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介孔二氧化硅导热特性的分子动力学研究

工程热物理学报 2024年第2期45卷 551-557页

作者：黄超魏高升崔柳杜小泽华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

介孔二氧化硅作为一种人工合成纳米孔材料,其热性能调控对于材料的推广应用十分重要。本文基于典型介孔二氧化硅SBA-15建立了双尺度复合孔道模型,并采用逆非平衡态分子动力学方法模拟研究了其内部微尺度热输运行为。研究结果表明当体系... 详细信息

介孔二氧化硅作为一种人工合成纳米孔材料,其热性能调控对于材料的推广应用十分重要。本文基于典型介孔二氧化硅SBA-15建立了双尺度复合孔道模型,并采用逆非平衡态分子动力学方法模拟研究了其内部微尺度热输运行为。研究结果表明当体系长度大于12.84 nm时,无定形二氧化硅和介孔二氧化硅的尺寸效应不再明显。介孔二氧化硅的传热性能调节主要取决于孔径和孔隙率,且在相同孔隙率下,减小孔径可进一步增强材料的绝热性能。同时介孔间的微通道体系破坏了热流传输的连续性,并扩大了材料的比表面积,从而增强热载流子界面散射和热阻。此外,振动态密度分析表明介孔和微通道限制了纳米尺度的传热,降低了热载流子的平均频率,进而导致热导率降低。

关键词：介孔二氧化硅热导率逆非平衡态分子动力学微通道

聚(丙烯腈/丙烯酸乙酯)彩色乳胶粒的制备及其印花性能研究

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高分子学报 2024年第6期55卷 750-760页

作者：赵乐杨静吕杨奇唐春霞关玉付少海江南大学纺织科学与工程学院、生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 无锡214122

针对目前共聚法制备的彩色纳米乳胶粒存在着色力差,难以实现对织物深、浓染色的问题,首先通过计算常用聚合单体的溶解度参数,筛选出对可聚合蒽醌染料溶解性更好的硬、软单体组合,再通过半连续乳液聚合的方法制备了聚(丙烯腈/丙烯酸乙酯... 详细信息

针对目前共聚法制备的彩色纳米乳胶粒存在着色力差,难以实现对织物深、浓染色的问题,首先通过计算常用聚合单体的溶解度参数,筛选出对可聚合蒽醌染料溶解性更好的硬、软单体组合,再通过半连续乳液聚合的方法制备了聚(丙烯腈/丙烯酸乙酯)红色纳米乳胶粒,采用红外光谱仪、透射电子显微镜、示差扫描量热仪、电子万能材料试验机等仪器对乳胶粒的结构和性能进行了表征,探究了硬、软单体比例、可聚合染料用量、油水比、引发剂浓度等因素对乳胶粒性能的影响,并研究了不同固含量的红色纳米乳胶粒对棉织物的印花效果.结果表明:硬单体丙烯腈(AN)和软单体丙烯酸乙酯(EA)对染料的溶解性良好,当二者比例在1:1.5~1:2时,所得乳胶膜兼具强力及延展性;染料的用量从0.5 wt%增加到2.5 wt%,油水比从1:8增加到1:4,单体和染料的转化率都呈降低趋势;当乳胶粒固含量为30%时,印花织物的K/S值为10.34.与以往共聚法制备的彩色乳胶粒相比,乳胶粒中染料的接枝率大幅上升,有效提高了彩色纳米乳胶粒的着色力.

关键词：彩色乳胶粒纳米颜料乳液聚合印花

节线半金属AlB_(2)水环境下发生吸附后拓扑表面态变化

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物理学报 2024年第12期73卷 350-358页

作者：朱庞栋王长昊王如志北京工业大学材料科学与工程学院新能源材料与技术研究所新型功能材料教育部重点实验室北京100124

拓扑半金属,作为一种独特的拓扑电子态,近年来因其固有的拓扑特性和潜在的器件应用而备受研究关注.体-边界对应是拓扑半金属的一个关键特征,这意味着如果在体相中存在非平庸的能带拓扑,那么在表面会存在受拓扑保护导电状态,即拓扑表面态... 详细信息

拓扑半金属,作为一种独特的拓扑电子态,近年来因其固有的拓扑特性和潜在的器件应用而备受研究关注.体-边界对应是拓扑半金属的一个关键特征,这意味着如果在体相中存在非平庸的能带拓扑,那么在表面会存在受拓扑保护导电状态,即拓扑表面态(topological surface state,TSS).这一特征使其在电催化研究领域备受关注.本文采用第一性原理计算手段研究了AlB_(2)材料的拓扑性质,并构建(010)表面A1端面和B端面平板模型,计算得到了TSS的位置.研究了AlB_(2)表面吸附特性,发现Al端面氢吸附吉布斯自由能(ΔG_(H*))仅为-0.031 eV,相较于商业电催化析氢(hydrogen evolution reaction,HER)催化剂Pt的-0.08 eV更接近于0,展现出了优异的HER性能.观察了AlB_(2)表面吸附H,OH和H_(2)O后TSS的变化,发现当H吸附时TSS变化最显著,其次是OH吸附,H_(2)O因其电中性和弱的表面吸附对TSS的影响很微弱.并且在吸附前后,由于受拓扑保护TSS依旧存在,仅是能量发生了改变,证实了其在环境中的稳定性.本工作研究结果为不同吸附物对AlB_(2)的TSS的影响提供了系统的认识,为今后相关领域的理论和实验研究铺平了道路,也为拓扑材料的实际应用提供了理论支撑.

关键词：拓扑半金属拓扑表面态表面吸附

低成本高结晶GaN纳米线柔性薄膜制备及其场发射性能

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北京工业大学学报 2024年第9期50卷 1038-1048页

作者：王如志张京阳杨孟骐王佳兴郑坤北京工业大学材料与制造学部北京100124 新型功能材料教育部重点实验室北京100124 固体微结构与性能北京市重点实验室北京100124

旨在探究非贵金属Cu替代贵金属Au作为催化剂在柔性碳膜上制备高结晶的GaN纳米线的可行性,并研究其场发射特性及机理。采用非贵金属Cu替代贵金属Au作为催化剂,在柔性碳膜上制备了直径为20~100 nm、长度为3~15μm的高结晶的GaN纳米线,并... 详细信息

旨在探究非贵金属Cu替代贵金属Au作为催化剂在柔性碳膜上制备高结晶的GaN纳米线的可行性,并研究其场发射特性及机理。采用非贵金属Cu替代贵金属Au作为催化剂,在柔性碳膜上制备了直径为20~100 nm、长度为3~15μm的高结晶的GaN纳米线,并通过工艺参数对其结构与尺寸进行调控,得到GaN纳米线薄膜的催化生长机制。通过对其场发射特性进行研究,发现其场发射性能与其纳米结构紧密相关,催化剂厚度以及薄膜弯曲状态可显著影响其场发射性能。结果表明,采用Cu作为催化剂所制备的GaN纳米线柔性薄膜的场发射电流具有较好的稳定性。该研究为GaN纳米线的低成本制备方法提供了可借鉴思路,同时也为场发射柔性器件的制作提供了可行的技术手段。

关键词：氮化镓(GaN) 纳米线场发射柔性薄膜 Cu催化剂低成本制备

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基于灰狼优化算法的变截面点阵结构设计及性能优化

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力学学报 2024年第6期56卷 1702-1712页

作者：张树佰丁喆黄垲轩张严武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

点阵结构因其比强度高、比刚度高,减振降噪性好和隔热吸能能力强等特点,已被广泛应用于航空航天和交通运输等领域主承力零部件设计.但现有的点阵结构设计大都基于等截面假设开展,严重制约了材料分布优化的寻优空间,无法满足质量敏感领... 详细信息

点阵结构因其比强度高、比刚度高,减振降噪性好和隔热吸能能力强等特点,已被广泛应用于航空航天和交通运输等领域主承力零部件设计.但现有的点阵结构设计大都基于等截面假设开展,严重制约了材料分布优化的寻优空间,无法满足质量敏感领域极致轻量化设计的迫切需求.而目前关于变截面点阵结构设计的研究大都基于实验的“试错式”经验调配模式,其相应的理论设计方法尚不完善.文章基于灰狼智能优化算法,提出了一种高效的变截面点阵结构设计方法.首先,基于水平集函数构建变截面点阵的显式几何描述模型,以实现变截面点阵几何形状的自由描述;其次,采用能量均匀化方法预测变截面点阵单胞的宏观等效力学属性,建立宏观点阵结构与变截面单胞构型间的内在联系;然后,以变截面点阵的几何描述参数为设计变量,材料用量为约束条件,最小化柔度为目标函数,构建变截面点阵优化数学模型,并采用灰狼优化算法实现上述模型的高效求解,得到性能优化的变截面点阵结构;最后,通过二维和三维数值算例和仿真分析共同验证了所提方法的正确性和有效性,并与相同条件下等截面点阵结构的承载能力进行了比较.结果表明:优化后变截面点阵结构的柔度相较于相同条件下的等截面点阵结构可降低30%以上,具有更优异的承载能力.研究结果丰富了变截面点阵结构设计理论,在高端装备极致轻量化设计领域具有重要应用前景.

关键词：点阵结构变截面显式拓扑描述灰狼优化算法柔度

无光催化剂条件下可见光诱导炔基碘和亚磺酸钠偶联反应

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有机化学 2024年第2期44卷 584-592页

作者：陈雯雯张琴张松月黄芳芳张馨尹贾建峰山西师范大学化学与材料科学学院磁性分子与磁信息材料教育部重点实验室山西太原030031

报道了一种由可见光促进的炔碘与亚磺酸钠直接交叉偶联构建炔砜的方法.合成方法简便、绿色,不需要任何光催化剂和添加剂,具有良好的官能团耐受性和底物普遍适应性.此外,放大规模实验也能取得良好的收率,进一步证明了该方法的实际应用价值.

关键词：炔基砜可见光炔基碘亚磺酸钠偶联反应

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具有宽带-窄带双功能探测模式的光电探测器

发光学报 2024年第4期45卷 621-629页

作者：姜岩高峰李林哈尔滨师范大学物理与电子工程学院光电带隙材料教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150000

目前,具有宽带-窄带双模探测模式的光电探测器在特殊应用中颇受欢迎,传统具有双模探测模式的光电探测器是通过在宽带光电探测器中加入不同的滤光片来实现的。然而,加装复杂的光学元件会增加光电探测器的制造成本和器件集成的复杂性。根... 详细信息

目前,具有宽带-窄带双模探测模式的光电探测器在特殊应用中颇受欢迎,传统具有双模探测模式的光电探测器是通过在宽带光电探测器中加入不同的滤光片来实现的。然而,加装复杂的光学元件会增加光电探测器的制造成本和器件集成的复杂性。根据以上问题,我们通过简单溶液热压法制备了MAPbCl_(3)/MAPbBr_(3)钙钛矿单晶异质结,基于单晶异质结构筑了探测波段可调的光电探测器。当入射光由MAPbCl_(3)单晶侧入射时,该器件仅对可见部分(400~600 nm)显示出高响应度(~0.05 A·W^(-1))和高光谱抑制比(~55),其上升时间和衰减时间分别为4.1μs和620μs。而当光从MAPbBr_(3)单晶侧入射时,该器件对紫外-可见部分(300~600 nm)均有明显且连续的光响应。因此,我们提出的溶液热压法和单晶异质结构为制备高性能探测波长可调谐的光电探测器提供了有效的解决方案。

关键词：光电探测器钙钛矿单晶多波段探测

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交通荷载作用下聚氨酯加固海砂动力特性

复合材料学报 2024年第3期41卷 1447-1457页

作者：沈扬阳龙段力群刘若男马林建河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210024 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

采用聚氨酯型固化剂对我国某地海砂进行改良处理,以快速提升其浅层地基承载能力,为定量评价其固化性能,研发适用于聚氨酯固化海砂的空心圆柱制样方法,开展了不同动应力比及加载频率下的固化前后海砂的空心圆柱扭剪试验,并结合SEM结果分... 详细信息

采用聚氨酯型固化剂对我国某地海砂进行改良处理,以快速提升其浅层地基承载能力,为定量评价其固化性能,研发适用于聚氨酯固化海砂的空心圆柱制样方法,开展了不同动应力比及加载频率下的固化前后海砂的空心圆柱扭剪试验,并结合SEM结果分析微观加固机制。试验表明:未固化试样的应变及孔压发展随动应力比的变化呈现3种形式,试验所得围压频率一定时临界动应力比η’=0.33。固化前的海砂在不同频率条件下,频率f越小,循环荷载的累积效应越明显,应变与孔压的发展速率越快,并以f=1.5 Hz为界,呈现两种发展趋势。固化后的海砂抗变形能力大大加强,在改变动应力比及频率两组加载条件下的轴向累积应变均不超过0.7%,且孔压发展限制均不超过20 kPa,部分加载条件孔压出现负值,产生剪胀现象。SEM结果分析表明,固化剂反应后占据了砂土内部的部分孔隙,反应生成的固化膜联结在一起,与砂颗粒形成了一种“砂粒嵌裹于固化膜”的稳定的空间结构,同时增加了试样的相对密实度,使颗粒重新排列阻力增大,从而极大提升了固化试样的力学性能。

关键词：聚氨酯海砂交通荷载轴向累积应变孔压发展

大气压微波等离子体炬驱动Boudouard反应实现CO_(2)转化的研究

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高电压技术 2024年第1期50卷 414-422页

作者：李寿哲王兴昌吴悦大连理工大学物理学院三束材料改性教育部重点实验室大连116024

利用大气压CO_(2)微波等离子体放电的余辉和固态碳源相互作用进行布多阿尔反应,把CO_(2)转化为CO实现温室气体的资源化利用。通过发射光谱测量观察到微波等离子体炬驱动的布多阿尔反应中化学荧光复合过程的发生,测量了采用实心石墨棒时... 详细信息

利用大气压CO_(2)微波等离子体放电的余辉和固态碳源相互作用进行布多阿尔反应,把CO_(2)转化为CO实现温室气体的资源化利用。通过发射光谱测量观察到微波等离子体炬驱动的布多阿尔反应中化学荧光复合过程的发生,测量了采用实心石墨棒时布多阿尔反应中CO_(2)转化效果随着功率的变化规律,进一步提出了以空心石墨棒作为布多阿尔反应的碳源,发现转化效果得到明显提高,并获得了随着功率、气体流量、石墨棒尺寸和组分变化的规律。另外,讨论了以不同种类的碳源作为反应物进行布多阿尔反应的实际对比效果及其相应的物理原因。实验结果表明CO_(2)等离子体余辉喷射到石墨棒表面发生的布多阿尔反应是实现CO_(2)到CO转化的重要过程;随着所使用的空心石墨棒内孔直径增加,生成的CO浓度也随之增大;在CO_(2)载气中以一定比例分别添加Ar或N2会增加CO的生成量。

关键词：微波等离子体布多阿尔反应二氧化碳一氧化碳转化率