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烟火药剂的发展与展望

火工品 2024年第4期 12-20页

作者：张兴高周亮何金燕张鹏程徐菡卿陈浩彭文联军事科学院防化研究院北京102205

为系统梳理烟火药剂的发展,推动新型烟火弹药研发,对烟火药剂的研究进展进行了综述。归纳了高消光系数材料、发烟剂配方及性能调控、多频谱发烟剂以及高活性金属粉体、燃烧剂配方及性能调控、多效应燃烧剂等方面的研究现状,展望了该研... 详细信息

为系统梳理烟火药剂的发展,推动新型烟火弹药研发,对烟火药剂的研究进展进行了综述。归纳了高消光系数材料、发烟剂配方及性能调控、多频谱发烟剂以及高活性金属粉体、燃烧剂配方及性能调控、多效应燃烧剂等方面的研究现状,展望了该研究领域未来的发展趋势。为适应未来战争需求,一剂化和环境友好型的多频谱复合发烟剂、单向可视烟幕、高能和多功能燃烧剂将是烟火药剂的主要发展趋势。

关键词：军事化学与烟火技术发烟剂燃烧剂综述

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碳泡沫复合材料夹层结构准静态横压性能

材料导报 2024年第16期38卷 81-89页

作者：罗智涛庄淇凯李小琪李凯程小全北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 军事科学院防化研究院化学防护研究所北京100191 北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京航空航天大学宁波创新研究院浙江宁波315800

碳泡沫是一种比强度高、导热导电率可控的新型功能结构材料,在复合材料成型模具制造等领域具有广阔的应用前景。本工作通过试验研究碳泡沫复合材料夹层结构在准静态横压状态下的损伤过程,提出适用于横观各向同性碳泡沫的失效判据,分别... 详细信息

碳泡沫是一种比强度高、导热导电率可控的新型功能结构材料,在复合材料成型模具制造等领域具有广阔的应用前景。本工作通过试验研究碳泡沫复合材料夹层结构在准静态横压状态下的损伤过程,提出适用于横观各向同性碳泡沫的失效判据,分别建立不考虑胶黏剂渗入区域和考虑渗入区域的夹层结构有限元模型,利用试验结果对模型的有效性进行验证,并进一步讨论相关参数的影响。结果表明,碳泡沫复合材料夹层结构在准静态横压后主要发生芯材的压缩破坏和剪切破坏,以及上面板的基体开裂和分层破坏。损伤过程为芯材塌陷、芯材45°或竖直开裂、芯材与面板分离,同时伴随上面板基体开裂和分层。与PMI泡沫和铝泡沫的损伤形貌相比,碳泡沫内部存在少量随机分布的裂纹。有限元模型满足分析精度要求,可以很好地模拟出夹层结构的准静态横压损伤过程。准静态横压能量和极限载荷随面板厚度和芯材厚度的增大而增大,与胶层厚度和压头直径没有明显的相关性;面板使用±45°铺层可有效提高夹层结构的准静态横压能量。

关键词：碳泡沫失效判据复合材料夹层结构准静态横压

界面效应在锰氧化物修饰的CeO_(2)纳米立方甲苯氧化中的作用

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燃料化学学报（中英文） 2024年第8期52卷 1131-1139页

作者：叶鹏吴启龙田茜宋华甘丽娜上海理工大学建筑与环境学院上海200093 军事科学院防化研究院北京100191

本研究通过水热-浸渍两步法成功制备了不同Mn负载量的二元xMn/Ce(xMnOx/CeO_(2))催化剂,并评估了催化剂在甲苯催化氧化反应中的性能。研究结果表明,引入MnOx能显著提高催化剂的甲苯氧化活性。特别是当Mn负载量为10%(10Mn/Ce)时,在气体... 详细信息

本研究通过水热-浸渍两步法成功制备了不同Mn负载量的二元xMn/Ce(xMnOx/CeO_(2))催化剂,并评估了催化剂在甲苯催化氧化反应中的性能。研究结果表明,引入MnOx能显著提高催化剂的甲苯氧化活性。特别是当Mn负载量为10%(10Mn/Ce)时,在气体空速为60000 mL/(g·h)的条件下,t90(甲苯转化率达到90%时的温度)仅为233℃,显示出最优的甲苯催化氧化活性。这一结果说明,适量加入MnOx能够显著提高催化剂的催化性能。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,发现MnOx的加入在MnOx与CeO_(2)之间形成了界面效应,这显著改变了Mn/Ce催化剂的物理化学性质。由于界面效应的作用,不仅提高了10 Mn/Ce催化剂中Ce3+、Mn3+离子的浓度以及氧空位的浓度,而且还降低了催化剂表面Ce−O键强度,使得表面晶格氧更易于参与甲苯的催化氧化,提升了催化剂的氧化还原性能,从而促进了甲苯的催化氧化。本研究不仅成功制备了具有优异甲苯氧化活性的Mn/Ce催化剂,而且揭示了其背后的界面效应机制,为VOCs高效氧化催化剂设计与制备提供了简单有效的方法与思路。

关键词：异质纳米结构铈基催化剂锰氧化物界面效应甲苯氧化

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高功率化学电源体系发展及军事应用分析

储能科学与技术 2024年第2期13卷 436-461页

作者：李珂郝奕帆方振华王静张松通祝夏雨邱景义明海燕山大学环境与化学工程学院河北秦皇岛066004 轻工业化学电源研究所江苏苏州215600 军事科学院防化研究院北京100191

在全面电动化的背景下,各类电子产品应用的时空域快速转变对所配备的电池供电能力提出了更为苛刻的工况和环境适应要求,亟待发展充电时间短、小体积大电流输出的电源系统。本综述对近年来受到广泛关注的高功率化学电源体系在大倍率充放... 详细信息

在全面电动化的背景下,各类电子产品应用的时空域快速转变对所配备的电池供电能力提出了更为苛刻的工况和环境适应要求,亟待发展充电时间短、小体积大电流输出的电源系统。本综述对近年来受到广泛关注的高功率化学电源体系在大倍率充放电领域的进展进行了梳理,包括锂离子电池、钠离子电池、赝电容电容器、离子型电容器(锂/钠/钾离子等)、铅炭电池等,分别从电极材料、电解质调控和电池结构等角度出发,重点分析了当前影响各电源体系在其功率性能方面的发展瓶颈、能力水平以及亟待突破的关键技术,并对其在低温启动、动力供电和脉冲响应等军事应用领域及所增益效能进行了分析研究。综合分析表明,针对不同的应用场景,为进一步遴选性能更好、更匹配的化学电源体系服务于装备的迭代升级和应用创新,通过构筑高稳定性和导电性的电极材料,宽温域、高电导率的电解质材料和改良电池结构从而减小内阻的途径,显著提升功率性能,并明确提出高功率电池存在最佳工作区间和最优工作策略的问题,尤其是在大电流充放电和脉冲工况下,这对于后续如何根据实际工况用好电池具有借鉴意义。有望在提升各化学电源体系的功率性能的同时,以最佳的系统管控方法和应用策略进一步提升电池的循环寿命、能量转换效率、安全性和可靠性,获得满足市场所需和军民急用的高功率电源产品。

关键词：高功率锂离子电池钠离子电池电容器铅炭电池军事应用

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界面效应在锰氧化物修饰的CeO纳米立方甲苯氧化中的作用

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燃料化学学报(中英文) 2024年

作者：叶鹏吴启龙田茜宋华甘丽娜上海理工大学建筑与环境学院军事科学院防化研究院

甲苯作为一种常见的挥发性有机化合物(VOCs)，对自然环境和人体健康都会产生不良影响。催化氧化技术可以经济高效的完成对甲苯的去除，而该项技术的关键是开发高效催化剂。为了提高甲苯的氧化效率，探索和研究新型高效催化剂具有重要意... 详细信息

甲苯作为一种常见的挥发性有机化合物(VOCs)，对自然环境和人体健康都会产生不良影响。催化氧化技术可以经济高效的完成对甲苯的去除，而该项技术的关键是开发高效催化剂。为了提高甲苯的氧化效率，探索和研究新型高效催化剂具有重要意义。在本项研究中，通过水热-浸渍两步法成功制备了不同Mn负载量的二元x Mn/Ce(x MnOx/CeO2)催化剂，并评估了这些催化剂在甲苯催化氧化反应中的性能。研究结果表明，引入MnOx能显著提高催化剂的甲苯氧化活性。特别是当Mn负载量为10%(10Mn/Ce)时，在气体空速为60000 mL/(g·h)的条件下，T90(甲苯转化率达到90%时的温度)仅为233℃，显示出最优的甲苯催化氧化活性。这一结果说明，适量的MnOx加入能够显著提高催化剂的催化性能。通过X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段，我们发现MnOx的加入在MnOx与CeO2之间形成了界面效应，这显著改变了Mn/Ce催化剂的物理化学性质。由于界面效应的作用，不仅提高了10Mn/Ce催化剂中Ce3+、Mn3+离子的浓度以及氧空位的浓度，而且还降低了催化剂表面Ce-O键强度，使得表面晶格氧更易于参与甲苯的催化氧化，提升了催化剂的氧化还原性能，从而促进了甲苯的催化氧化。本研究不仅成功制备了具有优异甲苯氧化活性的Mn/Ce催化剂，而且揭示了其背后的界面效应机制，为VOCs高效氧化催化剂设计与制备提供了简单有效的方法与思路。

关键词：异质纳米结构铈基催化剂锰氧化物界面效应甲苯氧化

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化学电源内阻测量及状态监测策略分析研究

储能科学与技术 2024年

作者：蒋杭廷张倩倩张松通祝夏雨孟闻捷邱景义明海北京工业大学材料科学与工程学院军事科学院防化研究院

内阻是表征电池寿命以及电池运行状态的重要参数之一，是衡量电子和离子在电极内迁移或扩散难易程度的主要标志，其测量时的准确度易受到测量温度和压力等环境变量的影响，准确检测化学电源内阻对提高电池管理的精度具有指导意义。面对... 详细信息

内阻是表征电池寿命以及电池运行状态的重要参数之一，是衡量电子和离子在电极内迁移或扩散难易程度的主要标志，其测量时的准确度易受到测量温度和压力等环境变量的影响，准确检测化学电源内阻对提高电池管理的精度具有指导意义。面对当前内阻测量变量多、误差大和应用单一等问题，本文梳理分析了近年来混合脉冲功率特性法、直流内阻测试法、交流注入法、直流放电法和电化学阻抗谱法这五种典型锂离子电池内阻测量方法的相关研究工作，重点介绍了内阻受内外环境的具体影响，创新性地引入了内阻和电池寿命、电池状态以及电池安全预警之间的关系，为提高化学电源性能评估的准确性、预测化学电源寿命和优化化学电源使用提供了解决方案，最后对内阻的测量方法和机器学习模型的改进策略进行了研判和讨论，提出了内阻测量需要达到测试时间短、测试一致性好和精度高的量化评价指标，有望持续丰富内阻测量方法及其应用，从而进一步推动化学电源内阻的精准测量以及对电池模组的状态监控与分析，为提高各类化学电源内阻的测量精确度提供新的思路和方法借鉴。

关键词：交流阻抗直流阻抗电池寿命预测健康状态机器学习

Zr浓度梯度掺杂改性NCM811高镍三元正极材料的研究

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沈阳理工大学学报 2024年第1期43卷 75-82页

作者：张圆雪牟粤文越华李萌王跃朱振威孟闻捷军事科学院防化研究院总体研究所北京100191

高镍三元电极材料是高比能量锂离子电池最具应用前景的正极材料,但随着镍含量增大,其结构稳定性变差。为此,本文制备了Zr浓度梯度掺杂改性的NCM811(Zr-PCG)高镍三元正极材料,探究了Zr掺杂量对材料结构、形貌、元素分布、电化学性能的影... 详细信息

高镍三元电极材料是高比能量锂离子电池最具应用前景的正极材料,但随着镍含量增大,其结构稳定性变差。为此,本文制备了Zr浓度梯度掺杂改性的NCM811(Zr-PCG)高镍三元正极材料,探究了Zr掺杂量对材料结构、形貌、元素分布、电化学性能的影响及其机制,以改善其结构稳定性和循环性能。结果表明,Zr掺杂由内向外呈渐进式梯度设计,高结合能的Zr—O键可有效抑制游离氧的析出,掺杂量为1%的1.0 Zr-PCG电极材料晶体结构稳定性最优,同时Zr掺杂也显著提高了电极的热稳定性。1.0 Zr-PCG电极在1C下的初始放电比容量达到193.1 mAh/g,循环200次后,容量保持率为近90%,明显高于未掺杂NCM811电极的容量保持率(82.4%);充放电倍率增至10C,1.0 Zr-PCG电极仍可放出152.7 mAh/g的容量,表现出优异的倍率性能。

关键词：高比能量锂离子电池高镍三元正极 Zr掺杂梯度掺杂

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铱及铱合金涂层的研究现状与展望

稀有金属 2024年第4期48卷 575-594页

作者：方镇王鑫张毅勇王浩旭金国胡振峰哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院黑龙江哈尔滨150001 军事科学院国防科技创新研究院北京100071

铱(Ir)是一种超高温抗氧化材料,其不但熔点高、硬度大,而且在高温下具有极强的稳定性和极低的氧渗透率。所以,Ir涂层被广泛地应用于碳基材料与难熔金属的高温防护方向,在航天领域的应用前景十分广阔。首先介绍了Ir涂层的多种制备技术,... 详细信息

铱(Ir)是一种超高温抗氧化材料,其不但熔点高、硬度大,而且在高温下具有极强的稳定性和极低的氧渗透率。所以,Ir涂层被广泛地应用于碳基材料与难熔金属的高温防护方向,在航天领域的应用前景十分广阔。首先介绍了Ir涂层的多种制备技术,对其中的几种重点制备技术进行了详细介绍,论述了不同制备技术的优缺点,介绍了制备技术的组合以及改进方式。并且对不同制备技术和不同制备条件下所制得Ir涂层的晶体微观结构进行了介绍,并论述了微观结构对涂层性能方面的影响,包括涂层的力学性能以及抗氧化性能等,最后总结了微观结构对涂层性能的影响规律。由于纯Ir涂层存在不足之处,介绍了应用表面合金化制备出的Ir合金涂层,并重点介绍了Ir-Al,Ir-Hf,Ir-Hf-Al和Ir-Hf-Zr等合金体系的性能和规律,探讨了未来多元Ir合金涂层的应用发展趋势。最后,对Ir及Ir合金涂层的研究进行了展望。

关键词：铱铱合金涂层熔盐电沉积

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地面与地下深部地震背景噪声对比分析

地球物理学报 2024年第2期67卷 793-808页

作者：万文涛陈畅王赟穆朝民贺永胜汪超中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院"多波多分量"地震研究组北京100083 中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001 军事科学院国防工程研究院工程防护研究所河南洛阳471000 中国科学院地球化学研究所贵阳550081

深部地下空间具有低于地面的噪声环境,为开展高精度多物理场观测提供了绝佳平台.通过淮南潘一东矿区海拔-848 m的井下巷道和地面的地震联测,我们分析了深部地下与地面的地振动背景噪声特征.对比结果显示,大于1.0 Hz的高频段,地面噪声功... 详细信息

深部地下空间具有低于地面的噪声环境,为开展高精度多物理场观测提供了绝佳平台.通过淮南潘一东矿区海拔-848 m的井下巷道和地面的地震联测,我们分析了深部地下与地面的地振动背景噪声特征.对比结果显示,大于1.0 Hz的高频段,地面噪声功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)值高出地下20~40 dB,并呈现随人类活动变化的昼夜模式;而井下观测不存在这一时变规律,地下巷道上覆870 m厚的沉积层有效衰减了浅层或地表的人文噪声.0.1~1.0 Hz频段二者差异相对减小,地面PSD值平均高出地下10 dB.小于0.1 Hz的低频噪声差异较小,或与井下气流干扰和仪器本底噪声有关.在第二地脉动谱的对比中,可发现明显的场地放大效应和地脉动峰的分裂现象.此外,深部地下低噪声环境突显了若干高频非时变信号,根据频域极化分析可厘定这些稳定噪声为井下的固定振动源.上述结果说明深部地下可以为高精度地震观测和震源定位提供优良环境,同时也给深地实验室的后续建设以及相关深地研究提供重要参考.

关键词：地下深部地震观测背景噪声时变偏振分析