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金属氧化物/炭复合材料抑制锂硫电池穿梭效应的研究进展

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新型炭材料（中英文） 2024年第2期39卷 201-222页

作者：周志强王惠民杨璐彬马成王际童乔文明凌立成华东理工大学化工学院上海200237

锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良... 详细信息

锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良好导电性与结构多样性而备受关注,然而非极性炭材料难以与极性多硫化物紧密结合,导致活性材料大量损失和严重的穿梭效应。金属氧化物具有极性强和丰富吸附位点的优点,将过渡金属氧化物与炭材料结合,有助于增强对多硫化物的化学吸附和电化学反应活性。本文首先介绍了锂硫电池的基本原理和存在的主要问题,然后讨论了近年来过渡金属氧化物/炭复合材料在合成方法和结构设计(1D,2D,3D)方面的研究进展。此外,详细介绍了异质结构设计、空位工程和晶面调控策略的代表性工作并讨论了其机理。最后,对过渡金属氧化物/炭复合材料用于锂硫电池中的发展进行了总结和展望。

关键词：过渡金属氧化物炭材料调控方案穿梭效应锂硫电池

聚苯乙烯共混体系发泡过程中气泡壁不均匀性的实验与模拟

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高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 99-106页

作者：江翠葛宇凯刘涛华东理工大学化工学院上海200237

将2种不同相对分子质量的聚苯乙烯(PS)共混,并采用超临界CO_(2)间歇发泡工艺制备其发泡材料。采用高倍扫描电镜实验测量PS共混体系发泡后气泡壁的形状参数,即气泡壁厚度分布δ_(θ)/δ_(max),同时基于气泡壁形状演变模型(BWSE)模拟计算... 详细信息

将2种不同相对分子质量的聚苯乙烯(PS)共混,并采用超临界CO_(2)间歇发泡工艺制备其发泡材料。采用高倍扫描电镜实验测量PS共混体系发泡后气泡壁的形状参数,即气泡壁厚度分布δ_(θ)/δ_(max),同时基于气泡壁形状演变模型(BWSE)模拟计算对应样品发泡过程中的δ_(θ)/δ_(max),将模拟结果与实验值进行对比,发现模拟所得δ_(θ)/δ_(max)曲线与实验所测结果具有相同趋势。在多种比例共混的PS体系中,模型预测的气泡壁非均匀因子(γ)与实验值呈现良好的相关性和一致性,表明BWSE模型能用于半定量化分析不同PS在泡孔生长过程中的微观气泡壁形状和泡孔结构。模拟结果揭示了PS流变行为与其发泡材料微观泡孔结构的内在关联:流变性能影响PS的气泡壁不均匀拉伸行为,通过BWSE模型能够基于流变性能数据计算出泡孔壁的变形规律。

关键词：聚苯乙烯泡沫气泡壁形状不均匀拉伸模型预测

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柠檬酸改性球形活性炭对氨气吸附性能的影响

化工进展 2024年第2期43卷 1082-1088页

作者：郭迎春梁晓怿华东理工大学化工学院上海200237

以沥青基球形活性炭为载体,采用等体积浸渍法将不同浓度的柠檬酸负载到活性炭孔隙内。通过固定床动态吸附装置评价柠檬酸改性活性炭对氨气吸附性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱和氮气吸脱附对改性前后... 详细信息

以沥青基球形活性炭为载体,采用等体积浸渍法将不同浓度的柠檬酸负载到活性炭孔隙内。通过固定床动态吸附装置评价柠檬酸改性活性炭对氨气吸附性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱和氮气吸脱附对改性前后活性炭的理化特性进行表征分析。结果表明,当柠檬酸负载量为60%(质量分数)时,改性活性炭对氨气的吸附性能最佳,氨气防护时间为194min,单位活性炭的氨气吸附容量为42.8mg/mL(66.8mg/g),是未改性活性炭吸附容量的24倍;吸附剂的总比表面积和孔体积以及pH都随着柠檬酸负载量的增加不断减小,其中微孔的比表面积和孔体积与柠檬酸负载量的相关系数R2分别为0.9944和0.9842;柠檬酸的利用率随着负载量的增加不断减少,氨气与柠檬酸反应生成柠檬酸铵,产物主要沉积在微孔内,微孔对氨气吸附至关重要。

关键词：活性炭柠檬酸复合材料固定床吸附氨气

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CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头的高周疲劳性能及寿命模型

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焊接学报 2024年第7期45卷 67-73页

作者：王志鹏朱明亮轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

对CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头开展室温及400℃下的高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究异种钢焊接接头的高周疲劳失效机理.结果表明,接头疲劳S-N曲线呈现连续下降形式,在高周疲劳过程中未见疲劳极限平台,失效位置均位于焊缝... 详细信息

对CrMoV与NiCrMoV异种钢焊接接头开展室温及400℃下的高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究异种钢焊接接头的高周疲劳失效机理.结果表明,接头疲劳S-N曲线呈现连续下降形式,在高周疲劳过程中未见疲劳极限平台,失效位置均位于焊缝金属区域,并且集中在显微硬度值最低的结构弱区;随着应力幅值的下降,裂纹萌生模式由表面和内部萌生的竞争转变为内部微缺陷萌生占主导,内部焊接气孔微缺陷是主要裂纹萌生源;根据Murakami模型得到的疲劳极限分散性较大,与高周疲劳寿命未呈现出明显规律,通过引入Z参量模型,指出焊接接头的高周疲劳寿命由应力水平、微缺陷有效尺寸和相对深度等因素共同决定,Z参量与高周疲劳寿命具有很好线性关系.

关键词：焊接接头高周疲劳裂纹萌生气孔缺陷 Z参量模型

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流动聚焦型液滴微流控技术研究进展

高校化学工程学报 2024年第2期38卷 159-171页

作者：李庆张艳红华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

功能性微球具有比表面积高、性能稳定、形貌多样等特点,广泛应用于药物控释、生物医学、污染物吸附和催化剂等领域。微球的制备方法有喷雾干燥法、悬浮聚合法、离子交联法、乳液蒸发法和液滴微流控法。液滴微流控技术试剂消耗量低,安全... 详细信息

功能性微球具有比表面积高、性能稳定、形貌多样等特点,广泛应用于药物控释、生物医学、污染物吸附和催化剂等领域。微球的制备方法有喷雾干燥法、悬浮聚合法、离子交联法、乳液蒸发法和液滴微流控法。液滴微流控技术试剂消耗量低,安全系数高,制备的微球单分散性高,其中利用流动聚焦型微流控技术制备液滴时可以有效防止液滴与壁面剪切,液滴尺寸更易调控。以流动聚焦型液滴微流控技术为立足点,综述了流动聚焦型的实验和数值模拟、功能性微球制备和集成放大的研究进展,为后续新型功能性微球的制备以及产业化大批量生产提供参考。

关键词：流动聚焦型功能性微球微通道造粒流动

反向传播神经网络用于预测离子液体的自扩散系数

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化工学报 2024年第2期75卷 429-438页

作者：肖拥君时兆翀万仁宋璠彭昌军刘洪来华东理工大学化学与分子工程学院上海200237

以片段活度系数类导体屏蔽模型(COSMO-SAC)获得的电荷密度分布片段面积(S_(σ))和空穴体积(VCOSMO)为结构描述符,采用反向传播神经网络构建了可用于预测离子液体中阴阳离子自扩散系数的定量结构-性质关系(QSPR)模型——BP-ANN模型。考... 详细信息

以片段活度系数类导体屏蔽模型(COSMO-SAC)获得的电荷密度分布片段面积(S_(σ))和空穴体积(VCOSMO)为结构描述符,采用反向传播神经网络构建了可用于预测离子液体中阴阳离子自扩散系数的定量结构-性质关系(QSPR)模型——BP-ANN模型。考察了模型的适用范围与预测能力,并与线性回归得到的QSPR模型(模型I)进行了比较。发现BP-ANN模型适用的离子液体种类较广,模型在阳离子自扩散系数训练集、验证集与测试集中的决定系数R2均大于0.99,在阴离子的三个子集中的R2均大于0.98。阳离子与阴离子预测的平均绝对相对误差分别为2.8%和3.7%。线性回归的QSPR模型对应的值分别为14.54%和14.57%,即BP-ANN模型的预测效果要明显优于基于线性回归建立的模型。

关键词：神经网络定量构效关系离子液体自扩散系数预测

Uni-LSDPM:基于预训练的统一在线学习会话退出预测模型

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计算机研究与发展 2024年第2期61卷 441-459页

作者：陈芮王占全华东理工大学信息科学与工程学院上海200237

为了辅助学习者维持在线学习的连贯性以引导最优学习路径的执行,智能辅导系统(intelligent tutoring system,ITS)需要及时发现学习者退出学习的倾向,在合适的时间采取相应的干预措施,因此,在线学习会话退出预测研究十分必要.然而,与传... 详细信息

为了辅助学习者维持在线学习的连贯性以引导最优学习路径的执行,智能辅导系统(intelligent tutoring system,ITS)需要及时发现学习者退出学习的倾向,在合适的时间采取相应的干预措施,因此,在线学习会话退出预测研究十分必要.然而,与传统的课程辍学相比,会话退出发生的频率更高,单次学习时长更短,故需要在有限的行为数据中对学习会话退出状态进行准确预测.因此,学习行为的碎片性和预测结果的即时性、准确性是学习会话退出预测任务的挑战和难点.针对会话退出预测任务,提出了一种基于预训练-微调的统一在线学习会话退出预测模型(unified online learning session dropout prediction model,Uni-LSDPM).该模型采用多层Transformer结构,分为预训练阶段和微调阶段.在预训练阶段,使用双向注意机制对学习者连续行为交互特征序列的特征表示进行学习.在微调阶段,应用序列到序列(sequenceto-sequence,Seq2Seq)的注意力机制对学习者连续行为交互特征序列与退出状态联合序列进行学习.基于EdNet公共数据集对模型进行预训练和微调,通过消融实验以获得最佳预测效果,并基于多个数据集进行了对比测试实验.实验结果表明,Uni-LSDPM在AUC和ACC方面优于现有的模型,并证明该模型具有一定的鲁棒性和扩展性.

关键词：注意力机制学习会话退出预测智能辅导系统预训练

激光选区熔化过程声发射信号的降噪与分类预测方法

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机械工程学报 2024年第6期60卷 163-176页

作者：张赛凡李博轩福贞华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)中激光工艺参数显著影响成形件质量,而现行的工艺优化路径大多是基于激光能量密度经验性公式的“盲摸”工艺试验,难以全面反映影响成形件质量的诸多环境因素,且在SLM过程中,熔池失稳、激光辐... 详细信息

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)中激光工艺参数显著影响成形件质量,而现行的工艺优化路径大多是基于激光能量密度经验性公式的“盲摸”工艺试验,难以全面反映影响成形件质量的诸多环境因素,且在SLM过程中,熔池失稳、激光辐照不连续的情况时有发生,因此亟需开发SLM过程中工艺参数在线动态调控及质量监测技术,以保障制造工艺的可靠性和成形件质量的稳定性。通过声发射信号处理与神经网络算法,实现对采用不同激光工艺参数的熔道SLM成形过程的声发射信号分类预测。在降噪模块中,为确定经验模态分解的分解层数从而将其作为神经网络输入神经元的数量,提出一种基于序列间相关性和反双曲正切函数的直观评判方法。在分类预测模块中,对比基于经验模态分解和小波包变换两种声信号特征提取方法所设计的神经网络性能。研究结果表明神经网络模型对于不同激光参数产生的声发射信号进行分类预测的可行性,从而可直接指导SLM工艺参数的在线调控优化或优选,并为SLM过程的成形质量在线监测系统奠定理论方法基础。

关键词：声发射监测机器学习激光选区熔化小波包分析经验模态分解

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复合固体推进剂界面多尺度数值模拟研究进展

含能材料 2024年第5期32卷 554-569页

作者：余天昊闫亚宾王晓媛华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

固体推进剂界面作为固体发动机结构中力学性质相对薄弱的部分之一,明确其物化性质、损伤演化模式以及脱湿对推进剂结构完整性的影响是极其重要的研究内容。与实验相比,利用数值模拟能够快速、高效地研究各种界面体系下的不同物化性质,... 详细信息

固体推进剂界面作为固体发动机结构中力学性质相对薄弱的部分之一,明确其物化性质、损伤演化模式以及脱湿对推进剂结构完整性的影响是极其重要的研究内容。与实验相比,利用数值模拟能够快速、高效地研究各种界面体系下的不同物化性质,具有较好的应用前景。从微观尺度分子动力学、细观尺度有限元数值仿真与宏观数值模拟角度出发,综述了复合固体推进剂多种界面力学性质的研究进展,探讨了多尺度下复合固体推进剂界面数值模拟对固体推进剂工程设计的推动作用与目前存在的不足,并展望了未来的发展方向。

关键词：固体推进剂界面多尺度数值模拟