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膨胀石墨/纳米纤维素柔性热管理材料的制备及其性能研究

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工程热物理学报 2023年第2期44卷 511-516页

作者：张博王丽伟上海交通大学机械与动力工程学院动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

近年来柔性电子器件发展迅速,但是尚缺乏高效的热管理材料。本文以膨胀石墨作为高导热基体,以天然纳米纤维素作为粘合剂,制备了用于柔性热管理的复合薄膜,并研究了2种不同的纳米纤维素制备方法对薄膜性能的影响。结果表明,TEMPO氧化法... 详细信息

近年来柔性电子器件发展迅速,但是尚缺乏高效的热管理材料。本文以膨胀石墨作为高导热基体,以天然纳米纤维素作为粘合剂,制备了用于柔性热管理的复合薄膜,并研究了2种不同的纳米纤维素制备方法对薄膜性能的影响。结果表明,TEMPO氧化法制得的纳米纤维素对应的复合薄膜的强度和韧度分别是超声剥离法制得薄膜的15倍和14倍,而不同的制备方法对复合薄膜的热导率几乎没有影响。TEMPO氧化法制得的复合薄膜同时具有高热导率(16.32 W·m-1·K-1)、高强度(110 MPa)和高韧度(1.09 MJ·m-3),是理想的柔性热管理材料。

关键词：柔性热管理纳米纤维素膨胀石墨机械强度热导率

丙烯酸水溶液聚合法制备PTFE/PAA/Nafion膜及其性能

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高等学校化学学报 2022年第11期43卷 250-258页

作者：贾红军张佳涛马卓利王恒杨欣瑜杨加志南京理工大学化学与化工学院南京210094 江苏三蝶化工有限公司泰州225443

采用廉价的多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜作为基底,用少量的Nafion与PTFE膜复合可制备低成本的质子膜.但疏水性的PTFE膜与亲水性的Nafion膜结合性不佳.基于此,本文对疏水性的PTFE膜材料表面进行设计,先采用丙烯酸对疏水性的PTFE膜表面进行亲... 详细信息

采用廉价的多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜作为基底,用少量的Nafion与PTFE膜复合可制备低成本的质子膜.但疏水性的PTFE膜与亲水性的Nafion膜结合性不佳.基于此,本文对疏水性的PTFE膜材料表面进行设计,先采用丙烯酸对疏水性的PTFE膜表面进行亲水性改性,再喷涂亲水性Nafion膜,完成低成本PTFE/PAA/Nafion膜的制备.实验结果表明,改性前的PTFE膜材料水接触角为150°,改性后的膜接触角变为55.6°,亲水性大幅上升,膜的机械强度和尺寸稳定性(断裂强度为25.2 MPa, 80℃下的溶胀率为11.9%)均优于Nafion117膜,而Nafion用量则节省了60%. PTFE/PAA/Nafion膜具有高质子导通率(80℃下达到131.9 m S/cm),接近于Nafion117膜,最大功率密度可以达到404.2 mW/cm^(2).

关键词：低成本质子交换膜聚四氟乙烯膜亲水改性机械强度

溶胶-凝胶SiO_(2)减反膜的制备与光学性能研究

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无机材料学报 2024年第5期39卷 525-530页

作者：沈斌张旭熊怀李海元谢兴龙中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜为基... 详细信息

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜为基础,通过提拉法在其表层涂覆致密的SiO_(2)薄层后得到机械强度提升的双层SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-MTES),并与常用的单层氨固化SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-HMDS)进行相关应用性能的综合比较。结果表明,涂覆SiO_(2)-MTES的熔石英在约800 nm处的峰值透过率大于99.6%,运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该双层SiO_(2)减反膜的零几率激光损伤阈值为51.9 J/cm^(2)(1064 nm,9.1 ns),与涂覆SiO_(2)-HMDS的性能相当。同时,SiO_(2)-MTES膜层与水的接触角达到117.3°,且在相对湿度大于90%的高湿环境中膜层的透过率较稳定。多次擦拭实验结果表明SiO_(2)-MTES的耐摩擦机械强度明显优于SiO_(2)-HMDS,有效提升了膜层与光学元件之间的结合强度。

关键词：溶胶-凝胶减反膜 SiO_(2) 机械强度

具有抗酸腐蚀的“水泥-鹅卵石”结构纳流体膜用于渗透能转换

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Science China Materials 2022年第10期65卷 2729-2736页

作者：赵一菲辛伟闻钱永超张哲华吴亚东林相斌孔祥玉江雷闻利平 CAS Key Laboratory of Bio-inspired Materials and Interfacial Science Technical Institute of Physics and ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Future Technology University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

河水与海水之间存在的渗透能是一种新型、可持续的能源,并引起了人们的广泛关注.其中,通过反向电渗析技术,纳流体膜能够从盐度梯度中捕获这种能量.然而,目前的膜材料存在一些不足,例如膜阻过高、稳定性差以及电荷密度低等,这在很大程度... 详细信息

河水与海水之间存在的渗透能是一种新型、可持续的能源,并引起了人们的广泛关注.其中,通过反向电渗析技术,纳流体膜能够从盐度梯度中捕获这种能量.然而,目前的膜材料存在一些不足,例如膜阻过高、稳定性差以及电荷密度低等,这在很大程度上限制了它们的进一步应用.在这项研究中,我们设计了一种高性能的纳米复合膜,该膜采用纤维素为主体并与氧化石墨烯复合,具有类似“水泥-鹅卵石”结构的稳定骨架,有利于增强离子跨膜传输.在人工河水和海水环境中,复合膜的输出功率密度可达5.26 W m^(−2).此外,该膜在质子梯度条件下的功率密度超过67 W m^(−2),且具有良好的耐酸性能,可长期使用.复合膜应用的多样性得益于机械强度高的纤维素与氧化石墨烯纳米结构间的结合作用.在这项工作中,我们展示了利用化学势梯度提取能量并且实现工业废水处理的前景.

关键词：氧化石墨烯纳米复合膜流体膜电荷密度酸腐蚀机械强度盐度梯度海水环境

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永磁辅助同步磁阻电机研究现状及发展趋势

电工技术学报 2022年第18期37卷 4575-4592页

作者：曹恒佩艾萌萌王延波哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学大型电机电气与传热技术国家地方联合工程研究中心哈尔滨150080

永磁辅助同步磁阻电机(PMaSynRM)以其高功率密度、高效率、高性价比及宽调速范围的优点,近年来已成为行业的研究热点,特别是在家用电器、电动汽车及工业电机等领域。在国内外研究现状的基础上,该文详细介绍了永磁辅助同步磁阻电机的优... 详细信息

永磁辅助同步磁阻电机(PMaSynRM)以其高功率密度、高效率、高性价比及宽调速范围的优点,近年来已成为行业的研究热点,特别是在家用电器、电动汽车及工业电机等领域。在国内外研究现状的基础上,该文详细介绍了永磁辅助同步磁阻电机的优化设计、转矩提升、转矩脉动抑制、机械强度、温升分布计算以及容错设计等方面的最新研究进展。分析了辅助槽与气隙等设计对转矩特性的提升;总结了中心肋与磁障等设计对机械强度的优化;解释了PMaSynRM在不同工况下的温升分布并总结了多相、绕组等设计对永磁辅助同步磁阻电机容错能力的提高。最后,考虑电机行业的发展趋势,对永磁辅助同步磁阻电机的研究发展进行展望。

关键词：永磁辅助同步磁阻电机转矩特性机械强度温度分布容错设计

发泡温度对常压自发泡煤基泡沫炭结构和机械强度的影响

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煤炭学报 2022年第10期47卷 3812-3821页

作者：杨暖暖高翔宇王美君申岩峰孔娇常丽萍吕永康太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室山西太原030024

煤的材料化是实现其低碳高值化利用的重要途径之一,煤基泡沫炭因其独特的物化性能具有良好的应用前景。以强黏结性焦煤为原料,采用常压自发泡法,在塑性区间内不同发泡温度条件下制得以开孔结构为主的无定型煤基泡沫炭;利用SEM、XRD、全... 详细信息

煤的材料化是实现其低碳高值化利用的重要途径之一,煤基泡沫炭因其独特的物化性能具有良好的应用前景。以强黏结性焦煤为原料,采用常压自发泡法,在塑性区间内不同发泡温度条件下制得以开孔结构为主的无定型煤基泡沫炭;利用SEM、XRD、全自动压汞仪和真密度分析仪等手段表征了泡沫炭的微观形貌、泡孔结构和微晶结构,并采用电子压力试验机测定了泡沫炭的机械强度,分析了发泡温度对泡沫炭结构和性能的影响。结果表明,发泡温度不同引起原料煤热分解以及胶质体流动性行为变化,导致制备过程中煤样的发泡程度不同,进而对泡沫炭生料(NCF)的泡孔结构及碳骨架结构产生影响,使得在最大流动度对应的温度(480℃)作为发泡温度时所得NCF-480开孔率最高(70.89%)、体积密度最小(0.460 g/cm^(3)),但其碳骨架结构相对致密导致其机械强度提高,抗压强度和抗折强度分别达到1.63 MPa和1.11 MPa。经高温炭化,炭化泡沫炭(CCF)的孔径减小,开孔率和体积密度增大,同时缩聚反应使碳骨架更加致密,导致其机械强度明显提高。其中,CCF-490的平均孔径、开孔率以及体积密度均处于中间值且孔径差异较小,其机械性能表现最为优异,抗压强度和抗折强度分别达到8.52 MPa和5.14 MPa。合成的具有良好结构性能的煤基泡沫炭材料表现出优异的应用前景,同时也为煤炭的材料化高附加值利用提供了新思路。

关键词：常压自发泡泡沫炭焦煤发泡温度泡沫炭结构机械强度

超薄烯-巯交联聚合物电解质及其固态高性能锂金属电池

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Science China Materials 2023年第4期66卷 1332-1340页

作者：李志峰王天羿钟雷肖敏韩东梅王拴紧张世超黄盛孟跃中 The Key Laboratory of Low-carbon Chemistry&Energy Conservation of Guangdong Province/State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies School of Materials Science and EngineeringSun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China School of Chemical Engineering and Technology Sun Yat-Sen UniversityZhuhai 519082China School of Materials Science and Engineering Beihang UniversityBeijing 100083China

固态聚合物电解质(SPE)是下一代安全电池系统的潜在材料,但SPE不能同时保持较高的机械强度和离子传导率,使下一步研究进入瓶颈.在此,我们通过原位点击反应在静电纺丝聚酰亚胺(PI)膜上制备了一种具有交联结构的聚醚硫醚电解质,厚度仅为19... 详细信息

固态聚合物电解质(SPE)是下一代安全电池系统的潜在材料,但SPE不能同时保持较高的机械强度和离子传导率,使下一步研究进入瓶颈.在此,我们通过原位点击反应在静电纺丝聚酰亚胺(PI)膜上制备了一种具有交联结构的聚醚硫醚电解质,厚度仅为19μm.由于烯-巯网络的交联结构和静电纺丝PI膜的增强作用,该SPE膜在60℃下具有135 MPa的储能模量,2.24×10^(-4)S cm^(-1)的离子传导率和4.0 V的电化学稳定窗口,并且锂-锂对称电池在0.1 m A cm^(-2)下循环超过800 h,展现出了优异的循环稳定性.用该超薄聚合物电解质膜组装的LiFePO_(4)/Li电池在60℃,0.5 C下能够循环超过250圈.这项工作开发了一种用于固态高性能锂金属电池的新型聚合物电解质.

关键词：静电纺丝交联结构聚合物电解质交联聚合物点击反应电池系统离子传导率机械强度

使用可降解金属材料制备定向骨再生膜的可行性与挑战

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Science China Materials 2022年第10期65卷 2627-2646页

作者：陈凯赵莉孙洁顾雪楠黄晨阳苏皓然樊瑜波 Key Laboratory of Biomechanics and Mechanobiology(Beihang University) Ministry of EducationBeijing Advanced Innovation Center for Biomedical EngineeringSchool of Biological Science and Medical EngineeringBeihang UniversityBeijing 100083China Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering Institute for Advanced Materials and TechnologyUniversity of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Department of Stomatology The Fifth Medical CenterChinese PLA General HospitalBeijing 100036China

定向骨再生手术是一种用于增加牙槽骨体积的治疗手段.目前,商用的不吸收薄膜(钛膜等)需要二次手术去除,而可吸收薄膜(胶原膜等),由于强度较低,在覆盖大部分病变骨骼时可能会失效.理想的定向骨再生薄膜仍处于发展中.近年来,生物可降解金... 详细信息

定向骨再生手术是一种用于增加牙槽骨体积的治疗手段.目前,商用的不吸收薄膜(钛膜等)需要二次手术去除,而可吸收薄膜(胶原膜等),由于强度较低,在覆盖大部分病变骨骼时可能会失效.理想的定向骨再生薄膜仍处于发展中.近年来,生物可降解金属被认为是潜在的骨再生薄膜候选材料.因此,本文主要从力学和生物学角度评估了可降解金属作为定向骨再生薄膜的可行性.结果表明,可降解金属具有良好的生物相容性、足够的机械强度、可控的降解速率、良好的成骨性能、广谱抗菌能力和较好的创面愈合能力等优点,能够被用于制备定向骨再生薄膜.然而,对于镁合金来说,其较快的降解速率、析氢行为和应力腐蚀现象制约了其应用.对于锌合金而言,其降解速率适中且无氢气产生,似乎具有更好的应用前景.目前,可降解金属的发展已经为其在口腔临床中的应用奠定了一定的基础.

关键词：应力腐蚀锌合金降解速率机械强度骨再生生物相容性材料制备吸收薄膜

稻壳成型颗粒化学链气化过程中机械强度演化特性

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石油学报（石油加工） 2022年第2期38卷 320-328页

作者：徐家乐王深沈来宏东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096

生物质成型颗粒相对较小的比表面积和较大的颗粒尺寸使其在化学链气化过程中的破碎行为直接影响挥发分脱出速率和碳转化率。为研究稻壳成型颗粒在化学链气化过程中的机械强度演化,建立能够控制气化时间的鼓泡流化床反应器,分别在不同气... 详细信息

生物质成型颗粒相对较小的比表面积和较大的颗粒尺寸使其在化学链气化过程中的破碎行为直接影响挥发分脱出速率和碳转化率。为研究稻壳成型颗粒在化学链气化过程中的机械强度演化,建立能够控制气化时间的鼓泡流化床反应器,分别在不同气化温度、流化风量等条件下收集到15~180 s气化后的稻壳焦炭样品,对其表面形貌及机械强度进行了表征。结果表明:稻壳焦炭样品表面形貌呈现由孔隙到不规则裂痕的演化趋势,剧烈传热传质下,稻壳成型颗粒内外因挥发分快速释放形成巨大压力差,载氧体由裂痕向颗粒内部渗透,显著促进了颗粒结构的破坏;此外,减小成型颗粒质量,热量传递和挥发分脱出速率得到改善,但体表面积的减小限制了成型颗粒与床料的碰撞和磨损,机械强度相应提高。

关键词：生物质成型颗粒化学链气化表面形貌机械强度