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锂电池安全性多尺度研究策略:实验与模拟方法

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储能科学与技术 2022年第3期11卷 852-865页

作者：甘露雨陈汝颂潘弘毅吴思远禹习谦李泓中国科学院物理研究所北京100190 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

作为新一代电化学储能体系,锂离子电池在消费电子产品、交通动力系统、电网储能等领域具有重要的应用价值。然而,在锂离子电池的商业化进程中,安全性事故时有发生,影响了锂离子电池的大规模应用。本文从电池安全性的三个研究尺度:材料... 详细信息

作为新一代电化学储能体系,锂离子电池在消费电子产品、交通动力系统、电网储能等领域具有重要的应用价值。然而,在锂离子电池的商业化进程中,安全性事故时有发生,影响了锂离子电池的大规模应用。本文从电池安全性的三个研究尺度:材料、电芯、系统,综述了与之对应的重要研究方法,其中每个尺度均包括基于物理样品的实验方法和基于计算机数学模型的模拟方法。本文介绍了这些方法的基本原理,通过典型案例展示了这些方法在安全性研究中的适用场景和作用,并探讨了实验和模拟方法之间的联系,着重介绍了材料热分析、材料加热过程中结构分析、电芯加速度量热分析、电芯安全性数值模拟等方法。基于对多尺度研究策略的系统综述,认为安全性研究需要在各个尺度联合同步开展。最后,展望了下一代锂电池,如固态电池、锂金属电池等,可能面临的电池安全性问题。这些新体系的安全性研究仍处于早期,其材料和验证型电芯的安全性研究是当前阶段值得关注的重要课题。

关键词：锂离子电池安全性实验方法数值模拟固态电池锂金属电池

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基于能量辐射传递法的功能梯度板高频振动响应分析

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振动与冲击 2023年第22期42卷 40-48,219页

作者：许爱林代成浩陈海波中国科学技术大学中国科学院材料力学行为与设计重点实验室合肥230226 中国科学技术大学近代力学系合肥230026

该研究的目的是将能量辐射传递法(radiative energy transfer method,RETM)推广到功能梯度板模型中,以预测结构的高频振动响应。基于一阶剪切变形理论推导了功能梯度板的振动控制方程,获得了波传播特性参数。在该方法中,结构内部的能量... 详细信息

该研究的目的是将能量辐射传递法(radiative energy transfer method,RETM)推广到功能梯度板模型中,以预测结构的高频振动响应。基于一阶剪切变形理论推导了功能梯度板的振动控制方程,获得了波传播特性参数。在该方法中,结构内部的能量响应由激励产生的直接场与边界虚源产生的反射场叠加得到。在临界频率以下,能量响应由一种传播波控制;而在临界频率以上,由三种传播波控制。数值算例结果与模态叠加法和功率流分析进行了对比,验证了RETM在计算不同物理参数下功能梯度板高频振动响应的准确性。研究了不同厚度下剪切变形和转动惯量对能量响应的影响,讨论了材料梯度因子、结构阻尼和激励频率对高频振动能量的影响。结果表明,材料梯度因子的变化会导致结构波传播特性和能量分布特征的变化,越大能量的衰减速度越快,衰减幅度越大。

关键词：功能梯度板一阶剪切变形理论材料梯度因子能量辐射传递法(RETM) 能量流场

基于HIRFL的高温应力材料载能离子辐照实验装置

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原子核物理评论 2013年第1期30卷 94-98页

作者：申铁龙王志光姚存峰孙建荣盛彦斌魏孔芳李炳生朱亚滨庞立龙崔明焕李远飞中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

针对未来先进核能装置候选结构材料在高温和应力等条件下抗辐照性能的评价与快速筛选的需求,基于兰州重离子研究装置(HIRFL)可提供的离子束流条件,设计制作了国内第一套高温应力材料载能离子辐照装置。该装置由束流扫描及探测系统、高... 详细信息

针对未来先进核能装置候选结构材料在高温和应力等条件下抗辐照性能的评价与快速筛选的需求,基于兰州重离子研究装置(HIRFL)可提供的离子束流条件,设计制作了国内第一套高温应力材料载能离子辐照装置。该装置由束流扫描及探测系统、高温系统、应力系统、真空冷却系统和远程控制系统等5部分组成,可以同时提供高温和拉/压应力下材料的离子束均匀辐照条件,温区覆盖了室温至1200°C范围,拉/压应力范围为0～1176 N,x-y方向均匀扫描面积可大于40 mm×40 mm。利用该装置,已经成功进行了多次高温和应力条件下载能离子辐照先进核能装置候选材料的实验研究,并取得了初步成果。

关键词：辐照装置高温应力材料

Li^＋对Tb^3＋掺杂硅酸盐玻璃闪烁性能的影响

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强激光与粒子束 2010年第11期22卷 2719-2723页

作者：金鑫杰顾牡黄世明倪晨刘小林刘波同济大学波耳固体物理研究所上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室上海200092

利用高温熔融法制备了Li+掺杂Tb3+激活硅酸盐闪烁玻璃。通过Li+掺杂Tb3+激活硅酸盐玻璃的紫外可见透射光谱、发射光谱和发光衰减时间谱,研究了Li+的加入对Tb3+掺杂硅酸盐玻璃发光性能的影响。结果表明:适量Li+的加入可有效增强Tb3+激活... 详细信息

利用高温熔融法制备了Li+掺杂Tb3+激活硅酸盐闪烁玻璃。通过Li+掺杂Tb3+激活硅酸盐玻璃的紫外可见透射光谱、发射光谱和发光衰减时间谱,研究了Li+的加入对Tb3+掺杂硅酸盐玻璃发光性能的影响。结果表明:适量Li+的加入可有效增强Tb3+激活硅酸盐玻璃的发光强度,且相比于不掺杂Li+的Tb3+掺杂硅酸盐玻璃而言,当掺入质量分数为2.0%的Li+时,Tb3+在玻璃中的最佳掺杂质量分数由12.8%提高至15.3%。其原因是Li+掺杂增加了玻璃体系中非桥氧的数量,从而有利于改善Tb3+在玻璃体中的均匀性,降低Tb3+间因非辐射跃迁而引起的能量损失,以及提高Tb3+的最佳掺杂质量分数。但当掺入Li+的质量分数超过2.0%时,会对Tb3+激活硅酸盐玻璃的闪烁光强产生负面影响,这是因为过多的非桥氧阻碍了X射线激发能达到Tb3+离子的能量传递。

关键词： Li+离子 Tb3+掺杂硅酸盐玻璃非桥氧闪烁性能

多孔纳晶TiO_2薄膜光催化剂的研制及其催化性能

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催化学报 2003年第7期24卷 553-557页

作者：毛立群杨建军李庆霖党鸿辛张治军中国科学院兰州物理化学研究所甘肃兰州730000 河南大学特种功能材料省级重点实验室河南开封475001

采用sol gel法制备了纳米TiO2 溶胶 ,并在制备过程中加入丙烯酸对生成的纳米TiO2 胶体颗粒进行表面修饰 ,该有机包裹膜可有效抑制颗粒在反应、老化及热处理过程中发生团聚 .老化 2 4h后的溶胶加入聚乙二醇作为扩孔剂 ,以载玻片为底材 ,... 详细信息

采用sol gel法制备了纳米TiO2 溶胶 ,并在制备过程中加入丙烯酸对生成的纳米TiO2 胶体颗粒进行表面修饰 ,该有机包裹膜可有效抑制颗粒在反应、老化及热处理过程中发生团聚 .老化 2 4h后的溶胶加入聚乙二醇作为扩孔剂 ,以载玻片为底材 ,用涂敷法将溶胶负载于玻片表面上 ,经高温焙烧得到与底材结合紧密 ,且具有多孔结构的TiO2 薄膜催化剂 .XRD结果表明 ,薄膜催化剂的晶形为锐钛矿 .对纳晶TiO2 薄膜和粉体TiO2 催化剂光催化降解活性艳红X 3B的性能进行了比较 .在催化剂用量相同的情况下 ,TiO2 粉体催化剂的活性要高于TiO2 薄膜催化剂 ,但TiO2 薄膜催化剂对活性艳红X 3B同样显示出较高的光催化氧化活性 .

关键词：纳晶二氧化钛薄膜催化剂表面修饰扩孔剂活性艳红X-3B

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光致变色二芳基乙烯抗疲劳特性实验研究

光子学报 2009年第5期38卷 1182-1186页

作者：陈利菊姚保利韩俊鹤郜鹏陈懿王英利雷铭中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院物理化学技术研究所北京100080

提出了一种简单直观的方法研究光致变色材料二芳基乙烯/PMMA膜的抗疲劳特性.通过测量样品在漂白和呈色过程中探测光的透过率,分析该样品光致变色过程的最佳曝光量,在此基础上测量样品的抗疲劳特性.结果显示:在漂白和呈色过程中,激发红... 详细信息

提出了一种简单直观的方法研究光致变色材料二芳基乙烯/PMMA膜的抗疲劳特性.通过测量样品在漂白和呈色过程中探测光的透过率,分析该样品光致变色过程的最佳曝光量,在此基础上测量样品的抗疲劳特性.结果显示:在漂白和呈色过程中,激发红光和紫光的最佳曝光量为分别为1900J/cm2和600mJ/cm2,表明该材料对红光不敏感,对紫光比较敏感.定义漂白-呈色过程中,探测光透过率稳定值差下降为第一次循环的50%时样品已经疲劳.通过交替的漂白-呈色循环,测得这种二芳基乙烯材料的擦写次数为27次.

关键词：光致变色二芳基乙烯抗疲劳特性漂白-呈色过程

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分段杆弹的梯度化设计

兵工学报 2022年第9期43卷 2300-2306页

作者：喻争王舒董方栋郑志军崔世堂张永亮中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230026 中国兵器工业第208研究所瞬态冲击技术重点实验室北京102202

为充分发挥出分段杆弹侵彻效能,利用LS-DYNA软件拉格朗日算法对钨合金长杆弹侵彻装甲钢进行数值模拟,得到长杆侵彻的典型物理图像和重要物理量的时程曲线,与实验和理论结果进行对比,验证有限元模型的有效性。构造了各段长度梯度分布的... 详细信息

为充分发挥出分段杆弹侵彻效能,利用LS-DYNA软件拉格朗日算法对钨合金长杆弹侵彻装甲钢进行数值模拟,得到长杆侵彻的典型物理图像和重要物理量的时程曲线,与实验和理论结果进行对比,验证有限元模型的有效性。构造了各段长度梯度分布的和各段直径梯度分布的两类分段杆,对比研究了其侵彻效能。研究结果表明:分段杆弹体总有效长度一定时,各段长度均匀相等时分段杆的侵彻能力最大;各段直径梯度分布的分段杆弹比各段长度梯度分布的分段杆侵彻深度大。

关键词：分段杆弹梯度设计弹体优化有限元模拟

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高色散镜的设计和制备

物理学报 2011年第11期60卷 659-663页

作者：王胭脂邵建达董洪成晋云霞贺洪波易葵范正修宋有建王思佳胡明列柴路王清月中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院强激光材料重点实验室上海201800 中国科学院研究生院北京100049 天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室光电信息技术科学教育部重点实验室天津300072

设计和制备了两种高色散镜,分别在780—870nm波长范围内提供约-800fs2群延迟色散补偿(group-delay dispersion,GDD)和在1030—1050nm的波长范围内提供约-2500fs2的群延迟色散补偿.设计的高色散镜用双离子束溅射方法进行制备.从白光干涉... 详细信息

设计和制备了两种高色散镜,分别在780—870nm波长范围内提供约-800fs2群延迟色散补偿(group-delay dispersion,GDD)和在1030—1050nm的波长范围内提供约-2500fs2的群延迟色散补偿.设计的高色散镜用双离子束溅射方法进行制备.从白光干涉仪的测试结果可以看出,得到的-800fs2GDD高色散镜和设计符合得比较好;-2500fs2GDD的高色散镜用在掺Yb光纤激光器中很好的抑制了脉冲展宽.这是制备得到的国产高色散镜及在光纤激光器中应用的首次报道.

关键词：高色散镜群延迟色散色散补偿 Yb光纤激光器

冠醚化合物对钢/铜和钢/铝摩擦副的抗磨减摩性能研究

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润滑与密封 2000年第4期25卷 27-28页

作者：夏延秋刘维民张俊彦薛群基沈阳工业大学机械学院 110023 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室 730000

本文利用SRV摩擦磨损试验机研究了溴代苯并 - 15 -冠醚对钢 /铜、钢 /铝摩擦副的摩擦磨损性能的影响。结果表明 ,溴代苯并 - 15 -冠 - 5冠醚对钢 /铜摩擦副起到减摩抗磨作用 ,对钢 /铝摩擦副起到加速腐蚀磨损的作用。利用XPS对磨痕表面... 详细信息

本文利用SRV摩擦磨损试验机研究了溴代苯并 - 15 -冠醚对钢 /铜、钢 /铝摩擦副的摩擦磨损性能的影响。结果表明 ,溴代苯并 - 15 -冠 - 5冠醚对钢 /铜摩擦副起到减摩抗磨作用 ,对钢 /铝摩擦副起到加速腐蚀磨损的作用。利用XPS对磨痕表面进行了分析 ,发现铜和铝磨痕上发现了Br,金属溴化物的生成减少了铜的摩擦和磨损 ,但却由于腐蚀而加速了铝合金的磨损。

关键词：钢/铝钢/铜减摩抗磨性能冠醚化合物