石墨烯气凝胶的制备方法及在二次电池中的应用研究进展

石墨烯气凝胶是由石墨烯片层经过相互搭接、组装而成的三维多孔网络结构,具有高电导率、高比表面积、高孔隙率、较高柔韧性和弹性及低密度等特点,在海水表面吸附油污、机械减震、杂质过滤等领域获得了应用。综述了石墨烯气凝胶的主要制备方法,包括自组装法、化学交联法、模板法、3D打印法等,并重点阐述了石墨烯气凝胶在新能源二次电池领域如锂离子电池、锂/硫电池、钠离子电池中的应用研究进展,为探索石墨烯气凝胶的新型制备方法及电池应用提供借鉴。     

石墨烯的用量对合成异戊橡胶力学性能和电性能的影响

通过对不同含量的石墨烯与异戊橡胶混炼和硫化,制备出了石墨烯补强的新型异戊橡胶复合材料,硫化特性测试表明石墨烯能够增大异戊橡胶的硫化程度,且随着石墨烯含量增多,石墨烯对异戊橡胶硫化的促进效果也会增强,但是石墨烯含量的增多也会导致异戊橡胶焦烧时间t_(10)的下降,影响橡胶混炼过程的安全性。经过拉伸强度和撕裂强度等力学性能测试表明,石墨烯的添加能够同时增大异戊橡胶的拉伸强度和撕裂强度,当异戊橡胶中加入0.5～1.0份石墨烯时,异戊橡胶的综合力学性能最好。电性能测试结果表明,加入2.0份石墨烯,异戊橡胶的电导率提高近1 000倍,达1.87×10~(-7) S/cm,可以制备适应某些领域的抗静电橡胶和导电橡胶。     

废塑料热解特性研究

采用热重分析法及差示扫描量热法,在氮气气氛下分别以5,10,15,20℃/min的升温速率对四种废弃塑料(PP、PS、PE、PET)热解过程及其动力学进行了研究。实验结果表明:四种塑料聚合物的非等温热解只有1个剧烈失重阶段,热稳定性的排序为:PSPETPPPE。随升温速率的提高,塑料的最大热解速度线性减小,对应的峰值温度线性升高,失重率基本不变。聚合物的热解机理满足一级反应动力学方程,且随着升温速率的提高,其活化能(E)和指前因子(A)线性增大,ln A与E之间存在近似的线性关系。     

基于MOOSE开发的中子扩散问题求解程序

基于MOOSE平台，开发了用JFNK方法求解中子扩散本征值、瞬态问题的程序。在程序中实现了反照率边界条件和真空边界条件的设置。通过基准题TWIGL对程序进行了验证，发现对于本征值和瞬态问题，模拟解和参考解都是一致的。程序中采用全隐式Newton法求解中子本征值问题，并与经典幂迭代法进行了对比，发现Newton法能极大减少非线性步的步数，大幅加快收敛速度。采用全空间时空动力学对中子瞬态问题进行求解，可精确跟踪空间中任何一点在瞬态过程中的变化，时间项处理采用向后欧拉差分，时间步长为0.01 s和0.05 s的计算结果和采用0.001 s为时间步长的参考解吻合得很好，说明程序在较大的时间步长下也能保证问题的收敛性和精度。     

基于网络学习行为聚类分析的在线课堂优化策略研究

利用聚类分析法对网络学习行为分类，从而挖掘不同类型学习者在学习行为和学习效果间的差异。以大学计算机公共课《数据库技术及应用》为例，综合学习者学习行为类别差异、在线课程内容组织以及课程特点等要素为在线课堂进一步发展提供优化策略。     

转角插铣快速编程技术

针对实际生产对于转角插铣快速编程的技术需求,融合转角插铣加工的工艺知识,提出一种残留退缩式转角插铣布点算法,通过上道工序加工参数自动计算转角区域残留量,结合当前工序加工参数,先对转角残留区域进行径向分层,然后在每一层内进行插铣点位计算,最后对所有插铣点位进行排序,实现插铣点位的智能化计算。同时利用CATIA V5二次开发技术,将该算法进行实施和转化,开发出转角插铣快速编程模块,并在飞机结构件编程中成功开展应用,实现了转角插铣的快速编程,具有重大的工程应用意义。     

大型支撑辊的堆焊修复工艺及应用

大型支撑辊重量大、辊径大、辊面长、耐磨层厚,采用传统的堆焊工艺修复Cr3~Cr5大型支撑辊难度大,母体金属与堆焊层容易在堆焊时发生相变,导致开裂。另外,传统的轧辊堆焊修复工艺不合理,修复的轧辊力学性能较差,限制了轧辊的使用寿命,大量报废的轧辊尤其是大型轧辊长期堆积在轧钢厂内,增加了生产成本,造成了极大浪费。为此,开展了大型热轧Cr3~Cr5支撑辊及大型冷轧Cr3支撑辊焊材制备、堆焊工艺及修复技术研究。技术实施表明,修复后的支撑辊使用寿命达到新轧辊的寿命,每支堆焊修复支撑辊上机使用至报废尺寸,至少可循环堆焊修复3次,使支撑辊单项辊耗成本在每个循环周期内降低40%~60%,同时解决了大型支撑辊焊接性能不稳定的难题。     

Compressive behavior and energy absorption of polymeric lattice structures made by additive manufacturing

Frontiers of Mechanical Engineering - Lattice structures have numerous outstanding characteristics, such as light weight, high strength, excellent shock resistance, and highly efficient heat...     

中间相炭微球在锂离子电池负极材料的应用进展

中间相炭微球(MCMB)具有良好锂离子扩散性、导电性和机械稳定性等优势,是目前应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料,但较低理论比容量是制约其发展的关键因素。为了获得性能优良的MCMB基锂离子电池负极材料,改性修饰和复合材料已然成为目前研发重点。笔者论述了碳结构、表界面和复合材料等微观结构设计对MCMB负极材料电化学性能的影响。从碳堆积结构类型、有序性、层间距以及球体粒径大小等方面,论述了碳结构微观设计对MCMB电化学性能的影响。发现具有乱层结构的MCMB在充放电过程中内部产生应力较小,且碳结构较稳定,具有优异循环稳定性;内部具有大量微孔或碳层间距较大的MCMB,在充放电过程中可提高锂离子在电极中的迁移速率,并提供更多的储锂空间,一般具有优良的充放电比容量和倍率性能;小粒径MCMB具有较短的锂离子迁移路径和随之增加的比表面积,通常具有较好倍率性能,伴随着可逆比容量和充放电效率的衰减。从表界面碳层改性、包覆和掺杂改性等方面,论述了表界面改性对MCMB电化学性能的影响。表面碳层修饰可增加MCMB与电解液的相容性及其比表面积,提高了与电解液的接触面积及贮锂容量,改善了锂离子电池负极材料的电化学性能;另外,MCMB表面包覆一层无定型碳,可避免其表面与电解液直接接触,减少电化学副反应的产生,提升其可逆比容量。从碳活性物质复合材料、非碳活性物质复合材料等方面,论述了复合材料微观结构设计对MCMB电化学性能的影响。碳活性物质可降低MCMB内部碳层结构的有序性,减少锂离子嵌入过程中的内部应力,提升MCMB循环稳定性。非碳活性物质诱导MCMB生成更加有序的碳层结构,提高MCMB的比表面积,从而改善MCMB表面与电解液分子的接触能力及其嵌锂性能,有利于提升MCMB负极材料可逆比容量、循环性能和倍率性能。MCMB具有高碳层间距和多缺陷位点等结构特征,有利于钠离子自由脱嵌,应用于钠离子电池时具有良好的可逆比容量、循环稳定性和倍率性能。MCMB的不规则定向层状结构经活化等处理具有较高比表面积,可应用于超级电容器电极材料。最后提出在高性能锂离子电池电极材料快速发展的需求下,从微观结构角度设计MCMB纳米复合材料将是MCMB负极材料的研究重点。