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三维多级钴酸镍结构的形貌调控及其电化学性能

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复合材料学报 2024年第1期41卷 281-292页

作者：李群张阔李艳华王书桓倪国龙华北理工大学冶金与能源学院唐山063210

形貌结构的调控对材料的电化学性能具有重要影响。本文采用溶剂热法结合煅烧在不同溶剂比及温度下合成不同形貌结构的钴酸镍,利用XRD及SEM和TEM等对样品的物相组成及形貌结构进行了表征,并对其电化学性能进行了分析。结果表明:当水与乙... 详细信息

形貌结构的调控对材料的电化学性能具有重要影响。本文采用溶剂热法结合煅烧在不同溶剂比及温度下合成不同形貌结构的钴酸镍,利用XRD及SEM和TEM等对样品的物相组成及形貌结构进行了表征,并对其电化学性能进行了分析。结果表明:当水与乙醇体积比为1∶1时,样品为中空的海胆状NiCo_(2)O_(4),随着水比例的增加,形貌逐渐转变为规则的中心放射状的针状形貌,且有第二相物质的存在。在水与乙醇体积比为1∶1时,随着温度的增加,形貌主要由毛绒球向花状、海胆状、中心放射状的针状过渡,而样品均为纯NiCo_(2)O_(4)。90℃合成的样品具有较好的电化学性能,在1 A·g^(−1)电流密度下,比电容高达1287.5 F·g^(−1),当扫速从20~100 mV·s^(−1)变化时,电容保持率达到59.4%,循环1500圈,比电容保持率高达80.1%,此外,在整个电化学反应过程中扩散控制过程起主导作用。

关键词： NiCo_(2)O_(4) 形貌调控生长机制电极材料超级电容器储能电化学性能

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群智能优化算法最新进展

计算机工程与应用 2024年

作者：陈丽芳曹柯欣张思鹏白浩然韩阳代琪华北理工大学理学院

群智能优化算法是一种模拟自然界中生物群体行为特征的优化算法，具有全局搜索能力强、适应性强、并行性强和易于实现的优点。群智能优化算法属于生物启发式算法，在解决复杂优化问题时，面临收敛速度、参数敏感性和鲁棒性的挑战。近年... 详细信息

群智能优化算法是一种模拟自然界中生物群体行为特征的优化算法，具有全局搜索能力强、适应性强、并行性强和易于实现的优点。群智能优化算法属于生物启发式算法，在解决复杂优化问题时，面临收敛速度、参数敏感性和鲁棒性的挑战。近年来，在群智能优化算法领域，研究者已经提出了一系列新型的群智能优化算法。综述了最新提出的六种群智能优化算法及其变体模型和应用，并在CEC2020测试函数上进行实验。全面评估了这六种群智能优化算法的收敛精度和稳定性，并简要阐述了群智能优化算法的未来发展趋势。

关键词：群智能优化算法生物启发式算法收敛精度稳定性

铈在ThMn_(12)型低稀土永磁合金中的研究进展

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中国稀土学报 2024年第2期42卷 195-203,I0001页

作者：程星宇弭弘尧冯运莉华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

相较于价格昂贵的Nd,Sm等稀土元素,Ce在稀土永磁合金的制备中,由于其储量极其丰富、价格低廉,因此被称为“自由稀土”,已显示出更大的应用潜力。ThMn_(12)型低稀土永磁合金具有较高的居里温度、较大的饱和磁化强度和磁晶各向异性场,符... 详细信息

相较于价格昂贵的Nd,Sm等稀土元素,Ce在稀土永磁合金的制备中,由于其储量极其丰富、价格低廉,因此被称为“自由稀土”,已显示出更大的应用潜力。ThMn_(12)型低稀土永磁合金具有较高的居里温度、较大的饱和磁化强度和磁晶各向异性场,符合风力发电、电动汽车等领域对高性能永磁体的要求。从降低成本,保留性能的角度,整理了Ce部分掺杂的RFe_(12)化合物(R以Nd,Sm,Zr为主)的研究进展,包括掺杂含量及磁性能等。其次对近年来纯铈基Ce(Fe,M)_(12)化合物的研究进展做了总结与讨论,包括常用模拟计算方法、一元Ce的γ→α相变、Ce的价态、有潜力的Ce(Fe,M)_(12)化合物以及其中的间隙原子效应等,最后对发展新型高性能永磁体做了问题总结与展望。

关键词： Ce 降低成本元素取代 Ce(Fe,M)_(12)化合物模拟计算

CoCrFeMnNi系高熵合金制备技术研究现状

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材料导报 2024年第11期38卷 184-195页

作者：曹炜鹏李杰孙小斌吴凯迪万德成冯运莉华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

与传统合金的设计理念完全不同,高熵合金是由至少五种元素以等原子比或近等原子比组成的合金,并表现出许多传统合金所不具备的性能。其中,CoCrFeMnNi系高熵合金作为最早开发的高熵合金,引发了研究者的广泛关注。制备技术的发展对开发性... 详细信息

与传统合金的设计理念完全不同,高熵合金是由至少五种元素以等原子比或近等原子比组成的合金,并表现出许多传统合金所不具备的性能。其中,CoCrFeMnNi系高熵合金作为最早开发的高熵合金,引发了研究者的广泛关注。制备技术的发展对开发性能优异的高熵合金以及促进高熵合金的实际应用具有至关重要的作用。本文介绍了高熵合金主流制备技术的工作原理及特点,包括机械合金化、雾化法、熔铸法、粉末冶金、增材制造、磁控溅射和激光熔覆,并着重对不同方法制备的CoCrFeMnNi系合金的组织及性能进行了对比分析,最后在此基础上对高熵合金制备技术的未来发展进行了展望。

关键词：高熵合金 CoCrFeMnNi 制备技术增材制造

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混合光谱曲线的Fast ICA盲源解混及影响因子研究

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1312-1320页

作者：戴佳乐汪金花李孟倩韩秀丽缪若梵华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

混合物高光谱分析是矿物无损检测的关键技术。文中将混合物350~2500 nm区间光谱反射率变化看作时域变化的一维序列信号,将混合物光谱分离转变为时域信号的盲源分离问题。为了分析混合光谱解混速度和准确度的影响因子,采用Fast ICA数学... 详细信息

混合物高光谱分析是矿物无损检测的关键技术。文中将混合物350~2500 nm区间光谱反射率变化看作时域变化的一维序列信号,将混合物光谱分离转变为时域信号的盲源分离问题。为了分析混合光谱解混速度和准确度的影响因子,采用Fast ICA数学模型对混合物实测高光谱反射曲线进行了盲源解混试验,从解混过程的白化方式、初始权阵,源光谱高斯性3个方面分析了光谱解混的结果,为混合物光谱检测的后期分析提供了研究基础。选取化学纯氧化铜和氧化亚铜混合物、碱式碳酸铜和氢氧化铜混合物为试验对象,采用解混性能指数PI、光谱均方根误差和光谱角距离作为评价指标,开展了源光谱高斯性与g函数、ZCA和PCA白化方式、及单位权、随机权、指定权3种初始权对解混光谱结果影响的对比实验。实验结果表明:Fast ICA算法在未知混合矿物高光谱先验信息的基础上,能够有效分离出混合物组分源光谱,样本分离精度PI值均小于0.18,光谱盲源解混的效果显著。解混后光谱曲线与源光谱曲线在特征趋势上保持一致,具有相同的吸收位置和特征峰,但是存在一定尺度的差异。另外,源光谱的高斯性与解混g函数的选取会直接影响解混结果,亚高斯区间曲线分离精度优于超高斯部分。依据高斯性进行分段解混结果的吸收特征会更加突出,与源光谱反射率数值差异也随之增大;光谱预处理的白化方式会对解混结果精度产生微小影响,经过ZCA白化后解混结果的分离精度、光谱的准确度均略高于PCA白化;在Fast ICA模型3种初始权解混结果对比发现,以初次迭代结果计算的指定权进行迭代解混时,其分离精度、解混准确度及解混时间均为最佳,解混过程更易收敛。结果表明,根据全波段高斯性来选取g函数解混效果最优,分离指数PI小于0.14,光谱角距离在0.1左右,ZCA白化比PCA白化对解混光谱的影响更小,ZCA白化后的两组混合物解混的分离指数在0.1左右,而PCA白化的分离指数PI均高于0.13,当指定权作初始权时有助于提高牛顿迭代中收敛速度,使解混光谱更接近组分已知光谱,指定权的解混时间低于0.2 s,其他两种定权方式均在0.3 s以上。

关键词：混合光谱解混 Fast ICA盲源解混高斯性白化初始权

光沉积Pt复合石墨相氮化碳实现高效光催化产氢

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复合材料学报 2024年第1期41卷 219-226页

作者：牛凤延何齐升武世然郭晨曦雷伟岩沈毅华北理工大学材料科学与工程学院唐山063210 华北理工大学矿业与工程学院唐山063210

贵金属作为助催化剂,可以提高石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化产氢的性能,引起了人们的广泛关注。但是,由于贵金属的不可再生性和高价格,“更少的贵金属,更好的性能”始终是目标。为了实现这一目标,通过光沉积还原法成功制备了一系列... 详细信息

贵金属作为助催化剂,可以提高石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化产氢的性能,引起了人们的广泛关注。但是,由于贵金属的不可再生性和高价格,“更少的贵金属,更好的性能”始终是目标。为了实现这一目标,通过光沉积还原法成功制备了一系列不同铂负载量氮化碳复合材料(Pt/CN),并用于光催化产H_(2)。结果表明:不同Pt负载量的Pt/CN复合材料都表现出优异的光催化产氢性能。并发现当Pt的负载量为0.5wt%时,Pt/CN复合材料具有最优异的光催化产氢活性,产氢量为409.2μmol/g,是纯CN(17.8μmol/g)的23倍,同时证实了Pt和CN二者之间形成了肖特基势垒,使导带的电子快速迁移到Pt上,降低了CN的电子-空穴复合速率。并且Pt作为光催化分解水的活性位点,促进水中的绝大部分氢质子快速吸附到Pt位点,得到电子被还原为H_(2),实现了高效光催化产氢。

关键词：石墨相氮化碳光催化产氢铂光沉积复合比

热变形可生物降解镁基合金的微观组织特征和力学性能研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1310-1320页

作者：张源杨煜卓刘芸刘薇田亚强陈连生华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210

镁合金凭借与人骨相近的弹性模量、体内自发的可降解性及优异的生物相容性,在生物医用领域表现出巨大的发展潜力。然而,镁合金室温塑性成形差及绝对抗拉强度/屈服强度低,限制了其广泛应用。热变形作为一种有效改善镁合金力学性能的方式... 详细信息

镁合金凭借与人骨相近的弹性模量、体内自发的可降解性及优异的生物相容性,在生物医用领域表现出巨大的发展潜力。然而,镁合金室温塑性成形差及绝对抗拉强度/屈服强度低,限制了其广泛应用。热变形作为一种有效改善镁合金力学性能的方式,具有细化晶粒及破坏连续大尺寸第二相等特征,通过引入高密度位错进而显著提高材料强度和塑性。因此,从热变形医用镁合金组织演变特征出发,以变形方式为分类依据,综述了近年来医用镁合金热变形的研究动态。概述了轧制、锻造、挤压、高压扭转等4种典型热变形工艺的差异性特征。在此基础上,阐述了不同热变形工艺下医用镁合金的晶粒细化机制,动态再结晶过程和位错增殖对力学性能的影响规律。进一步归纳了热变形医用镁合金微观组织结构及力学性能的本质关联。

关键词：医用镁合金热变形第二相晶粒细化力学性能

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车辆轨迹跟踪的事件触发模型预测控制算法

控制工程 2024年

作者：冯立超李哲张春艳杜丽萍华北理工大学理学院华北理工大学电气工程学院

在保证跟踪精度和操控稳定性的前提下，为降低输入控制量的变化频率、减少控制系统的通信频率以及解决控制算法的计算量问题，针对自动驾驶跟踪系统，提出了一种基于事件触发机制的模型预测控制算法：引入事件触发控制，设计事件触发算... 详细信息

在保证跟踪精度和操控稳定性的前提下，为降低输入控制量的变化频率、减少控制系统的通信频率以及解决控制算法的计算量问题，针对自动驾驶跟踪系统，提出了一种基于事件触发机制的模型预测控制算法：引入事件触发控制，设计事件触发算法框架和状态误差触发阈值，改进了线性时变模型预测控制算法。通过CarSim-Simulink联合仿真平台进行双移线跟踪仿真，验证了事件触发控制的可行性和有效性：在保证系统稳定性的前提下事件触发控制有效减少了算法26.4%的计算量。

关键词：轨迹跟踪模型预测控制事件触发控制 CarSim-Simulink联合仿真

米花型银-氮化钛薄膜SERS基底的制备及罗丹明6G的检测研究

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红外与激光工程 2024年第2期53卷 159-167页

作者：邸志刚高建鑫贾春荣周昊李金鑫刘花菊魏恒勇华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 华北理工大学材料科学与工程学院河北唐山063210

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变... 详细信息

罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度,为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度,设计了米花型SERS基底,采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真,模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变化,得出最佳结构参数,并计算其SERS增强因子。随后利用电化学沉积法制备该基底,并探究电压值以及柠檬酸三钠和AgNO_(3)的浓度配比对基底结构和性能的影响,从而制备出与理想物理模型形态最接近的米花型银/氮化钛薄膜基底。然后用其对罗丹明6G(R6G)进行痕量检测,探究该基底的拉曼增强效果以及稳定性。实验结果表明,当沉积电压为2V,柠檬酸三钠与AgNO_(3)浓度配比为1∶1 (2 mmol/L∶2 mmol/L)时,得到的米花型TiN-Ag复合SERS基底与理想化模型仿真形态最接近。经过计算得到该基底的增强因子可达10^(15),对罗丹明6G的检测限可达10^(-13)mol/L。实验结果证明设计的基底灵敏度高、稳定性强,可对食品非法添加剂的痕量检测提供技术支撑。

关键词：表面增强拉曼光谱米花型结构氮化钛薄膜痕量检测罗丹明6G