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基于铝基含能配合物及CL-20含能微芯片的制备及表征

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火炸药学报 2024年第5期47卷 438-444,I0004页

作者：孟珂娟马小霞李宇翔张开黎香港城市大学工学院机械工程系中国香港999077 北京理工大学机电学院北京100081

为提高含能微芯片的能量特性和燃烧特性,推进其在微推进器、微驱动器、微毁伤器等装置中的应用,通过在铜箔上原位生长含能配位聚合物(ECP)、电子束沉积n-Al及重结晶CL-20的方法制备了ECP@Al@CL-20的含能阵列,采用SEM、XRD、TG/DSC及高... 详细信息

为提高含能微芯片的能量特性和燃烧特性,推进其在微推进器、微驱动器、微毁伤器等装置中的应用,通过在铜箔上原位生长含能配位聚合物(ECP)、电子束沉积n-Al及重结晶CL-20的方法制备了ECP@Al@CL-20的含能阵列,采用SEM、XRD、TG/DSC及高速摄影等表征方法对其微观形貌、物相组成、热分解特性、燃烧性能及贮存寿命进行了测试与分析。在此基础上,将其与微机电系统(MEMS)集成制得了功能性的ECP@Al@CL-20含能微芯片,并对含能微芯片进行了电容点火测试。结果表明,由于ECP的导热系数低,使ECP@Al@CL-20含能阵列从外到内的传热效率降低,导致放热峰温相比纯CL-20提高了8.5℃,从而提高了ECP@Al@CL-20的热稳定性;ECP@Al@CL-20含能阵列具有优异的燃烧性能,自持燃烧时间(340 ms)远大于ECP@Al的自持燃烧时间(120 ms),含能微芯片可在15 mJ的输入能量下激发。

关键词：含能配位聚合物微机电系统纳米铝 CL-20 微加热器含能微芯片 ECP MEMS

湿空气在全尺寸压水堆燃料组件中的自然循环特性试验及理论研究

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核技术 2024年第8期47卷 157-166页

作者：黎磊磊刘茂龙倪嵩王小文刘利民顾汉洋上海交通大学核科学与工程学院上海200240 香港城市大学机械工程系中国香港特别行政区999077

为开发一种不依赖于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)结果的燃料组件自然循环特性分析模型,以研究乏燃料水池在发生冷却剂丧失事故后的自然循环特性,本研究基于全尺寸压水堆燃料组件压降实验结果对Darcy-Forchheimer模... 详细信息

为开发一种不依赖于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)结果的燃料组件自然循环特性分析模型,以研究乏燃料水池在发生冷却剂丧失事故后的自然循环特性,本研究基于全尺寸压水堆燃料组件压降实验结果对Darcy-Forchheimer模型进行了修正,以预测湿空气流过燃料组件的压降,然后建立了燃料组件自然循环流量和峰值包壳温度的分析预测模型,并考虑了空气的相对湿度对模型计算结果的影响。结果表明:该模型可较为准确地预测不同加热功率下燃料组件的自然循环流量和峰值包壳温度,与实验测量值相比误差分别在25%和20%以内。并利用该模型研究了总加热功率、环境温度和相对湿度对燃料组件自然循环流量和峰值包壳温度的影响。因此,本研究所开发的模型可用于压水堆全尺寸燃料组件的自然循环特性研究。

关键词：乏燃料水池燃料组件湿空气自然循环流量模型峰值包壳温度模型

MXene在锌离子电池中的应用:研究进展与展望

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无机材料学报 2024年第2期39卷 204-214页

作者：陈泽支春义香港城市大学材料科学与工程学系中国香港999077

可充电锌离子电池(ZIBs)以其低成本、固有安全性、高比能量和环保特性而在大规模储能领域中引起了极大的关注。尽管对ZIBs的正极、负极以及电解质的研究不断取得突破,ZIBs的实际性能仍难以达到实用化的要求,关键在于缺少先进材料的开发... 详细信息

可充电锌离子电池(ZIBs)以其低成本、固有安全性、高比能量和环保特性而在大规模储能领域中引起了极大的关注。尽管对ZIBs的正极、负极以及电解质的研究不断取得突破,ZIBs的实际性能仍难以达到实用化的要求,关键在于缺少先进材料的开发。MXene作为一种新型的二维材料,具有各种优异的特性包括丰富的原料、可定制的结构和独特的理化特性。二维(2D)MXene在ZIBs中的应用已经取得了重大进展。本文简要总结了用于ZIBs的MXene的多种合成路线、MXene的环境稳定性、形态和结构特征以及化学性质的进展;详细阐述了MXene基阴极、阳极和电解质/隔膜的最新发展,丰富的成果表明MXene材料具有实现高性能ZIBs的巨大潜力;归纳探讨了增强基于MXene的ZIBs性能的策略,包括离子插层调控、表面接枝修饰、杂原子掺杂、层间距拓宽等;最后,提出了基于MXene的ZIBs面临的挑战,展望了未来前景,旨在为开发实用化MXene基储能器件指明方向。

关键词： MXene 锌离子电池储能器件水系电池准固态电池专题评述

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超薄材料制备中的断裂力学

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第5期54卷 35-42页

作者：朱文清杨勇香港城市大学机械工程系中国香港999077 北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室力学与工程科学系北京100871 香港城市大学材料科学与工程系中国香港999077

超薄材料(如石墨烯、二硫化钼、二维纳米金属材料等)具有优异物理和力学性质,是力学、凝聚态物理和材料科学等众多领域的长期研究热点,而对超薄材料的剥离和转移是开展相关实验研究的重要环节.本文对超薄材料的实验制备,以及制备中的断... 详细信息

超薄材料(如石墨烯、二硫化钼、二维纳米金属材料等)具有优异物理和力学性质,是力学、凝聚态物理和材料科学等众多领域的长期研究热点,而对超薄材料的剥离和转移是开展相关实验研究的重要环节.本文对超薄材料的实验制备,以及制备中的断裂力学研究进展进行概述,分别介绍了经典机械剥离法与衬底表面屈曲剥离法的界面断裂力学原理及剥离准则.与经典机械剥离法相比,表面屈曲剥离法引入的薄膜应力较小,可成功实现对强黏附超薄材料的制备.最后,对超薄材料界面断裂力学的未来方向进行了展望.

关键词：超薄材料界面断裂屈曲失稳剥离准则

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微量供油下线接触副润滑增效分析

中国机械工程 2024年

作者：李书义郭峰黄柏林金薇香港城市大学机械工程系青岛理工大学机械与汽车工程学院

线接触副中常常会出现乏油(微量供油)状态，其降低了润滑性能甚至会造成润滑失效。实验发现，亲/疏油间隔供油的功能润湿表面能够提高微量润滑有效成膜。基于此，建立有限长滚子副润滑模型，分析了间隔供油中功能表面亲/疏油带宽及其工... 详细信息

线接触副中常常会出现乏油(微量供油)状态，其降低了润滑性能甚至会造成润滑失效。实验发现，亲/疏油间隔供油的功能润湿表面能够提高微量润滑有效成膜。基于此，建立有限长滚子副润滑模型，分析了间隔供油中功能表面亲/疏油带宽及其工作参数的影响规律，并与微量润滑油均匀分布和充分供油对比。结果表明：一定量润滑油供给下间隔供油方式可以达到润滑增效的作用，但其特殊的交替供油方式则会导致接触区润滑状态呈现一定的波动性；与均匀分布供油相比，间隔供油的润滑增效情况会受到功能表面亲/疏油带宽和卷吸速度的影响，参数不恰当的选择甚至会丧失润滑增效优势；分析数据可为微量润滑增效功能表面设计提供参考，具有一定工程指导意义。

关键词：微量润滑线接触间隔供油润滑增效

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微量供油下的线接触副润滑增效分析

中国机械工程 2024年第7期35卷 1205-1211页

作者：李书义郭峰黄柏林金薇梁鹏青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 香港城市大学机械工程系中国香港999077

实验发现亲/疏油交替供油的功能润湿表面能提高微量供油下有效润滑的成膜性能。基于此,建立了有限长滚子副润滑模型,分析了交替供油的亲/疏油带宽及工作参数对润滑性能的增强规律。研究发现,微量供油条件下可利用交替供油方式达到线接... 详细信息

实验发现亲/疏油交替供油的功能润湿表面能提高微量供油下有效润滑的成膜性能。基于此,建立了有限长滚子副润滑模型,分析了交替供油的亲/疏油带宽及工作参数对润滑性能的增强规律。研究发现,微量供油条件下可利用交替供油方式达到线接触副润滑增效的目的,但供油交替变换使接触区润滑性能不稳定,且润滑增效作用会受功能表面亲/疏油带宽和卷吸速度的影响。

关键词：线接触副微量润滑功能表面供油

镍基高温合金切削刀具磨损表/界面特性研究现状

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哈尔滨理工大学学报 2024年

作者：安庆龙涂禄强陈明上海交通大学机械与动力工程学院香港城市大学工学院机械工程系

镍基高温合金由于其热导率低与强度高等特性导致切削过程伴随强热力耦合作用，致使刀具粘结磨损严重，针对镍基高温合金切削刀具磨损粘结和扩散的科学问题，阐述了近年来国内外镍基高温合金加工用涂层硬质合金与立方氮化硼切削刀具磨损... 详细信息

镍基高温合金由于其热导率低与强度高等特性导致切削过程伴随强热力耦合作用，致使刀具粘结磨损严重，针对镍基高温合金切削刀具磨损粘结和扩散的科学问题，阐述了近年来国内外镍基高温合金加工用涂层硬质合金与立方氮化硼切削刀具磨损表/界面特性研究进展，并结合现有研究，提出了一种金属切削加工过程刀具与工件界面反应物结构解析验证和定量化评定的方法。这为金属切削过程刀具和工件材料相互作用形成的界面反应物结构精确解析提供一种新思路，可扩展并推广到其他材料切削加工体系。

关键词：切削刀具镍基高温合金刀具磨损表界面特性

Pd-Si金属玻璃液-液相变过程的短程-中程序结构演变规律

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金属学报 2024年第8期60卷 1119-1129页

作者：董蔚霞姚忠正刘思楠陈国星王循理吴桢舵兰司南京理工大学材料科学与工程学院/格莱特研究院南京210094 香港城市大学物理系中国香港999077 香港城市大学(东莞)中子散射应用物理研究中心东莞523000 香港城市大学深圳研究院中子散射研究中心深圳518057

液-液相变(liquid-liquid phase transition,LLPT)通常发生在多组元金属玻璃超过冷液相区。由于二元合金体系玻璃形成能力有限,LLPT易受结晶干扰,所以二元金属玻璃LLPT的研究鲜有报道。为了揭示二元金属玻璃的液-液相变机制,本工作通过... 详细信息

液-液相变(liquid-liquid phase transition,LLPT)通常发生在多组元金属玻璃超过冷液相区。由于二元合金体系玻璃形成能力有限,LLPT易受结晶干扰,所以二元金属玻璃LLPT的研究鲜有报道。为了揭示二元金属玻璃的液-液相变机制,本工作通过原位同步辐射X射线和透射电子显微镜(TEM)研究了Pd_(82)Si_(18)金属玻璃在超过冷液相区的相变问题。研究发现,在等温退火的初始阶段发生了LLPT,散射结果表明LLPT会降低过冷液体密度,而且使原子结构的关联长度减小。对分布函数结果显示在LLPT过程中,中程尺度上类似于fcc结构的原子-原子连接得到了增强,但短程尺度结构则变得更加无序。TEM结果进一步表明,在LLPT过程中存在纳米尺度的结构不均匀性,印证了LLPT过程的两相共存状态。研究结果为二元合金超过冷液体发生LLPT提供了新的证据,也为揭示金属玻璃中局域结构演变和相变过程提供了新模型。

关键词：金属玻璃超过冷液相区液-液相变结晶同步辐射X射线散射透射电子显微镜

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自牺牲型金属有机框架衍生In_(2)S_(3)多级孔结构纳米材料强化光催化性能

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 204-213页

作者：杨婷婷王彬朱剑豪夏杰祥李华明江苏大学化学化工学院能源研究院江苏镇江212013 香港城市大学物理系材料科学与工程系生物医学工程系中国香港

半导体基光催化是减少对化石燃料的依赖和解决环境污染问题的有前景的策略之一.在光催化有机污染物降解领域,硫化物材料备受关注.其中,In_(2)S_(3)催化剂因展现较好的催化活性及经济可行性,而被认为是光催化降解的理想催化剂之一.然而,... 详细信息

半导体基光催化是减少对化石燃料的依赖和解决环境污染问题的有前景的策略之一.在光催化有机污染物降解领域,硫化物材料备受关注.其中,In_(2)S_(3)催化剂因展现较好的催化活性及经济可行性,而被认为是光催化降解的理想催化剂之一.然而,采用传统煅烧法制备的In_(2)S_(3)催化剂由于比表面积小,暴露的活性位点有限,进而限制了其催化活性的进一步提升.因此,制备具有较大比表面积和多活性位点的In_(2)S_(3)基催化剂,对于推动光催化降解有机污染物领域的发展具有重要的意义.本文通过构建分级多孔结构的光催化剂,以增强材料的光吸收性能并优化光生载流子的迁移和分离,从而提升光催化降解有机污染物的性能.利用In基金属有机骨架(MOFs)作为自我牺牲模板,通过硫化制备了包括空心纳米管、微管、中空球和十二面体在内的多种分级In_(2)S_(3)光催化剂.分级多孔结构不仅增强了入射光的多次折射和反射,还提供了更大的表面积,从而提高了光生载流子的光利用率和相分离效率.实验结果表明,这些材料的光催化效率远高于块状和商用In_(2)S_(3).通过X射线光电子能谱、X射线衍射等手段验证了不同形貌分级多孔In_(2)S_(3)材料的成功制备.紫外-可见漫反射光谱结果表明,所有催化剂均可吸收部分可见光,结合莫特肖特基曲线和XPS价带谱结果,说明催化剂的导带、价带位置均满足光催化降解有机污染物的要求.光致发光光谱、光电流强度曲线和电化学阻抗曲线等研究表明,分级多孔结构有效促进了光生载流子的分离和迁移.光催化降解罗丹明B(RhB)和四环素(TC)性能评价结果表明,与块状和商用In_(2)S_(3)相比,具有分级多孔结构的In_(2)S_(3)材料表现出更好的光催化降解活性.其中,空心In_(2)S_(3)纳米管(HNTs)具有最佳的光催化性能,在光照1.5和2 h后,In_(2)S_(3)-HNT可以去除约50%的TC和95%的RhB,其RhB的降解速率分别是块状和商业In_(2)S_(3)的135.6倍和446.9倍,TC的降解速率分别是块状和商业级In_(2)S_(3)的7.8倍和36.5倍.电子顺磁共振和自由基捕获实验结果表明,在光催化降解过程中,空穴、超氧自由基以及单线态氧是主要的活性物种.特别是,当In_(2)S_(3)-HNT受到光照时,其独特的分级多孔结构使得光生电子和空穴对能够有效分离,这使得In_(2)S_(3)-HNT可以积累更多的活性氧自由基,从而显著提升了其光催化降解有机污染物的性能.综上,本文采用新型自牺牲模板法,制备了金属有机框架衍生In_(2)S_(3)多级孔结构纳米材料.通过精准调控In_(2)S_(3)催化剂的形貌,有效提升了光催化降解有机污染物性能.该方法在高效光催化剂的制备上展现了显著潜力,为设计高性能的光催化降解材料提供参考.

关键词：硫化铟金属有机框架形貌调控光催化污染物降解