二价与四价金属离子等摩尔共掺杂的锂离子电池正极材料LiMn1.9Mg0.05Ti0.05O4的制备与表征

以氢氧化锂、乙酸锰、硝酸镁和钛酸丁酯为原料, 以柠檬酸为螯合剂, 采用溶胶-凝胶法制备了二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂的尖晶石型锂离子电池正极材料LiMn_1.9Mg_0.05Ti_0.05O₄. 采用热重分析(TGA), X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM)和电化学性能测试(包括循环伏安(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)测试)对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征. 结果表明: 780℃下煅烧12 h 得到了颗粒均匀细小的尖晶石型结构的LiMn_1.9Mg_0.05Ti_0.05O₄材料, 该材料具有良好的电化学性能, 在室温下以0.5C倍率充放电, 在4.35-3.30 V电位范围内放电比容量达到126.8 mAh·g^-1, 循环50 次后放电比容量仍为118.5mAh·g^-1, 容量保持率为93.5%. 在55℃高温下循环30次后的放电比容量为111.9 mAh·g^-1, 容量保持率达到91.9%, 远远高于未掺杂的LiMn₂O₄的容量保存率. 二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂LiMn₂O₄, 改善了尖晶石锰酸锂的电子导电和离子导电性能, 使其倍率性能和高温性能都得到了明显的提高.     

TC21钛合金显微组织对超长寿命疲劳行为的影响

本文主要研究钛合金的网篮尺寸对于超声疲劳行为的影响。研究发现,对于TC21钛合金,高应力下疲劳裂纹萌生于试样表面;低应力下疲劳裂纹萌生于试样亚表面。最大应力-循环次数(S-N)曲线显示,在两段连续下降的曲线之间有一个表面萌生向内部萌生的转变平台。对于网篮尺寸为60μm的钛合金,转变平台对应的应力幅为540MPa,疲劳极限为430MPa。网篮尺寸为40μm的转变平台应力幅为600MPa,疲劳极限为530MPa。分析得知网篮尺寸为60μm的TC21钛合金疲劳性能低于网篮尺寸为40μm的TC21钛合金。     

八信道高温超导多路器的实验研究

文中首先分析八信道高温超导多路器设计的方案,以及实现八信道高温超导多路器的技术;给出了用MgO基片为衬底,YBCO超导膜制备的高温超导滤波器设计仿真曲线及实际测试曲线;并对多路器所用制冷器的制冷量进行了计算;最后给出八信道高温超导多路器的实际测试曲线。     

单片超导微带延迟线

设计仿真了微带曲折结构的延迟线,并采用直径为2英寸,厚度为0.3mm的铝酸镧衬底双面超导薄膜制备了实际的电路。实测结果显示:此单片高温超导微带延迟线样品在1~6GHz的频率范围内,延时26ns以上,插入损耗小于0.11dB/ns,驻波比优于1.3。     

尖晶石型LiMn2-xInxO4(x=0，0.01，0.02，0.05)的合成及电化学性能研究

以醋酸锰、氢氧化锂和三氧化二铟为原料,以柠檬酸为配位剂,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂In的尖晶石LiMn2-xInxO4(x=0,0.01,0.02,0.05),采用XRD、SEM对目标材料进行了结构和形貌表征,采用恒流充放电、循环伏安(CV)以及交流阻抗(EIS)谱测试对材料进行了电化学性能表征,考察了不同In掺杂量对材料性能的影响。结果表明,当In掺杂量为1%时,LiMn1.99In0.01O4样品具有纯的尖晶石锰酸锂结构,在0.5C和3.4～4.35 V电压范围条件下,LiMn1.99In0.01O4的初始放电容量为119.9 mAh.g-1,经过1C 30次,2C 30次,再0.5C 5次循环后,其放电容量保持率为84.9%,显示了良好的电化学性能。掺杂1%的In的样品比未掺杂的样品具有更优的高温循环稳定性能。     

热核聚变实验堆中超导母线绝缘层的红外热波检测

本项研究的目的在于探索热核聚变实验堆中超导母线绝缘层的主动式 红外热波检测方法.文中用装有热水的薄膜袋对预埋脱黏缺陷的试件表面进行接触热激励; 给出了在面热源作用下长圆柱内一维瞬态导热的近似理论模型;通 过对理论模型的模拟和分析,发现对热波降温信号进行微分处理可有效提高缺陷和 非缺陷信号对比度;与闪光灯激励的结果进行比较,显示接触热激励的检测深度优于 闪光灯脉冲热激励.     

热壁条件下油气的热着火现象

设计了高温热壁油气热着火实验系统,对受限空间油气混合气体在热壁条件下的热着火现象进行了实验研究。根据实验结果,详细讨论了油气混合物的着火方式、临界着火温度、着火压力范围以及体积分数、温度的变化规律。实验发现:热壁条件下油气混合物引燃分为油蒸气的热裂解-油气快速氧化反应-油气急速氧化反应3个阶段;油气混合物着火模式为燃烧、热爆燃和热爆炸;油气在汽油自燃点附近开始快速化学反应,热着火临界温度高于汽油自燃点近80 K;温度特征曲线在着火时具有突变性质;热壁温度达到783～873 K时,存在压力范围为2.2～17.6 kPa的三角形油气热着火压力半岛。     

二价与四价金属离子等摩尔共掺杂的锂离子电池正极材料LiMn_(1.9)Mg_(0.05)Ti_(0.05)O_4的制备与表征

以氢氧化锂、乙酸锰、硝酸镁和钛酸丁酯为原料,以柠檬酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备了二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂的尖晶石型锂离子电池正极材料Li Mn1.9Mg0.05Ti0.05O4.采用热重分析(TGA),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和电化学性能测试(包括循环伏安(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)测试)对所得样品的结构、形貌及电化学性能进行了表征.结果表明:780°C下煅烧12 h得到了颗粒均匀细小的尖晶石型结构的Li Mn1.9Mg0.05Ti0.05O4材料,该材料具有良好的电化学性能,在室温下以0.5C倍率充放电,在4.35-3.30 V电位范围内放电比容量达到126.8 m Ah·g-1,循环50次后放电比容量仍为118.5m Ah·g-1,容量保持率为93.5%.在55°C高温下循环30次后的放电比容量为111.9 m Ah·g-1,容量保持率达到91.9%,远远高于未掺杂的Li Mn2O4的容量保存率.二价镁离子与四价钛离子等摩尔共掺杂Li Mn2O4,改善了尖晶石锰酸锂的电子导电和离子导电性能,使其倍率性能和高温性能都得到了明显的提高.     

β-MnO_2和α-Mn_2O_3纳米棒的自牺牲模板法制备、表征和应用

在150℃下,仅以高锰酸钾溶液和无水乙醇为原料,通过水热反应合成前驱体γ-Mn OOH纳米棒.以γ-Mn OOH纳米棒为自牺牲模板,分别在350和600℃下煅烧90 min,制备出高纯度的β-Mn O2和α-Mn2O3纳米棒.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及热重分析(TGA)等对所制备的样品进行表征.结果表明,前驱物γ-Mn OOH为高纯度的纳米棒状晶体,直径约100~300 nm,长度可达数微米,且终产物β-Mn O2和α-Mn2O3均具有较高的纯度,也很好地保持了前驱物的纳米棒状结构.以二者为锰源,通过固相反应合成出尖晶石Li Mn2O4正极材料.当充放电倍率为0.5 C时,其首次放电比容量分别可达到120.4和123.9 m A·h/g,而且表现出良好的循环性能和倍率性能.     

连续碳纤维增强碳化硅的辐照效应

连续碳纤维增强碳化硅材料除了具有碳化硅材料固有的低中子活化性能,低衰变热性能和低氚渗透性能等优点以外,还具有密度低、线性膨胀系数小、高比强度、高比模量、耐高温、抗氧化、抗蠕变、抗热震、耐化学腐蚀、耐盐雾、优良的电磁波吸收特性等一系列优异性能,是各类核工程重要的潜在候选材料。在核聚变工程应用领域,连续碳纤维增强碳化硅材料作为第一壁材料不可避免地会受到各种辐射粒子的影响。研究清楚这些辐射粒子对它的辐照效应对其在核工程领域的安全使用至关重要。采用蒙特卡罗方法与分子动力学方法进行模拟计算,研究了氕、氘、氚和氦四种粒子对连续碳纤维增强碳化硅的辐照效应。SRIM和LAMMPS计算结果表明:当入射原子能量为100 eV,连续碳纤维增强碳化硅中碳的浓度在80%~85%时,氕、氘、氚和氦原子的溅射率存在最小值;入射粒子的种类对溅射率的影响显著,氦原子的溅射率大于氘原子和氚原子,而氘原子和氚原子的溅射率相差不大但均显著大于氕原子;溅射率随入射能量的增加先迅速增加后逐渐减小,氕、氘、氚和氦原子入射能量分别在200,400,600和800 eV时存在溅射率最大值;当氦原子入射能量为100 eV时,溅射率随入射角度的增加而逐渐减少。这些结果对连续碳纤维增强碳化硅材料在核工程上的应用具有一定的参考意义。Continuous carbon fiber reinforced silicon carbide material has the low neutron activation, low decay heat performance and tritium permeability, which are inherent performance of silicon carbide materials. It also has other advantages such as low density, small linear expansion coefficient, specific strength and specific modulus, high temperature resistance, oxidation resistance, creep resistance, thermal shock, resistance to chemical corrosion, salt fog resistance, excellent electromagnetic wave absorption properties, etc. It is an important potential candidate material in various field of nuclear engineering. In the field of nuclear fusion engineering applications, continuous carbon fiber reinforced silicon carbide as the first wall material will inevitably be bombarded by a variety of radiation particles. The radiation effect is critical to its safe use in nuclear engineering. The Monte Carlo method and the molecular dynamics method were used to study the radiation effect of protium, deuterium, tritium and helium on continuous carbon fiber reinforced silicon carbide. The SRIM and LAMMPS simulation results show that when the incident energy is 100 eV and the concentration of carbon in the continuous carbon fiber reinforced silicon carbide is about 80% ~ 85%, the sputtering yield of protium, deuterium, tritium and helium atoms have the minimum values. The kind of incident particle has a significant effect on the sputtering yield. The sputtering yield of helium atoms is larger than that of tritium atoms and deuterium atoms. There is not much difference between the sputtering yield of deuterium atoms and tritium atoms, and both the sputtering yield of deuterium atoms and tritium atoms are larger than that of protium atoms. The sputtering yield initially increases rapidly with the increase of the incident energy and then decreases gradually. The incident energy of the protium, deuterium, tritium and helium atoms has the maximum value of the sputtering yield at 200, 400, 600 and 800 eV, respectively. When the incident energy of helium atoms is 100 eV, the sputtering yield decreases while the increase of the incident angle. These results can provide a certain reference for the application of continuous carbon fiber reinforced silicon carbide materials in nuclear engineering.