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反应性丙烯酸酯三嵌段共聚物与纳米SiO_(2)协同增韧环氧树脂

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复合材料学报 2024年第4期41卷 1830-1839页

作者：向艳丽葛攀峰任强汪称意李坚常州大学材料科学与工程学院常州213164

利用引发剂可连续再生催化剂原子转移自由基聚合(ICAR-ATRP)合成了两种反应性丙烯酸酯三嵌段共聚物:聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(PMGBMG)和聚甲基丙烯酸... 详细信息

利用引发剂可连续再生催化剂原子转移自由基聚合(ICAR-ATRP)合成了两种反应性丙烯酸酯三嵌段共聚物:聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)(PMGBMG)和聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚(丙烯酸丁酯-co-甲基丙烯酸缩水甘油酯)-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PMBGM)。并将硅烷偶联剂KH-550改性的纳米SiO_(2)接枝于嵌段共聚物,用于对环氧树脂E-51进行增韧。研究结果表明:仅加入5%PMGBMG-SiO_(2),相对纯E-51体系其断裂韧性参数临界应力强度因子(KIC)提高了145%,拉伸强度和模量分别提高了8%和31%,明显优于不接枝的嵌段共聚物和PMBGM-SiO_(2),实现了韧性和刚性的同时提高,并且材料的耐热性保持较好。

关键词： ICAR-ATRP 嵌段共聚物纳米SiO_(2) 协同增韧环氧树脂力学性能

电子导电水凝胶电极在柔性储能系统中的应用研究进展

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高分子学报 2024年第3期55卷 255-274页

作者：章炜夏欢陈鹏宇曹昕张涵凝谢谦易承杰徐刚东南大学材料科学与工程学院南京211102

电子导电水凝胶是一类将导电材料与水凝胶基体结合的新型水凝胶,具有高导电性、优异的柔韧性以及结构易于调控等优势,在柔性超级电容器和电池等领域表现出广阔的应用前景.迄今为止,各种电子导电水凝胶电极已经被开发出来,用于制备具有... 详细信息

电子导电水凝胶是一类将导电材料与水凝胶基体结合的新型水凝胶,具有高导电性、优异的柔韧性以及结构易于调控等优势,在柔性超级电容器和电池等领域表现出广阔的应用前景.迄今为止,各种电子导电水凝胶电极已经被开发出来,用于制备具有优异机械和电化学性能的柔性储能设备.本文回顾了近年来柔性超级电容器及电池中电子导电水凝胶电极的研究进展,讨论了提高导电水凝胶电极在柔性储能应用中的关键因素,系统地总结了基于导电聚合物水凝胶、石墨烯水凝胶及复合水凝胶电极的柔性超级电容器及基于硅基水凝胶和过渡金属氧化物水凝胶电极的柔性锂离子电池.最后,探讨了在该领域中导电水凝胶电极面临的挑战和机遇.

关键词：导电水凝胶柔性电极超级电容器锂离子电池

亲锌聚阴离子交联聚合物薄膜与铜刻蚀协同稳定锌负极

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化学学报 2024年第4期82卷 416-425页

作者：郝再涛赵健飞李慧同李展潘朗李江长安大学材料科学与工程学院西安710061

可充电水系锌基电池具有高容量、高能量密度、低氧化还原电位、低成本、安全性好等优点,被认为是一种可替代的能源存储器件.然而,在镀锌/剥离过程中,锌金属负极不可控的枝晶生长和复杂的副反应极大地降低了库伦效率,其可逆性较差,阻碍... 详细信息

可充电水系锌基电池具有高容量、高能量密度、低氧化还原电位、低成本、安全性好等优点,被认为是一种可替代的能源存储器件.然而,在镀锌/剥离过程中,锌金属负极不可控的枝晶生长和复杂的副反应极大地降低了库伦效率,其可逆性较差,阻碍锌基电池的实际应用.在此,开发了一种简单、可控且有效的方法,首先利用电化学沉积法在锌箔上沉积了一种由聚苯乙烯磺酸钠(PSS)与氯化锌反应得到孔道丰富的聚阴离子交联聚合物薄膜(记为PZ,其中P代表PSS、Z代表ZnCl_(2)),然后再利用置换反应引入亲锌的化学惰性金属铜,得到亲锌聚阴离子交联聚合物与铜刻蚀保护层(记为PZC,其中C代表Cu).PZC@Zn具有丰富的磺酸根官能团促进[Zn(H_(2)O)_(6)]^(2+)脱溶,提高Zn^(2+)界面传输速率,排斥SO_(4)^(2−)与锌负极接触.通过重建铜刻蚀层,铜的高亲锌性促进了沉积动力学,铜的化学惰性抑制了副反应的发生.结果表明,在5 mA•cm^(−2)的高电流密度下,PZC@Zn//PZC@Zn对称电池寿命高达4055 h(比裸锌对称电池提高了31倍),累积电镀容量达到10.14 Ah•cm^(−2),Ti//PZC@Zn半电池库伦效率(CE)为98.28%,可以实现稳定且可逆的镀锌/剥离.YP-50F//PZC@Zn锌离子混合超级电容器在2 A•g^(−1)下稳定循环15000次,放电比容量高达82.35 mAh•g^(−1).α-MnO_(2)//PZC@Zn水系锌离子电池在1 A•g^(−1)下循环2000次后放电比容量高达103.57 mAh•g^(−1),CE为99.58%.这项工作为设计先进的无枝晶锌金属负极提供了一种新方法.

关键词：电化学沉积薄膜铜刻蚀脱溶无枝晶锌负极

原位硒化法制备NiSe/Mo_(15)Se^(19)电极材料及其在超级电容器中的应用

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 65-74页

作者：郑佳红白昕长安大学材料科学与工程学院西安710021

开发高性能、高效的电极材料对提高混合超级电容器的能量密度具有重要意义。以泡沫镍为基底,制备了Ni Se/Mo_(15)Se^(19)复合材料,系统地研究了不同镍钼摩尔比例对其电化学性能的影响。当n(Ni):n(Mo)=2:1 (摩比)时,Ni Se/Mo_(15)Se^(19... 详细信息

开发高性能、高效的电极材料对提高混合超级电容器的能量密度具有重要意义。以泡沫镍为基底,制备了Ni Se/Mo_(15)Se^(19)复合材料,系统地研究了不同镍钼摩尔比例对其电化学性能的影响。当n(Ni):n(Mo)=2:1 (摩比)时,Ni Se/Mo_(15)Se^(19)复合材料的电化学性能最优,在1A/g电流密度下,样品比电容为940.9 F/g。此外,该电极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性。由Ni Se/Mo_(15)Se^(19)和活性炭(AC)制成的Ni Se/Mo_(15)Se^(19)//AC混合型超级电容器(ASC)表现出较高的能量(46.5 W·h/kg)和功率密度(800 W/kg),表明Ni Se/Mo_(15)Se^(19)复合材料在未来储能器件研究领域具有潜在的应用价值。

关键词：过渡金属硒化物超级电容器电化学性能

燃料还原法原位制备高稳定性/催化活性SOFC钴基钙钛矿阳极

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无机材料学报 2024年第8期39卷 911-919,I0008,I0009页

作者：潘建隆马官军宋乐美郇宇魏涛济南大学材料科学与工程学院济南250022

受固体氧化物燃料电池(SOFCs)原位还原脱溶纳米金属阳极技术的启发,本工作采用煅烧后的Sr2V0.1Co0.9MoO6前驱体(包含其他相的钙钛矿)在空气气氛下与电解质共烧制备出单电池,避免了为防止阳极氧化而需在还原/惰性气氛下制备电池的苛刻条... 详细信息

受固体氧化物燃料电池(SOFCs)原位还原脱溶纳米金属阳极技术的启发,本工作采用煅烧后的Sr2V0.1Co0.9MoO6前驱体(包含其他相的钙钛矿)在空气气氛下与电解质共烧制备出单电池,避免了为防止阳极氧化而需在还原/惰性气氛下制备电池的苛刻条件。制备电解质片上的阳极前驱体仅需在燃料侧原位还原4 h,便可形成纯相Sr2V0.1Co0.9MoO6(R-SVCMO)阳极。结果表明,R-SVCMO在活化能显著降低的同时电导率由2.7 S·cm^(-1)提高至21.6 S·cm^(-1)。当R-SVCMO为阳极的单电池分别以H2和湿CH4为燃料气时,在850℃的最大功率密度(Pmax)分别达到862和514 mW·cm^(-2),显示出优秀的催化性能。还原前后阳极在100~850℃的平均热膨胀系数(TEC)分别为1.15×10^(-5)和1.23×10^(-5) K^(-1),均与传统SOFC电解质相近。因此,还原过程不会导致阳极层体积产生变化,可以显著提高电池结构稳定性(退化率仅为0.13%)。加之R-SVCMO是在燃料气氛下合成的,其作为阳极表现出极高的长期稳定性和催化活性。R-SVCMO对湿CH4的催化效率达到60%,并能够稳定运行1450 h,相应的单电池可在0.7 V稳定运行450 h。综上所述,本研究采用燃料原位还原法制备了具有优异电化学性能和结构稳定性的单电池。

关键词：固体氧化物燃料电池燃料还原制备技术高稳定性阳极甲烷燃料

增材制造316L不锈钢组织结构特征与硬化机理

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材料导报 2024年第3期38卷 148-153页

作者：刘源寇浩南何怡清尤瑞昶张鑫滕居珩李尧张凤英长安大学材料科学与工程学院西安710064

通过电弧送丝技术(WAAM)、激光同轴送粉(DED)以及激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备出含有不同胞晶/枝晶尺寸的316L不锈钢,揭示了枝晶/胞状结构的形成及对力学性能的影响。结果表明:WAAM、DED和SLM试样的胞晶/枝晶尺寸依次减小,对应的... 详细信息

通过电弧送丝技术(WAAM)、激光同轴送粉(DED)以及激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备出含有不同胞晶/枝晶尺寸的316L不锈钢,揭示了枝晶/胞状结构的形成及对力学性能的影响。结果表明:WAAM、DED和SLM试样的胞晶/枝晶尺寸依次减小,对应的冷却速率依次增大。同时,在WAAM和DED样品中枝晶/胞晶间区域发现骨状δ铁素体以及Cr、Mo的富集,但在SLM样品中未观察到以上现象,这主要是因为SLM过程中的高冷却速率显著抑制了δ铁素体的形成和元素偏析。WAAM、DED、SLM样品的显微硬度依次增加,其硬化机制与凝固胞状结构尺寸密切相关,且增材制造过程的热应力导致的高密度位错也对硬度有一定贡献。

关键词：金属增材制造胞状结构硬化机理

基于改进麻雀搜索算法优化BPNN的电阻点焊质量预测

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 445-451页

作者：罗震董建伟胡建明天津大学材料科学与工程学院天津300350

电阻点焊技术由于具有高效、自动化程度高等焊接特点,被广泛应用于汽车、航空航天和公共交通等制造领域,由于焊点在封闭状态下进行,焊接过程存在诸多影响因素且无法直接检测,因此,准确预测电阻点焊质量是生产过程中必不可少的环节.本文... 详细信息

电阻点焊技术由于具有高效、自动化程度高等焊接特点,被广泛应用于汽车、航空航天和公共交通等制造领域,由于焊点在封闭状态下进行,焊接过程存在诸多影响因素且无法直接检测,因此,准确预测电阻点焊质量是生产过程中必不可少的环节.本文以2219/5A06铝合金为研究对象,在3种不同的装配条件(包括间隙和间距)下进行电阻点焊工艺信号的分析,并进行人工智能建模.为了提高电阻点焊质量评价的性能和效率,本文采用Logistic-Tent(LT)复合映射改进麻雀搜索算法(SSA)对反向传播神经网络(LT-SSA-BPNN)模型进行优化,模型的输入和输出分别为多信号融合后的变量和熔核直径.实验结果表明,与传统的标准反向传播神经网络(BPNN)模型相比,经过LT-SSA-BP模型优化后,预测结果的平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)和均方根误差(RMSE)分别降低了36.17%、17.55%和51.75%.同时,LT-SSA-BP神经网络在添加了不同间隙和间距条件作为训练集后,其预测稳定性明显提高,可以成功预测电阻点焊质量.

关键词：电阻点焊质量预测麻雀搜索算法反向传播神经网络模型

添加钽对电弧熔丝增材制备镍钛形状记忆合金组织性能的影响

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上海交通大学学报 2024年第3期58卷 382-390页

作者：左新德陈懿李洋罗震敖三三天津大学材料科学与工程学院天津300350

NiTiTa三元形状记忆合金(SMAs)是潜在的生物医用材料,且电弧增材制造(WAAM)技术已经广泛应用于NiTi合金的研究中,研究Ta添加对WAAM的NiTi合金组织性能的影响具有重要意义.利用WAAM技术分别制造了5层NiTi合金和NiTiTa合金薄壁构件,系统... 详细信息

NiTiTa三元形状记忆合金(SMAs)是潜在的生物医用材料,且电弧增材制造(WAAM)技术已经广泛应用于NiTi合金的研究中,研究Ta添加对WAAM的NiTi合金组织性能的影响具有重要意义.利用WAAM技术分别制造了5层NiTi合金和NiTiTa合金薄壁构件,系统研究了Ta添加对NiTi合金的微观组织、相变行为、力学性能以及抗腐蚀能力的影响.结果表明,与NiTi合金相比,NiTiTa合金的晶粒显著细化,析出相由NiTi合金中的Ni3Ti转变为Ni(Ti,Ta)_(2).此外,其相变温度显著提高,导致了室温下的组织由完全奥氏体相(B2)转变为奥氏体(B2)和马氏体(B19’)的混合相.拉伸试验结果表明,NiTiTa合金试样相较于NiTi合金试样的抗拉强度提升了9.5%,但延伸率下降了6.8%.极化曲线结果表明,NiTiTa合金具有更高的自腐蚀电位和更小的腐蚀电流密度,抗腐蚀能力显著提升.本研究为促进WAAM制备的NiTiTa合金及其在生物医疗领域的应用奠定了研究基础.

关键词：镍钛钽合金电弧增材制造显微组织相变行为力学性能

碳量子点@金纳米团簇比率荧光传感器的制备及应用

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 661-670页

作者：郑佳红周艳长安大学材料科学与工程学院西安710061

比率荧光传感器与单波长荧光传感器相比抗干扰能力强、更加灵敏、可视化检测结果可靠。采用水热法合成氮、硫掺杂的碳量子点(N,S-CQDs)及稳定性良好的金纳米团簇(BSA-Au NCs),构建了N,S-CQDs@BSA-AuNCs比率荧光传感器,用于连续测定Ce^(... 详细信息

比率荧光传感器与单波长荧光传感器相比抗干扰能力强、更加灵敏、可视化检测结果可靠。采用水热法合成氮、硫掺杂的碳量子点(N,S-CQDs)及稳定性良好的金纳米团簇(BSA-Au NCs),构建了N,S-CQDs@BSA-AuNCs比率荧光传感器,用于连续测定Ce^(4+)和AA(维生素C)。结果表明,该比率荧光传感器基于“关-开-关”检测机理在最优条件下,I_(F_(429))/I_(F_(692))与Ce^(4+)浓度之间有良好的线性关系,检测限为0.12μmmol/L;N,S-CQDs@BSA-AuNCs/Ce^(4+)加入AA后,I_(F_(429))/I_(F_(692))与不同浓度的AA在1~10μmol/L范围内也呈现良好的线性关系,检测限为0.19μmol/L。探究了一些可能共存物质的干扰,实现该比率荧光传感器对Ce^(4+)、AA的选择性识别和快速检测。

关键词：抗坏血酸铈离子比率荧光传感器碳量子点