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计算模拟辅助研究锂离子电池用氯化物固态电解质

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中国科学:化学 2024年第7期54卷 991-1011页

作者：王维宗赵宏顺赵倩丁正平严茂引任玉荣常州大学材料科学与工程学院江苏省新能源汽车动力电池制造技术工程研究中心常州大学江苏省高等学校优秀科技创新团队

传统有机液态锂离子电池由于存在易变形、易短路等现象,容易发生瞬时热失控,导致燃烧甚至爆炸等较大的安全事故.而固态电池具有出色的安全性,有望从根本上解决这一问题.近年来,计算模拟在固态电解质的开发研究中越来越普及,这种计算辅... 详细信息

传统有机液态锂离子电池由于存在易变形、易短路等现象,容易发生瞬时热失控,导致燃烧甚至爆炸等较大的安全事故.而固态电池具有出色的安全性,有望从根本上解决这一问题.近年来,计算模拟在固态电解质的开发研究中越来越普及,这种计算辅助实验的方式在很大程度上促进了电解质的发展.本文介绍了属于卤化物电解质范畴的氯化物固态电解质在计算模拟辅助下的最新研究进展,对氯化物固态电解质的发展历程进行了概述,并对其制备方法、阴阳离子调控改性、结构调控优化以及对温度、湿度以及电极材料等方面的稳定性问题进行了系统阐述.最后,对氯化物固态电解质依旧面临的问题进行了总结分析,并进一步对其未来的发展方向做出了展望.

关键词：固态锂离子电池氯化物固态电解质优化改性计算模拟

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计算模拟的表征合理性及可强化框架

逻辑、智能与哲学

逻辑、智能与哲学 2024年第1期3卷 166-178+237页

作者：杨烨阳马红梅山西医科大学马克思主义学院中国社会科学院逻辑与智能实验室

计算模拟是人工智能时代一种重要的科学表征方式，鉴于计算模拟与传统实验具有相同的认知功能，基于实验测量的合理性论证路径对计算模拟的表征合理性进行反思，有助于为计算模拟建立一个可强化的方法论框架。同时，在这个方法论框架中... 详细信息

计算模拟是人工智能时代一种重要的科学表征方式，鉴于计算模拟与传统实验具有相同的认知功能，基于实验测量的合理性论证路径对计算模拟的表征合理性进行反思，有助于为计算模拟建立一个可强化的方法论框架。同时，在这个方法论框架中，“验证与证实”方法的运用是关键，模拟运行前需要对验证实验中的认知不确定性和偶然不确定性进行区分，并尽可能为模拟模型提供可靠的数学和物理学论证，因为计算模拟的合理性本质上取决于实验数据所构建的可强化框架。当然，这种方法本身意味着一个不断发展的开放的框架，在不断的表征实践中构建了计算模拟的合理性原则系统：建立稳定的客观性标准、遵守严格的评估性标准、阐明系统的层级性标准。

关键词：计算模拟表征合理性验证实验可强化框架

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计算模拟在蛋白组装研究中的应用

中国生物工程杂志 2023年第7期43卷 60-76页

作者：卢鼎元王启彬刘护李春北京理工大学化学与化工学院北京102488 清华大学化学工程系北京100084

蛋白组装技术发展迅速,被广泛应用于生物催化、生物传感器和药物释放等领域,已成为生物工程领域的重要组成部分。由于蛋白质-蛋白质相互作用的复杂性,以及对蛋白质折叠和分子识别的认识不够深入,设计复杂的蛋白组装非常具有挑战性。随... 详细信息

蛋白组装技术发展迅速,被广泛应用于生物催化、生物传感器和药物释放等领域,已成为生物工程领域的重要组成部分。由于蛋白质-蛋白质相互作用的复杂性,以及对蛋白质折叠和分子识别的认识不够深入,设计复杂的蛋白组装非常具有挑战性。随着计算机技术和分子模拟的不断发展,已逐步实现了从原子和分子尺度精确设计蛋白质的组装体和预测蛋白组装体的结构,并进一步在蛋白组装体上设计催化位点来实现人工组装酶的生物催化。近年来,机器学习等人工智能技术已被应用到蛋白组装设计中并促进了蛋白组装研究的发展。综述计算模拟技术在蛋白组装设计、组装结构预测、催化位点设计等方面的研究进展以及在新酶设计、药物释放、生物传感器等方面的应用,以期通过基础理论研究指导面向更多不同应用领域的蛋白组装的设计和优化。

关键词：计算模拟蛋白组装组装结构预测催化位点设计

计算模拟在金属有机框架材料吸附性机理及设计中的应用研究进展

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应用化学 2023年第12期40卷 1643-1661页

作者：黄磊杨倩雯张静玲徐斐叶泰任兴发吴秀秀上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 月旭科技(上海)股份有限公司上海201203 上海食品快速检测工程技术研究中心上海200093

金属有机框架(MOFs)材料因具有良好的稳定性、优异的吸附性能和可设计性等优点受到广泛关注。近十几年来,有关MOFs材料的研究发展迅速。理论计算模拟作为一种重要的研究手段,在MOFs材料的吸附机理研究、高通量筛选等工作研究中发挥了不... 详细信息

金属有机框架(MOFs)材料因具有良好的稳定性、优异的吸附性能和可设计性等优点受到广泛关注。近十几年来,有关MOFs材料的研究发展迅速。理论计算模拟作为一种重要的研究手段,在MOFs材料的吸附机理研究、高通量筛选等工作研究中发挥了不可替代的作用。本文归纳了量子力学计算、分子力学模拟、介观模拟、有限元模拟和机器学习等计算机模拟方法,总结了不同层次的计算模拟方法用于解决MOFs材料研究中的主要科学问题,重点介绍了这些方法在MOFs对气体的吸附性分离与储存、溶液中有机化合物的吸附性分离与提取、催化反应和药物负载等几个典型研究方向的研究进展。最后,对计算模拟应用于MOFs材料研究的前景和发展方向做了展望。

关键词：计算模拟金属有机框架材料机理

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计算模拟血栓形成研究进展

医用生物力学 2022年第1期37卷 192-196页

作者：曹洪帅蔺嫦燕首都医科大学附属北京安贞医院北京市心肺血管病研究所北京100029 首都医科大学临床生物力学应用基础研究北京市重点实验室北京100069

血栓形成是机体受到某些物理和化学刺激后血小板黏附聚集或血液凝固的过程。目前使用基础实验研究和计算模拟了解血栓形成已成为研究热点。血栓形成的复杂过程导致计算模拟建模非常困难,但计算模型的开发仍取得很大进展。目前已开发出... 详细信息

血栓形成是机体受到某些物理和化学刺激后血小板黏附聚集或血液凝固的过程。目前使用基础实验研究和计算模拟了解血栓形成已成为研究热点。血栓形成的复杂过程导致计算模拟建模非常困难,但计算模型的开发仍取得很大进展。目前已开发出多种血栓形成的计算模型,包括基于普通微分方程的凝血模型、基于有限元分析的数学模型、格子-玻尔兹曼方法模型、平滑粒子动力学方法模型等,每种模型都有其优点和缺点。本文不仅解释了血栓形成过程的生理机制,并对模拟血栓形成的模型进行系统梳理和评价,概述计算模拟的局限性和未来的应用前景。

关键词：血栓计算模拟数学模型有限元分析

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多尺度计算模拟在高熵合金研究中的应用

特种铸造及有色合金 2022年第3期42卷 296-308页

作者：张楠甘科夫李志明中南大学材料科学与工程学院长沙410083

高熵合金以其多主元设计思路,对传统合金设计理念进行补充,可实现优异的综合性能,从而在工业领域具有广阔的应用前景。目前高熵合金研究还存在许多局限性,合金体系开发耗时长且成本高,相关基础理论也不完善。多尺度计算与模拟在材料科... 详细信息

高熵合金以其多主元设计思路,对传统合金设计理念进行补充,可实现优异的综合性能,从而在工业领域具有广阔的应用前景。目前高熵合金研究还存在许多局限性,合金体系开发耗时长且成本高,相关基础理论也不完善。多尺度计算与模拟在材料科学研究中发挥着关键作用,可为高熵合金的设计与微观机理研究提供高效的途径。综述了近年来典型的多尺度计算模拟方法在高熵合金研究中的应用,并对其未来发展方向进行了展望。

关键词：高熵合金多尺度计算模拟

铜陵狮子山矿田矽卡岩铜(金)成矿系统三维动力学计算模拟及其意义

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大地构造与成矿学 2023年第6期47卷 1242-1255页

作者：周飞虎刘亮明刘洪升盛欢伍红志闵令帅毕晨曦中南大学计算地球科学研究中心教育部有色金属成矿预测与地质环境监测重点实验室湖南长沙410083 铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿安徽铜陵244000

狮子山矿田产有铜陵地区乃至整个长江中下游成矿带最大的矽卡岩型铜(金)矿床,由于成矿特征的复杂性,矿田内巨大的层状矽卡岩矿床的定位机制一直存在争议。为了探讨本区成矿的动力学机制及其控制因素,本次研究基于矿田内全部的勘探资料... 详细信息

狮子山矿田产有铜陵地区乃至整个长江中下游成矿带最大的矽卡岩型铜(金)矿床,由于成矿特征的复杂性,矿田内巨大的层状矽卡岩矿床的定位机制一直存在争议。为了探讨本区成矿的动力学机制及其控制因素,本次研究基于矿田内全部的勘探资料建立了矿田三维地质模型,在此基础上建立动力学模型,在FLAC3D平台进行岩体冷却过程力‒热‒流耦合动力学计算模拟。模拟结果显示在拉张构造应力环境中,在浅部东、西狮子山矿床产出部位只在岩体接触带上形成了规模不大的高扩容区(体积应变值≥1.2%),而在深部层状矿体产出的地层中形成了大规模的层状高扩容变形区,同时流体也向高扩容区汇聚。这些流体汇聚的高扩容区与已知矿体的容矿空间高度吻合,由此推断矿体的定位受控于岩体冷却过程中产生的扩容和流体流动。石炭系中流体汇聚的高扩容空间的规模远大于已知的成矿规模,表明矿田深部的冬瓜山矿床仍存在较大的增储潜力。改变模型的边界条件和模型组成单元的特征参数进行假设模型计算实验,结果表明拉伸的构造应力环境为大规模汇流容矿空间的形成提供了有利条件,并且赋矿地层中更弱的抗剪切强度和上覆地层低渗透的孔隙特征也是控制矿体定位空间和成矿规模的重要因素。

关键词：成矿动力学计算模拟矽卡岩矿床狮子山矿田铜陵

计算模拟研究挥发性有机胺的大气转化机制与动力学

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科学通报 2020年第26期65卷 2863-2879页

作者：马芳芳谢宏彬陈景文大连理工大学环境学院工业生态与环境工程教育部重点实验室大连116024

对流层大气包含大量的挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs),种类可高达10万种.研究表明, VOCs的大气转化对于O3和二次有机气溶胶的形成起着重要作用.因此,获取VOCs的大气转化机制与动力学是量化VOCs区域或全球大气质量... 详细信息

对流层大气包含大量的挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs),种类可高达10万种.研究表明, VOCs的大气转化对于O3和二次有机气溶胶的形成起着重要作用.因此,获取VOCs的大气转化机制与动力学是量化VOCs区域或全球大气质量影响所需的重要信息.有机胺是一类重要的VOCs,其来源包括天然源和人为源.特别是,随着基于胺溶液的燃烧后CO2捕捉技术的大规模应用,将会排放大量的挥发性有机胺,进而增加大气中有机胺的种类和浓度.近年来,越来越多的科学家开始关注基于胺溶液的CO2捕捉单元释放的有机胺的大气转化机制与动力学.本文在早期关于有机胺的大气转化综述的基础上,重点介绍2012年以来,国内外学者采用计算模拟方法研究CO2捕捉单元释放的有机胺的大气转化机制与动力学的最新进展,展望有机胺大气转化的未来研究方向.

关键词：挥发性有机化合物燃烧后CO2捕捉有机胺计算模拟大气转化机制与动力学

计算模拟研究金属有机骨架材料吸附分离C2、C3烃类气体

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化学进展 2020年第1期32卷 133-144页

作者：刘景昊伍学谦吴玉锋俞嘉梅北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 北京工业大学环境与能源工程学院北京100124

碳氢化合物在工业生产中发挥着重要的作用,其分离纯化过程是工业生产中重要的环节。低碳烃气体的物理化学性质十分相似,仅在分子尺寸和不饱和度等方面有微小差异,分离困难。传统的精馏等分离方式能耗高、有时效率较低。金属有机骨架材... 详细信息

碳氢化合物在工业生产中发挥着重要的作用,其分离纯化过程是工业生产中重要的环节。低碳烃气体的物理化学性质十分相似,仅在分子尺寸和不饱和度等方面有微小差异,分离困难。传统的精馏等分离方式能耗高、有时效率较低。金属有机骨架材料由于其优异的性能(高比表面积、高孔隙率、结构尺寸可控)在吸附分离方面发挥了重要作用。计算模拟方法能够在微观层次上描述吸附分离过程,起到实验无法替代的作用。本文综述了计算模拟用于探索金属有机骨架吸附分离低碳烃的最新研究进展,探讨了其在金属有机骨架吸附分离低碳烃研究中存在的问题,并展望了发展前景。

关键词：碳氢化合物吸附分离金属有机骨架计算模拟