Nano-composite LiMnPO4 as new insertion electrode for electrochemical supercapacitors

Nano-composite olivine LiMnPO₄ (nC-LMP) was found to exhibit facile pseudo-capacitive characteristics in aqueous as well as non-aqueous electrolytes. We demonstrated employing nC-LMP as positive electrode in hybrid electrochemical capacitors namely Li-Ion hybrid capacitors (LIC). Adapting a simple CVD technique, nano-crystallites of LiMnPO₄ were coated with carbon monolayers of ∼2 nm thick to circumvent its poor intrinsic electronic conductivity. The novelty is that the single crystallites were intimately covered with carbon ring and networked to the neighboring crystallites via the continuous carbon wire-like connectivity as revealed from HRTEM analysis. Single electrode faradic capacitance of 3025 Fg⁻¹ (versus standard calomel reference electrode) was deduced for carbon coated LMP, the highest reported hitherto in Li⁺ aqueous electrolytes. Employing nC-LMP as working electrode versus an activated carbon (AC), we obtained a high specific energy of 28.8 Wh kg⁻¹ with appreciable stability in aqueous electrolytes whereas in nonaqueous electrolyte there is an obvious increase in energy density (35 Wh kg⁻¹) due to wider potential window. That is, a full cell version of LIC, AC|Li⁺|LMP, was fabricated and demonstrated its facile cycling characteristics via removal/insertion of Li⁺ within nC-LMP (positive electrode) and the electrosorption of Li⁺ into mesoporous carbon (AC) (negative electrode). Such cells ensured a typical battery-like charging and EDLC-like discharging characteristics of LIC type electrochemical capacitors (ECs) which are desired to enhance safety and energy densities.     

Controlling the infrared optical properties of rf-sputtered NiO films for applications of infrared window

In this paper, we will focus on an IR transmittance enhancement technique from the window material point of view by using metal oxides, especially nickel oxide (NiO). At first, anti-reflection (AR) coatings were modeled by using the optical properties of NiO films. The transmittance of the model was predicted using Swanepoel’s model and verified with NiO film prepared by rf magnetron sputtering. Also, post-deposition annealing was performed and was found to change the optical properties of the NiO film. Therefore, we analyzed the annealing effect on the IR optical properties of the NiO film. Furthermore, we confirmed the durability of the NiO film and verified the possibility of this material being used in infrared optics.     

粗糙表面涂覆目标的太赫兹波散射特性研究

对具有涂覆层目标的太赫兹波段粗糙表面的散射特性进行了研究. 考虑到表面粗糙度的影响, 可先对反射系数进行修正, 再利用反射系数对等效电磁流进行修正, 得到粗糙涂覆表面的等效电磁流, 然后在物理光学方程的基础上得到粗糙表面涂覆目标的雷达散射截面; 最后进行图形电磁学可视化计算, 并采用Visual C++对模型进行OpenGL显示, 提取像素面元的有效信息对所得理论进行了仿真分析, 研究了不同入射角度、不同频率、不同介质、不同粗糙度和不同涂层厚度下的太赫兹波电磁散射特性, 得到了一些有参考价值的结论.     

多孔金属薄膜阻尼减振微观机理研究

研究了多孔金属薄膜的阻尼性能和微观机理. 采用分子动力学方法及扫描电镜(SEM) 原位观察实验手段对多孔金属薄膜阻尼进行研究, 得出金属薄膜应变滞后于应力周期性变化以及弹性势能周期性衰减的规律, 并通过应变滞后应力的时间差求得损耗因子; 从微观结构上可看出, 在薄膜孔缺陷附近\langle110angle晶向上经历了位错产生、 并且位错呈阶梯状向前发射的变化; 在SEM原位拉伸、卸载实验中观察到有微裂纹的萌生、斜向阶梯扩展、收缩及消失的周期过程. 结果表明: 在周期载荷作用下, 多孔金属薄膜的孔缺陷附近产生的位错可以挣脱开弱钉扎点并限制在强钉扎点上, 由于位错的变化及附近晶界间的相对滑动产生内摩擦, 消耗了系统的部分弹性势能, 引起金属薄膜的阻尼减振效应, 从而揭示了多孔金属涂层阻尼产生的微观机理.     

光学薄膜诱导偏振像差对大数值孔径光学系统聚焦特性的影响

大数值孔径光学系统表面光线的入射角较大, 会导致薄膜的偏振分离, 诱发偏振像差, 影响光学系统的聚焦特性. 本文利用矢量光衍射理论, 建立了光学薄膜各参量与光学系统聚焦光场的模型. 利用该模型分析了线偏振光入射时, 光学薄膜对光学系统聚焦光斑的扰动. 在此基础上, 探讨了应用了不同约束条件下得到的光学薄膜对最终聚焦光场的影响, 确定了减小薄膜扰动光学系统光斑的设计方法, 即额外添加透射率差和位相差的约束条件, 并且适当增加位相差约束的权重. 利用该方法优化设计的薄膜, 相比于普通减反膜而言, 对系统聚焦光场中心强度的提升可达约12.5%.     

Cr靶电流对Cr改性类石墨薄膜摩擦磨损性能的影响

采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备,在不同Cr靶电流参数下制备Cr改性类石墨薄膜,测试了薄膜的硬度、结合强度、摩擦系数和比磨损率,采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察薄膜的显微结构.结果表明:改变Cr靶电流不仅能够改变薄膜的化学成分,而且能够改变薄膜的显微结构;随着Cr靶电流增加,薄膜的断口出现纤维状结构,并逐渐发展为柱状结构;Cr的加入使得类石墨薄膜形成周期性层状结构;在干摩擦条件下,随着Cr靶的电流增加,GLC膜的摩擦系数先减小而后增大;当载荷较小时,薄膜的比磨损率随Cr靶电流的增加而增大,载荷较大时薄膜的比磨损率变化不大.化学成分和显微结构的变化引起GLC膜硬度和韧性的变化,从而改变了薄膜的摩擦磨损性能.     

沉桩问题的光弹性模拟研究

实现了桩身直接贯入的沉桩光弹性模拟方法。应用这一方法研究了沉桩过程中桩周土体中的弹性应力场及其影响区域，指出Ｖｅｓｉｃ土体扩孔理论的适用范围     

二硫化钼粘结固体润滑涂层的径向和切向微动损伤的比较研究

通过径向和切向微动试验考察了二硫化钼粘结固体润滑涂层的微动摩擦学特性 ,并利用扫描电子显微镜、能量色散谱和X射线光电子能谱等分析了两类微动损伤区的微观特征 .结果表明 :二硫化钼粘结固体润滑涂层具有良好的抗径向微动损伤性能 ;切向微动条件下无混合区存在 ,涂层损伤强烈依赖于位移幅值 ,并伴随MoS2 的氧化 ;径向微动损伤呈现切向微动部分滑移区的特征     

等离子喷涂碳化铬－镍铬涂层的摩擦学特性

在发展新型高效节能的汽车和飞机发动机用耐磨材料中，碳化铬－镍铬涂层是很有开发前景的材料之一．为了扩大这种涂层的应用领域并为其应用提供科学依据，用ＭＭ－２００磨损试验机，研究了等离子喷涂碳化铬－镍铬（质量比为３∶１）涂层分别与不锈钢、热压烧结Ｓｉ３Ｎ４和石墨组成摩擦副的摩擦学特性；用扫描电子显微镜、Ｘ射线能量色散谱仪和Ｘ射线衍射技术，考察了磨痕和磨屑的形貌、元素分布和物相组成；讨论了涂层分别与给定的３种材料配副时的磨损机理．结果表明：涂层与不同材料对摩时的磨损量差别很大，磨损机理也明显不同——涂层与不锈钢对摩时的磨损表现为层状颗粒的断裂与剥离；涂层与Ｓｉ３Ｎ４对摩时的磨损主要表现为涂层颗粒的断裂和断裂颗粒的脱碳氧化；石墨对涂层具有润滑作用     

彩色光弹性干涉影像分析系统

自行开发的“彩色光弹性干涉影像分析系统”首先利用CCD成像和图像采集设备,将光弹图像以数字图像的形式存储到计算机,然后通过对存储的光弹图像进行处理,得到物体边界、等差线、等倾线等数据。最后根据这些数据,绘制出主应力迹线,并进行二维的和三维的应力分析。本文着重介绍了系统整体设计以及系统研制的难点问题(彩色光弹图像处理、主应力迹线的绘制等)。系统可以通过对彩色图像进行分解,应用目前已经比较成熟的灰度光弹图像处理技术,来完成彩色图像的处理;也可以直接应用彩色信息来确定条纹级数,进行相关处理。彩色图像能够比灰度图像提供更精确的图像信息,以满足高精度测量的要求。