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不同金属离子交联的海藻酸盐水凝胶过滤膜性能研究

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中国科学：技术科学 2024年第8期54卷 1577-1585页

作者：杨振浩陈以胜林泽洪乙丹严千语程乐天杨婧郑涵祺赵孔银天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387 天津武警特色医学中心天津300180

以海藻酸钠(Na Alg)为原料,通过Ca^(2+)、Cu^(2+)、Ba^(2+)和Zn^(2+)水溶液交联Na Alg制备了四种水凝胶过滤膜.通过扫描电子显微镜(SEM),傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和热重分析仪(TG)对四种膜进行了表征测试.研究了四种膜的机械性能、在生... 详细信息

以海藻酸钠(Na Alg)为原料,通过Ca^(2+)、Cu^(2+)、Ba^(2+)和Zn^(2+)水溶液交联Na Alg制备了四种水凝胶过滤膜.通过扫描电子显微镜(SEM),傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和热重分析仪(TG)对四种膜进行了表征测试.研究了四种膜的机械性能、在生理盐水中的溶胀性能以及对四种无机盐和五种染料的截留性能.用分子动力学模拟分析了其孔径分布和截留机理.结果表明,海藻酸铜(Cu Alg)和海藻酸钡(Ba Alg)水凝胶过滤膜具有更好的力学性能、抗溶胀性能和染料/盐分离性能.海藻酸盐水凝胶过滤膜制作方法简单,原料绿色可再生且不使用有机溶剂,在染料脱盐等领域具有良好的应用前景.

关键词：海藻酸盐水凝胶过滤膜染料脱盐分子动力学模拟金属离子交联

利用扰动重力数据反演海底地形的高斯曲面函数估计方法

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测绘学报 2024年第2期53卷 231-238页

作者：翟振和孙中苗管斌马健李端地理信息工程国家重点实验室北京100029

利用2017年1月—2020年12月的SARAL卫星测高数据反演得到南海海域1′×1′格网扰动重力数据,通过与船载重力数据比较,精度达到5.5 mGal。提出了利用重力数据及高斯曲面函数求解区域特征参数进而估计海底地形模型的方法,利用SARAL卫星反... 详细信息

利用2017年1月—2020年12月的SARAL卫星测高数据反演得到南海海域1′×1′格网扰动重力数据,通过与船载重力数据比较,精度达到5.5 mGal。提出了利用重力数据及高斯曲面函数求解区域特征参数进而估计海底地形模型的方法,利用SARAL卫星反演获得的重力数据在南海海域开展了计算试验。结果表明,利用ETOPO-1先验模型,在10×10格网一组划分条件下估计得到的1′×1′海底地形精度相对于先验模型提高了约10 m;利用DTU18先验模型,在9×9格网一组划分条件下估计得到的1′×1′海底地形精度相对于先验模型提高了约9 m。计算结果表明,利用卫星测高反演得到的重力数据,通过高斯曲面函数解算获得的5个特征参数,可以在一定程度上代表相应区域海底地形的曲面特征,进而可在不依赖外部实测数据条件下对先验海底模型进行精化。对于曲面估计而言,格网划分越小,曲面函数就越能反映区域变化特征。因此,对于未来卫星测高技术发展而言,更高分辨率的重力场探测技术有望继续提升海底地形细节的反演能力。

关键词：扰动重力海底地形 SARAL卫星高斯曲面估计 ETOPO-1 DTU18

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树枝状磺化聚醚砜纤维基复合固态电解质的制备及其性能

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纺织学报 2024年第3期45卷 1-10页

作者：杨琪邓南平程博闻康卫民天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387

为解决应用于全固态锂金属电池中固态有机电解质离子电导率较低和力学性能较弱的问题,采用静电纺丝技术制备了树枝状磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维膜,将其与聚氧化乙烯(PEO)结合制备复合固态电解质,并应用于全固态锂金属电池中。探讨了纺丝... 详细信息

为解决应用于全固态锂金属电池中固态有机电解质离子电导率较低和力学性能较弱的问题,采用静电纺丝技术制备了树枝状磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维膜,将其与聚氧化乙烯(PEO)结合制备复合固态电解质,并应用于全固态锂金属电池中。探讨了纺丝工艺对纳米纤维形貌的影响,在最佳的静电纺丝工艺参数下,研究了SPES纳米纤维膜对复合固态电解质结晶度、离子电导率、力学性能以及电化学性能的影响。结果表明:在四丁基六氟磷酸铵质量分数为2%,静电纺丝电压为30 kV,接收距离为15 cm时,制备的树枝状SPES纳米纤维膜具有最好的形貌,将PEO浇筑在该纳米纤维膜上获得的复合固态电解质其离子电导率为8.13×10^(-5)S/cm(30℃),断裂强度为5.1 MPa,且可使对称电池在0.1 mA·h/cm^(2)下稳定循环198 h,使LiFePO_(4)/Li电池在循环400圈后仍保持着128.6 mA·h/g的放电比容量;SPES纳米纤维膜因破坏PEO的结晶区且能构成三维离子传输路径,不仅提高了复合固态电解质的离子电导率,还使复合固态电解质具有优异的力学强度,可满足高性能全固态锂金属电池的应用需求。

关键词：复合固态电解质锂金属电池静电纺丝磺化聚醚砜纤维聚氧化乙烯纳米纤维

一种面向卫星在轨自主任务规划的快速精准轨道预报方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年第6期49卷 879-887页

作者：王密陈俊博皮英冬仵倩玉武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室

卫星在轨自主任务规划需要高精度的轨道预报数据，计算待观测目标的可成像时间窗口、成像姿态需求，结合其他约束条件来完成任务规划过程。针对卫星星上计算资源有限的情况，为了减少轨道预报过程的资源消耗、满足自主任务规划的需求，... 详细信息

卫星在轨自主任务规划需要高精度的轨道预报数据，计算待观测目标的可成像时间窗口、成像姿态需求，结合其他约束条件来完成任务规划过程。针对卫星星上计算资源有限的情况，为了减少轨道预报过程的资源消耗、满足自主任务规划的需求，提出一种在长周期的轨道预报中预报精度高、资源消耗少的轨道预报方法。基于两行根数（two-line element, TLE）及简化普适摄动模型，以多条轨道数据作为输入，迭代计算生成TLE，完成轨道预报，并计算轨道预报误差和模拟观测目标的成像参数初值误差，进行定量评价。实验结果表明，所提方法仅需少量输入数据即可完成72 h的轨道预报，预报精度优于4 km，平均耗时12.76 s，在长周期的轨道预报中预报精度高、运行速度快；使用轨道预报数据计算模拟观测目标的开始成像时间误差优于0.2 s，三轴方向上的成像姿态初值误差均优于0.03°，小于智能遥感卫星珞珈三号01星相机成像过程姿态指向精度指标。所提方法预报精度高，需求的时空资源少，对于星上在轨自主任务规划具有重要意义。

关键词：在轨自主任务规划轨道预报权重定义与调整两行根数成像参数初值

基于ECM和SGPR的高鲁棒性锂离子电池健康状态估计方法

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上海交通大学学报 2024年第5期58卷 747-759页

作者：崔显陈自强上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

锂离子电池健康状态(SOH)的准确估计对于保障电池系统安全运行具有重要意义.针对传统SOH估计方法在可变工况下失效的问题,提出了一种基于等效电路模型和稀疏高斯过程回归的锂离子电池SOH在线估计方法.通过两个在线滤波器,在恒流充电过... 详细信息

锂离子电池健康状态(SOH)的准确估计对于保障电池系统安全运行具有重要意义.针对传统SOH估计方法在可变工况下失效的问题,提出了一种基于等效电路模型和稀疏高斯过程回归的锂离子电池SOH在线估计方法.通过两个在线滤波器,在恒流充电过程中动态地辨识了锂离子电池等效电路模型的各项参数,构建了工况不敏感的健康因子,结合稀疏高斯过程回归实现SOH的间接估计.该方法在多种工况下使用统一的信号处理方法和特征映射模型,兼具鲁棒性强和冗余度低的优点.实验结果表明,该方法在多种工况下的平均绝对误差不超过0.94%,均方根误差不超过1.12%,与现有方法相比,该方法在综合性能上具有显著优势.

关键词：锂离子电池健康状态健康因子粒子滤波稀疏高斯过程回归

基于风浪环境联合概率的可移动式风电装备效能预报

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中国造船 2024年第1期65卷 133-145页

作者：兰一雄徐胜文刘晓雷汪学锋上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240

为了准确分析和评估可移动式风电装备的发电能力及其影响因素,针对5 MW级可移动式漂浮风机,在SIMA软件中建立了风机-浮体-推进器全耦合时域仿真模型,对风机和浮体的仿真模型进行验证和标定,开展系列风浪流联合作用以及不同移动状态下的... 详细信息

为了准确分析和评估可移动式风电装备的发电能力及其影响因素,针对5 MW级可移动式漂浮风机,在SIMA软件中建立了风机-浮体-推进器全耦合时域仿真模型,对风机和浮体的仿真模型进行验证和标定,开展系列风浪流联合作用以及不同移动状态下的时域仿真。基于风浪环境联合概率密度对可移动式漂浮风机的全年发电能力进行统计分析,发现可移动式漂浮风机的全年净发电功率期望值能达到常规锚泊式风机的70%。分析不同海况下风机所受的风浪流环境力,发现在推进器抵抗的环境力中风轮推力占主导。比较定点和随风移动作业状态下可移动式漂浮风机的发电能力,发现在移动状态下全年发电期望值提高了24%。

关键词：可移动式风电装备漂浮风机动力定位时域仿真全年发电期望值

低温热致相分离法制备PVDF-CTFE多孔膜的研究

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膜科学与技术 2024年第2期44卷 55-63页

作者：林帅吕晓龙张绍哲谷杰任凯天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室材料科学与工程学院生物化工研究所天津300387 膜材料与膜应用国家重点实验室天津膜天膜科技股份有限公司天津300457

利用低温热致相分离法制备了PVDF-CTFE多孔膜,重点考察了甘油含量和凝固浴温度对成膜机理和性能的影响.结果表明,甘油有促进热致相分离(TIPS)和非溶剂致相分离(NIPS)的双重作用.甘油含量的提高,一方面作为非溶剂使铸膜液浊点温度与凝固... 详细信息

利用低温热致相分离法制备了PVDF-CTFE多孔膜,重点考察了甘油含量和凝固浴温度对成膜机理和性能的影响.结果表明,甘油有促进热致相分离(TIPS)和非溶剂致相分离(NIPS)的双重作用.甘油含量的提高,一方面作为非溶剂使铸膜液浊点温度与凝固浴温度的温差变大,加强了TIPS效应,使膜结构呈TIPS效应为主的双连续结构,避免了NIPS效应所致典型的指状孔结构;另一方面作为NIPS的致孔剂,会加强NIPS效应,促使发生双扩散,生成更多孔结构,二者竞争共同作用.最终甘油含量的提高使TIPS效应占主导,NIPS所致的皮层结构变薄,膜断面结构从致密堆积状向多孔蜂窝状结构转变,提高了膜的通透性.当甘油添加量为7.5%(质量分数)时,PVDF-CTFE中空纤维多孔膜综合性能最佳,拉伸断裂强度达2.6 MPa,纯水通量达860 L/(m^(2)·h·MPa).凝固浴温度的提高,减少了铸膜液浊点温度与凝固浴的温差,减弱了TIPS效应,加强了NIPS效应的传质过程,使膜结构从蜂窝状结构向指状孔结构转变,皮层厚度增加,导致膜孔隙率和纯水通量提高,力学性能下降.当凝固浴温度为80℃时,PVDF-CTFE平板多孔膜的纯水通量为1510 L/(m^(2)·h·MPa),拉伸断裂强度为2.1 MPa.

关键词：聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯低温热致相分离成膜机理多孔膜凝固浴温度

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疏水膜、疏水性能评价及其自发脱水干燥

膜科学与技术 2024年第1期44卷 1-7页

作者：吕晓龙谷杰膜材料与膜应用国家重点实验室天津膜天膜科技股份有限公司天津300457 省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室材料科学与工程学院生物化工研究所天津工业大学天津300387

介绍了多孔疏水膜的定义、临界润湿值的概念、疏水膜的透水压力值和临界润湿值测试方法。区别于通常的外力加热等方法,介绍了利用疏水膜材料自身特性来实现疏水膜干燥的两种疏水膜自脱水干燥的方法.一种方法是控制膜污染润湿进程,当膜... 详细信息

介绍了多孔疏水膜的定义、临界润湿值的概念、疏水膜的透水压力值和临界润湿值测试方法。区别于通常的外力加热等方法,介绍了利用疏水膜材料自身特性来实现疏水膜干燥的两种疏水膜自脱水干燥的方法.一种方法是控制膜污染润湿进程,当膜孔被润湿的深度小于该疏水膜材料的临界润湿值时,通过膜清洗实现疏水膜的自发脱水干燥.另一种方法是构建亲疏水双层复合疏水膜,当膜运行至产水电导率明显上升时,停机清洗,利用亲水材料与水之间的吸引力大于疏水材料与水之间的吸引力的特性使疏水膜孔自发脱水干燥.

关键词：疏水膜临界润湿值透水压力疏水膜干燥自发脱水

抗污染PVDF-CTFE膜耦合亲水改性研究

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膜科学与技术 2024年第4期44卷 123-129,139页

作者：王晨宇吕晓龙谷杰任凯刘子强刘超省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津工业大学材料科学与工程学院生物化工研究所天津300387 膜材料与膜应用国家重点实验室天津膜天膜科技股份有限公司天津300457

通过本体改性或表面改性提高膜的亲水性可以减轻膜污染.然而,本体改性中加入的亲水物质过多会导致膜发生溶胀,造成膜的拉伸强力降低;接枝大分子的表面改性可能会引起膜表面堵孔,造成膜通量降低.本文将适量本体改性和小分子表面改性2种... 详细信息

通过本体改性或表面改性提高膜的亲水性可以减轻膜污染.然而,本体改性中加入的亲水物质过多会导致膜发生溶胀,造成膜的拉伸强力降低;接枝大分子的表面改性可能会引起膜表面堵孔,造成膜通量降低.本文将适量本体改性和小分子表面改性2种方法耦合对膜进行亲水化改性,有望打破单一改性方法中存在的局限性来更好的提高膜的抗污染性能.首先使用葡甲胺对聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(PVDF-CTFE)膜进行本体改性,之后使用小分子牛磺酸对本体改性后的PVDF-CTFE膜进行表面改性.结果表明,相较于单一本体改性膜,本体-表面耦合改性法所制备的膜的水接触角由91.5°降至41.8°,膜表面亲水性得到了很大的提升,且BSA过滤通量得到了明显提高.相较于单一表面改性膜,通过本体-表面耦合改性法所制备膜的纯水通量由3394 L/(m^(2)·h·MPa)提升至4743 L/(m^(2)·h·MPa).本体-表面耦合改性法使2种改性方法产生协同效应,有效提升纯水通量和亲水性以及抗污染性能.

关键词： PVDF-CTFE 葡甲胺牛磺酸本体改性表面改性