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基于粉末床技术的增材制造AlSi10Mg合金研究进展

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1091-1112页

作者：龚弟亮卞华康潘登徐圣航杨鑫汤慧萍上海大学材料基因组工程研究院上海200444 浙大城市学院先进材料增材制造创新研究中心杭州310015

基于粉末床技术的增材制造AlSi10Mg合金,因其快速制造、设计灵活性高、成本低等优势,在汽车和航空航天等领域具有广泛的应用前景。然而,由工艺参数不当引起的孔隙和裂纹等缺陷,以及与熔池相关的独特微观结构,仍然影响打印部件的性能,这... 详细信息

基于粉末床技术的增材制造AlSi10Mg合金,因其快速制造、设计灵活性高、成本低等优势,在汽车和航空航天等领域具有广泛的应用前景。然而,由工艺参数不当引起的孔隙和裂纹等缺陷,以及与熔池相关的独特微观结构,仍然影响打印部件的性能,这是激光选区熔化(SLM)面临的主要问题之一。而在电子束选区熔化(EBM)制造AlSi10Mg合金中,元素蒸发导致的强度下降是其主要问题,且技术应用较少。本文对SLM和EBM两类技术在AlSi10Mg合金中的应用现状和难点问题进行了总结与对比,两类技术所制造的打印部件在组织和性能上呈现出明显的差异。求解工艺−组织−性能之间的关系,以及开发增材制造技术(AM)专用合金粉末体系,是SLM和EBM技术打印AlSi10Mg合金共同面临的挑战,因此有必要进行综合考虑。同时,针对这些问题,本文讨论了未来的研究方向与发展趋势。

关键词：激光选区熔化电子束熔化 AlSi10Mg 工艺参数

全固态锂电池正极/电解质界面电阻:从空间电荷层模型到表征及模拟

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物理化学学报 2024年第7期40卷 21-35页

作者：王达殷晓彬吴剑芳罗亚桥施思齐上海大学材料科学与工程学院上海200444 宁德时代21C创新实验室福建宁德352100 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082 上海大学材料基因组工程研究院上海200444

采用无机固体电解质的全固态锂电池以其高安全性和长寿命等优点,已经成为动力电池领域的重要发展方向之一。随着高室温离子电导率(大于10^(-3)S·cm^(-1))的固体电解质的涌现,锂离子在其中的迁移动力学问题不再是全固态锂电池发展的主... 详细信息

采用无机固体电解质的全固态锂电池以其高安全性和长寿命等优点,已经成为动力电池领域的重要发展方向之一。随着高室温离子电导率(大于10^(-3)S·cm^(-1))的固体电解质的涌现,锂离子在其中的迁移动力学问题不再是全固态锂电池发展的主要瓶颈。相比之下,正极和固体电解质界面处因空间电荷层等复杂效应导致的高界面电阻成为当前急需解决的难题。本文从(电)化学势及电势的基本概念出发,对描述正极和固体电解质之间化学势差异所导致的空间电荷层的理论模型进行严格推导,以揭示其影响界面电阻的物理本质。接着,本文从实验表征和理论模拟角度出发,综述了当前在观测空间电荷层状态、计算正极/固体电解质界面及其体相锂离子浓度,以及预测界面电阻等方面存在的问题。在此基础上,本文提出了融合空间电荷层模型、数值模拟以及基于实际正极和固体电解质接触处费米能级状态和位置的方法,从而定量评估界面电阻。最后,本文展望了通过优化正极/固体电解质界面来提升全固态锂电池电化学性能的未来发展趋势。通过深入理解界面电阻的物理机制,未来可以采用新的材料设计、界面工程等策略来改善全固态锂电池的性能。这些研究将有助于推动全固态锂电池技术的发展,实现更高效、更安全的能源存储解决方案。

关键词：正极固体电解质空间电荷层界面电势差界面电阻

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经典与机器学习原子间相互作用势的发展及应用进展

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上海大学学报（自然科学版） 2024年第5期30卷 802-812页

作者：赵浩然沈强王鹏上海大学材料基因组工程研究院上海200444 上海大学力学与工程科学学院上海200444

通过对几种经典和机器学习(maching learning,ML)势函数发展历史的回顾,重点介绍了各类势函数在金属及共价键材料中的发展与应用等,统筹分析了ML势函数与经典势函数的优缺点,并对未来发展出更有效的原子间作用势的思路提出了展望.

关键词：分子动力学原子间作用势机器学习变形机制

高质量文本数据驱动的命名实体识别加速镍基单晶高温合金材料知识发现

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金属学报 2024年第10期60卷 1429-1438页

作者：刘悦姚文轩刘大晖丁琳杨正伟刘微于涛施思齐上海大学计算机工程与科学学院上海200444 上海大学材料基因组工程研究院上海200444 钢铁研究总院功能材料研究所北京100081 上海大学材料科学与工程学院上海200444

镍基单晶高温合金构效关系知识常常以非结构化文本的形式存储在海量公开发表的科学文献中。利用命名实体识别(NER)方法从非结构化文本中挖掘关键信息已成为助力新材料研发的重要方式。然而,已有NER方法依赖于大量语料数据支撑且不适用... 详细信息

镍基单晶高温合金构效关系知识常常以非结构化文本的形式存储在海量公开发表的科学文献中。利用命名实体识别(NER)方法从非结构化文本中挖掘关键信息已成为助力新材料研发的重要方式。然而,已有NER方法依赖于大量语料数据支撑且不适用于处理跨领域任务,导致其难以适配镍基单晶高温合金领域。本工作提出基于语义特征融合的深度学习命名实体识别方法(SF-NER),以准确挖掘摘要文本中蕴含的镍基单晶高温合金知识。在领域知识指导下创建材料领域词典以实现远程监督,并建立了高质量镍基单晶高温合金标注语料库(含8类实体类型的19405个实体数据);为准确捕捉特定材料术语,提出了融合编码的词表征策略以捕获关键材料语义特征;构建双向长短期记忆网络-条件随机场(Bi-LSTM-CRF)模型捕捉句子序列中的关键语义信息以实现实体标签的精准预测。实验结果表明,SF-NER能够精准识别镍基单晶高温合金实体类别(评价指标F1值为0.84),有效筛选影响高温合金服役性能的关键因素,并推荐出可用于服役性能构效关系挖掘的高重要度描述符。

关键词：数据质量深度学习命名实体识别镍基单晶高温合金领域知识

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含Cl反应力场ReaxFF的评估

火炸药学报 2024年第1期47卷 81-90页

作者：肖卓君肖斌何祺王晴晴刘馥刘艳洁王宁李伟刘轶上海大学材料基因组工程研究院上海200444 上海大学理学院物理系上海200444 上海电子信息职业技术学院机械与能源工程学院上海201411 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441003

为考察反应分子力场ReaxFF对高氯酸铵(AP)推进剂材料模拟的适应性,从文献中选取了两种含C/H/O/N/Cl有机反应力场,对AP系统中含Cl的典型小分子进行结构和能量扫描计算,并对AP高温裂解过程进行了反应分子动力学模拟。通过对比反应力场与... 详细信息

为考察反应分子力场ReaxFF对高氯酸铵(AP)推进剂材料模拟的适应性,从文献中选取了两种含C/H/O/N/Cl有机反应力场,对AP系统中含Cl的典型小分子进行结构和能量扫描计算,并对AP高温裂解过程进行了反应分子动力学模拟。通过对比反应力场与量子力学计算结果发现,现有的含Cl有机反应力场在计算HCl以及部分含H、Cl元素的小分子能量时表现较好,但无法合理描述含高价Cl小分子以及含N、O元素小分子的化学键形成和断裂行为。根据力场分子动力学模拟结果的物种分析,现有的反应力场模拟获得了H_(2)O、O_(2)、NH_(3)、HCl等产物小分子,但未能复现ClO_(2)、HClO 4等高价Cl产物以及NO_(2)、N_(2)O的生成,与实验观测有显著差距。

关键词：量子力学含Cl反应力场ReaxFF 反应分子动力学高氯酸铵 AP 固体推进剂

第一性原理计算研究γ'-Co3(V,M)(M=Ti,Ta)相的结构稳定性、力学和热力学性质

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物理学报 2024年第8期73卷 261-272页

作者：袁文翎姚碧霞李喜胡顺波任伟上海大学材料基因组工程研究院上海200444 上海大学高品质特殊钢冶金与制备国家实验室上海200444 上海交通大学上海市先进高温材料及精密成形重点实验室上海200240 上海大学文化遗产保护基础科学研究院上海200444 上海大学物理系量子与分子结构国际中心上海200444

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法并结合准谐德拜模型,对Co基高温合金中γ'-Co_(3)(V,M)(M=Ti,Ta)相的结构稳定性、热力学性质以及有限温度下的力学性质进行了系统的研究和讨论.结果表明,γ'-Co_(3)(V,M)相能以L12结构稳... 详细信息

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法并结合准谐德拜模型,对Co基高温合金中γ'-Co_(3)(V,M)(M=Ti,Ta)相的结构稳定性、热力学性质以及有限温度下的力学性质进行了系统的研究和讨论.结果表明,γ'-Co_(3)(V,M)相能以L12结构稳定存在,其具有良好的抵抗变形的能力.γ'-Co_(3)(V,Ti)相的热力学性能对温度的敏感性要大于γ'-Co_(3)(V,Ta)相,且γ'-Co_(3)(V,M)相具有高温稳定性.在有限温度下,随着温度的升高,γ'-Co_(3)(V,M)相由塑性材料向脆性材料过渡转变,而且,除了硬度性能有所提升外,γ'-Co_(3)(V,MM=Ti,Ta)相的力学性能均呈下降趋势.

关键词：高温合金第一性原理结构稳定性热力学性质

蛋白质结构标注中的基于支持向量机的拉氏图优化方法

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上海大学学报（自然科学版） 2024年第3期30卷 545-558页

作者：王博苏天昊徐妍婷高恒郭聪李永乐吴伟上海大学理学院量子与分子结构国际中心上海200444 上海大学材料基因组工程研究院上海200444

拉氏图是一种经典的蛋白质结构验证工具,在蛋白质结构研究领域有广泛应用.然而,传统拉氏图定义的合理区域范围广,容错率高,且包含了一些不准确的结构.针对这一问题,提出了一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)和贝叶斯优化... 详细信息

拉氏图是一种经典的蛋白质结构验证工具,在蛋白质结构研究领域有广泛应用.然而,传统拉氏图定义的合理区域范围广,容错率高,且包含了一些不准确的结构.针对这一问题,提出了一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)和贝叶斯优化的方法SVM-Rama,对传统拉氏图的合理区域定义进行优化和细分,使细分后的合理区域的范围精确到具体的二级结构种类,SVM-Rama法可以提高蛋白质结构验证准确率,且能简便精确地标注二级结构.研究结果表明,该方法在二级结构标记中的准确率接近传统方法取得的最好结果,但训练和计算成本远小于传统方法.

关键词：拉氏图支持向量机蛋白质结构标记

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研究生兼职辅导员的角色冲突及调适路径

教育科学文摘 2024年第1期43卷 49-50页

作者：林银银上海大学材料基因组工程研究院上海200444

研究生兼职辅导员从字面上可以提取出三个关键词:“兼职”“研究生”和“辅导员”。这些关键词体现着其复杂的工作性质(一个工作属性)和丰富的角色内涵(两个社会角色)。角色冲突有两种表现形式:角色间冲突和角色内冲突。角色间冲突指个... 详细信息

研究生兼职辅导员从字面上可以提取出三个关键词:“兼职”“研究生”和“辅导员”。这些关键词体现着其复杂的工作性质(一个工作属性)和丰富的角色内涵(两个社会角色)。角色冲突有两种表现形式:角色间冲突和角色内冲突。角色间冲突指个体必须同时扮演过多的不同角色时,由于缺乏充分的时间和精力,无法满足这些角色所提出的期望而产生的冲突。

关键词：角色内涵研究生兼职辅导员角色冲突角色内冲突工作属性三个关键词调适路径表现形式

Fe稳固的FeOOH@NiOOH电催化剂的大电流极化设计与析氧研究

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第7期62卷 254-264页

作者：吕青芸张伟伟龙志鹏王建涛邹星礼任伟侯龙鲁雄刚赵玉峰余兴李喜上海大学先进特种钢国家重点实验室上海200444 上海交通大学上海高温先进材料及精密成形技术重点实验室上海200240 上海大学量子分子结构国际中心和材料基因组工程研究院上海200444 上海大学可持续能源研究所和化学系上海200444

电解水技术是制取高纯度氢气的有效途径,为传统的氢气生产提供了一种可持续的替代方案.其中,开发性能优异的电催化材料是降低电解水制氢成本的关键.析氧反应(OER)由于涉及多个电子转移而导致的动力学缓慢,是克服高过电位的主要挑战.镍... 详细信息

电解水技术是制取高纯度氢气的有效途径,为传统的氢气生产提供了一种可持续的替代方案.其中,开发性能优异的电催化材料是降低电解水制氢成本的关键.析氧反应(OER)由于涉及多个电子转移而导致的动力学缓慢,是克服高过电位的主要挑战.镍铁羟基/氢氧化物(NiFe(oxy)hydroxides)是近期研究的热点,其在碱性条件下具有极低的OER过电位,部分材料性能甚至超过了贵金属基催化剂,如IrO_(2)和RuO_(2).然而,NiFe(oxy)hydroxides的长期催化稳定性,尤其是在大电流下的长期催化稳定性,成为限制其实际应用的主要问题,这主要是由于铁元素的严重流失导致的.因此,如何有效控制和利用电化学溶解/沉积动力学成为稳定铁位点的关键.为克服该挑战,本文提出了一种大电流极化重构方法来固定活性铁位点.通过在大电流(1.5 A cm^(-2))下对材料进行表面快速极化重构,成功制备了FeOOH@NiOOH(eFNO_(L))电催化剂.eFNO_(L)不仅具有稳定的铁位点,还暴露出高指数晶面,因此eFNO_(L)同时展现出较好的OER催化活性和稳定性.同时,密度泛函理论计算结果表明,与具有低指数晶面的FeNiOOH相比,大电流极化工程制备的分相eFNO_(L)对铁位点表现出更高的结合能,可以有效抑制OER过程中的铁流失,且高指数晶面在改变速率决定步骤和减少吸附能垒上具有更大的优势.电化学测试结果表明,经过优化后的eFNO_(L)催化剂在产生100和500 mA cm^(-2)大电流密度仅需234和27 mV的过电位,并且具有较小的Tafel斜率(35.2 mV dec^(-1)).由于铁位点结合能的提高,eFNO_(L)催化剂在500 mA cm^(-2)的电流密度下能够稳定催化超过100 h,且仅有1.5%的性能衰减,优于近期报道的大多数镍铁基OER催化剂.综上,本文为开发高活性和高稳定性能的催化剂提供了一种有效的大电流电化学重构策略,在电解水制氢领域实现其工业化的大规模应用方面显示出巨大潜力,有望降低可持续电解水制氢成本.

关键词：析氧反应 FeOOH@NiOOH 大电流极化重构高指数晶面铁位点固定