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电介质储能材料

硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1171-1172页

作者：翟继卫同济大学材料科学与工程学院功能材料研究所上海201804

电介质电容器是一种通过电介质在外加电场作用下的极化以及正负电荷的分离来储存能量的储能系统。与燃料电池、锂离子电池、超级电容器等通过离子迁移或化学反应实现能量转换的化学储能系统相比,电介质电容器由于其储能过程不涉及离子... 详细信息

电介质电容器是一种通过电介质在外加电场作用下的极化以及正负电荷的分离来储存能量的储能系统。与燃料电池、锂离子电池、超级电容器等通过离子迁移或化学反应实现能量转换的化学储能系统相比,电介质电容器由于其储能过程不涉及离子迁移扩散和化学反应,充放电反应迅速,功率密度极高,在许多需要快速充放电和高功率密度的应用场景中具有突出优势。

关键词：电介质电容器能量存储

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石墨烯对聚脲脂高温流变和摩擦学性能的影响

表面技术 2024年第5期53卷 31-40页

作者：李林燃刘豪余来贵张玉娟张平余宋宁宁张晟卯河南大学纳米材料工程研究中心河南开封475001

目的保证轴承体系的安全性和可靠性,研究轴承润滑脂在不同工作温度下的摩擦学性能和流变学性能。方法用机械剥离法制备的石墨烯作为聚脲脂的润滑添加剂,通过四球摩擦试验机、旋转流变仪,研究石墨烯在不同工作温度下对聚脲润滑脂流变行... 详细信息

目的保证轴承体系的安全性和可靠性,研究轴承润滑脂在不同工作温度下的摩擦学性能和流变学性能。方法用机械剥离法制备的石墨烯作为聚脲脂的润滑添加剂,通过四球摩擦试验机、旋转流变仪,研究石墨烯在不同工作温度下对聚脲润滑脂流变行为和摩擦学性能的影响,并通过三维轮廓仪、扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对磨斑形貌和结构进行分析。结果添加石墨烯润滑添加剂使聚脲润滑脂的高温硬化现象明显改善,同时提高了聚脲润滑脂的结构稳定性和抗剪切能力。工作温度为75、150℃时,与空白聚脲润滑脂相比,含1.0%(质量分数)石墨烯的聚脲润滑脂润滑下的轴承钢摩擦副的摩擦系数和磨斑直径分别降低49%、20%和10%、20%。随着工作温度的升高,含石墨烯的聚脲润滑脂样品在钢滑动表面形成的沉积膜的结构有序化碳的含量稍有下降,但与空白聚脲润滑脂相比,石墨烯-聚脲润滑脂沉积膜的结构有序化碳含量高得多。结论结构有序化碳的形成对提高基础脂的减摩抗磨性能起至关重要的作用,石墨烯润滑添加剂还可以有效改善聚脲润滑脂的高温硬化性能、胶体稳定性以及稠化剂的结构稳定性。

关键词：聚脲润滑脂石墨烯减摩抗磨流变学性能高温

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爆炸作用下建筑结构高效毁伤评估方法

爆炸与冲击 2024年

作者：吕晋贤吴昊卢永刚陈德 1.同济大学土木工程学院 2.中国工程物理研究院总体工程研究所同济大学土木工程学院中国工程物理研究院总体工程研究所

爆炸作用下建筑结构毁伤等级的高效预测有助于优化战前火力部署，评估战后毁伤效果，同时也可为重要建筑目标防护设计提供指导。然而，受限于建筑结构目标特性多样、体量庞大、内部系统庞杂以及验证困难等特点，尚缺乏高效的毁伤评估方... 详细信息

爆炸作用下建筑结构毁伤等级的高效预测有助于优化战前火力部署，评估战后毁伤效果，同时也可为重要建筑目标防护设计提供指导。然而，受限于建筑结构目标特性多样、体量庞大、内部系统庞杂以及验证困难等特点，尚缺乏高效的毁伤评估方法。借助高精度数值仿真分析，提出了综合考虑爆炸荷载、构件、房间和整体毁伤等级的建筑结构毁伤评估方法。首先，提出了爆炸作用下典型地面建筑，即含填充墙钢筋混凝土（RC）框架结构，损伤破坏和倒塌的高精度数值仿真分析方法，并得到RC结构爆炸试验和倒塌事故，以及砌体墙爆炸试验的充分验证。其次，开展了典型三层原型RC框架结构在不同爆炸当量（25～200kg TNT）作用下的内爆炸数值仿真，定量分析了爆炸冲击波在建筑结构内部的传播、结构损伤破坏和墙体飞散等。进一步给出了爆炸作用下建筑结构的高效毁伤评估流程，即：基于镜像爆源结合非线性叠加原理确定内爆炸荷载；基于等效单自由度方法评估梁、板、柱及墙体构件的毁伤等级；引入构件重要性系数加权确定房间毁伤等级；考虑房间功能及位置重要性评估整体结构的毁伤等级。最后，基于上述爆炸工况，通过对比高精度数值仿真分析与毁伤评估方法的预测结果，表明：两者得到的典型RC框架结构的整体毁伤等级一致，即在25kg、100kg和200kg TNT爆炸下分别呈现轻度、中度和重度毁伤，提出方法可缩短99%以上的计算耗时，兼具可靠性与时效性。

关键词：爆炸荷载建筑结构毁伤评估损伤破坏

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弹药贮存微环境温度智能化预测

国防科技大学学报 2024年第1期46卷 204-211页

作者：张云杜琴王竟成张志明谢兰川陈阳西南技术工程研究所重庆400039

高效、准确获取弹药贮存微环境温度变化规律是开展弹药寿命评估与延寿的关键。结合神经网络算法以及传热学原理,研究了弹药贮存微环境温度预测模型,并基于此模型开发了一套弹药包装箱微环境预测软件,用以预测不同气候环境下包装箱内部... 详细信息

高效、准确获取弹药贮存微环境温度变化规律是开展弹药寿命评估与延寿的关键。结合神经网络算法以及传热学原理,研究了弹药贮存微环境温度预测模型,并基于此模型开发了一套弹药包装箱微环境预测软件,用以预测不同气候环境下包装箱内部的温度变化。在敦煌、漠河进行了相关试验,用以验证软件预测正确性以及参数优化。结果表明:应用基于神经网络算法开发的包装箱微环境预测软件,根据不同包装箱材料,调控贮存地点以及控制贮存起始温度,可以实现对箱内温度的控制。

关键词：弹药贮存 BP神经网络微环境温度预测模型

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)基铁电陶瓷的弛豫特征与储能性能

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1173-1182页

作者：王思民葛广龙钱进林锦锋李国辉刘志甫翟继卫同济大学材料科学与工程学院功能材料研究所上海201804 中国科学院上海硅酸盐研究所无机功能材料与器件重点实验室上海200050 中国科学院大学材料科学与光电工程研究中心北京100049

电介质陶瓷电容器作为信息社会电子器件的核心器件之一,具有可靠性高、耐高温高压和优异的储能特性,尤其是凭借其较高的功率密度,广泛用于先进脉冲功率系统之中。Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)(BNT)作为无铅铁电陶瓷的典型代表已受到广泛研... 详细信息

电介质陶瓷电容器作为信息社会电子器件的核心器件之一,具有可靠性高、耐高温高压和优异的储能特性,尤其是凭借其较高的功率密度,广泛用于先进脉冲功率系统之中。Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)(BNT)作为无铅铁电陶瓷的典型代表已受到广泛研究。然而,其较大的剩余极化和较低的击穿场强限制了BNT陶瓷在储能领域的应用和发展。本工作通过调控弛豫特征,制备了具有较高储能特性的BNT基介质陶瓷。首先,通过掺杂(Al_(0.5)Nb_(0.5))^(4+)降低陶瓷的晶粒尺寸实现了击穿场强的提高,同时也对弛豫特性的增强有一定贡献。其次,通过调控Sr和Ca的比例可以进一步提高材料的弛豫特性,实现储能密度的提高。当Ca离子取代量达到0.15时,陶瓷获得了最优的综合性能,在630 kV/cm的电场下,其储能密度为6.4 J/cm^(3),储能效率达到85%。当电压为300 kV/cm时,其功率密度和工作电流密度分别可以达到154.4 MW/cm^(3)和1029.6 A/cm^(2),并且其储能性能在20℃到110℃温度范围内具有良好温度稳定性(3.4±0.12)J/cm^(3),79.0%±7.4%,在1 Hz到100 Hz频率范围内具有良好的频率稳定性(3.30±0.01)J/cm^(3),81.0%±5.5%。

关键词：钛酸铋钠陶瓷弛豫性储能密度储能效率

低硫柴油用纳米氧化铈抗磨助燃添加剂的性能研究

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内燃机工程 2024年第3期45卷 95-101页

作者：陈智超张晟卯张玉娟余来贵河南大学纳米材料工程研究中心开封475004

为了解决深度脱硫工艺导致的柴油摩擦学性能差引起的喷油器磨损失效问题及纳米添加剂粒径大分散性差等问题,制备了超小粒径(1~2 nm)CeO_(2)纳米微粒,其拥有优异的分散性。将其作为0号柴油添加剂,采用四球摩擦磨损试验机和自动量热仪测... 详细信息

为了解决深度脱硫工艺导致的柴油摩擦学性能差引起的喷油器磨损失效问题及纳米添加剂粒径大分散性差等问题,制备了超小粒径(1~2 nm)CeO_(2)纳米微粒,其拥有优异的分散性。将其作为0号柴油添加剂,采用四球摩擦磨损试验机和自动量热仪测试了其摩擦学性能和助燃性能,采用热重分析仪在氧气气氛下分析柴油的氧化燃烧过程。结果表明,向柴油中添加CeO_(2)纳米微粒能够增强其减摩抗磨性能,与柴油相比磨斑直径减小约13%,摩擦系数降低约27%,燃烧热值提高约16%。

关键词：柴油超小氧化铈添加剂性能

二维MXene材料在新型薄膜太阳能电池技术中的研究进展

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无机材料学报 2024年第2期39卷 215-224页

作者：费玲雷蕾汪德高中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室宁波315201 中国科学院大学北京100049 中国科学院宁波材料所前沿交叉科学研究中心宁波315201

太阳能作为自然界中丰富的可持续清洁能源,可以在解决当前能源短缺问题的同时有效减少因过度消耗化石燃料造成的环境污染问题。近年来,第三代新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)和钙钛矿太阳能电池(PSCs)等,凭借其原料丰... 详细信息

太阳能作为自然界中丰富的可持续清洁能源,可以在解决当前能源短缺问题的同时有效减少因过度消耗化石燃料造成的环境污染问题。近年来,第三代新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)和钙钛矿太阳能电池(PSCs)等,凭借其原料丰富、制造成本低廉和光电性能良好等优点而受到广泛关注。然而,新型薄膜太阳能电池器件的电荷传输性能和运行稳定性与正式商用的要求仍有一定差距。二维MXene材料具有比表面积高、表面官能团丰富、导电性优良、功函数可调和亲水性等优点,已成为能源转换领域的研究热点。鉴于此,本文在综述二维MXene材料的结构、光学和电学特性的基础上,阐述了近些年二维MXene材料应用于新型薄膜太阳能电池的研究进展,并重点探讨了二维MXene材料增强太阳能电池光电性能的机制。二维MXene材料可通过作为钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层和电荷传输层的添加剂、修饰染料敏化太阳能电池的光电阳极和制备电极,来调整能带对齐、降低功函数、拓宽吸光范围和形成“柱撑效应”,有效改善器件的光吸收效率、载流子迁移率和电荷提取能力,从而提升器件的光电性能和稳定性。最后,结合目前的研究进展,对二维MXene材料在新型薄膜太阳能电池技术中的发展前景及面临的挑战提出了建议。

关键词： MXene 纳米材料太阳能电池光电性能能源专题评述

基于优先级时间Petri网的实时嵌入式多核系统分析

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软件学报 2024年

作者：张凯文刘关俊孙彦韬李晓锋关健解毅顾斌同济大学计算机科学与技术系北京控制工程研究所

已有的基于点区间优先级时间Petri网分析实时嵌入式多核系统的工作,存在以下不足:(1)点区间优先级时间Petri网只考虑每个任务的执行时间是一个固定值的情况,而更多的实际应用中每个任务的执行时间是在一个区间范围内,因此不能模拟这些应... 详细信息

已有的基于点区间优先级时间Petri网分析实时嵌入式多核系统的工作,存在以下不足:(1)点区间优先级时间Petri网只考虑每个任务的执行时间是一个固定值的情况,而更多的实际应用中每个任务的执行时间是在一个区间范围内,因此不能模拟这些应用;(2)没有实现从任务依赖图到点区间优先级时间Petri网的自动转化,不便于工程设计人员使用;(3)没有考虑任务间互斥访问共享变量的情况.为此,定义了优先级时间Petri网(Pri-TPN)以弥补第1个不足;定义带有资源分配与优先级的任务依赖图(TDG-RAP)以弥补第3个不足;给出从TDG-RAP到Pri-TPN的转化规则与算法以弥补第2个不足,以及基于Pri-TPN分析任务最坏执行时间与系统死锁的算法;开发工具软件,方便工程设计人员使用.

关键词：实时嵌入式多核系统优先级时间Petri网可达图任务依赖图最坏执行时间(WCET) 死锁

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新型可拆卸式钢-UHPC组合板的抗弯性能

哈尔滨工业大学学报 2024年第1期56卷 84-92页

作者：古金本王俊颜陆伟先进土木工程材料教育部重点实验室(同济大学) 上海201804 同济大学土木工程学院上海200092 同济大学材料科学与工程学院上海201804

为探究钢-薄层超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)轻型组合桥面体系在局部轮载下的抗弯性能,设计并开展了4块基于高强螺栓连接的可拆卸式钢-UHPC组合板的四点弯曲试验,研究了钢板类型、抗剪连接件间距对可拆卸式钢-U... 详细信息

为探究钢-薄层超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)轻型组合桥面体系在局部轮载下的抗弯性能,设计并开展了4块基于高强螺栓连接的可拆卸式钢-UHPC组合板的四点弯曲试验,研究了钢板类型、抗剪连接件间距对可拆卸式钢-UHPC组合板的破坏模式、荷载-挠度曲线、界面相对滑移、裂缝宽度、截面应变分布等影响规律,研究结果表明:在正弯矩荷载作用下,采用Q355钢板的组合板的破坏模式为高强螺栓被剪断,而采用负泊松比(negative Poisson’s ratio,NPR)钢板的组合板的破坏模式为部分高强螺栓被剪断、部分预埋带垫加长螺母被拔出、UHPC板由于失稳大面积压溃等;在相同的高强螺栓间距下,采用NPR钢板的组合板的板端相对滑移较小,说明NPR钢板有效延缓并限制了钢板与UHPC板的相对滑移,从而提升两者的协同变形能力,继而提高组合板的抗弯刚度及承载力等;由截面应变分析可知,由于NPR钢板的负泊松比效应、高刚度、高屈服强度,整个加载过程NPR钢板与底部UHPC层的拉应变保持着应变协调性,随着荷载的增大截面塑性中和轴的上移幅度可忽略不计。因此,在采用NPR钢板提升钢-UHPC组合板抗弯性能的前提下,应使UHPC厚度与NPR钢板的性能进行匹配,充分发挥两者的材料性能,避免失稳破坏先于UHPC材料强度破坏。

关键词：钢-UHPC组合板抗弯性能负泊松比钢板相对滑移协同效应