自支撑氮掺杂石墨烯纸柔性电极的制备及其储锂性能的研究

以氧化石墨烯(GO)为原料,尿素为氮掺杂剂,采用固/气界面水热反应的方式,即在反应釜内将GO抽滤得到的氧化石墨烯纸(GOP)与尿素分解产生的氨蒸气相互作用,成功制备出自支撑氮掺杂石墨烯纸(NGP)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(RS)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试对样品进行形貌结构及电化学性能的表征。测试结果表明:水热条件下尿素能有效地实现氧化石墨烯纸的氮掺杂,氮掺杂量为7.89%;氮掺杂石墨烯纸在100mA/g和500mA/g的电流密度下,充放电循环100周之后,放电比容量可分别保持在288mAh/g和190mAh/g。采用改进的固/气界面水热反应法制备的氮掺杂石墨烯纸较未掺杂石墨烯纸可逆比容量提高了近2.5倍,具有良好的循环稳定性,可为制备高性能的柔性锂离子电池负极材料提供新方法。     

消化道吻合材料的研究新进展

消化道重建是胃肠外科的重要课题之一,消化道吻合用材料的进步极大地促进了胃肠外科手术的进步,使其微创化成为可能。消化道重建涉及到的材质主要有:手工缝合的缝线、器械吻合的吻合钉、记忆合金或磁性吻合环等其他新兴材质,目前临床使用最多的是钛或钛合金。在过去数十年里,在医学、材料学、工程学跨越式发展的大背景下,各种用于吻合消化道的新材料层出不穷。总的来说,呈现出由不可降解向可降解变化,由惰性向生物活性进化的趋势。吻合材料的每一次改进,都或多或少地促进了现代外科技术的发展。     

用于锂离子电池的石墨烯及其复合负极材料的研究进展

石墨烯复合材料因具有高比表面积、高比容量、优异的导电性、显著的化学稳定性,在锂离子电池领域具有巨大的应用前景。在负极复合材料中,石墨烯不仅可以形成导电网络提升复合材料的导电性能,而且还可以缓冲材料在充放电过程中的体积效应,提高了材料的倍率性能和循环寿命,为设计大容量高稳定性的锂离子电池提供了理论保证。因此制备不同组成和结构的石墨烯复合材料是一个非常有价值的课题。对近年来国内外运用不同方法制备不同组成和结构的石墨烯复合材料的研究结果做了综合评述和展望。     

一维纳米材料在锂离子电池中的研究进展

主要评述了近年来纳米棒、纳米管、纳米带、纳米纤维等一维纳米材料在锂离子电池正负极、隔膜及全固态电池固态电解质中的应用。一维纳米材料的比表面积大、孔隙率高,能为锂离子提供更短的嵌入脱出路径,还能有效缓解电池工作时产生的体积效应,从而大大提高锂离子电池的性能。介绍了不同方法制备的一维纳米材料在锂离子电池中对电化学性能的优化及提升,并重点介绍了具有产业化前景的静电纺丝法制备用于锂离子电池的一维材料近年的发展;展示了一维纳米材料在锂离子电池中的研究进展,并展望了其发展方向。     

Al2O3基陶瓷材料增韧的研究进展

Al_2O_3基陶瓷材料具有高的化学稳定性,有较好的应用前景,但其脆性限制了它的推广应用,对氧化铝陶瓷进行增韧是解决其脆性问题的一条重要途径。简要介绍了目前氧化铝陶瓷的增韧方法和增韧机理,综述了氧化铝陶瓷增韧的研究现状,分析了氧化铝陶瓷增韧研究中存在的主要问题,展望了氧化铝陶瓷增韧的发展方向,提出了原位生长及复合增韧是高性能Al_2O_3基陶瓷材料的研究重点。     

用于构建可溶性微针的基质材料及其复合材料

可溶性微针作为新型透皮给药制剂,打破了传统皮肤给药制剂不能用于大分子药物经皮给药的局限,且具有无痛、无创、无出血、卫生、生物相容性好、便于患者自主使用等诸多优点。近年来可溶性微针的研究已成为备受关注的热点。基质材料的选择直接影响微针的制备及皮肤刺入、药物释放等性能。介绍了可溶性微针的研究现状,对基质材料进行了分类与介绍,并综述了基质材料的复合使用及效果。同时介绍了韧性材料和脆性材料的特性及其复合后的协同效果,进而对该领域存在的问题和研究方向进行了讨论和展望。     

电加工8418钢的能量分配与表面粗糙度模型

针对电火花加工8418钢构建一种采用不同电极材料加工时的表面粗度模型。采用实验与有限元仿真分析相结合的手段,首先通过实验分别得到紫铜电极、CuW70电极加工8418钢的表面粗糙度Ra,然后采用ANSYS软件仿真分析单脉冲放电加工8418钢的电蚀凹坑半径与深度,结合表面粗糙度模型计算出仿真Ra,通过对比实验得到的表面粗糙度Ra,分析得出紫铜电极、CuW70电极加工8418钢时工件上的能量分配系数η分别为33%和24%。最后对能量分配系数和表面粗度模型进行了实验验证,通过误差分析,不同电极加工的表面粗糙度最大误差为9.59%,证明了能量分配系数和表面粗度模型是准确的。通过对比实验和分析结果,得出不同电极材料对能量分配系数的影响,同时随着脉冲放电能量的增加,η对凹坑半径与深度的影响增大,采用紫铜电极与CuW70电极加工8418钢时Ra差异增大。     

铝合金厚板搅拌摩擦焊焊缝局部金属的塑性流动特征

以0.02mm厚铜箔为标示材料,采用带三角平面圆锥形搅拌针对20mm厚7075-T6铝板进行焊接。通过测试沿焊缝厚度方向上温度场分布及观察标示材料分布状态,分析焊缝局部金属塑性流动行为特征。结果表明,沿焊缝厚度方向上自上而下的金属温度逐渐降低;焊缝上、下表面温度差约为90℃;同一厚度上相对称的两点,位于前进边金属的温度高于返回边约15℃。位于焊核区上部的铜箔呈细小颗粒状均匀分布;下部铜箔则呈层片状分布,且向前进边偏移。焊核区由多个呈纹路状、有序排列的洋葱环结构相互层叠而成,这与焊缝塑化金属沿轴向迁移方式发生变化有关。     

空间碎片高速撞击的数值模拟方法评述

计算机数值模拟是实现空间碎片撞击效应地面模拟的重要手段之一。撞击速度增加,撞击的物理机制和效应将发生改变,计算机数值模拟方法也应随之丰富和全面。介绍了基于有网格和无网格方法的高速撞击数值模拟发展历程,并针对数值模拟中常用的有限元法和SPH法进行了分析比较,阐述了高速撞击计算机模拟中无网格法的计算优势,并提出量子力学在未来无网格法数值模拟中的可能应用。为空间碎片高速撞击更加真实可靠的数值模拟提供参考。     

复合材料基镂空网壳结构的建模与仿真

为进一步挖掘复合材料构件的轻量化和成型形态等结构特性,提出了突破传统满铺结构的曲面镂空等厚度网壳构件的数学模型,并对其成型表面的形态和效果进行了实验验证.运用三维空间曲面映射法建立笛卡尔参数坐标系,在单位球面上建立并推导了网壳构件曲面测地线弧及测地线交角的高斯第I基本型模型,利用MATLAB对该模型的正交编织算例进行了仿真和构型验证.结果表明:除仿真构件边缘平齐一致性不足外,该仿真构型与预期结果构型轮廓相符.为进一步验证该模型用于实际生产制造的可行性,采用预浸纤维复合材料带为基材,经编织、固化生产出该模型的5×5网壳结构成品试件.该研究为复合材料壳体超轻化且低成本结构成型提供了新思路,可为网壳类结构制件的支撑筋/骨架设计提供建模新方法.