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封装铜纳米线的碳米纳管热输运温度影响机制探究

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 235-240页

作者：邹瀚影邱琳冯妍卉张欣欣北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

碳纳米管的独特中空结构使其能够通过内部封装材料形成核壳结构,制备各种可调控功能性纳米器件。受限于纳米特征尺寸,有限的研究报道导致微观热输运机制尚不明晰,导致碳纳米管核壳结构的材料设计缺乏明确的理论支持。其中,管内封装金属... 详细信息

碳纳米管的独特中空结构使其能够通过内部封装材料形成核壳结构,制备各种可调控功能性纳米器件。受限于纳米特征尺寸,有限的研究报道导致微观热输运机制尚不明晰,导致碳纳米管核壳结构的材料设计缺乏明确的理论支持。其中,管内封装金属纳米线的制备、调控和应用已经得到初步探索,作为一种典型的碳管核壳结构,其热输运特性及机制具有较强的研究价值。因此,本工作以铜金属为典型,探究碳管内封装铜纳米线结构在不同的加热温度下复合结构的热导率变化,并通过管内纳米线轨迹、温度分布、声子态密度和重叠能等进行热输运机制分析。

关键词：碳纳米管铜金属纳米线界面热输运强化机制分子动力学模拟

二元硝酸复配盐与AlN陶瓷之间界面导热的分子动力学研究

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 1144-1149页

作者：张桐孙方远冯妍卉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

陶瓷基复合相变材料相较于传统相变材料具有蓄热能力大、导热性能好等优点,因而在储热领域具有巨大的应用前景。本研究对二元硝酸复配盐与AlN陶瓷之间界面处的热输运进行了分子动力学模拟,研究了复配比例对界面导热的影响规律。通过声... 详细信息

陶瓷基复合相变材料相较于传统相变材料具有蓄热能力大、导热性能好等优点,因而在储热领域具有巨大的应用前景。本研究对二元硝酸复配盐与AlN陶瓷之间界面处的热输运进行了分子动力学模拟,研究了复配比例对界面导热的影响规律。通过声子态密度、声子重叠能以及声子参与率等手段分析,结果发现随着硝酸钠质量分数与界面热导呈正相关,纯硝酸钠/AlN相比纯硝酸钾/AlN界面热导高出约8.6%,主要由于硝酸钠与硝酸钾相比其和AlN的界面处声子振动匹配程度更好且声子参与率更高。

关键词：界面热导复合相变材料复配盐分子动力学模拟

金刚石/碳纳米管异质界面热导及声子热输运特性

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物理学报 2024年第13期73卷 346-355页

作者：刘子怡褚福强魏俊俊冯妍卉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力... 详细信息

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力学方法从微观层面探究了金刚石/碳纳米管异质结构界面热特性及影响因素.研究发现碳纳米管层数增加使声子态密度峰值增大并向低频波段移动,低频声子增多更有利于界面传热,同时声子重叠能提高,声子耦合振动增强提升了界面传热效率;同时,一定范围内体系温度的升高及碳纳米管长径比的增大可以提高近界面处金刚石和碳纳米管的态密度截止频率,提升低频波段的峰值,进一步增强两侧声子的耦合振动,提高了界面热导.最后,采用正交试验模拟获得了金刚石/碳纳米管界面热导的最优值,结果远优于目前一般半导体/金属的界面热导.该工作为优化金刚石/碳纳米管异质界面的热输运提供了思路,并将有利于器件热管理和芯片材料设计.

关键词：碳纳米管金刚石界面热导分子动力学

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分户式低谷电蓄热供暖系统的蓄放热特性

化工进展 2024年第3期43卷 1206-1213页

作者：尹少武李纤纤韩嘉维路明童莉葛王立北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 新疆工程学院能源工程学院新疆乌鲁木齐830000

提出基于相变材料(PCM)的分户式低谷电蓄热供暖系统,通过数值模拟及实验研究对其蓄放热特性和供暖性能做出全面评价。采用Fluent对相变蓄热供暖系统的蓄放热过程进行了数值模拟,分析了不同入口风速、不同入口风温和不同种类蓄热材料等... 详细信息

提出基于相变材料(PCM)的分户式低谷电蓄热供暖系统,通过数值模拟及实验研究对其蓄放热特性和供暖性能做出全面评价。采用Fluent对相变蓄热供暖系统的蓄放热过程进行了数值模拟,分析了不同入口风速、不同入口风温和不同种类蓄热材料等因素对蓄热供暖系统放热性能的影响,通过实验研究验证了模拟工况的正确性。结果表明,入口风速对系统放热性能的影响较大,随着入口风速的提高,系统平均出风温度降低,瞬时供暖负荷增大;入口风温对系统放热性能的影响微弱;复合相变材料(CPCM)由于具有更高的热导率,比纯十二水硫酸铝铵更加适合作为相变蓄热供暖系统的蓄热介质。本文设计和研究的分户式低谷电相变蓄热供暖系统具有良好的蓄放热能力,可为相变蓄热在低谷电利用场景作出有益参考。

关键词：相变蓄热材料分户式供暖系统低谷电利用数值模拟

基于数字技术的城市垃圾分类全链条模式构建及案例研究

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资源科学 2024年第4期46卷 687-699页

作者：陈杰皓胡宇鹏费凡黎俊温宗国清华大学环境学院北京100084 北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

【目的】在生活垃圾强制分类的背景下,传统垃圾分类实践的参与率、分类准确率有待提高,在应对不断增加的垃圾量和资源回收需求方面存在明显不足。本文旨在深入探讨数字技术路径对垃圾分类模式的提升与变革,促进资源回收和环境保护的可... 详细信息

【目的】在生活垃圾强制分类的背景下,传统垃圾分类实践的参与率、分类准确率有待提高,在应对不断增加的垃圾量和资源回收需求方面存在明显不足。本文旨在深入探讨数字技术路径对垃圾分类模式的提升与变革,促进资源回收和环境保护的可持续发展。【方法】通过实证案例研究数字技术在生活垃圾产生源头、中转收运、最终处理环节的不同应用场景,针对不同案例结合深度学习算法、遗传算法等开展深入分析。【结果】数字技术在前端环节的应用可有效提高居民垃圾参与率与投递准确率;并且基于物联网与深度学习技术可预测未来产废变化趋势,预测误差控制在21.94%。中端环节的应用优化了传统模式在垃圾收运过程的低效问题,基于遗传算法规划最优收运路线,实现经济成本、碳排放、收运效率的多目标统一。末端环节的应用则有助于提高垃圾处理处置的综合效益,实现净效益提高8.23%~39.72%。【结论】本文提出的垃圾分类新模式,以数字技术为基,以全链条管理为核心,在信息化、自动化技术的加持下为垃圾分类提供了更为高效、精准的解决方案,以数字技术解决了传统垃圾分类模式的信息缺失问题,以全链条思想统筹了垃圾分类模式的前端、中端、后端环节,以期助力于提高城市典型废物的回收利用率、实现城市垃圾可持续发展。

关键词：城市生活垃圾垃圾分类数字技术深度学习全链条

物理溶剂型相变吸收剂捕集CO_(2)研究进展

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精细化工 2024年第8期41卷 1625-1636页

作者：金宋尹少武童莉葛刘传平王立北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 新疆工程学院能源工程学院新疆乌鲁木齐830000

近年来,为进一步降低燃煤电厂产生CO_(2)造成的碳捕集能耗,基于传统有机胺化学吸收剂研发的相变吸收剂成为CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术的研究热点,相较于传统有机胺相变吸收剂,物理溶剂型相变吸收剂具有更优异的性能。首先,从传... 详细信息

近年来,为进一步降低燃煤电厂产生CO_(2)造成的碳捕集能耗,基于传统有机胺化学吸收剂研发的相变吸收剂成为CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术的研究热点,相较于传统有机胺相变吸收剂,物理溶剂型相变吸收剂具有更优异的性能。首先,从传统相变吸收剂研究现状出发,阐述了传统相变吸收剂存在的不足;然后,以此为切入点,结合溶剂组成和相变机理,重点综述了物理溶剂型相变吸收剂,主要包括醇胺混合类、砜胺混合类和醚胺混合类溶剂的研究进展,从分相情况和性能提升等方面对其进行介绍和分析,比较其优缺点;最后,结合研究现状和工业应用需求,指出物理溶剂型相变吸收剂的未来研究方向。

关键词：燃煤电厂 CO_(2)捕集化学吸收法相变吸收物理溶剂型吸收剂

基于LBM的粗糙裂隙内两相驱替渗流特性模拟研究

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力学学报 2024年第5期56卷 1475-1487页

作者：周新盛建龙叶祖洋武汉科技大学资源与环境工程学院武汉430081

岩体粗糙裂隙两相驱替渗流普遍存在于许多工程应用中,而裂隙开度分布特征与壁面润湿性是影响两相驱替特性的关键因素.基于分形理论生成三维粗糙裂隙面并分别构建开度分布一致的均质模型和不一致的非均质模型,通过LBM伪势模型模拟粗糙裂... 详细信息

岩体粗糙裂隙两相驱替渗流普遍存在于许多工程应用中,而裂隙开度分布特征与壁面润湿性是影响两相驱替特性的关键因素.基于分形理论生成三维粗糙裂隙面并分别构建开度分布一致的均质模型和不一致的非均质模型,通过LBM伪势模型模拟粗糙裂隙准静态排水过程,研究了裂隙开度分布特征与壁面润湿性对两相驱替渗流特性的影响规律及细观机制.研究结果表明:均质模型驱替前缘基本保持平稳推进,而非均质模型出现优先驱替阻力较小的大开度区域的优势驱替路径现象,润湿性增强可加剧该现象致使驱替前缘更快突破,对均质模型无明显作用;残余捕获可分为孤立的“圈闭”模式和吸附在裂隙壁面的“水膜”模式,非均质模型中圈闭捕获明显多于均质模型,强润湿性有利于水膜捕获增多;当驱替压力增大至进入压力后,非均质模型中部分小开度区域润湿相被逐步排驱,而均质模型大多数润湿相被快速驱替,因此非均质模型P_(c)-S_(w)曲线比均质模型更加平缓,润湿性增强使得两种裂隙模型驱替开始发生时的进入压力更大,施加相同驱替压力时驱替效率更低.

关键词：粗糙裂隙两相驱替开度分布润湿性格子Boltzmann方法

土壤中微塑料与抗生素吸附、迁移及复合毒性研究进展

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环境科学 2024年

作者：李凯贺门聪程世昆李子富北京科技大学能源与环境工程学院

微塑料和抗生素是两种典型的环境新兴污染物，在土壤中广泛存在并对土壤生态系统健康构成威胁。微塑料可作为载体，吸附抗生素并影响其迁移行为。这会造成复合污染，对土壤生态系统造成难以预估的影响甚至危害。通过综述微塑料吸附抗生... 详细信息

微塑料和抗生素是两种典型的环境新兴污染物，在土壤中广泛存在并对土壤生态系统健康构成威胁。微塑料可作为载体，吸附抗生素并影响其迁移行为。这会造成复合污染，对土壤生态系统造成难以预估的影响甚至危害。通过综述微塑料吸附抗生素的作用机制和影响因素，探讨了微塑料与抗生素在土壤中的共迁移行为，并总结了微塑料与抗生素对土壤动植物和微生物的复合毒性效应。微塑料与抗生素的吸附机制包括疏水分配作用、静电相互作用和氢键作用等，吸附过程受微塑料和抗生素的性质、表面生物膜和土壤理化性质等因素的影响。微塑料可以增强或减弱抗生素的迁移能力，并通过“载体效应”、“稀释效应”和竞争吸附等方式影响土壤中抗生素的迁移行为。微塑料与抗生素复合污染对土壤动植物和微生物的毒性效应表现为协同、拮抗或无显著变化，其效应主要与微塑料的种类、粒径和暴露浓度、抗生素暴露浓度以及受试生物等因素有关。可为微塑料与抗生素复合污染的防控和管理提供理论支持。

关键词：土壤微塑料抗生素共迁移毒性效应复合污染

2008~2022年我国湖泊有机质相关指标时空演变

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1426-1435页

作者：付蕊刘沙沙索诚宇任艺吴丰昌北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 中国环境科学研究院北京100012

基于2008~2022年中国湖泊长时间序列水质数据,采用Mann—Kendall检验(M-K检验),Pearson相关分析以及主成分分析(PCA)等对有机质及相关营养指标在长时间序列上的变化规律,空间异质性特征及指标之间的相关关系进行研究.结果表明:2008~2022... 详细信息

基于2008~2022年中国湖泊长时间序列水质数据,采用Mann—Kendall检验(M-K检验),Pearson相关分析以及主成分分析(PCA)等对有机质及相关营养指标在长时间序列上的变化规律,空间异质性特征及指标之间的相关关系进行研究.结果表明:2008~2022年,全国湖泊溶解氧(DO)浓度以每年0.19mg/L的速度增加(P环境质量整体改善.然而,化学需氧量(COD),COD-Mn,生化需氧量(BOD5)等近年来出现波动性变化且有增加趋势.相关性分析结果表明,COD-Mn与总磷(TP),氨氮(NH3-N)以及叶绿素(Chla)均呈现显著正相关性(r>0.50, P<0.05);BOD5与TP呈现显著正相关性(r=0.61, P<0.05);COD与TP(r=0.80,P<0.05)以及Chla(r=0.61,P<0.05)显著正相关,表明TP浓度和叶绿素浓度可能是影响我国湖泊有机质变化的关键因素.在空间尺度上,COD,COD-Mn与BOD5等有机质相关指标为影响全国湖泊水质空间异质性特征的主要因素,且有机质浓度较高的湖泊地理分布较为明显,主要集中于蒙新湖区和云贵高原湖区.

关键词：湖泊有机质营养水平时空变化相关分析主成分分析