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考虑破损泡沫前补偿设计的泡沫混凝土制备方法

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北京工业大学学报 2024年第4期50卷 396-404页

作者：郝逸飞郭瑞云梁恺康河北工业大学土木与交通学院天津3004011 香港城市大学建筑与土木工程学院中国香港999077

为了研究不同因素对泡沫混凝土中泡沫破损的影响,优化泡沫混凝土配合比设计方法,进而提高最终产品质量,对搅拌速率、水灰比和设计密度对消泡率的影响进行了研究,提出了一种考虑破损泡沫前补偿,即对破损泡沫量提前补偿以及对多余水量提... 详细信息

为了研究不同因素对泡沫混凝土中泡沫破损的影响,优化泡沫混凝土配合比设计方法,进而提高最终产品质量,对搅拌速率、水灰比和设计密度对消泡率的影响进行了研究,提出了一种考虑破损泡沫前补偿,即对破损泡沫量提前补偿以及对多余水量提前去除的泡沫混凝土配合比设计方法。依据前/后补偿法分别制备了400~1000 kg/m^(3)的泡沫混凝土,并对比产品的物理性能和力学性能。结果表明:与后补偿法相比,利用前补偿法制备的泡沫混凝土在满足密度等级一定的情况下,抗压强度最高提高了39.6%。与实际工程中常用的需要数次“补泡-称量”的后补偿法相比,前补偿法工艺简便,降低了长距离作业中堵管风险,提高了泡沫混凝土以及最终的工程质量。

关键词：泡沫混凝土泡沫破损前补偿法力学性能物理发泡道路工程

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热二极管及其热控功能结构制造的研究现状与发展趋势

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机械工程学报 2024年

作者：邵常焜汤勇陈恭余树东颜才满丁鑫锐袁伟张仕伟华南理工大学机械与汽车工程学院香港城市大学机械工程学系中山大学先进制造学院

随着技术的进步，以5G芯片、IGBT等高热流密度器件为核心的高端设备对于热控的要求越来越高。这不仅需要精确地控制热源的温度以防止温度过高，还要求控制热量的流向，防止热量逆流损伤设备。以热管为代表的传统相变热控器件虽然具有极... 详细信息

随着技术的进步，以5G芯片、IGBT等高热流密度器件为核心的高端设备对于热控的要求越来越高。这不仅需要精确地控制热源的温度以防止温度过高，还要求控制热量的流向，防止热量逆流损伤设备。以热管为代表的传统相变热控器件虽然具有极高的热导率，但热管的双向导热特性限制了其应用范围。而热二极管是一种可以单向传输热量的器件，正反方向的热导率具有显著差异，其独特的热控能力对于电子设备热控、储能、建筑散热等领域具有重要意义。基于此，对现有各种类型热二极管的原理、优缺点及应用进行了概述。定量研究对比了不同类型的热二极管，指出相变传热式热二极管的综合传热性能较其他类型热二极管更优。重点综述了相变传热式热二极管表面功能结构的加工及壳体封装工艺，讨论了目前国内外相关方面的研究进展以及存在的问题，并对未来发展趋势进行展望。

关键词：热二极管相变传热表面功能结构热控制热管理

原位衰减全反射表面增强红外光谱示踪单原子催化二氧化碳电还原反应中间体的研究进展

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第7期62卷 32-52页

作者：严靖倪嘉琪孙宏丽苏陈良刘彬深圳大学光电子工程学院微纳光电子学研究院教育部二维材料光电科技国际合作联合实验室广东深圳518060 香港城市大学材料科学与工程学系中国香港999077 香港城市大学化学系香港清洁能源研究所及超级金刚石与先进薄膜研究中心中国香港999077

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)涉及多个电子和质子转移,动态演变过程复杂.具有结构简单性和均匀性的单原子催化剂(SACs)是研究上述复杂过程的理想模型催化剂,有利于理解催化构效关系.原位衰减全反射表面增强红外光谱技术为识别单原... 详细信息

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)涉及多个电子和质子转移,动态演变过程复杂.具有结构简单性和均匀性的单原子催化剂(SACs)是研究上述复杂过程的理想模型催化剂,有利于理解催化构效关系.原位衰减全反射表面增强红外光谱技术为识别单原子催化CO_(2)RR的动态演变过程提供了有利方法.本文总结了原位红外光谱在电催化CO_(2)RR研究中的应用:首先,简要介绍了电化学衰减全反射表面增强红外光谱的表面增强机制;详细探讨了原位衰减全反射表面增强红外光谱技术在研究原子级金属催化剂催化CO_(2)/CORR反应动态演变过程的关键作用;简述了原位红外谱图确定界面水的相关信息以及电极局部pH值的定量方法.原位电化学红外光谱技术加深了对CO_(2)RR反应机制的理解,揭示了催化剂结构、电解质种类、分子吸附方式等对反应活性和选择性的调控规律.尽管研究已取得较大进展,但由于电催化CO_(2)RR的复杂性,学者对该反应的认知仍不够全面和深入,面临的机遇和挑战如下:(1)精准辨识CO_(2)RR关键中间体/生成物.特别是当中间体/生成物的特征峰与其他峰重叠时,精准识别相关特征峰将极具挑战.一方面,需进一步提高原位光谱技术分辨率;另一方面,近年来深度学习算法在光谱分析领域的应用为中间体/生成物混合特征峰的精准识别提供了有效方案,此类算法能建立变量之间的关系,实现光谱中特征信息的智能、精准提取;(2)深入解析CO_(2)RR机理和复杂的反应路径.目前,研究者尚难以通过直接实验手段明确CO_(2)RR路径.原位电化学红外光谱技术结合密度泛函理论(DFT)是明确CO_(2)RR中间体和反应途径的可行方案,能够进一步指导反应条件优化和催化剂结构设计;(3)建立工况下的原位CO_(2)RR机理研究方案.膜电极组件(MEA)电解槽通过使用膜直接连接阴极气体扩散电极和阳极,有效解决了H型反应器的局限性,具有工业应用前景.然而,基于MEA的工况条件CO_(2)RR机制研究鲜有报道.因此,需要开发工况条件下的原位电化学光谱技术,以探究三相界面分子尺度关键中间体/生成物动态演变,并建立工况条件的CO_(2)RR催化构效关系,这将有助于提高工况下的选择性、转化效率,以及实现更高价值的多碳产品的规模生产,并进一步指导高效反应器设计.综上,本文详细综述了原位红外光谱在电化学CO_(2)RR研究中的应用,并对电催化CO_(2)RR目前遇到的问题提出了解决方案,希望对广大科研工作者利用原位红外光谱进一步深入研究电催化CO_(2)RR提供参考和借鉴.

关键词：二氧化碳电还原单原子催化剂电化学原位衰减全反射表面增强红外光谱反应动态演变过程界面水

中子自旋回波:研究蛋白质结构域动力学的利器

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物理 2024年第3期53卷 174-183页

作者：孙喆炘崔腾飞储祥蔷中国工程物理研究院研究生院北京100193 香港城市大学物理系中国香港SAR 999077

蛋白质作为生物系统这种复杂分子机器的重要组成部分之一,理解它们内部的结构及其在不同时间及空间尺度上的运动,对于研究生命的运作机理至关重要。相较于其他实验手段,中子自旋回波技术能探测到更大时空范围的性质,在研究蛋白质内部的... 详细信息

蛋白质作为生物系统这种复杂分子机器的重要组成部分之一,理解它们内部的结构及其在不同时间及空间尺度上的运动,对于研究生命的运作机理至关重要。相较于其他实验手段,中子自旋回波技术能探测到更大时空范围的性质,在研究蛋白质内部的结构域动力学方面具有独特的优势。这是一门横跨核物理与核技术、非平衡态统计物理学、分子生物学与蛋白质组学等前沿交叉领域的学科,充满着诸多未知与挑战,也遍布着一探生命奥秘的机遇。文章简述了中子自旋回波实验技术的基本原理和发展历程,阐述其在研究蛋白质结构域动力学方面的方法和技术优势,并介绍了部分实验案例,最后对其应用前景进行探讨与展望。

关键词：中子散射中子自旋回波蛋白质结构域动力学核技术及应用

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

构筑Bi纳米粒子负载BiOCl纳米片欧姆结用于光催化CO_(2)还原

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物理化学学报 2024年第7期40卷 54-57页

作者：刘高鹏李利娜王彬单宁杰董金涛季梦夏朱文帅朱剑豪夏杰祥李华明江苏大学能源研究院化学化工学院江苏镇江212013 香港城市大学物理学系材料科学及工程学系生物医学工程学系中国香港999077

煤炭、石油和天然气等能源的不断增长消耗,不仅导致不可再生能源逐渐枯竭,还使大气中的CO_(2)浓度显著上升,引发严重的能源危机和气候问题。因此,我们必须开发清洁、可持续的能源转换技术,以应对不断增长的能源需求和日益严重的环境危... 详细信息

煤炭、石油和天然气等能源的不断增长消耗,不仅导致不可再生能源逐渐枯竭,还使大气中的CO_(2)浓度显著上升,引发严重的能源危机和气候问题。因此,我们必须开发清洁、可持续的能源转换技术,以应对不断增长的能源需求和日益严重的环境危机。受到自然界光合作用的启发,光催化CO_(2)转化利用太阳能驱动,可以将CO_(2)和水转化为高附加值的化学品。经过多年的发展,人工光合作用已被认为是一种绿色、经济、可持续的方法,有望助力实现国家的碳中和发展目标。然而,现有的光催化剂存在着载流子分离效率低和活性位点不足的问题,从而导致CO_(2)光还原效率较低。为了应对这些科学问题,研究人员发现将金属纳米粒子负载到半导体材料上形成欧姆结,可以产生内建电场,有助于光生电子和空穴的分离。因此,本研究通过溶剂热法在BiOCl纳米片表面负载Bi纳米粒子,构建了Bi/BiOCl欧姆结光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)分析了光催化剂的成分和微观结构。利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究了催化剂的光吸收性能。通过瞬态光电流响应测试、电化学阻抗谱(EIS)和电子自旋共振谱(ESR)研究了光生电子和空穴的分离能力。由于Bi纳米粒子与BiOCl的功函数不同,二者形成的欧姆结具有优异的电荷转移特性,可以显著提高光生载流子的利用效率。此外,Bi纳米粒子还可以作为助催化剂,促进惰性CO_(2)分子的活化。光催化测试结果显示,经过300 W氙灯照射4 h后,具有最佳活性的复合材料(Bi/BiOCl-2)将CO_(2)还原为CO(34.31μmol·g^(-1))和CH_(4)(1.57μmol·g^(-1))的速率分别是BiOCl纳米片的2.55倍和4.76倍。同位素示踪实验证实,产物是CO_(2)和水分子经过光催化反应得到的。此外,根据原位傅里叶变换红外光谱(in situ FTIR)结果,发现在CO_(2)还原过程中形成了^(*)CHO、^(*)CH_(3)O、b-CO_(3)^(2-)、m-CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)、HCOOH、^(*)COOH和HCOO^(-)等中间体,并进一步提出了可能的光催化CO_(2)还原机制。经过25 h的CO_(2)光还,原反应后,CO和CH_(4)产量持续增加,同时结合XRD、XPS和TEM结果表明,制备的Bi/BiOCl-2材料具有良好的结构稳定性。这项研究为高效CO_(2)光还原催化剂的构建提供了有益的参考。

关键词： BiOCl纳米片 Bi纳米粒子 CO_(2)光还原欧姆结电子传输

含低聚醚链共价有机骨架薄膜材料的制备及其离子分离性能

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无机化学学报 2024年第8期40卷 1528-1536页

作者：谢文典隆月华谢健阳邢丽群佘世雄杨燕黄智昊青海大学化工学院西宁810016 香港城市大学材料科学与工程系中国香港999077 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150006

用2,5-二(2-甲氧基-乙氧基)对苯二甲酰肼(BMTH)和1,3,5-三甲氧基-2,4,6-三甲酰基苯(TpOMe)缩聚,基于界面聚合法,在多孔三氧化二铝(AAO)基底上制备出一种二维共价有机骨架(COF)膜TpOMe-BMTH,并研究了所得膜材料对锂、镁离子的分离性能。... 详细信息

用2,5-二(2-甲氧基-乙氧基)对苯二甲酰肼(BMTH)和1,3,5-三甲氧基-2,4,6-三甲酰基苯(TpOMe)缩聚,基于界面聚合法,在多孔三氧化二铝(AAO)基底上制备出一种二维共价有机骨架(COF)膜TpOMe-BMTH,并研究了所得膜材料对锂、镁离子的分离性能。结果显示,TpOMe-BMTH/AAO膜具有高的结晶性和良好的稳定性,并表现出优异的金属离子选择性,在LiCl(0.1 mol·L^(-1))和MgCl_(2)(0.1 mol·L^(-1))组成的二元混合离子体系中,对Li^(+)/Mg^(2+)的分离因子高达258。基于密度泛函理论的平面波赝势方法计算表明,材料孔道中的富氧低聚醚链对Li^(+)和Mg^(2+)的结合能分别为-282.69和-13.46 kJ·mol^(-1),使材料表现出强的亲锂特性,促进了Li^(+)沿着COF膜的一维孔道进行吸附扩散,最终实现锂、镁离子的高效分离。

关键词：共价有机骨架薄膜离子分离

热处理过程TiAlCrMn高熵合金的高温氧化特性与力学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第1期34卷 203-218页

作者：陈平虎李柏春刘震周英豪李瑞卿张昀深圳大学机电与控制工程学院增材制造所深圳518060 哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院深圳518055 香港城市大学机械工程学院中国香港中南大学轻合金研究院高性能复杂制造国家重点实验室长沙410083 湖南科技大学机电工程学院湘潭411201

采用真空熔炼制备不同Al、Cr、Mn含量的TiAlCrMn系高熵合金,并对其高温氧化特性和热处理前后的力学性能进行研究。结果表明,随着Al、Cr、Mn含量的增加,其高温氧化质量增加率明显降低,这是因为在氧化层中形成了连续且致密的富(Al,Cr)氧化... 详细信息

采用真空熔炼制备不同Al、Cr、Mn含量的TiAlCrMn系高熵合金,并对其高温氧化特性和热处理前后的力学性能进行研究。结果表明,随着Al、Cr、Mn含量的增加,其高温氧化质量增加率明显降低,这是因为在氧化层中形成了连续且致密的富(Al,Cr)氧化物,阻碍氧原子与其他合金原子相互扩散形成新的氧化物。另外,热处理前后的样品,其显微硬度均存在单调递增的趋势,晶粒粗化会导致样品硬度降低,而在高含量合金元素的样品中,析出强化会改善其硬度。变形诱导强化使材料获得更高的压缩强度,在500℃热处理后的样品其屈服强度有所降低,而经过900℃热处理的材料屈服强度得到提升,但其延展性降低。

关键词：高熵合金(HEAs) 抗氧化性显微组织演变显微硬度压缩强度

碳排放约束下的城市空间格局优化:理论框架、指标体系与实践路径

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自然资源学报 2024年第3期39卷 682-696页

作者：徐可西詹冰倩姜春鲍海君苏婕妤何旻宇浙大城市学院国土空间规划学院杭州310015 浙江财经大学公共管理学院杭州310018 香港城市大学工程学院中国香港999077

构建低碳城市空间格局是推动城市绿色低碳发展的重要抓手。立足城市碳排放约束目标,构建了集约、紧凑、高效、绿色导向下的城市空间格局优化理论框架,剖析了城市空间格局要素与碳核算体系的内在关系,进而开发了涵盖城市规模、城市形态... 详细信息

构建低碳城市空间格局是推动城市绿色低碳发展的重要抓手。立足城市碳排放约束目标,构建了集约、紧凑、高效、绿色导向下的城市空间格局优化理论框架,剖析了城市空间格局要素与碳核算体系的内在关系,进而开发了涵盖城市规模、城市形态、城市布局和蓝绿空间四个维度的指标体系。城市规模维度旨在控制无序扩张,涉及人口、经济和空间规模三方面指标;城市形态以外部紧凑为导向,涵盖城市平面形态和立面形态两方面指标;城市布局以功能高效为落脚点,涵盖居住密度、职住平衡比等指标;蓝绿空间关注城市碳汇的提升,包括蓝绿空间占比、融合度等指标。遵循“评价指标—规划策略—规划内容—空间响应”逻辑主线,提出了提高城市承载能力、合理控制城市扩张,优化城市空间结构、打造紧凑城市形态,人城产交通一体化、完善城市服务功能和构建市域生态网络、提升固碳增汇能力四条实践路径,为碳排放约束下的城市空间格局优化提供了方向。

关键词：城市空间格局碳排放国土空间规划低碳城市指标体系