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基于Li10GeP12S2全固态电池关键材料的热稳定性研究

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储能科学与技术 2025年

作者：张文杰任东生吴宇芮新宇刘翔冯旭宁卢兰光北京理工大学材料学院清华大学车辆与运载学院北京航空航天大学材料科学与工程学院

全固态锂电池具有宽工作温域、高能量密度和高功率密度等优势，是最具有潜力的下一代储能候选电池之一。硫化物电解质Li10GeP12S2（LGPS）凭借其超高的锂离子电导率 (1×10-3S cm-1)吸引了研究者的广泛关注。不幸的是，高能量密度体系下... 详细信息

全固态锂电池具有宽工作温域、高能量密度和高功率密度等优势，是最具有潜力的下一代储能候选电池之一。硫化物电解质Li10GeP12S2（LGPS）凭借其超高的锂离子电导率 (1×10-3S cm-1)吸引了研究者的广泛关注。不幸的是，高能量密度体系下的LGPS全固态电池关键材料的热稳定性并没有被报道。本文研究了硫化物固态电解质LGPS分别与正极 (LiNi0.92Co0.04Mn0.04O2，NCM92)、负极（SiC）的热稳定性。通过差示扫描量热法（DSC）和同步热分析-质谱联用技术（STA-MS），分析了硫化物固态电解质、正极、负极以及其混合物的产热产气特性。在产热产气分析的基础上，利用扫描电子显微镜（SEM）结合能谱分析（EDS）技术、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）对不同温度下的产物成分进行了深入分析。当温度升高至200oC时，NCM92正极发生相变，释放大量氧气，与硫化物电解质发生轻微反应，生成P2Sx和微量SO2。当温度升高至310oC时，LGPS和正极混合样品发生剧烈放热反应，生成金属氧化物、金属硫化物和磷酸盐等。本研究揭示了NCM92|LGPS|SiC全固态电池关键材料的热稳定性，为全固态锂电池的材料选择和安全优化设计提供理论支持。

关键词：全固态锂电池 Li GeP S 高能量密度热稳定性

类沸石锌基咪唑酯金属有机框架阻锈剂在钢筋砂浆中的阻锈作用及机理

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硅酸盐学报 2025年

作者：王羊洋胡捷黄浩良韦江雄余其俊华南理工大学材料科学与工程学院济南大学建筑材料制备与测试技术重点实验室广东省建筑材料低碳技术工程技术研究中心

内掺有机阻锈剂是延缓海洋混凝土工程中钢筋锈蚀发生的重要手段。基于金属有机框架材料多吸附位点的结构特征，采用共沉淀法制备了类沸石锌基咪唑酯（ZIF-8）作为钢筋混凝土阻锈剂，研究了ZIF-8阻锈剂对钢筋砂浆电化学行为，钢筋表面产... 详细信息

内掺有机阻锈剂是延缓海洋混凝土工程中钢筋锈蚀发生的重要手段。基于金属有机框架材料多吸附位点的结构特征，采用共沉淀法制备了类沸石锌基咪唑酯（ZIF-8）作为钢筋混凝土阻锈剂，研究了ZIF-8阻锈剂对钢筋砂浆电化学行为，钢筋表面产物组成和钢筋/砂浆界面特征的影响。结果表明：ZIF-8阻锈剂有效延长了钢筋砂浆试件的锈蚀诱发时间，且阻锈效率随着ZIF-8阻锈剂掺量的提高而增大；浸泡180 d后，内掺0.8%（质量分数） ZIF-8阻锈剂的阻锈效率为62.1%。ZIF-8阻锈剂不仅提高了钢筋表面FeOOH和Fe2O32类具有高保护性产物的相对含量，同时也降低了钢筋/砂浆界面处浆体孔隙率和氯离子含量。

关键词：钢筋锈蚀类沸石锌基咪唑酯阻锈剂电化学行为钢筋/砂浆界面

TSIT-PatchTST模型：一种净生态系统交换量（NEE）缺失值插补方法

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北京林业大学学报 2025年

作者：齐建东石成城吴鹏北京林业大学信息学院国家林业和草原局林业智能信息处理工程技术研究中心

【目的】净生态系统交换量（NEE）是评估陆地生态系统在全球碳循环中作用的重要指标，NEE原始观测数据缺失值的插补精度会直接影响生态系统关键参数的可靠性和精确性。为提高不同植被NEE在长时间连续性数据缺失情景下的插补精度，提出... 详细信息

【目的】净生态系统交换量（NEE）是评估陆地生态系统在全球碳循环中作用的重要指标，NEE原始观测数据缺失值的插补精度会直接影响生态系统关键参数的可靠性和精确性。为提高不同植被NEE在长时间连续性数据缺失情景下的插补精度，提出一种融合时间序列表征向量的TSIT-PatchTST深度学习模型。【方法】以全球长期通量观测网络站点的碳通量因子数据为研究对象，通过构造短缺失（1 d）、中缺失（7 d）、长缺失（30 d）3种随机连续数据缺失场景，评估边际分布采样法（MDS）、PatchTST模型、TS2Vec-PatchTST模型和TSIT-PatchTST模型在8种不同植被类型下NEE的插补结果。【结果】在短缺失场景下，4种插补方法都表现出最优的性能。随着连续缺失天数的增多，MDS的插补精度逐渐下降，该方法在长缺失场景下已不能对NEE进行有效插补，而其他3种深度学习模型能够有效地插补NEE缺失数据。综合3种缺失场景，TSIT-PatchTST模型表现出最优的插补性能，尤其在长缺失场景下该模型具有较高的插补精度。长缺失场景下，TSIT-PatchTST模型对31个站点插补结果的平均均方误差（MSE）为0.942μmol/（m2·s），平均绝对误差（MAE）为0.628μmol/（m2·s），平均R2为0.457。与PatchTST模型的插补结果相比，该模型平均MSE下降了53.3%，平均MAE下降了39.7%，平均R2相持平。【结论】综合8种植被类型和3种缺失场景的应用结果，得出TSIT-PatchTST模型的插补效果最佳，并具有适应性。TSIT-PatchTST模型可应用于时间序列数据缺失场景以提高数据插补精度。

关键词：深度学习模型开发数据插补 TSIT-PatchTST模型碳循环植被类型净生态系统交换量(NEE)

基于管阵列-多孔网络复合结构的石墨烯基光热转换材料传热行为研究

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化工新型材料 2025年

作者：王苏炜王重阳卿笳豪宗胡曾郝嘎子姜炜南京理工大学化学与化工学院国家特种超细粉体工程技术研究中心重庆市质量安全考试中心山东非金属材料研究所

针对光热转换材料能量利用率低、结构稳定性差的问题，在石墨烯薄膜的基础上借助微压印技术构筑紧密排列的纳米管阵列上层，并采用定点滴加-多次发泡的方式成型多孔气凝胶底座，进而制得吸光上层与隔热底座结构一体化的石墨烯基光热转... 详细信息

针对光热转换材料能量利用率低、结构稳定性差的问题，在石墨烯薄膜的基础上借助微压印技术构筑紧密排列的纳米管阵列上层，并采用定点滴加-多次发泡的方式成型多孔气凝胶底座，进而制得吸光上层与隔热底座结构一体化的石墨烯基光热转换材料。研究结果表明，由石墨烯空心纳米管构建的光陷阱可以显著提高光线反射次数、降低光反射率，且纳米管长度与材料光吸收能力成正比，可以在85kN及8h的压印条件下将吸光率提高至98%以上。同时，结合多孔气凝胶隔热底座可以有效改善材料的光热转换行为及其水蒸发效果，并在底座厚度6mm时达到87%的光热转化效率及1.3kg/(m2·h)的水蒸发速率。

关键词：光热转换材料微压印技术石墨烯气凝胶管阵列结构水蒸发性能污水净化

氢氧化铝包覆改性聚磷酸铵及其在阻燃聚丙烯中的应用研究

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无机材料学报 2015年第12期30卷 1267-1272页

作者：秦兆鲁李定华杨荣杰北京理工大学材料学院国家阻燃材料工程技术研究中心北京100081

针对聚磷酸铵(APP)有一定的水溶解性和阻燃效率不高等问题,提出了采用氢氧化铝(ATH)包覆改性APP的方法。X射线荧光光谱(XRF)和扫描电镜(SEM)分析结果显示,在APP颗粒表面实现了ATH的包覆改性。测试表明,ATH包覆改性后的APP溶解度明显下降... 详细信息

针对聚磷酸铵(APP)有一定的水溶解性和阻燃效率不高等问题,提出了采用氢氧化铝(ATH)包覆改性APP的方法。X射线荧光光谱(XRF)和扫描电镜(SEM)分析结果显示,在APP颗粒表面实现了ATH的包覆改性。测试表明,ATH包覆改性后的APP溶解度明显下降,比表面大幅增加。将改性后的APP与双季戊四醇(DPER)复配,作为膨胀阻燃剂添加到PP中,阻燃PP的燃烧性能测试结果表明:阻燃剂总添加量为25%时,包覆ATH的APP使阻燃PP 3.2 mm样条的垂直燃烧级别从V-1提高到V-0,氧指数(LOI)从26.6%增加到31.8%,热释放速率峰值(PHRR)从475 k W/m2下降至308 k W/m2,下降了约35%。对阻燃PP的燃烧残炭研究说明,APP经ATH包覆改性后,促进了阻燃PP在燃烧时形成更加完整均匀的炭层,因而改善了阻燃性能。

关键词：聚磷酸铵包覆改性阻燃聚丙烯氢氧化铝

主链含酰亚胺环和炔基的聚酰亚胺型聚氨酯弹性体的合成及阻燃性能

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高等学校化学学报 2014年第1期35卷 199-204页

作者：唐启恒艾青松杨荣杰何吉宇北京理工大学材料学院国家阻燃材料工程技术研究中心北京100081

以均苯四甲酸酐、D,L-苯丙氨酸和1,4-丁炔二醇为原料合成了一种含有酰亚胺环和炔基的二醇,并以其为扩链剂,采用预聚体法,与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)反应,合成了不同硬段含量的主链含有酰亚胺环和炔基的... 详细信息

以均苯四甲酸酐、D,L-苯丙氨酸和1,4-丁炔二醇为原料合成了一种含有酰亚胺环和炔基的二醇,并以其为扩链剂,采用预聚体法,与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)反应,合成了不同硬段含量的主链含有酰亚胺环和炔基的热塑性聚酰亚胺型聚氨酯弹性体.用红外光谱(FTIR)、电子拉力机、热失重分析(TG)、广角X射线衍射(XRD)、UL-94垂直燃烧和极限氧指数对聚酰亚胺型聚氨酯弹性体进行了表征.结果表明,这种聚氨酯呈现出无定形结构;其拉伸强度随着硬段含量的增加而增大;与传统的热塑性聚氨酯相比,酰亚胺环和炔基改性的聚酰亚胺型聚氨酯弹性体的热分解过程非常缓慢,呈现出较好的热稳定性;不同硬段含量的聚酰亚胺型聚氨酯弹性体的UL-94垂直燃烧均达到V-2级别;其极限氧指数随着硬段含量的增加而增大.

关键词：聚酰亚胺型聚氨酯弹性体酰亚胺炔基热稳定性阻燃性能

ATH/ADP配比对EVA阻燃性能及机理转变的影响

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无机材料学报 2024年第5期39卷 509-516页

作者：程博安晓航李定华杨荣杰北京理工大学国家阻燃材料工程技术研究中心材料学院北京100081

针对氢氧化铝(ATH)在对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)阻燃效率低的问题,将二乙基次磷酸铝(ADP)和ATH复配,用以提高EVA阻燃性能。本研究采用垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)和锥形量热仪(CONE)对材料的阻燃性能进行研究。结果表明,和EVA/... 详细信息

针对氢氧化铝(ATH)在对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)阻燃效率低的问题,将二乙基次磷酸铝(ADP)和ATH复配,用以提高EVA阻燃性能。本研究采用垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)和锥形量热仪(CONE)对材料的阻燃性能进行研究。结果表明,和EVA/ATH复合材料相比,当ATH和ADP质量比为2∶1和1∶2时,垂直燃烧等级均从无等级提高到V-0级,LOI分别从34.5%提高到37.8%和42.8%。通过不同测试方法对以上两种配比的样品进行阻燃机理分析。结果表明,在ATH和ADP质量比为2:1的样品中,热分解释放的含磷化合物含量较低,而且形成的磷酸铝(AlPO4)促使炭层更致密连续,热分解产生的残炭量高于理论值,因此该配比下阻燃机理以凝聚相为主导。在ATH和ADP质量比为1∶2的样品中,炭层孔洞较多,热分解产生的残炭量低于理论值,但气相产物中出现较多含磷化合物,因此该配比下阻燃机理以气相主导。

关键词：氢氧化铝二乙基次磷酸铝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物阻燃机理

硅倍半氧烷改性聚酰亚胺(PI/Si)复合膜性能

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高等学校化学学报 2014年第1期35卷 180-185页

作者：范海波杨荣杰北京理工大学材料学院国家阻燃材料工程技术研究中心北京100081

通过在聚酰亚胺(PI)中分别添加笼型八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)、笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)、梯形聚苯基硅倍半氧烷(PPSQ)和无机纳米SiO2,制备了4种含硅聚酰亚胺(PI/Si)复合膜.对PI/Si复合膜的相容性、力学性能、热性能和阻燃性能进行... 详细信息

通过在聚酰亚胺(PI)中分别添加笼型八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)、笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)、梯形聚苯基硅倍半氧烷(PPSQ)和无机纳米SiO2,制备了4种含硅聚酰亚胺(PI/Si)复合膜.对PI/Si复合膜的相容性、力学性能、热性能和阻燃性能进行了研究.结果表明,OAPS与PI间展现出较好的相容性,PPSQ次之,而OPS,SiO2与PI的相容性较差;但相容性与复合膜的力学和热性能无明显的对应关系.SiO2可提高PI的力学性能;PI/OAPS复合膜的T g最高;OAPS,PPSQ或SiO2的加入使PI复合膜的热稳定性稍有提高,而少量OPS的加入大大降低PI膜的热稳定性.这类PI/Si复合膜的显著特点是能够大幅提高PI膜的极限氧指数,含硅化合物能够增加PI燃烧后残炭量,使残炭的形貌得到显著改善.PI/Si复合膜在燃烧过程中在表面形成一层白色含硅包裹层,起到隔热隔氧及保护内层有机物不被燃烧的作用.硅倍半氧烷对炭层形貌的改善显著,展现出比SiO2更好的阻燃性能.

关键词：聚酰亚胺聚硅倍半氧烷笼型八氨基苯基硅倍半氧烷纳米二氧化硅热性能阻燃性能

级配对颗粒材料力学特性影响的卷积神经网络分析

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中国科学:技术科学 2025年

作者：巨凯萱赵婷婷刘嘉英冯云田王志华太原理工大学机械与运载工程学院北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室城市基础设施智能化浙江省工程研究中心 Zienkiewicz Centre for Computational Engineering Swansea University

级配作为颗粒材料的基本物理指标之一,对其力学性能具有重要影响.为快速获取不同连续级配分布颗粒集合的力学强度指标并探究级配对力学性能的影响机理,根据连续级配方程,建立了100组可以反映三种典型连续级配分布的级配曲线;采用离散元... 详细信息

级配作为颗粒材料的基本物理指标之一,对其力学性能具有重要影响.为快速获取不同连续级配分布颗粒集合的力学强度指标并探究级配对力学性能的影响机理,根据连续级配方程,建立了100组可以反映三种典型连续级配分布的级配曲线;采用离散元方法生成与级配曲线相对应的数值试样并进行双轴压缩试验,构建了用于深度神经网络训练的数据集;利用贝叶斯优化方法寻找最佳的网络超参数组合,以增强预测模型性能;将压缩后的数值试样图像及相应的力学强度指标作为训练数据,使用GoogLeNet卷积神经网络对不同级配分布颗粒集合的抗剪强度指标进行了预测;通过调整输入图像信息,研究了实体颗粒及孔隙分布、颗粒粒径尺寸、高应力颗粒及力链颗粒信息对模型预测能力的影响.结果表明:卷积神经网络能够有效预测颗粒材料级配特性与力学性能之间的关系,高应力及力链颗粒信息是影响颗粒材料力学性能及神经网络模型预测能力的关键因素.

关键词：颗粒材料级配力链卷积神经网络离散元