三维大孔/介孔碳-碳化钛复合材料用于无枝晶锂金属负极

金属锂具有超高的理论容量(3860 mAh·g^-1)和低氧化还原电位(-3.04 V vs.标准氢电极),是极具吸引力的下一代高能量密度电池的负极材料。然而,循环过程中的体积膨胀、锂枝晶生长和“死锂”等问题严重的限制了其实际应用。合理设计三维骨架调控金属锂的成核行为是抑制锂枝晶生长的有效策略。本文中,我们发展了一种“软硬双模板”的方法合成了兼具大孔和介孔的三维碳-碳化钛(Three-dimensional macro-/mesoporous C-TiC,表示为3DMM-C-TiC)复合材料。多级孔道为金属锂的沉积提供了足够的空间,缓冲充放电中巨大的体积变化。此外,TiC的引入显著增强多孔骨架的导电性,改善锂金属的成核行为,促进金属锂的均匀成核和沉积,抑制锂枝晶生长。3DMM-C-TiC||Li电池测试表明,在循环300圈以后,库伦效率仍保持在98%以上。此外,所得材料与LiFePO₄ (LFP)组成的全电池也表现出优异的倍率和循环性能。本工作为无枝晶锂金属负极的设计提供了新的思路。     

鲸群优化的粒子滤波算法研究

针对标准的粒子滤波存在粒子贫化问题,提出了一种鲸群优化的粒子滤波算法。用粒子表征鲸鱼个体, 模拟鲸鱼群体搜寻猎物的过程,引导粒子向高似然区域移动。将粒子滤波中粒子的状态值作为鲸鱼群的个体位置,将粒子的状态估计转化为对鲸鱼群的寻优;通过鲸群的螺旋运动方式优化粒子的重要性采样过程,使粒子分布更加合理,对鲸群算法中的全局最优值引入最优邻域随机扰动策略,并在鲸鱼位置更新过程中加入自适应权重因子;选用一种典型的单静态非增长模型进行仿真测试。测试结果表明:提出的方法与传统的粒子滤波以及引力场优化的粒子滤波相比,在保证相同粒子数的前提下,算法的均方误差分别降低了28%和9%,证明了鲸群优化的粒子滤波算法具有更高的估计精度,并且在粒子数较少的情况下,可实现更准确的状态估计。     

反导火力单元空间杀伤区内拦截概率研究

拦截概率是评价反导作战效能的重要指标,对交战前任务规划至关重要。选取某一拦截弹建立其在空间的可达集区域,针对中段反导逆轨拦截情况,确立其在空间中的杀伤区。针对杀伤区内任一点可能为拦截点的情况,对某一来袭导弹的弹道轨迹,选取可拦截弧段上的理论拦截点,通过在选取不同高度上的理论拦截点上,调整拦截弹的发射位置,从而得到拦截点在杀伤区内不同高度,不同距离以及在不同的交汇角时对拦截概率的影响。为反导作战的阵地部署研究和交战策略提供了一定的参考。     

基于“标准-3”动能拦截弹的顺轨拦截方法研究

提出了针对大气层外机动目标的顺轨拦截方法,能够大幅度降低目标与拦截器之间的相对速度,缓和拦截器的过载需求,避免脱靶现象。采用“标准-3”拦截弹的公开参数建立数学模型,对大气层外机动弹头的顺轨拦截过程进行了仿真研究,仿真综合考虑了助推器和拦截器的质量变化、末制导初始对准误差、导引头的测量误差和盲区、动力学系统的响应延迟和过载约束。结果表明,在处于速度劣势的情况下,拦截器能够对机动目标进行精准碰撞,验证了顺轨拦截方法的工程实践意义。     

CdS@g-C3N4复合核壳纳米微粒的制备与光催化性能

采用水热法,在乙二胺和EDTA-2Na作用下,成功制备了CdS@g-C3N4复合核壳纳米微粒,并探讨了其生长机理。结果显示:CdS@g-C3N4复合核壳纳米微粒的比表面积是纯CdS纳米颗粒的14.0倍,具有良好的光催化活性和光稳定性。当反应条件为180℃、4 h、CdS/g-C3N4质量比1.9∶1时,CdS@g-C3N4的可见光催化性能最好,300 W氙灯光照2 h,RhB的降解率达95.2%,明显高于纯CdS。重复使用3次后,CdS@g-C3N4形貌、结构及光催化性能无明显变化。     

以二甲亚砜水溶液为反应介质低温合成纳米级磷酸亚铁锂

采用二甲亚砜水溶液为反应介质, 在常压和108 ℃条件下, 经短时间的液相反应直接制备出橄榄石结构的纳米级LiFePO₄. IR分析表明, 液相法直接制得的LiFePO₄晶体结构中含有少量的Fe^3＋. 将液相直接制备的样品与少量葡萄糖混合后在600 ℃下焙烧3 h得到类球形的LiFePO₄/C材料. 电化学测试结果表明, 这种纳米级LiFePO₄/C材料在0.2 C 倍率下放电容量达到157.2 mAh/g, 并且具有较好的放电平台. 5 C和10 C放电容量仍能达到126.1和103.4 mAh/g, 且循环200次后容量没有明显衰减, 表现出优异的倍率放电特性和循环性能.     

工型超材料共振研究

工型金属结构单元构成的超材料具有异常的电磁性质。利用时域有限差分法对工型结构超材料进行模拟研究后发现:当结构对称时,出现了3个模;当结构的对称性破缺和尺寸增加时,分别出现了1个新模,结构中存在5个特殊的反射模。建立理论模型,结合近场分布分析了这5个反射模形成的物理原因,认为:表面等离子体在工型结构单元内不同位置的共振耦合导致了这5个特殊的反射模;当结构的对称性破缺时,出现新的共振模;当结构尺度增加时,出现了高阶共振模。     

在线加压溶剂微提取-湍流色谱-高效液相色谱法同时测定管花肉苁蓉中3种苯乙醇苷

建立了在线加压溶剂微提取-湍流色谱-高效液相色谱(online PLME-TFC-HPLC)法,并将其应用于管花肉苁蓉中松果菊苷、毛蕊花糖苷和异毛蕊花糖苷3种苯乙醇苷类成分含量的同时测定。微量样品粉末(0.5 mg)置于空预柱芯中并用正相硅胶填充,得到提取池后装入预柱套(Security Guard^TM)。将预柱套置于70℃柱温箱中,将一根长聚醚醚酮(PEEK)管线(1000 mm×0.13 mm)连于预柱套末端,采用0.1%(v/v)甲酸水为提取溶剂,以2.5 mL/min的速度流经PEEK管线,产生高压,实现管花肉苁蓉的在线加压溶剂微提取,通过TurboFlow cyclone色谱柱在线净化和富集。引入两个电子六通阀,将整个分析过程分为提取阶段和洗脱阶段,并在洗脱阶段将TurboFlow cyclone色谱柱中的分析物反冲至Capcell PAK C₁₈ AQ分析柱上,以0.1%(v/v)甲酸水-乙腈为流动相进行梯度洗脱,以340 nm为检测波长同时定量分析松果菊苷、毛蕊花糖苷和异毛蕊花糖苷3种苯乙醇苷类成分。结果表明,3种苯乙醇苷类在1~200 mg/L范围内线性良好,相关系数r均大于0.999,定量限分别为0.50 mg/L(松果菊苷)、0.25 mg/L(毛蕊花糖苷)和0.38 mg/L(异毛蕊花糖苷),加标回收率为83.13%~114.00%,相对标准偏差为1.89%~13.34%。该方法简便、快速、可靠,不仅节约了药材和溶剂的使用量,而且极大地简化了前处理方法,省时省力,同时显著降低了化学成分在提取过程中降解的几率,适用于管花肉苁蓉中苯乙醇苷类化合物的含量测定。     

晶体相场方法模拟纳米孪晶结构

应用双模晶体相场模型,模拟共格纳米孪晶结构.结果表明:球状晶粒生长成的共格孪晶片层,在共格面上的原子排列有变形,容易出现位错;条状晶粒凝固生长成的共格孪晶界,比用球状晶粒长大生成的共格孪晶界的原子排列整齐.应用晶体相场模型,可以精确计算纳米孪晶带的厚度,设计和控制带内的原子层数,实现人工操纵纳米共格孪晶片层结构,指导实验研究纳米孪晶结构及其与性能的关系.     

相场方法研究定向退火条件下柱状晶粒的形成过程

根据晶界迁移率与温度的关系,将晶粒长大过程控制在一定宽度的热区内,构建了具有无限大温度梯度且在热区内温度均匀的热区模型,并应用相场方法研究了热区温度和热区宽度对单相多晶材料中柱状晶粒结构形成过程的影响。所得晶粒形貌与实验结果吻合。