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耐高温聚合物基储能电介质材料的研究进展

高电压技术 2024年第6期50卷 2309-2318页

作者：张志成张美荣西安交通大学化学学院西安710049 西安交通大学第二附属医院西安710049

聚合物基电介质材料因其击穿强度高、加工性能优异和成本低廉等优点而被广泛应用于金属化薄膜电容器。目前使用最普遍的储能电介质材料为双向拉伸聚丙烯,但是其存在放电能量密度低、耐温性能差等缺陷,已经无法满足现代电力电子系统微型... 详细信息

聚合物基电介质材料因其击穿强度高、加工性能优异和成本低廉等优点而被广泛应用于金属化薄膜电容器。目前使用最普遍的储能电介质材料为双向拉伸聚丙烯,但是其存在放电能量密度低、耐温性能差等缺陷,已经无法满足现代电力电子系统微型化和集成化的发展要求。因此提高聚合物基电介质材料的储能密度和耐高温性能是储能电介质材料领域的主要挑战。该文综述了近年来新型耐高温聚合物基电介质材料在介电储能领域中的应用进展。首先,介绍了电介质材料的充放电原理,以及决定电介质材料储能密度的关键物理参数;其次,从高玻璃化转变温度、交联作用、电荷陷阱引入及带隙调控3个方面分类介绍了聚合物基耐高温储能电介质的最新研究进展;最后,对耐高温聚合物基储能电介质的发展进行了总结与展望。

关键词：聚合物基电介质储能密度放电效率介电损耗耐高温

内环化聚(β-氨基酯)的制备与生物物理性能

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 133-138页

作者：雍海洋李智立郭蕊周德重西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

拓扑结构对聚合物性能具有重要影响.本文通过调控聚合条件制备内环化聚(β-氨基酯)并探究其生物物理性能.以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和4-吗啉丙胺(MPA)为单体并控制其投料比及体系单体浓度,利用迈克尔加成反应制备了两种内环化聚(... 详细信息

拓扑结构对聚合物性能具有重要影响.本文通过调控聚合条件制备内环化聚(β-氨基酯)并探究其生物物理性能.以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和4-吗啉丙胺(MPA)为单体并控制其投料比及体系单体浓度,利用迈克尔加成反应制备了两种内环化聚(β-氨基酯).使用凝胶渗透色谱仪(GPC)、核磁共振波谱仪(NMR)和原子力显微镜(AFM)等对内环化聚(β-氨基酯)的化学组成、拓扑结构和生物物理性能进行表征与分析.结果表明,随着环化度的增加,聚(β-氨基酯)对DNA压缩能力增强,降解速率加快,质子缓冲能力提高,细胞毒性增大.本文研究结果为制备和表征内环化聚(β-氨基酯)提供了新思路,也为设计有效的基因递送载体提供了依据.

关键词：拓扑结构内环化聚(β-氨基酯) 投料比生物物理性能

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电致伸缩效应下水中电子输运特性

物理学报 2024年第11期73卷 201-209页

作者：李元李春鹏李林波袁磊王亚桢石亚轩张冠军西安交通大学电气工程学院西安710049

水中快脉冲(脉宽数ns甚至ps级)放电过程中,快脉冲在电极附近引起电致伸缩效应导致电极附近形成空化区.电子在空化区内积累能量并高速进入水体,电子在水中的输运特性是水中脉冲放电起始与发展的关键因素.本文构建了考虑弹性与非弹性碰撞... 详细信息

水中快脉冲(脉宽数ns甚至ps级)放电过程中,快脉冲在电极附近引起电致伸缩效应导致电极附近形成空化区.电子在空化区内积累能量并高速进入水体,电子在水中的输运特性是水中脉冲放电起始与发展的关键因素.本文构建了考虑弹性与非弹性碰撞截面的水中电子输运物理模型,采用蒙特卡罗方法研究不同能量电子的透射与散射径迹结构特征,研究了弹性碰撞、电离与激发碰撞频次随电子初始能量的变化以及水中电子能量损失特征.结果表明,较低能量的电子(约20 eV)受水分子散射影响能量损失较大,透射能力较弱,随着电子初始能量的增高,电子受水分子散射作用的影响逐渐减小,具有更强的液体穿透能力;弹性碰撞次数远大于激发与电离碰撞,导致电子散射距离与透射深度相当,电离碰撞和激发碰撞次数随电子能量升高显著增加;电子入射能量越高,其能损越大,随运动距离增加,能损急剧下降,与电子的平均电离能量损失W变化趋势一致.本研究可为探究快脉冲放电机理提供重要数据基础.

关键词：电致伸缩水中电子输运透射与散射碰撞模式

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部分功率直流变换器研究综述

电工技术学报 2024年第10期39卷 3021-3037页

作者：陶星澳王丰卓放西安交通大学未来技术学院西安710049 西安交通大学电气工程学院西安710049

随着直流负载功率等级的提高,直流变换器面临着效率、功率密度、成本、散热等一系列问题。部分功率处理技术能够解决上述问题,让DC-DC只流过系统总功率的一小部分,而剩余的主要功率则通过前馈路径直接在源荷间传输。该文全面阐述部分功... 详细信息

随着直流负载功率等级的提高,直流变换器面临着效率、功率密度、成本、散热等一系列问题。部分功率处理技术能够解决上述问题,让DC-DC只流过系统总功率的一小部分,而剩余的主要功率则通过前馈路径直接在源荷间传输。该文全面阐述部分功率处理技术的原理及分类,重点分析串联部分功率变换器的多种结构特性及优缺点,多维度总结归纳部分功率技术的能效分析方法,详细调研现有研究的实验样机情况,指出了部分功率直流变换器的未来研究方向和应用场景。

关键词：部分功率处理 DC-DC 非有功功率多象限工作

基于内非金属元素掺杂的外微波电场协同增强镁储氢机理研究

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天然气工业 2024年第7期44卷 199-207页

作者：王欢吴震黄雅琨杨福胜张早校西安交通大学化学工程与技术学院

在众多的固态储氢材料中,镁基材料已被公认为极具应用前景,但镁在储氢过程中需要克服动力学性能差(氢解离扩散难)、反应能耗高等难题,因而阻碍了其大规模商业化应用。微波外场可高效加速化学反应并降低反应温度和能耗,已逐渐应用于改善... 详细信息

在众多的固态储氢材料中,镁基材料已被公认为极具应用前景,但镁在储氢过程中需要克服动力学性能差(氢解离扩散难)、反应能耗高等难题,因而阻碍了其大规模商业化应用。微波外场可高效加速化学反应并降低反应温度和能耗,已逐渐应用于改善储氢过程,但目前针对内非金属元素掺杂外微波电场协同增强镁储氢的研究鲜有报道。为此,基于第一性原理计算探究了内掺杂非金属元素外微波电场协同改善镁储氢的作用机制,分析了有无非金属元素掺杂下镁—氢气体系在微波电场作用前后的吸附能、电子特性、过渡态等热动力学性能变化机理。研究结果表明:①微波电场改变了氢气分子和镁表面的电荷分布,使得氢气分子出现电荷分离(发生极化);②态密度计算结果也表明微波电场改变了H-s轨道的电子态分布,使得H-s电子向高能量区域移动,从而增强H-s与Mg-sp轨道杂化,导致镁与氢气之间的相互作用增强;③内非金属元素掺杂外微波电场协同改性使吸氢过程的反应能垒从0.94 eV大幅降至0.77 eV。结论认为:①微波电场有助于氢气发生极化,激活了氢气的反应活性,降低反应能耗;②内非金属元素掺杂外微波电场协同改性促进了氢气在镁表面的反应进程,有效提高了镁吸氢过程的动力学性能。

关键词：固态储氢镁金属微波电场非金属掺杂第一性原理计算

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基于深度森林与异质集成的标记分布学习方法

软件学报 2024年第7期35卷 3410-3427页

作者：王艺霏祝继华刘新媛周熠炀西安交通大学软件学院陕西西安710049

作为一种解决标签模糊性问题的新学习范式,标记分布学习(LDL)近年来受到了广泛的关注.为了进一步提升标记分布学习的预测性能,提出一种联合深度森林与异质集成的标记分布学习方法(LDLDF).所提方法采用深度森林的级联结构模拟具有多层处... 详细信息

作为一种解决标签模糊性问题的新学习范式,标记分布学习(LDL)近年来受到了广泛的关注.为了进一步提升标记分布学习的预测性能,提出一种联合深度森林与异质集成的标记分布学习方法(LDLDF).所提方法采用深度森林的级联结构模拟具有多层处理结构的深度学习模型,在级联层中组合多个异质分类器增加集成的多样性.相较于其他现有LDL方法,LDLDF能够逐层处理信息,学习更好的特征表示,挖掘数据中丰富的语义信息,具有强大的表示学习能力和泛化能力.此外,考虑到深层模型可能出现的模型退化问题,LDLDF采用一种层特征重用机制(layer feature reuse)降低模型的训练误差,有效利用深层模型每一层的预测能力.大量的实验结果表明,所提方法优于近期的同类方法.

关键词：标记分布学习深度森林深度集成模型异质集成学习特征重用

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纳米流体电池热管理研究进展

工程科学学报 2024年第8期46卷 1498-1508页

作者：吴俊杰侯竣升马丽黄磊郝南京西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

随着非化石能源的开发利用,各行业电气化程度的提高以及储能技术的发展,各种电池的应用越来越广泛,同时电池向着高能量密度方向发展.在充放电过程中,电池组内能量密度的上升导致电池过热乃至爆炸,进而影响电池组的寿命和安全.因而,亟待... 详细信息

随着非化石能源的开发利用,各行业电气化程度的提高以及储能技术的发展,各种电池的应用越来越广泛,同时电池向着高能量密度方向发展.在充放电过程中,电池组内能量密度的上升导致电池过热乃至爆炸,进而影响电池组的寿命和安全.因而,亟待开发高效的热管理系统,以及时带走电池内的热量.近年来,多种新型热管理系统被广泛研究和应用.其中,具有效果显著、成本低廉和无额外能耗等优势的纳米流体电池热管理系统备受关注.本文对纳米流体电池热管理系统的研究进展进行了系统综述,首先介绍了常见的电池种类及常用的热管理技术,随后阐述了纳米流体的分类和性质,并详细论述了纳米流体在锂离子电池、燃料电池和太阳能电池三类电池中的热管理理论、数值模拟、实验和应用研究现状.最后,本文系统讨论了当前该领域面临的挑战,并提出了未来的发展方向.

关键词：热管理纳米流体锂离子电池燃料电池太阳能电池

考虑表面粗糙度影响的低温涡轮泵特性与动静间隙流动分析

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西安交通大学学报 2024年第6期58卷 77-89页

作者：卜学兵付平孙中国席光西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学未来技术学院西安710049

为分析低温涡轮泵过流部件表面粗糙度对其性能特性的影响,阐明表面粗糙度对涡轮泵动静间隙流场的影响机制,选择增材制造闭式叶轮涡轮氧泵为研究对象,在考虑低温介质热力学效应影响的前提下,采用液氮作为增压输送介质,对涡轮泵低温性能... 详细信息

为分析低温涡轮泵过流部件表面粗糙度对其性能特性的影响,阐明表面粗糙度对涡轮泵动静间隙流场的影响机制,选择增材制造闭式叶轮涡轮氧泵为研究对象,在考虑低温介质热力学效应影响的前提下,采用液氮作为增压输送介质,对涡轮泵低温性能开展实验测试和数值计算。研究结果表明:在13 500~26 000 r/min转速范围内,相较于光滑壁面,考虑过流部件表面粗糙度后,采用液氮作为模拟介质得到的涡轮氧泵数值计算结果与实验测试数据吻合较好;随着离心叶轮及蜗壳等主流表面粗糙度从光滑壁面增加至36μm,涡轮氧泵扬程及效率分别下降了9.1%、10.6%;随着动静间隙过流部件表面粗糙度从0增加至20μm,涡轮泵叶轮轴向力合力系数显著降低了25.8%。研究结果对后续深入揭示表面粗糙度对低温涡轮泵动静间隙流场特性影响规律以及过流部件表面质量分区控制具有重要借鉴意义及参考价值。

关键词：涡轮泵表面粗糙度动静间隙热力学效应轴向力

近地轨道质子和α粒子入射InP产生的位移损伤模拟

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物理学报 2024年第5期73卷 85-91页

作者：白雨蓉李培何欢刘方李薇贺朝会西安交通大学核科学与技术学院西安710049

磷化铟(InP)材料具有禁带宽度大、电子迁移率高、耐高温、抗辐照等优点,是制备航天器电子器件的优良材料.近地轨道内的质子和α粒子对近地卫星威胁巨大,其在InP电子器件中产生的位移损失效应是导致InP电子器件电学性能下降的主要因素.... 详细信息

磷化铟(InP)材料具有禁带宽度大、电子迁移率高、耐高温、抗辐照等优点,是制备航天器电子器件的优良材料.近地轨道内的质子和α粒子对近地卫星威胁巨大,其在InP电子器件中产生的位移损失效应是导致InP电子器件电学性能下降的主要因素.本文使用蒙特卡罗软件Geant4研究近地轨道的质子与α粒子分别经过150μm二氧化硅和2.54 mm铝层屏蔽后,在500/1000/5000μm InP材料中产生的非电离能量损失(non-ionizing energy loss,NIEL)、平均非电离损伤能随深度分布以及年总非电离损伤能.研究发现:低能质子射程短且较易发生非电离反应,入射粒子能谱中低能粒子占比越大,材料厚度越小,NIEL值越大;计算质子和α粒子年总非电离损伤能,质子的年总非电离损伤能占比达98%,表明质子是近地轨道内产生位移损伤的主要因素;α粒子年总非电离损伤能占比小,但其在InP中的NIEL约为质子的2-10倍,应关注α粒子在InP中产生的单粒子位移损伤效应.本文计算为InP材料在空间辐射环境的应用提供了参考依据.

关键词：磷化铟位移损伤 Geant4 非电离能量损失近地轨道