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第一性原理计算在锂离子电池硅碳负极材料中的研究进展

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硅酸盐学报 2025年第01期 148-160页

作者：杨森郑康赵宁辽宁工程技术大学材料科学与工程学院

硅碳复合材料及化合物结合了硅的高储锂性能及碳的结构优异性，然而，其复杂的电化学行为和充放电过程中的体积变化为亟待解决的问题。第一性原理计算作为一种有效的理论工具，在预测和揭示电极材料特性、理解原子尺度电化学机理等方面... 详细信息

硅碳复合材料及化合物结合了硅的高储锂性能及碳的结构优异性，然而，其复杂的电化学行为和充放电过程中的体积变化为亟待解决的问题。第一性原理计算作为一种有效的理论工具，在预测和揭示电极材料特性、理解原子尺度电化学机理等方面发挥着重要作用。首先概述第一性原理计算方法，并结合学者近年来利用第一性原理对典型硅碳复合材料及化合物锂离子电池负极材料的研究成果，然后提出锂离子电池硅碳负极材料扩散动力学、界面反应、力学性能和热力学稳定性规律。再从密度泛函理论、算法结合和实验结合3方面对锂离子电池硅碳负极材料第一性原理计算进行了展望，期待开发出性能更优的新型硅碳负极材料，助力新能源领域发展。

关键词：第一性原理锂离子电池硅碳负极材料锂离子扩散机制界面反应力学性能热力学稳定性

C3N5基光催化材料研究现状：合成、结构及改性策略

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硅酸盐学报 2025年第01期 136-147页

作者：雷琬莹杨鑫鑫赵亮吴攀谭自强杜易高智西安建筑科技大学材料科学与工程学院

半导体光催化能够将可再生的太阳能转化为化学能，是解决能源危机和环境污染的技术之一。C3N5作为一种二维层状聚合物材料，具有优异的可见光吸收能力、较低的电子传输阻力以及良好的化学稳定性。然而，表面活性位点密度偏低和载流子复... 详细信息

半导体光催化能够将可再生的太阳能转化为化学能，是解决能源危机和环境污染的技术之一。C3N5作为一种二维层状聚合物材料，具有优异的可见光吸收能力、较低的电子传输阻力以及良好的化学稳定性。然而，表面活性位点密度偏低和载流子复合率偏高抑制了C3N5的光催化活性，限制了工业化的应用。基于此，首先总结了C3N5的合成与结构，接着详细综述了近年来提升其光催化性能的改性策略：形貌调控、氮空位修饰、元素掺杂、构建异质结等，最后讨论了C3N5材料现阶段的制约点和未来能源转化领域的发展方向。

关键词：富氮氮化碳光催化性能合成结构改性策略

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杂质离子对水化硅(铝)酸钙微纳结构的影响

硅酸盐学报 2025年第01期 212-224页

作者：徐玲琳孙子璇陈钰婷朱哲誉吴凯先进土木工程材料教育部重点实验室同济大学材料科学与工程学院盐城工学院材料科学与工程学院

作为硅酸盐水泥最主要的水化产物，水化硅(铝)酸钙[C-(A-)S-H]及其在杂质离子作用下的微纳结构演变决定了水泥基材料的各项性能。近年来，在大量先进表征技术、计算机模拟以及机器学习技术加成下，C-(A-)S-H微纳结构模型发展迅速。随着... 详细信息

作为硅酸盐水泥最主要的水化产物，水化硅(铝)酸钙[C-(A-)S-H]及其在杂质离子作用下的微纳结构演变决定了水泥基材料的各项性能。近年来，在大量先进表征技术、计算机模拟以及机器学习技术加成下，C-(A-)S-H微纳结构模型发展迅速。随着对C-(A-)S-H微纳结构认识的不断深入，杂质离子作用下C-(A-)S-H微纳结构演变规律逐渐清晰。本文总结了C-(A-)S-H的微纳结构表征、微纳结构模型发展、杂质离子作用对其微纳结构的影响机制和面向海洋服役环境的硅酸盐水泥基材料延寿策略，分析了当前研究进展及未来发展方向，旨在为硅酸盐水泥基材料的性能精准调控提供理论借鉴。

关键词：水化硅(铝)酸钙杂质离子微纳结构耐久性

B位掺杂提升CsSnI_(3)钙钛矿结构和电荷稳定性的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 144-152页

作者：赵思健葛治中杨旭东上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

全无机CsSnI_(3)钙钛矿拥有理想的带隙宽度(1.3 eV),光电转化效率理论峰值达到33%.目前CsSnI_(3)太阳能电池的发展受制于的CsSnI_(3)的结构不稳定性和Sn^(2+)易被氧化为Sn^(4+)的问题.研究基于第一性原理,详细探讨了一系列金属元素对CsS... 详细信息

全无机CsSnI_(3)钙钛矿拥有理想的带隙宽度(1.3 eV),光电转化效率理论峰值达到33%.目前CsSnI_(3)太阳能电池的发展受制于的CsSnI_(3)的结构不稳定性和Sn^(2+)易被氧化为Sn^(4+)的问题.研究基于第一性原理,详细探讨了一系列金属元素对CsSnI_(3)进行B位掺杂改性的方案,旨在提升CsSnI_(3)结构稳定性,并抑制CsSnI_(3)中Sn^(2+)被氧化为Sn^(4+)的问题.计算结果表明,在CsSnI_(3)钙钛矿B位掺杂三价金属Sb、Bi能够阻碍CsSnI_(3)相变生成Cs_(2)SnI_6,并且抑制Sn^(2+)的氧化;尤其在晶格中存在锡空位缺陷时,Sb、Bi掺杂对于Sn^(4+)形成的抑制效果更为显著.同时,低浓度的Sb、Bi掺杂不会改变CsSnI_(3)的直接带隙特性,且带隙宽度变化较小,因此能够在维持CsSnI_(3)优良光电活性的基础上进一步提高结构和电荷的稳定性.研究结果为实现高效且稳定的CsSnI_(3)钙钛矿太阳能电池提供了重要的理论指导.

关键词：全无机锡基钙钛矿第一性原理 B位掺杂相稳定性电子结构

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基于变密度法的SLM增材制造无人机承载接头结构拓扑优化设计

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工程科学学报 2025年第1期47卷 56-65页

作者：原帅超王建峰段宇航郝璐静占小红南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106

针对某大型无人机机身轻量化需求,以选区激光熔化(Selective laser melting, SLM)制造的承载接头结构为研究对象建立有限元模型,基于ANSYS Workbench计算接头结构在不同极限工况下的强度、刚度性能,并根据材料最大许用应力准则进行校核... 详细信息

针对某大型无人机机身轻量化需求,以选区激光熔化(Selective laser melting, SLM)制造的承载接头结构为研究对象建立有限元模型,基于ANSYS Workbench计算接头结构在不同极限工况下的强度、刚度性能,并根据材料最大许用应力准则进行校核.采用拓扑优化变密度法,以应力最小化为目标、保留质量40%为响应约束,对接头结构进行拓扑优化,根据优化结果设计两种重构方案并进行静力学验证.结果表明,两种模型重构方案分别减重了13.8%和13.3%,在轻量化程度相近的情况下,方案Ⅱ明显具有更小的应力分布以及变形程度,即最优重构方案成功实现轻量化设计,与原结构件相比质量减轻13.3%,且相较于其他方案承载能力最强,满足静态结构设计要求.为大型无人机承载接头结构实现低成本、轻量化的结构设计探索了新的途径.

关键词：拓扑优化静力学分析增材制造轻量化设计结构设计

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硫醇点击化修饰聚醋酸乙烯酯基核壳乳液及其快速成膜性能

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涂料工业 2025年第1期 15-23+30页

作者：范晓慧聂金秋李欢欢李志国东北林业大学材料科学与工程学院

针对传统水性涂料成膜速度慢、涂装效率低的问题，通过硫醇-烯点击反应在聚醋酸乙烯酯（PVAc）基核壳乳胶粒表面接枝多官能度硫醇（TMPMP），并采用预乳化法在乳胶粒合成后期加入双键活性单体，制备了PVAc基光固化复合乳液。系统考察了... 详细信息

针对传统水性涂料成膜速度慢、涂装效率低的问题，通过硫醇-烯点击反应在聚醋酸乙烯酯（PVAc）基核壳乳胶粒表面接枝多官能度硫醇（TMPMP），并采用预乳化法在乳胶粒合成后期加入双键活性单体，制备了PVAc基光固化复合乳液。系统考察了复合乳液的稳定性、光固化特性、力学性能以及漆膜性能。结果表明：所制备的PVAc基核壳乳胶粒粒径在200 nm左右，表面修饰的巯基官能团能够与双键活性单体在紫外光照射下发生硫醇-烯点击反应从而实现快速成膜固化；复合乳液稳定性优良，储存期可达60 d以上。将复合乳液应用于木材光固化涂饰时，最快可在9 s内实现固化；通过调控硫醇与活性单体的比例可改善漆膜性能，当活性单体（TMPTA）用量为400%时，乳胶膜的力学性能最优，拉伸强度达到6.17 MPa，断裂伸长率为1.79%；同时，木器涂料漆膜的硬度、光泽和粗糙度分别为4H、10.8和2.34μm。硫醇-烯点击修饰的PVAc基光固化复合乳液可实现快速成膜固化，进而显著提高涂装效率，在水性木器涂料的应用中具有广阔的应用前景。

关键词：水性木器涂料核壳结构聚醋酸乙烯酯硫醇-烯点击反应紫外光固化

STEM教育对学生批判性思维培养效果的影响——国内外31项实证研究的元分析

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化学教育(中英文) 2025年第01期 57-65页

作者：胡欣阳毕华林山东师范大学化学化工与材料科学学院

培养批判性思维被认为是STEM教育的重要目标，当前研究中关于STEM教育对批判性思维的影响效果存在争议。运用元分析方法对国内外31项实验或准实验研究进行了系统分析，发现STEM教育对批判性思维具有中等偏上的正向显著影响。学段、学科... 详细信息

培养批判性思维被认为是STEM教育的重要目标，当前研究中关于STEM教育对批判性思维的影响效果存在争议。运用元分析方法对国内外31项实验或准实验研究进行了系统分析，发现STEM教育对批判性思维具有中等偏上的正向显著影响。学段、学科、样本量、地区、实验周期、测试工具、干预类型等变量在STEM教育影响批判性思维时均具有调节作用，但地区差异对于STEM教育下学生批判性思维的影响并不显著。结合研究结果，对STEM教育中批判性思维的培养和研究提出了建议。

关键词： STEM教育批判性思维元分析

多声部叙事下文明与美学交融的地方史诗——范稳“藏地三部曲”再解读

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当代文坛 2025年第1期 195-201页

作者：蔡丽云南大学文学院

“藏地三部曲”是范稳长篇小说创作的重要代表作。小说不仅以宏阔的视野描述了云南藏区百年生活史,更是在地方历史、民族、个人生命的关怀中体现出积极的人文精神追求。本文聚焦于“藏地三部曲”宏阔的史诗性特征,从叙事学和文化人类学... 详细信息

“藏地三部曲”是范稳长篇小说创作的重要代表作。小说不仅以宏阔的视野描述了云南藏区百年生活史,更是在地方历史、民族、个人生命的关怀中体现出积极的人文精神追求。本文聚焦于“藏地三部曲”宏阔的史诗性特征,从叙事学和文化人类学的角度,深入分析“藏地三部曲”所具有的多声部叙事、地方文明多元交融等三方面的特征,揭示范稳的“藏地三部曲”所具有的当代叙事价值、人文精神启示和美学意义。

关键词：范稳藏地三部曲多声部魔幻象征主义

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路径掩码自编码器引导无监督属性图节点聚类

计算机科学 2025年第1期52卷 160-169页

作者：丁新宇孔兵陈红梅包崇明周丽华云南大学信息学院昆明650504 云南大学软件学院昆明650504

图聚类的目的在于发现网络的社区结构。针对目前聚类方法无法很好地获取网络深层潜在社区信息,且不能对特征进行合适的信息整合导致节点社区语义不清晰的问题,提出了一种路径掩码自编码器引导无监督属性图节点聚类模型(Path-Masked Auto... 详细信息

图聚类的目的在于发现网络的社区结构。针对目前聚类方法无法很好地获取网络深层潜在社区信息,且不能对特征进行合适的信息整合导致节点社区语义不清晰的问题,提出了一种路径掩码自编码器引导无监督属性图节点聚类模型(Path-Masked Autoencoder Guiding Unsupervised Attribute Graph Node Clustering, PAUGC)。该模型通过对网络进行随机路径掩码后使用自编码器来深度挖掘网络拓扑结构,从而获得良好的全局结构语义信息,利用规范性方法来对特征进行信息整合,使节点特征能够更好地表征特征的类别信息。此外,模型结合模块最大化来抓取整个图中的底层社区群落信息,目的在于更合理地将其融合到低维度节点特征中。最后通过自训练聚类来不断迭代优化更新聚类表示以获得最终的节点特征。通过在8个基准数据集上与11种经典方法进行大量实验对比,证明了PAUGC的有效性。

关键词：深度图聚类无监督学习特征信息整合模块最大化聚类自训练

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