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聚乙烯醇基凝胶聚合物电解质的制备及在锌离子混合电容器中的应用

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高分子材料科学与工程 2024年第2期40卷 157-163页

作者：左丹英王静静杨赫许静张宏伟武汉纺织大学材料科学与工程学院湖北武汉430200 武汉纺织大学工业雷管智能装配湖北省工程研究中心湖北武汉430073

锌离子混合电容器(ZIHC)兼有电池高能量密度和电容器高功率密度的特点,是下一代能源存储设备的有力竞争者,但电池型阴极-电容型阳极ZIHC的研究中使用的多为电解质溶液,容易泄漏而导致安全风险。针对这一问题,文中以纤维素、羟乙基纤维... 详细信息

锌离子混合电容器(ZIHC)兼有电池高能量密度和电容器高功率密度的特点,是下一代能源存储设备的有力竞争者,但电池型阴极-电容型阳极ZIHC的研究中使用的多为电解质溶液,容易泄漏而导致安全风险。针对这一问题,文中以纤维素、羟乙基纤维素和聚乙烯醇为原料,通过冷冻-解冻和电解液吸收的方法,快速制备了具有蜂巢状的三维网络形貌的凝胶聚合物电解质(GPE)。优化的GPE不仅具有良好力学性能(拉伸强度0.24 MPa、断裂伸长率289%),而且表现出较高的离子电导率(58.5 mS/cm)。使用GPE、二氧化锰阴极和活性炭阳极组成的ZIHC,其比电容和能量密度分别为31.5 F/g和15.0 Wh/kg,2 A/g充放电循环1.5×104次后比电容保持率约80%,展示出GPE在ZIHC领域中潜在的应用价值。原料环保和方便快捷的制备方法为能量存储和柔性可穿戴电子领域应用的GPE研究提供了新的思路。

关键词：聚乙烯醇凝胶聚合物电解质锌离子混合电容器

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壳聚糖衍生碳包覆纳米硅复合材料锂离子电池性能研究

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材料导报 2024年第10期38卷 12-17页

作者：吴强李正伟周建华张冬梅党锋刘文平苗蕾桂林电子科技大学材料科学与工程学院广西电子信息材料构效关系重点实验室山东大学材料科学与工程学院中国有色桂林矿产地质研究院有限公司国家特种矿物材料工程技术研究中心广西超硬材料重点实验室

硅负极材料因具有较高的理论容量(Li22Si5合金相对应4 200 mAh/g)、较低的工作电压（0.2～0.3 V vs Li/Li+）和地球上丰富的原材料储备，成为代替石墨负极的理想材料之一。但是，低电导率及在循环过程中发生剧烈体积膨胀导致电极失效问... 详细信息

硅负极材料因具有较高的理论容量(Li22Si5合金相对应4 200 mAh/g)、较低的工作电压（0.2～0.3 V vs Li/Li+）和地球上丰富的原材料储备，成为代替石墨负极的理想材料之一。但是，低电导率及在循环过程中发生剧烈体积膨胀导致电极失效问题限制了硅负极材料的进一步发展。因此，本工作通过物理法利用壳聚糖和石墨对纳米硅实现碳包覆和复合，制备壳聚糖/石墨@纳米硅复合材料（C/G@Si复合材料）,对C/G@Si复合材料的结构、形貌和电化学性能进行研究。结果表明：随着石墨添加量的提高，C/G@Si复合材料的可逆比容量略微下降，循环性能和导电性能显著提高。当添加50%（质量分数）石墨时，在100 mA/g的电流密度下，C/G@Si复合材料的首次放电比容量为1 136.1 mAh/g,循环充放电100次后剩余容量保持在658.5 mAh/g,展示出优异的电化学性能，对进一步推广硅碳负极材料具有一定的参考价值。

关键词：锂离子电池硅碳负极材料壳聚糖石墨掺杂

Cu含量和热处理工艺对Al-Si-Mg-Mn-xCu铸造铝合金显微组织和力学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 737-754页

作者：贾志宏周广文周宏宇刘飞丁立鹏翁瑶瑶向开云赵海东南京工业大学先进轻质高性能材料研究中心南京211816 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 江苏大学材料科学与工程学院镇江212013 华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广州510640 南京工程学院材料科学与工程学院南京211167

采用三维X射线显微镜、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及硬度测试系统研究Cu含量及热处理工艺对真空压铸Al-Si-Mg-Mn-xCu合金显微组织和力学性能的影响。研究发现,虽然Cu含量增加会提高铸锭中气孔的密度和尺寸,但是Cu添加... 详细信息

采用三维X射线显微镜、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及硬度测试系统研究Cu含量及热处理工艺对真空压铸Al-Si-Mg-Mn-xCu合金显微组织和力学性能的影响。研究发现,虽然Cu含量增加会提高铸锭中气孔的密度和尺寸,但是Cu添加将促进凝固过程中含Cu初生相(Q-Al_(5)Cu_(2)Mg_(8)Si_(6)和θ-Al_(2)Cu)的形成,从而提高合金性能。合金中形成5种不同结构的初生相,包括共晶Si、α-Al(Fe,Mn)Si、β-Mg_(2)Si、Q-Al_(5)Cu_(2)Mg_(8)Si_(6)和θ-Al_(2)Cu相。随着Cu含量增加,θ相的面积分数迅速增加,α-Al(Fe,Mn)Si相面积分数首先降低,随后缓慢增加,而Q相的变化趋势与α-Al(Fe,Mn)Si相相反。这些初生相在热处理过程中会出现不同的演变规律。在随后的时效处理过程中,Q'和θ'相的协同析出能显著提高合金的时效硬化潜力。

关键词：铝硅铸造合金真空压铸热处理显微组织力学性能初生相

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冲击下铁的各向异性对晶界附近相变的影响

物理学报 2024年第3期73卷 217-224页

作者：张学阳胡望宇戴雄英湖南工程学院计算科学与电子学院湘潭411104 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

由于铁在国防和工业领域扮演着重要的角色,因此研究其动态高压下的行为有着重要的意义.本文拟采用大规模非平衡分子动力学方法研究冲击加载下铁的各向异性在双晶铁中对相变的影响,通过追踪模型的局域结构、剪切应力分布和冲击后的形貌特... 详细信息

由于铁在国防和工业领域扮演着重要的角色,因此研究其动态高压下的行为有着重要的意义.本文拟采用大规模非平衡分子动力学方法研究冲击加载下铁的各向异性在双晶铁中对相变的影响,通过追踪模型的局域结构、剪切应力分布和冲击后的形貌特点,分析影响晶界两侧冲击响应的因素.研究表明,沿非中心对称晶向冲击可造成对称晶界两侧的相变阈值、相变路径和相变模式出现较大的差异,考虑到该类型晶界两侧微观结构的对称性,这种不对称的冲击响应与人们的惯性认知存在着偏差.本文揭示了晶格的各向异性对冲击加载下晶界两侧的相变有重要的影响,可以为多晶金属和合金的冲击实验提供一定的理论支持.

关键词：非平衡分子动力学相变晶界

BiO对KO–BO–SrO–AlO–NbO–SiO玻璃陶瓷介电储能性能的影响

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硅酸盐学报 2024年

作者：耿喜乐冯先杰尚飞陈国华桂林电子科技大学电子信息材料与器件教育部工程中心材料科学与工程学院

随着电力电子系统的不断发展，高功率脉冲电容器的需求增多。电介质电容器因具有放电功率大、充放电速度快及性能稳定等优点，在电力系统、电子器件、脉冲电源等方面发挥着重要作用，广泛应用于民用领域及军事领域。通过熔融压延制备玻... 详细信息

随着电力电子系统的不断发展，高功率脉冲电容器的需求增多。电介质电容器因具有放电功率大、充放电速度快及性能稳定等优点，在电力系统、电子器件、脉冲电源等方面发挥着重要作用，广泛应用于民用领域及军事领域。通过熔融压延制备玻璃基体，采用可控结晶工艺研究了不同含量的Bi2O3(x=0.0%、1.0%、2.0%、4.0%，摩尔分数)对K2O–B2O3–SrO–Al2O3– Nb2O5–SiO2玻璃陶瓷物相演化、微观结构、介电和储能性能的影响。在该玻璃陶瓷中，KSr2Nb5O15为主要析出晶相，当Bi2O3的加入量为x=2.0% (摩尔分数)时，热处理温度为950 ℃时，玻璃陶瓷样品的储能密度最大可达到1.27 J/cm3，室温下介电常数可达342，是热处理温度为850 ℃时样品介电常数的1.9倍。在脉冲RLC电路测试中，当Bi2O3的加入量为x=2.0% (摩尔分数)且施加电场强度为400 kV/cm时，实测储能密度随着热处理温度的升高从1.02 J/cm3增加到1.33 J/cm3。

关键词：玻璃陶瓷相结构介电性能储能性能

AgNPs协同BNNS增强高导热绝缘无纺布复合薄膜

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绝缘材料 2024年第4期57卷 28-35页

作者：宋沐原李晓磊迟洪涛黄梅陆绍宁马传国桂林电子科技大学材料科学与工程学院广西桂林541004 桂林电子科技大学广西电子信息材料构效关系重点试验室广西桂林541004 桂林电子科技大学电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西桂林541004

为了应对高导热绝缘复合材料日益增长的需求,本研究以PET无纺布(NWF)为模板,经过聚多巴胺(PDA)改性和原位还原工艺得到银纳米粒子(AgNPs)修饰的NWF(AgNPs@NWF)。采用循环浸渍吸附-分层组装工艺,通过纳米纤维素的分散作用和界面结合作用... 详细信息

为了应对高导热绝缘复合材料日益增长的需求,本研究以PET无纺布(NWF)为模板,经过聚多巴胺(PDA)改性和原位还原工艺得到银纳米粒子(AgNPs)修饰的NWF(AgNPs@NWF)。采用循环浸渍吸附-分层组装工艺,通过纳米纤维素的分散作用和界面结合作用将氮化硼纳米片(BNNS)分别吸附到NWF和AgNPs@NWF表面,构建连续的BNNS导热网络骨架(BNNS@NWF)和AgNPs/BNNS协同导热网络骨架(AgNPs/BNNS@NWF)。以BNNS@NWF为表面层,AgNPs/BNNS@NWF为中间层,热压制备了BNNS-AgNPs/BNNS-BNNS三明治结构导热复合薄膜,对复合薄膜进行微观结构表征并测试其导热性能、绝缘性能、力学性能以及实际热管理性能。结果表明:复合薄膜在形成AgNPs/BNNS协同三维导热网络的同时也保证了绝缘性能。在BNNS和AgNPs的质量分数分别为34.8%和3.3%时,复合薄膜的面内导热系数达到7.56 W/(m·K),体积电阻率达到3.54×10^(13)Ω·cm,同时具有良好的力学性能,实际应用场景的测试证明该复合薄膜具有良好的热管理性能。

关键词：导热复合材料氮化硼纳米片银纳米粒子三明治结构导热性能

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ITO/AgNWs/ITO薄膜的制备及其性能研究

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人工晶体学报 2024年第7期53卷 1150-1159页

作者：杨涛陈彩明黄瑜佳吴少平徐华蕊汪坤喆朱归胜桂林电子科技大学材料科学与工程学院电子信息材料与器件教育部工程研究中心广西信息材料重点实验室桂林541004 广西中沛光电科技有限公司来宾546100

随着显示面板向超大尺寸、超高清、可触控的方向发展,单一的氧化铟锡(ITO)薄膜难以满足显示器件越来越高的光电性能要求,因此复合导电薄膜得以发展。本文制备了以二维银纳米线(AgNWs)导电网络嵌入ITO薄膜形成的ITO(222)/AgNWs/ITO(400)... 详细信息

随着显示面板向超大尺寸、超高清、可触控的方向发展,单一的氧化铟锡(ITO)薄膜难以满足显示器件越来越高的光电性能要求,因此复合导电薄膜得以发展。本文制备了以二维银纳米线(AgNWs)导电网络嵌入ITO薄膜形成的ITO(222)/AgNWs/ITO(400)复合薄膜结构,系统研究了AgNWs添加量和上层ITO薄膜溅射温度对复合薄膜结构与光电性能的影响,AgNWs金属导电网络不仅提升了薄膜的电学性能,还保持了优良的光学性能。结果表明,在旋涂600μL的AgNWs分散液、上层ITO薄膜的溅射温度为175℃时,制备的复合ITO薄膜方阻为7.13Ω/□,在550 nm处透过率为91.52%,且品质因数为57.82×10^(-3)Ω^(-1),实现了超低电阻率和高可见光透过率复合ITO薄膜的制备。

关键词： ITO薄膜磁控溅射 AgNWs 导电网络复合薄膜光电性能溅射温度

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奥氏体化温度对含铜高碳马氏体不锈钢的组织和性能的影响

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材料研究学报 2024年第2期38卷 121-129页

作者：郝文俊敬和民席通杨春光杨柯安徽工业大学材料科学与工程学院马鞍山243000 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016

使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对高碳马氏体不锈钢进行表征,研究了添加铜(Cu)对其在不同奥氏体化温度下组织的变化,并分析了其强韧性和耐蚀性。结果表明... 详细信息

使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对高碳马氏体不锈钢进行表征,研究了添加铜(Cu)对其在不同奥氏体化温度下组织的变化,并分析了其强韧性和耐蚀性。结果表明:随着奥氏体化温度的升高合金中碳化物的含量降低,残余奥氏体的含量提高。Cu的添加促进了分布在基体上的小尺寸碳化物的析出,且使合金中残余奥氏体的含量显著提高。残余奥氏体的软化作用大于马氏体的强化作用,使含Cu高碳马氏体不锈钢的硬度稍有降低,但是其室温冲击功由8Cr18MoV的1.5 J提高到8Cr18MoV-3.1Cu的9.1 J,其韧性也大幅度提高。同时,残余奥氏体的增加使含Cu钢的自腐蚀电位有所降低。

关键词：金属材料含铜高碳马氏体不锈钢奥氏体化硬度耐蚀性残余奥氏体

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纳米W-Cu复合粉体制备的研究进展

中国材料进展 2024年第6期43卷 543-557页

作者：曹新娜王喜然于华潘昆明王长记张程王晓东张学智河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 金属材料磨损控制与成型技术国家地方联合工程研究中心河南洛阳471003

W-Cu复合材料结合了W、Cu金属各自优良性能,具有良好的高温强度、延展性、抗电弧烧结性、耐高温氧化和低膨胀系数等特点,广泛应用于机械加工、国防工业、航空航天、电子信息、军事等领域。以超细纳米W-Cu复合粉体为原材料是制备出性能... 详细信息

W-Cu复合材料结合了W、Cu金属各自优良性能,具有良好的高温强度、延展性、抗电弧烧结性、耐高温氧化和低膨胀系数等特点,广泛应用于机械加工、国防工业、航空航天、电子信息、军事等领域。以超细纳米W-Cu复合粉体为原材料是制备出性能优越的W-Cu复合材料的主要途径之一,受到国内外学者的广泛关注。主要总结了W-Cu超细纳米复合粉体的制备方法,如机械合金化法、化学共沉淀法、水热合成-共还原法、喷雾干燥法、溶胶-凝胶法、冷冻-干燥法、燃烧法等,并通过分析现阶段制备W-Cu纳米复合粉体存在的问题,提出了未来该领域的研究方向。

关键词：纳米W-Cu复合粉体 W-Cu复合材料制备方法应用领域发展趋势