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膨胀石墨“开口封装”聚乙二醇构筑连续导热相的热界面材料研究

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中国科学:技术科学 2025年第2期55卷 233-244页

作者：刘长青于伟李一凡范俊辉袁文华曹炳阳邵阳学院机械与能源工程学院邵阳422000 邵阳学院高效动力系统及智能制造湖南省重点实验室邵阳422000 上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

相变型热界面材料是强化高功率器件散热的一个重要研究方向,但其面临防止泄漏和降低接触热阻共存的一对矛盾问题.针对该问题,本文提出高导热的多孔状膨胀石墨“开口封装”聚乙二醇的新方法.基于膨胀石墨的高导热能力和多孔结构特性,添... 详细信息

相变型热界面材料是强化高功率器件散热的一个重要研究方向,但其面临防止泄漏和降低接触热阻共存的一对矛盾问题.针对该问题,本文提出高导热的多孔状膨胀石墨“开口封装”聚乙二醇的新方法.基于膨胀石墨的高导热能力和多孔结构特性,添加少量的膨胀石墨可以有效防止聚乙二醇的泄漏,并保持低接触热阻(TCR),同时容易实现首尾相连构筑连续导热相而显著提高热导率.本文系统研究了复合热界面材料的热性能,结果表明:膨胀石墨/聚乙二醇热界面材料的热导率随膨胀石墨填充质量增大而提高,当膨胀石墨质量分数为3.23 wt%时,复合热界面材料热导率高达3.24 W/(m K),提高了575%;TCR随温度升高而降低,当温度达到聚乙二醇的相变点时,发生急剧降低(从1.5×10^(−3)~2.5×10^(−3)℃m^(2)/W降低至约1.0×10^(-5)℃m^(2)/W);复合相变材料应用于定温加热板散热过程,表面温度变化结果证实接触面处温升诱导其逐渐转变为熔融态,导致接触热阻发生显著降低.该方法为推进兼具高导热、形状稳定和低接触热阻相变型热界面材料的实际应用提供了一种方案.

关键词：热界面材料接触热阻开口封装相变材料连续导热相

选区激光熔化成形Al-Si-Fe-Mn-Ni合金的高温蠕变行为

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金属学报 2025年第1期61卷 154-164页

作者：韩英吴雨航赵春禄张靖实李振民冉旭长春工业大学材料科学与工程学院先进结构材料教育部重点实验室长春130012 北京宝航新材料有限公司北京101300

高温蠕变性能是评价耐热铝合金材料性能的关键指标,是衡量其在高温环境中能否长期稳定应用的重要依据。本工作采用选区激光熔化技术制备了一种新型Al-9Si-3Fe-2Mn-Ni(质量分数,%)合金。通过单轴拉伸蠕变实验研究了该合金在变形温度300~... 详细信息

高温蠕变性能是评价耐热铝合金材料性能的关键指标,是衡量其在高温环境中能否长期稳定应用的重要依据。本工作采用选区激光熔化技术制备了一种新型Al-9Si-3Fe-2Mn-Ni(质量分数,%)合金。通过单轴拉伸蠕变实验研究了该合金在变形温度300~400℃和加载应力33~132 MPa条件下的蠕变行为。结果表明,合金在实验条件下具有良好的蠕变性能。应力指数在6.4~13.6之间,并随温度的升高而降低,蠕变变形过程受位错蠕变机制控制。在低于350℃时,合金内连续的Al-Si共晶网络通过载荷传递行为降低总应力水平,大体积分数的金属间化合物(IMC)通过Orowan机制进行强化。随着温度的升高,Al-Si共晶组织发生破碎和溶解,IMC和分散Si相起主要强化作用。较高的加载应力可增加合金内的位错滑移系,加剧位错与析出相的相互作用,促进合金失稳与变形,从而降低蠕变寿命。

关键词：铝合金选区激光熔化蠕变行为位错组织演变

基于点云处理的仿人机器人楼梯障碍物识别与剔除方法

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工程科学学报 2025年第2期47卷 339-350页

作者：于乃功谢秋生李洪政北京工业大学信息科学技术学院北京100124 北京市计算智能与智能系统重点实验室北京100124 教育部数字社区工程研究中心北京100124

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人... 详细信息

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人获取不准确的楼梯参数而出现踏空、摔跤等问题.本文结合区域生长和平面构造方法识别和剔除楼梯障碍物点云,基于剔除障碍物后的楼梯进行三维参数估计.首先利用相邻点的投影之和最小原理准确完成对楼梯水平面的提取;其次根据区域生长算法判定楼梯障碍物聚类情况,构造平面并分析平面内点数以完成对障碍物点云的快速识别与剔除工作;最后对有障碍物楼梯与剔除障碍物楼梯进行楼梯三维感知实验.实验结果表明,本文剔除楼梯障碍物的平均精度为92.43%,且剔除后的楼梯参数感知误差仅为有障碍物时的0.5倍.总体表明所提算法能提高机器人在复杂楼梯环境中的楼梯参数估计精度,能够有效提高仿人机器人在复杂楼梯环境下的感知能力.

关键词：仿人机器人复杂环境感知楼梯区域生长参数估计

电催化末端产生H_(2)O_(2)诱导含铀酰(Ⅵ)废水生成纳米过氧化铀

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中国科学:化学 2025年第2期55卷 495-504页

作者：张馨月雷新颖孙洪飞张生凯许敬轩文涛华北电力大学环境科学与工程学院资源环境系统优化教育部重点实验室北京102206

核能作为清洁、低碳、高效的基荷能源,可以有效地解决传统化石能源所带来的环境污染问题.但在铀矿选冶、乏燃料后处理等过程中产生的含铀废水对人类健康和生态环境造成了潜在的威胁.过氧化氢(H_(2)O_(2))作为一种环保、高效的氧化剂,在... 详细信息

核能作为清洁、低碳、高效的基荷能源,可以有效地解决传统化石能源所带来的环境污染问题.但在铀矿选冶、乏燃料后处理等过程中产生的含铀废水对人类健康和生态环境造成了潜在的威胁.过氧化氢(H_(2)O_(2))作为一种环保、高效的氧化剂,在许多领域中具有广泛应用.工业上通常采用蒽醌法产生H_(2)O_(2),但传统的工业蒽醌工艺需要复杂的基础设施,不适合小规模操作.因此,可通过光/电催化工艺小规模高效生产H_(2)O_(2),进而与六价铀(U(Ⅵ))发生反应生成过氧化铀,实现含铀废水的高效处理.本文主要针对于电催化产生H_(2)O_(2)的后端应用,系统地探究了不同环境介质对H_(2)O_(2)与U(Ⅵ)的反应影响因素.通过静态批示法,系统性地探究H_(2)O_(2)浓度、U(Ⅵ)的浓度、pH、温度、干扰离子等因素对H_(2)O_(2)与U(Ⅵ)的反应的影响.结果表明,在pH=3.0和pH=6.0条件下,6.72 mM的H_(2)O_(2)对高浓度U(Ⅵ)的去除率接近100%,除Cu^(2+)、Fe^(3+)、VO_(3)^(-)外,其它干扰离子存在下,均能得到过氧化铀沉淀.本文提出了一种可行性的电催化产生H_(2)O_(2)诱导含铀废水生成纳米过氧化铀的策略.

关键词：电催化过氧化氢 U(Ⅵ) 过氧化铀核废水

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基于近场热辐射的可变发射率空间辐射器技术

中国空间科学技术(中英文) 2025年第1期45卷 81-87页

作者：徐德宇汪国云孟繁孔赵军明哈尔滨工业大学能源科学与工程学院北京空间飞行器总体设计部空天热物理工业和信息化部重点实验室

针对载人航天热控系统辐射器根据最大热负荷设计、难以适应低温工况的问题，研究了基于近场热辐射调控的可变发射率辐射器技术。建立了近场热辐射参与的辐射器等效发射率模型，利用涨落电动力学和半导体载流子输运理论求解近场辐射热流... 详细信息

针对载人航天热控系统辐射器根据最大热负荷设计、难以适应低温工况的问题，研究了基于近场热辐射调控的可变发射率辐射器技术。建立了近场热辐射参与的辐射器等效发射率模型，利用涨落电动力学和半导体载流子输运理论求解近场辐射热流和等效发射率随电压的依变关系。在此基础上，建立了变发射率辐射器与单相流体回路耦合传热模型，仿真分析了该方案对工质温度的调控性能。结果表明，在-5～20 V的电压范围内，发射率的变化量可达0.62,保温工况下最低发射率可降至0.2以下。与单相流体回路配合使用，通过调节电压可使得全氟三乙胺工质在各种内部热负荷和外部热环境下均维持在正常工作温区(-100～50℃),提高了热控系统的适应性。虽然目前制备难度和成本较高，但随着微纳加工技术的发展，该技术有潜力服务于载人深空探测等热环境更加复杂多变的航天任务。

关键词：航天器热控制辐射器可变发射率单相流体回路电调控近场热辐射

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机器学习在有机固体废物资源化的应用进展

工程科学学报 2025年第3期47卷 550-561页

作者：马鸿志刘忆婵赵继华费凡高明汪群慧北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 工业典型污染物资源化处理北京市重点实验室北京100083 伊犁师范大学资源与环境学院伊宁835000

机器学习(ML)方法,以其卓越的数据解析和模式识别能力,已在有机固体废物(OSW)处理领域展现出显著的应用潜力.随着对OSW处理需求的日益增长及技术革新的推进,ML在该领域的应用正迅速普及.聚焦ML技术在OSW资源化处理中的应用,首先界定了OS... 详细信息

机器学习(ML)方法,以其卓越的数据解析和模式识别能力,已在有机固体废物(OSW)处理领域展现出显著的应用潜力.随着对OSW处理需求的日益增长及技术革新的推进,ML在该领域的应用正迅速普及.聚焦ML技术在OSW资源化处理中的应用,首先界定了OSW的范畴,针对OSW处理中存在的异质性和复杂性问题,指出了传统处理技术在进行OSW产量预测和条件优化时的局限性.通过对2018—2023年相关学术成果进行系统梳理和分析,揭示了ML在OSW处理中的研究趋势和潜力.特别是发现以人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)、决策树(DT)、随机森林(RF)和极端梯度提升(XGBoost)为代表的常用模型结合遗传(GA)优化算法,成为提高OSW处理效率和资源回收率的研究热点.分析了这些模型在源头产生与分类、热化学转化处理、厌氧生物处理和好氧堆肥等具体应用中的现状及应用频率,同时评估了它们的优缺点及适用性.研究发现,ML技术能够有效提高OSW处理的预测精度和工艺优化能力,尤其是在废物特性预测和生物处理过程模拟方面展现出显著优势.然而,数据质量、模型的泛化能力以及算法选择仍然是ML技术应用中的关键挑战.为此,提出开发综合模型、加强跨学科技术融合等一系列解决策略,以期为OSW资源化提供科学指导和技术支持.

关键词：有机固体废物机器学习资源化高效处理建模预测过程优化

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低压CO2/H2O管束外凝结换热数值模拟

热力发电 2025年第03期 69-78页

作者：曹凤岩鲁军辉陈红兵王岩王随林北京建筑大学环境与能源工程学院北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室

碳捕集与封存是实现“双碳”目标的重要途径，超临界水煤制氢耦合CO2/H2O混合工质热力发电系统排气为低压、低温CO2/H2O混合气体，为实现零碳排放及热量回收，冷凝分离CO2/H2O是必要途径。采用Fluent软件模拟了CO2/H2O混合气水平叉排管... 详细信息

碳捕集与封存是实现“双碳”目标的重要途径，超临界水煤制氢耦合CO2/H2O混合工质热力发电系统排气为低压、低温CO2/H2O混合气体，为实现零碳排放及热量回收，冷凝分离CO2/H2O是必要途径。采用Fluent软件模拟了CO2/H2O混合气水平叉排管束外的冷凝换热特性，运用VOF模型、组分输运模型以及利用UDF编写的相变模型加载两相流的质量、能量和组分源项，研究了壁面液膜的形成发展过程和液滴附近流线、速度矢量、液相体积分数的分布，以及速度、蒸汽过热度和不凝气体含量对传热系数和扩散层热阻的影响。结果表明：模拟结果与实验数据相吻合，液膜热阻不随蒸汽过热度变化，但随CO2摩尔分数、入口流速和总压力的升高而减小；混合气体扩散层热阻随CO2摩尔分数和过热度的升高而增大，随入口流速的增大而减小；总传热系数随蒸汽过热度、入口流速和压力的升高而增大，随CO2摩尔分数升高而减小，且局部冷凝传热系数与液膜厚度呈负相关，提出了一种适用于低压CO2/H2O冷凝传热、传质的无因次关联式。

关键词：数值模拟 CO2/H2O混合气低压叉排管束凝结换热

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多孔骨架内非平衡相间传质特性研究

工程热物理学报 2025年第2期46卷 500-504页

作者：王思佳蒋兰兰宋永臣饶中浩河北工业大学能源与环境工程学院先进储能技术与装备河北省工程研究中心天津300401 河北工业大学能源与环境工程学院河北省热科学与能源清洁利用技术重点实验室天津300401 大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室大连116024

气–液相间扩散传输与对流混合等传热传质行为广泛存在于相变储能、储氢或地质碳封存等过程,而多孔骨架内多组分流体相间扩散系数与对流混合速度的预测,及传质强化机制仍存在困难。本文探究了多孔骨架内气–液相间扩散-对流传质特性。... 详细信息

气–液相间扩散传输与对流混合等传热传质行为广泛存在于相变储能、储氢或地质碳封存等过程,而多孔骨架内多组分流体相间扩散系数与对流混合速度的预测,及传质强化机制仍存在困难。本文探究了多孔骨架内气–液相间扩散-对流传质特性。考虑注入溶液的弥散性带来的影响改进了工作方程,发现两种线性分子气体在水相溶液的扩散系数差异取决于溶质的有效尺寸。温度是影响气液相间扩散的主导因素,扩散系数几乎与压力无关,这与溶剂的低压缩性一致。进一步通过核磁信号表征了对流溶解的四个发展历程,发现对流溶解速率相较于扩散溶解速率高出1~2个数量级。

关键词：多相流多孔骨架扩散特性对流传质

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不同吸附剂的CO2/H2O吸附特性

应用化工 2025年第01期 245-251+257页

作者：曹凤岩鲁军辉陈红兵王岩王随林北京建筑大学环境与能源工程学院北京空间飞行器总体设计部航天器热控全国重点实验室

CO2捕集系统通过冷凝分离CO2/H2O混合气体，为实现工业化应用，亟需进一步吸附分离提纯CO2。为高效吸附分离CO2/H2O,实验研究单组分CO2和H2O在椰壳活性炭上的吸附等温线，用等温吸附模型对其进行拟合。基于动态吸附试验系统研究CO2/H2O... 详细信息

CO2捕集系统通过冷凝分离CO2/H2O混合气体，为实现工业化应用，亟需进一步吸附分离提纯CO2。为高效吸附分离CO2/H2O,实验研究单组分CO2和H2O在椰壳活性炭上的吸附等温线，用等温吸附模型对其进行拟合。基于动态吸附试验系统研究CO2/H2O在活性炭、活性氧化铝、分子筛3A、13X的吸附穿透曲线且用经典的双组分吸附模型E-L、LRC和IAST预测混合气体中CO2和H2O吸附量。结果表明，Toth模型对CO2等温线拟合精度最好，LBET模型对H2O的拟合效果较优；LRC模型预测吸附量优于E-L和IAST两种模型。

关键词：吸附 CO2/H2O 分离提纯穿透曲线吸附量