

从等离子体动力学的角度出发,求解描述带电粒子碰撞过程的Fokker-Planck动力学方程,计算非平衡态下SF_6等离子体中电子的慢化频率、偏转频率、平行扩散频率和动能交换频率,分析了电子速度减慢、动能耗散以及电子与重粒子间动能传递的能... 详细信息

从等离子体动力学的角度出发,求解描述带电粒子碰撞过程的Fokker-Planck动力学方程,计算非平衡态下SF_6等离子体中电子的慢化频率、偏转频率、平行扩散频率和动能交换频率,分析了电子速度减慢、动能耗散以及电子与重粒子间动能传递的能力;求解粒子间能量变化率,得到电子-电子、电子-重粒子、重粒子-重粒子间通过碰撞达到温度平衡所用的时间。研究结果表明:SF_6等离子体由非平衡态向平衡态过渡所需的时间应该采用电子-重粒子间的温度平衡时间表征,压强0.1~2.0 MPa下,当SF_6气体处于绝缘介质和导电通道临界状态时(等离子体温度3 500~4 000 K),SF_6等离子体由非平衡态过渡到平衡态所用的时间在9.5~535.9μs;高压SF_6断路器介质恢复(热恢复过程持续时间10μs左右)和隔离开关多次重燃(单次燃弧持续时间小于10μs)等过程中的非平衡态SF_6等离子体很难过渡到平衡态。

关键词：非平衡态 SF_6 等离子体弛豫特性