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元素掺杂DLC薄膜在模拟油气田溶液中的耐蚀与耐磨性

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表面技术 2024年第11期53卷 35-44页

作者：刘政宇丛浩宇牟成龙曹学乾张广安薛群基中国科学院兰州化学物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049 山东大学机电与信息工程学院山东威海264209

目的沉积出在含有泥沙的模拟油气田溶液中具有优异耐蚀性与耐磨性的类金刚石碳基(DLC)薄膜来对油气开采时的管道进行保护。方法通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在SS304方形试样表面沉积H-DLC、F-HDLC、N-HDLC及Si-HDLC,通过电... 详细信息

目的沉积出在含有泥沙的模拟油气田溶液中具有优异耐蚀性与耐磨性的类金刚石碳基(DLC)薄膜来对油气开采时的管道进行保护。方法通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在SS304方形试样表面沉积H-DLC、F-HDLC、N-HDLC及Si-HDLC,通过电化学测试表征了其在模拟油气田CO_(2)/H_(2)S/Cl^(-)溶液中的耐蚀性。采用CSM往复式摩擦机测试了其在含有泥沙的模拟溶液中的耐蚀性,结合拉曼光谱、扫描电镜(SEM)等技术分析了摩擦测试后的磨斑与磨痕形貌。结果DLC薄膜的沉积显著提高了SS304基底的耐蚀性,Si掺杂的DLC薄膜具有最高的孔隙电阻与最低的腐蚀电流密度,沉积薄膜后的腐蚀电流密度与SS304基底相比降低了2个数量级。沉积DLC薄膜后SS304基底的耐磨性大幅提高,转移膜的形成降低了摩擦因数与磨损率,薄膜的沉积使磨损率降低了约2个数量级,在与模拟沙粒的SiO_(2)对偶球进行摩擦时转移膜仍能稳定形成。通过向腐蚀溶液中添加SiO_(2)粉末模拟了SS304基底与DLC薄膜在含有大量泥沙的油气采出水中的磨损,摩擦测试后SS304基底表面发生严重的磨粒磨损,不同元素掺杂的DLC薄膜表面均存在不同程度的剥落,但与基底相比极大地缓解了基底磨损。结论DLC薄膜的沉积可以极大地提高SS304基底的耐蚀性与耐磨性,Si-HDLC薄膜在模拟油气田溶液中具有最优越的耐蚀性与稳定性,进而使其在腐蚀溶液中具有优异的耐磨性。

关键词：油气田管道保护 DLC 耐蚀性耐磨性泥沙磨损

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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

农业灌溉和施肥在陆面过程模型中的参数化方法研究进展

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应用生态学报 2024年第2期35卷 543-554页

作者：王菲周梓涵韩冬锐王猛魏清岗骆秀斌高瑞张卓然方经春山东省农业科学院农业信息与经济研究所济南250010 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

全球气候变化和人口激增背景下,灌溉和施肥成为保证粮食产量的重要途径,同时也深刻改变着陆地生态系统水循环、能量流动和物质循环过程。在陆面过程模型(LSM)中耦合灌溉和施肥方案对清晰把握陆⁃气相互作用、保障全球粮食安全有重要意义... 详细信息

全球气候变化和人口激增背景下,灌溉和施肥成为保证粮食产量的重要途径,同时也深刻改变着陆地生态系统水循环、能量流动和物质循环过程。在陆面过程模型(LSM)中耦合灌溉和施肥方案对清晰把握陆⁃气相互作用、保障全球粮食安全有重要意义。本文分别回顾了灌溉和施肥(氮肥)在LSM参数化过程中的3个关键参量(方式、用量和时间)的表达方法,指出了当前受到灌溉和施肥关键参量高时空分辨率数据匮乏的影响,LSM中的灌溉和施肥方案与实际农业生产方式有所偏离,难以充分反映灌溉和施肥对粮食产量、生态环境和局部气候的影响。最后,提出了LSM中灌溉和施肥方案的未来优化方向:1)考虑作物间的水分需求差异,对灌溉阈值进行差异化设置,正确评估不同作物的水资源消耗总量和强度;2)充分利用施肥灌溉的地面观测记录和日益丰富的区域格网数据,发展更加贴合实际农业操作的参数化方案,准确揭示灌溉和施肥的经济、生态和气候等效应;3)综合作物类型、物候阶段、土壤基础肥力等因素,发展施肥诊断方案作为模型的补充方案,提升模型在氮肥数据匮乏地区的应用性和模拟准确性。

关键词：陆面过程模型灌溉氮肥参数化方案

正电子湮没符合多普勒展宽技术的材料学研究进展

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物理学报 2024年第7期73卷 62-81页

作者：叶凤娇张鹏张红强况鹏于润升王宝义曹兴忠中国科学院高能物理研究所多学科研究中心北京100049

正电子湮没技术是研究材料微观结构的一种原子尺度表征方法,通过分析正电子湮没行为可以得到湮没位点处局域电子密度和原子结构信息.近年来,正电子湮没谱学技术已经发展成为优于常规手段的特色表征技术,其中符合多普勒展宽技术在研究缺... 详细信息

正电子湮没技术是研究材料微观结构的一种原子尺度表征方法,通过分析正电子湮没行为可以得到湮没位点处局域电子密度和原子结构信息.近年来,正电子湮没谱学技术已经发展成为优于常规手段的特色表征技术,其中符合多普勒展宽技术在研究缺陷附近的电子和原子结构方面具有独特优势,商谱曲线中高动量区域形状的变化反映了正电子湮没位点周围的元素信息.在常规符合多普勒展宽技术发展基础上,能量可调的慢正电子束流符合多普勒展宽技术在获取表面微观结构的深度分布信息上展示出独特的作用,同时也弥补了常规符合多普勒展宽技术只能表征体材料中缺陷环境的不足.本文结合国内外相关进展,综述了符合多普勒展宽技术在各类材料中的研究进展:1)合金中空位型缺陷和纳米沉淀的演化行为;2)半导体中晶格空位与杂质原子的相互作用;3)氧化物中氧空位和金属阳离子浓度的变化.除此之外,在聚合物中自由体积孔洞的大小、数量及分布的估算表征领域中,符合多普勒展宽技术也逐步得到应用.

关键词：符合多普勒电子动量元素分布微观缺陷

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表面粗糙度对荧光陶瓷发光性能的影响

中国激光 2024年第5期51卷 30-35页

作者：唐燕如蒋仁杰易学专周圣明孙艳之江实验室浙江杭州311121 中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

采用真空高温固相反应烧结技术制备了Ce∶Y_(3)Al_(5)O_(12)(掺杂原子数分数为0.2%)与Al_(2)O_(3)复合相荧光陶瓷(简称Ce∶YAG-Al_(2)O_(3)),采用蓝光发光二极管(LED)芯片,以透射模式激发,系统研究了退火处理对荧光陶瓷发光性能的影响... 详细信息

采用真空高温固相反应烧结技术制备了Ce∶Y_(3)Al_(5)O_(12)(掺杂原子数分数为0.2%)与Al_(2)O_(3)复合相荧光陶瓷(简称Ce∶YAG-Al_(2)O_(3)),采用蓝光发光二极管(LED)芯片,以透射模式激发,系统研究了退火处理对荧光陶瓷发光性能的影响以及不同厚度与不同表面粗糙度的荧光陶瓷的发光性能的变化规律。结果表明,退火处理可明显改善荧光陶瓷的发光性能,且在相同激发条件下,随着荧光陶瓷厚度的增加,透射蓝光与荧光陶瓷所发出的黄绿荧光的强度比下降,色温降低,发光效率升高。陶瓷表面粗糙度的增加可明显提高荧光陶瓷的发光效率。对于同一荧光陶瓷样品,蓝光入射面的粗糙度小,光出射面的粗糙度大,有利于降低荧光陶瓷的色温,提高其发光效率。

关键词：材料复合相荧光陶瓷表面粗糙度光电转换效率色温发光光谱

添加La_(2)O_(3)快速无压烧结制备高红外透过率AlON陶瓷

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 794-803页

作者：郗雪敏马莉娅郭浩然单英春韩晓光徐久军李江涛大连海事大学材料系辽宁大连116026 中国科学院理化技术研究所北京100080

利用La_(2)O_(3)作为烧结助剂,分别采用D50为1.1μm和2.0μm的AlON粉体,在1880℃保温2.5 h快速无压烧结成功制备了红外透过率达80%~84%(3850 nm处)的AlON陶瓷。基于AlON粉体粒度研究了La_(2)O_(3)掺量对陶瓷透过率的影响规律,并通过研... 详细信息

利用La_(2)O_(3)作为烧结助剂,分别采用D50为1.1μm和2.0μm的AlON粉体,在1880℃保温2.5 h快速无压烧结成功制备了红外透过率达80%~84%(3850 nm处)的AlON陶瓷。基于AlON粉体粒度研究了La_(2)O_(3)掺量对陶瓷透过率的影响规律,并通过研究高透光性AlON陶瓷烧结过程升温阶段的物相组成、微观结构及致密化进程,揭示了其致密化机制。结果表明,La_(2)O_(3)对AlON分解具有一定的抑制作用,使样品中的α-Al_(2)O_(3)含量较低,从而避免了颗粒的早期团聚、粗化等,为后期致密化烧结奠定了良好的基础,同时,高致密度高透光性AlON陶瓷的快速无压烧结制备表明La_(2)O_(3)能为后期烧结提供充足的动力。

关键词：氮氧化铝氧化镧烧结助剂粉体粒度透明陶瓷无压烧结

2023年度金属材料学科国家自然科学基金管理工作综述

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金属学报 2024年第4期60卷 417-424页

作者：陈克新张龙国家自然科学基金委员会工程与材料科学部北京100085 中国科学院金属研究所沈阳110016

本文统计和分析了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部金属材料(E01)学科基金项目的申请、受理、评审和资助情况;介绍了E01学科基金项目的进展、中期与结题管理情况;阐述了学科在落实科学基金改革与加强人才培养方面的举措... 详细信息

本文统计和分析了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部金属材料(E01)学科基金项目的申请、受理、评审和资助情况;介绍了E01学科基金项目的进展、中期与结题管理情况;阐述了学科在落实科学基金改革与加强人才培养方面的举措;并对学科下一步的工作进行了展望。

关键词：金属材料学科国家自然科学基金科学基金改革 E01基金项目管理

热处理对一种新型增材制造镍基高温合金显微组织与拉伸性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 787-795页

作者：王冠宋巍梁静静李金国周亦胄孙晓峰姜庆伟昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心辽宁沈阳110016

研究了不同热处理工艺对一种新型增材制造镍基高温合金ZGH451组织性能的影响。结果表明,沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间存在γ/γ’共晶组织,合金中元素偏析造成了枝晶干与枝晶间γ’相尺寸差异,分别为100和250 nm。不... 详细信息

研究了不同热处理工艺对一种新型增材制造镍基高温合金ZGH451组织性能的影响。结果表明,沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间存在γ/γ’共晶组织,合金中元素偏析造成了枝晶干与枝晶间γ’相尺寸差异,分别为100和250 nm。不同热处理工艺合金的组织和性能存在一定差异:随着固溶温度由1180℃升高到1350℃,合金偏析程度逐渐减弱,直至1350℃发现初熔组织;随着一级时效温度由1050℃升高到1150℃,γ’相的尺寸逐渐增大,形状由球状等不规则形状转变为立方状。综上,优化出适用于该合金的热处理工艺(HT2),与沉积态合金相比,完全热处理后合金的晶粒尺寸明显增大,且消除了合金的偏析及γ/γ’共晶,在1000℃拉伸变形过程中γ/γ’界面形成致密的位错网,抗拉强度和屈服强度分别为520 MPa和269 MPa,延伸率为11%。

关键词：镍基高温合金增材制造热处理拉伸变形

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氧化物神经元器件及其神经网络应用

无机材料学报 2024年第4期39卷 345-358页

作者：李宗晓胡令祥王敬蕊诸葛飞中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 宁波工程学院电子与信息工程学院宁波315211 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心上海200031 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100029 浙江大学温州研究院温州325006

目前,人工智能在人类社会发挥着越来越重要的作用,以深度学习为代表的人工智能算法对硬件算力的要求也越来越高。然而随着摩尔定律逼近极限,传统冯·诺依曼计算架构越来越难以满足硬件算力提升的迫切需求。受人脑启发的新型神经形态计... 详细信息

目前,人工智能在人类社会发挥着越来越重要的作用,以深度学习为代表的人工智能算法对硬件算力的要求也越来越高。然而随着摩尔定律逼近极限,传统冯·诺依曼计算架构越来越难以满足硬件算力提升的迫切需求。受人脑启发的新型神经形态计算采用数据处理与存储一体架构,有望为开发低能耗、高算力的新型人工智能技术提供重要的硬件基础。人工神经元和人工突触作为神经形态计算系统的核心组成部分,是当前研究的前沿和热点。本文聚焦氧化物人工神经元,从神经元数学模型出发,重点介绍了基于氧化物电子器件的霍奇金–赫胥黎神经元、泄漏–累积–发射神经元和振荡神经元的最新研究进展,系统分析了器件结构、工作机制对神经元功能模拟的影响规律。进一步,根据不同尖峰发射动态行为,阐述了基于氧化物神经元硬件的脉冲神经网络和振荡神经网络的研究进展。最后,讨论了氧化物神经元在器件、阵列、神经网络等层面面临的挑战,并展望了其在神经形态计算等领域的发展前景。

关键词：氧化物神经元器件类脑计算神经形态计算人工神经网络综述