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亲锌聚阴离子交联聚合物薄膜与铜刻蚀协同稳定锌负极

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化学学报 2024年第4期82卷 416-425页

作者：郝再涛赵健飞李慧同李展潘朗李江长安大学材料科学与工程学院西安710061

可充电水系锌基电池具有高容量、高能量密度、低氧化还原电位、低成本、安全性好等优点,被认为是一种可替代的能源存储器件.然而,在镀锌/剥离过程中,锌金属负极不可控的枝晶生长和复杂的副反应极大地降低了库伦效率,其可逆性较差,阻碍... 详细信息

可充电水系锌基电池具有高容量、高能量密度、低氧化还原电位、低成本、安全性好等优点,被认为是一种可替代的能源存储器件.然而,在镀锌/剥离过程中,锌金属负极不可控的枝晶生长和复杂的副反应极大地降低了库伦效率,其可逆性较差,阻碍锌基电池的实际应用.在此,开发了一种简单、可控且有效的方法,首先利用电化学沉积法在锌箔上沉积了一种由聚苯乙烯磺酸钠(PSS)与氯化锌反应得到孔道丰富的聚阴离子交联聚合物薄膜(记为PZ,其中P代表PSS、Z代表ZnCl_(2)),然后再利用置换反应引入亲锌的化学惰性金属铜,得到亲锌聚阴离子交联聚合物与铜刻蚀保护层(记为PZC,其中C代表Cu).PZC@Zn具有丰富的磺酸根官能团促进[Zn(H_(2)O)_(6)]^(2+)脱溶,提高Zn^(2+)界面传输速率,排斥SO_(4)^(2−)与锌负极接触.通过重建铜刻蚀层,铜的高亲锌性促进了沉积动力学,铜的化学惰性抑制了副反应的发生.结果表明,在5 mA•cm^(−2)的高电流密度下,PZC@Zn//PZC@Zn对称电池寿命高达4055 h(比裸锌对称电池提高了31倍),累积电镀容量达到10.14 Ah•cm^(−2),Ti//PZC@Zn半电池库伦效率(CE)为98.28%,可以实现稳定且可逆的镀锌/剥离.YP-50F//PZC@Zn锌离子混合超级电容器在2 A•g^(−1)下稳定循环15000次,放电比容量高达82.35 mAh•g^(−1).α-MnO_(2)//PZC@Zn水系锌离子电池在1 A•g^(−1)下循环2000次后放电比容量高达103.57 mAh•g^(−1),CE为99.58%.这项工作为设计先进的无枝晶锌金属负极提供了一种新方法.

关键词：电化学沉积薄膜铜刻蚀脱溶无枝晶锌负极

增材制造316L不锈钢组织结构特征与硬化机理

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材料导报 2024年第3期38卷 148-153页

作者：刘源寇浩南何怡清尤瑞昶张鑫滕居珩李尧张凤英长安大学材料科学与工程学院西安710064

通过电弧送丝技术(WAAM)、激光同轴送粉(DED)以及激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备出含有不同胞晶/枝晶尺寸的316L不锈钢,揭示了枝晶/胞状结构的形成及对力学性能的影响。结果表明:WAAM、DED和SLM试样的胞晶/枝晶尺寸依次减小,对应的... 详细信息

通过电弧送丝技术(WAAM)、激光同轴送粉(DED)以及激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备出含有不同胞晶/枝晶尺寸的316L不锈钢,揭示了枝晶/胞状结构的形成及对力学性能的影响。结果表明:WAAM、DED和SLM试样的胞晶/枝晶尺寸依次减小,对应的冷却速率依次增大。同时,在WAAM和DED样品中枝晶/胞晶间区域发现骨状δ铁素体以及Cr、Mo的富集,但在SLM样品中未观察到以上现象,这主要是因为SLM过程中的高冷却速率显著抑制了δ铁素体的形成和元素偏析。WAAM、DED、SLM样品的显微硬度依次增加,其硬化机制与凝固胞状结构尺寸密切相关,且增材制造过程的热应力导致的高密度位错也对硬度有一定贡献。

关键词：金属增材制造胞状结构硬化机理

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铝合金在接触固溶处理工艺中的界面传热系数

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 453-464页

作者：苏雪荣宋振坤张志强吉林大学材料科学与工程学院长春130022

采用有限元模拟和反演优化(IO)方法测定7075铝合金在不同压力、表面粗糙度和温度下接触固溶处理过程中的界面传热系数(IHTC)值,并分析这些因素对IHTC的影响。结果表明:随着压力的增加,IHTC值先增加,然后保持稳定;IHTC值随表面粗糙度的... 详细信息

采用有限元模拟和反演优化(IO)方法测定7075铝合金在不同压力、表面粗糙度和温度下接触固溶处理过程中的界面传热系数(IHTC)值,并分析这些因素对IHTC的影响。结果表明:随着压力的增加,IHTC值先增加,然后保持稳定;IHTC值随表面粗糙度的增大而减小;随着板温的升高,瞬时IHTC值先增大后减小。基于压力、表面粗糙度和温度的综合影响规律,建立多因素影响的IHTC理论模型。使用此模型能较好地预测不同条件下合金的瞬时IHTC值。

关键词：铝合金接触固溶处理界面传热系数有限元分析反演优化

基于改进麻雀搜索算法优化BPNN的电阻点焊质量预测

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 445-451页

作者：罗震董建伟胡建明天津大学材料科学与工程学院天津300350

电阻点焊技术由于具有高效、自动化程度高等焊接特点,被广泛应用于汽车、航空航天和公共交通等制造领域,由于焊点在封闭状态下进行,焊接过程存在诸多影响因素且无法直接检测,因此,准确预测电阻点焊质量是生产过程中必不可少的环节.本文... 详细信息

电阻点焊技术由于具有高效、自动化程度高等焊接特点,被广泛应用于汽车、航空航天和公共交通等制造领域,由于焊点在封闭状态下进行,焊接过程存在诸多影响因素且无法直接检测,因此,准确预测电阻点焊质量是生产过程中必不可少的环节.本文以2219/5A06铝合金为研究对象,在3种不同的装配条件(包括间隙和间距)下进行电阻点焊工艺信号的分析,并进行人工智能建模.为了提高电阻点焊质量评价的性能和效率,本文采用Logistic-Tent(LT)复合映射改进麻雀搜索算法(SSA)对反向传播神经网络(LT-SSA-BPNN)模型进行优化,模型的输入和输出分别为多信号融合后的变量和熔核直径.实验结果表明,与传统的标准反向传播神经网络(BPNN)模型相比,经过LT-SSA-BP模型优化后,预测结果的平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)和均方根误差(RMSE)分别降低了36.17%、17.55%和51.75%.同时,LT-SSA-BP神经网络在添加了不同间隙和间距条件作为训练集后,其预测稳定性明显提高,可以成功预测电阻点焊质量.

关键词：电阻点焊质量预测麻雀搜索算法反向传播神经网络模型

碳量子点@金纳米团簇比率荧光传感器的制备及应用

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 661-670页

作者：郑佳红周艳长安大学材料科学与工程学院西安710061

比率荧光传感器与单波长荧光传感器相比抗干扰能力强、更加灵敏、可视化检测结果可靠。采用水热法合成氮、硫掺杂的碳量子点(N,S-CQDs)及稳定性良好的金纳米团簇(BSA-Au NCs),构建了N,S-CQDs@BSA-AuNCs比率荧光传感器,用于连续测定Ce^(... 详细信息

比率荧光传感器与单波长荧光传感器相比抗干扰能力强、更加灵敏、可视化检测结果可靠。采用水热法合成氮、硫掺杂的碳量子点(N,S-CQDs)及稳定性良好的金纳米团簇(BSA-Au NCs),构建了N,S-CQDs@BSA-AuNCs比率荧光传感器,用于连续测定Ce^(4+)和AA(维生素C)。结果表明,该比率荧光传感器基于“关-开-关”检测机理在最优条件下,I_(F_(429))/I_(F_(692))与Ce^(4+)浓度之间有良好的线性关系,检测限为0.12μmmol/L;N,S-CQDs@BSA-AuNCs/Ce^(4+)加入AA后,I_(F_(429))/I_(F_(692))与不同浓度的AA在1~10μmol/L范围内也呈现良好的线性关系,检测限为0.19μmol/L。探究了一些可能共存物质的干扰,实现该比率荧光传感器对Ce^(4+)、AA的选择性识别和快速检测。

关键词：抗坏血酸铈离子比率荧光传感器碳量子点

MnCoPBA/g-C_(3)N_(4)催化剂的制备及光类芬顿降解RhB

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 89-97页

作者：郑佳红蔺小朋郑馨长安大学材料科学与工程学院西安710021

罗丹明B(RhB)作为工业废水中广泛存在的有机染料,对生物体危害极大。由于RhB结构稳定,传统的污水处理方法对其去除效果并不明显,因此对RhB的降解性能的研究成为研究者广泛研究的热点。通过自组装法与共沉淀法结合高温退火法制备了石墨... 详细信息

罗丹明B(RhB)作为工业废水中广泛存在的有机染料,对生物体危害极大。由于RhB结构稳定,传统的污水处理方法对其去除效果并不明显,因此对RhB的降解性能的研究成为研究者广泛研究的热点。通过自组装法与共沉淀法结合高温退火法制备了石墨氮化碳(g-C_(3)N_(4))复合锰钴基普鲁斯蓝(MnCoPBA/g-C_(3)N_(4))催化剂,用于研究硫酸根光类芬顿(SR-Photo-Fenton-like)体系下RhB的催化降解性能。MnCoPBA/g-C_(3)N_(4)催化剂在10 min内对RhB的降解效率为96%,具有良好的循环稳定性;并且在pH=1~9的范围内对RhB具有良好的催化降解性能,表明该催化剂在酸性、中性和弱碱性环境均具有良好的环境适用性。

关键词：氮化碳光类芬顿罗丹明B 过硫酸氢钾

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水系锌离子电池研究进展

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 405-427页

作者：邓致远李明珠方国赵梁叔全中南大学材料科学与工程学院长沙410000

可充电水系锌离子电池(AZIBs)因安全性高、环境友好、低成本等优势成为规模储能装置的候选者。目前水系锌离子电池的研究仍存在诸多问题和挑战,如正极材料不稳定,负极析氢、腐蚀,电解液电化学窗口较窄等。本文围绕水系锌离子电池的正极... 详细信息

可充电水系锌离子电池(AZIBs)因安全性高、环境友好、低成本等优势成为规模储能装置的候选者。目前水系锌离子电池的研究仍存在诸多问题和挑战,如正极材料不稳定,负极析氢、腐蚀,电解液电化学窗口较窄等。本文围绕水系锌离子电池的正极材料、负极材料、电解质材料、非活性材料(包括隔膜、集流体、黏结剂)进行了全面讨论与分析。总结概括了国内外的最新研究成果,同时归纳出最新的优化策略和研究方法,提出的整体系统优化策略。此外,本文分析了当前水系锌离子电池的研究与技术化的差距,讨论了未来水系锌离子电池研究的重点方面与系统优化方法,对锌离子电池技术化研究做出展望。

关键词：水系锌离子电池正极材料负极材料电解质非活性物质

Cu/V复合中间层对TC4/IN718激光焊接接头组织及性能的影响

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焊接学报 2024年第7期45卷 34-40页

作者：朱强夏阳张星越韩柯闫耀晶丁元毅雷玉成江苏大学材料科学与工程学院镇江212013

为了实现TC4钬合金与GH4169镍基高温合金的有效连接.采用Cu/V复合中间层对TC4和IN718合金进行连续激光焊接,并分析添加中间层对接头裂纹、组织及力学性能的影响机制.结果表明,常规激光焊接时,TC4/IN718接头焊缝区产生大量Ti-Ni脆性金属... 详细信息

为了实现TC4钬合金与GH4169镍基高温合金的有效连接.采用Cu/V复合中间层对TC4和IN718合金进行连续激光焊接,并分析添加中间层对接头裂纹、组织及力学性能的影响机制.结果表明,常规激光焊接时,TC4/IN718接头焊缝区产生大量Ti-Ni脆性金属间化合物,导致接头形成大量纵向裂纹,焊缝组织为Ti(s,s)+Ti_(2)Ni+Ti-Cr+NiTi+Ni_(3)Ti+Cr(s,s).当采用Cu/V复合中间层后,实现了TC4与IN718合金的有效连接,接头抗拉强度达到271MPa,焊缝组织转变为Ti(s,s)+V(s,s)+NiV_(3)+Cr(s,s)+Cu(s,s)+未熔铜。

关键词： TC4/IN718异种金属激光焊复合中间层微观组织力学性能

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非晶合金薄膜的复合强韧化研究进展

材料导报 2024年第5期38卷 225-233页

作者：柯松陈卓坤艾诚李尧虢婷孙志平长安大学材料科学与工程学院西安710064

随着电子行业向便携化、智能化、柔性化方向不断发展,非晶合金薄膜由于强度和硬度高、耐磨损及耐腐蚀性好、表面粗糙度低等诸多性能优势,在微纳机电系统、传感器和生物医学方面显示出巨大的应用潜力,成为国内外炙手可热的高新技术材料... 详细信息

随着电子行业向便携化、智能化、柔性化方向不断发展,非晶合金薄膜由于强度和硬度高、耐磨损及耐腐蚀性好、表面粗糙度低等诸多性能优势,在微纳机电系统、传感器和生物医学方面显示出巨大的应用潜力,成为国内外炙手可热的高新技术材料之一。然而,剪切局域化和应变软化导致的室温脆性是非晶合金薄膜的致命问题,严重制约着其在结构工程领域中的广泛应用。因此,非晶合金薄膜的强韧化设计是目前的研究热点和前沿课题。近年来,随着生产工业和研发技术不断进步,各种新型非晶合金薄膜材料不断涌现。特别地,复合化具有高度的设计性和可控性,在非晶合金薄膜的强韧化研究方面得到广泛关注。本文回顾了非晶合金复合薄膜的几种主要结构设计策略,围绕“微观结构-力学性能-强韧化机制”的本构关系,重点阐述了不同微观结构对非晶合金薄膜力学性能和变形机理的影响,并对该课题研究进程中所面临的主要问题和挑战进行了展望。

关键词：非晶合金强韧化复合材料变形机制力学行为