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金屬鎂可以用于二次電池的負(fù)極材料，具有資源豐富、環(huán)境友好、理論體積容量高、鎂沉積/溶解過程不易形成枝晶等優(yōu)點，在大規(guī)模儲能體系中具有很大的應(yīng)用潛力。然而，由于二價鎂離子的電荷半徑比大、極化率高，導(dǎo)致其與常規(guī)儲鎂正極材料中的晶格陰離子之間發(fā)生強的靜電相互作用，阻礙Mg2+離子在正極活性材料中的嵌入和擴散動力學(xué)，導(dǎo)致充放電速度緩慢。因此，鎂二次電池非常欠缺高性能的正極材料，嚴(yán)重阻礙了該領(lǐng)域的研究發(fā)展與應(yīng)用。 近日，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、介觀化學(xué)教育部重點實驗室、江蘇省先進有機材料重點實驗室金鐘教授帶領(lǐng)的“清潔能源材料與器件機制”研究團隊研發(fā)了基于一種特殊的置換反應(yīng)機制、非化學(xué)計量比的立方相硒化銅，用于高倍率的鎂二次電池正極材料。以該硒化銅為正極、金屬鎂為負(fù)極組裝的鎂電池能夠在100 mA g-1下表現(xiàn)出222 mAh g-1的最大放電比容量，在1000 mA g-1大電流密度下放電比容量仍可達155 mAh g-1，此外，在1000 mA g-1大電流密度下，電池循環(huán)500次之后，容量保持率約為84.3%。 該團隊通過簡單的一步溶劑熱法合成了一種高結(jié)晶度的非化學(xué)計量比的立方相Cu2-xSe納米片（圖1）。以Cu2-xSe為正極組裝鎂電池在100 mA g-1下循環(huán)25次后，放電比容量達到最大222 mAh g-1，在300、500和1000 mA g-1下，放電比容量分別可保持為182、166和155 mAh g-1，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能（圖2）。此外，該工作從正極和負(fù)極兩方面對電池經(jīng)歷較長的活化過程給予了一定的解釋（圖2f）。具體而言，隨著Mg2+的嵌入和脫出，Cu2-xSe電極材料的尺寸會逐漸減小，而適當(dāng)減小活性材料的尺寸可以有效地縮短Mg2+的擴散路徑，便于活性材料與電解液充分接觸，從而使容量增加。對于Mg負(fù)極來說，電解液中具有腐蝕性的氯離子會腐蝕Mg負(fù)極表面的氧化物等鈍化層，從而使Mg負(fù)極表面暴露出更多具有活性的金屬鎂表面，從而利于容量的提升和穩(wěn)定。最后，通過非原位表征技術(shù)（包括XRD、XPS、TEM和EDX等）對不同充/放電狀態(tài)的電極片進行詳細表征，實驗結(jié)果表明非計量比Cu2-xSe正極材料的儲鎂機制為一種特殊的鎂/銅離子置換反應(yīng)。該研究為基于可逆離子置換反應(yīng)機制的新型高性能多價離子電池電極材料的設(shè)計提供了新的思路。

本發(fā)明屬于無機／有機納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米 SiO2／硼酚醛樹 脂納米復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明采用了溶液共混法和超聲波輔助分散法相結(jié)合， 確保納米顆粒在復(fù)合材料中得到納米級分散；納米 SiO2表面經(jīng)過處理，使納米 SiO2與基 體樹脂硼酚醛樹脂之間形成了良好的界面，可以充分發(fā)揮出納米 SiO2、硼酚醛樹脂的優(yōu) 點。本發(fā)明的目的在于通過合理的工藝控制，制備出納米 SiO2含量不同的硼酚醛樹脂納 米復(fù)合材料。利用納米 SiO2的剛性、耐磨性、熱化學(xué)穩(wěn)定性和硼改性酚醛樹脂的良好的 力學(xué)性能、耐熱性和耐燒蝕性等優(yōu)點，制備出的納米 SiO2／硼酚醛樹脂納米復(fù)合材料可 廣泛用于高溫制動摩擦材料、耐燒蝕材料、特種結(jié)構(gòu)材料、防熱材料等眾多領(lǐng)域。 

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)在復(fù)雜的管道內(nèi)的行走和檢測，且對管道表面要求較低，能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)運動模式。 （2）能夠適應(yīng)一定尺寸范圍內(nèi)的管道測量，同時可以在惡劣的管道情況下進行繞管道一圈穩(wěn)定行走。 （3）在一定情況下可以完成水下的檢測作業(yè)。 （4）能夠?qū)崿F(xiàn)在線準(zhǔn)確測量管壁厚度、裂縫深度及范圍及其他管壁質(zhì)量缺陷，可以實現(xiàn)離線保存功能。 （5）能夠解決目前管道等特殊環(huán)境下普通測厚方法無法進行厚度測量及管壁質(zhì)量預(yù)測的問題； （6）采用永磁技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)無源測量，可避免因為電源失電而導(dǎo)致測量失誤的問題。

成果描述：項目于2012年國家立項（教育部）作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃，并資助十萬元；同年七月榮獲大學(xué)生科技“挑戰(zhàn)杯”四川省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽一等獎；十一月國家科技部組織在上海參加“首屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽 獲得全國百強 ”獎；年底國家知識產(chǎn)權(quán)局授予四項專利權(quán)。 該項目是四川大學(xué)自主開發(fā)的具有國際先進水平和我國自主知識產(chǎn)權(quán)的環(huán)保型高科技節(jié)能產(chǎn)品。“超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶技術(shù)”研制團隊的部分成員是唯一參加建設(shè)、生產(chǎn)過幾年輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶的團隊；該項目是針對目前為減少城市污染而大力發(fā)展的壓縮天然氣汽車研制的一種高科技配套關(guān)鍵產(chǎn)品-氣瓶，屬于高性能復(fù)合材料產(chǎn)品。這類氣瓶是融各類內(nèi)襯的密封性和復(fù)合材料的可設(shè)計性，高強度，輕重量的特點為一體,大幅度減輕了氣瓶重量,又保證承壓能力以及使用期間的疲勞壽命；國際上只有少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家才具有研究開發(fā)生產(chǎn)能力。 全塑料復(fù)合材料氣瓶已經(jīng)過廣泛的設(shè)計、試驗和現(xiàn)場的使用試驗結(jié)果也已證實；這種容器設(shè)計可以在汽車運行的環(huán)境和條件下安全地工作。全塑料復(fù)合材料氣瓶是安全的，耐疲勞的，其重量輕和價格之間是相匹配的；目前，這類氣瓶己得到世界上廣泛的承認(rèn)和接受，在許多領(lǐng)域內(nèi)市場正在迅速增加，特別是在各類公共汽車上的應(yīng)用，分外受到人們的重視和歡迎。這類超輕質(zhì)復(fù)合材料氣瓶不僅用于燃氣汽車的燃料容器，而且還廣泛用于消防，醫(yī)院以及宇航，井下作業(yè)人員的呼吸器，今后將逐步全面替代原有的鋼質(zhì)氣瓶和復(fù)合二代瓶，市場需求量很大，前景廣闊。產(chǎn)品具有極高的經(jīng)濟效益和社會效益，是我國未來最具商業(yè)價值的項目，也是國際上正在研究和發(fā)展的一類重要高技術(shù)產(chǎn)品。 項目采用高密度塑料作內(nèi)膽，并用計算機控制實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；配有調(diào)整氣瓶成型軌跡和控制機械性能的全套計算機輔助設(shè)計軟件，可生產(chǎn)多種規(guī)格與品種的產(chǎn)品；生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，技術(shù)成熟可靠；該技術(shù)是一個綜合應(yīng)用專利技術(shù)和專項技術(shù)，建成后的裝備及生產(chǎn)技術(shù)達到或超過國際先進水平。發(fā)展燃氣汽車的關(guān)鍵設(shè)備就是裝天然氣的氣瓶；氣瓶的質(zhì)量直接關(guān)系到燃氣汽車運行的安全與成本高低。 目前，國內(nèi)尚無企業(yè)涉足，市場無此類超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶銷售；而國外這類輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶賣價（1～2）萬元/只，價格非常昂貴。國內(nèi)投資一條生產(chǎn)線僅需2400萬元專用和輔助設(shè)備，廠房3000㎡，產(chǎn)值2.5～4 億元，利稅2～2.6億元。超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶（CNG4)樣品在四川大學(xué)產(chǎn)業(yè)科研院里展出，歡迎參觀咨詢；市場前景分析：該產(chǎn)品用于儲存天然氣、煤氣、石油液化氣、氧氣、氫氣等各種氣體的儲存；廣泛用汽車工業(yè)、船、潛水、消防、醫(yī)藥、民用、國防、航空、航天等領(lǐng)域，還可出口國外；主要用于汽車工業(yè)集團為新生產(chǎn)汽車配備原裝氣瓶及城市原有公共汽車和出租汽車的氣瓶改裝。 超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶的性能指標(biāo)居國際同類產(chǎn)品先進水平，采用高強度高模量纖維；生產(chǎn)成本低，與國外氣瓶相比有很強的性能價格比優(yōu)勢，產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢明顯；產(chǎn)品具有極高的經(jīng)濟效益和社會效益，是我國未來最具商業(yè)價值的項目，也是國際上正在研究和發(fā)展的一類重要高技術(shù)產(chǎn)品。 國際上只有少數(shù)發(fā)達國家才具有研究開發(fā)生產(chǎn)的能力。這類輕質(zhì)復(fù)合材料氣瓶不僅用于燃氣汽車的燃料儲存，而且還廣泛用于消防、潛水、醫(yī)療、宇航、以及井下作業(yè)人員的呼吸器等等，市場應(yīng)用前景十分廣闊。 近年來，隨著超輕質(zhì)復(fù)合材料氣瓶材料的成本降低，使得超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶在國內(nèi)外備受青睞，尤其在轎車、大巴和公交車上的應(yīng)用極具競爭力。 2014年11月我們調(diào)研了全國主要汽車制造集團總部，并與他們交流進行市場合作；如鄭州宇通集團、第二汽車制造集團、中國重型汽車制造集團、四川客車集團、成都蜀都客車等公司，并與他們進行了交流；通過交流進行市場合作，我們將根據(jù)他們生產(chǎn)的汽車空間來設(shè)計氣瓶的容量和尺寸大小，我們再按這些汽車制造廠的要求進行設(shè)計、生產(chǎn)，滿足用戶的要求；他們都表示產(chǎn)品出來后將優(yōu)先選用這類氣瓶； 我們看到和了解到鄭州宇通客車一輛大巴要安裝十一個鋼瓶，中國重型卡車一輛要安裝十二個鋼瓶，蜀都客車要安裝六個以上二代或鋼瓶，二汽集團的50萬輛轎車和與重慶長安公司合作生產(chǎn)的50萬輛面包車也都要安裝CNG氣瓶；了解到各種類汽車都是安裝的鋼瓶或復(fù)合二代瓶；船用的氣瓶也是安裝的鋼瓶或復(fù)合二代氣瓶。 通過全國主要汽車制造集團總部的調(diào)查和國家有關(guān)統(tǒng)計部門的資料介紹，國內(nèi)每年需求氣瓶量超過三百萬支以上；根據(jù)國家“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略，國外沿線六十多個國家的市場需求量將是很大的；可見國內(nèi)、外市場需求量十分巨大，前景廣闊。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶與鋼制氣瓶相比，超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶具有比強度高、重量輕（是鋼瓶的1/5）、安全減震性好等優(yōu)點，這類氣瓶綜合了復(fù)合材料的高比強度、可設(shè)計性以及內(nèi)襯的良好氣密性、優(yōu)良的耐蝕性等諸多優(yōu)點，使其達到高承壓能力、高疲勞壽命、質(zhì)輕、耐腐等優(yōu)良性能的完美結(jié)合。超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶具有耐高壓（25MPa），容積大（50L～400L），重量輕（同容積和同壓力下，S玻纖氣瓶為鋼瓶重量的60%，碳纖氣瓶為鋼瓶重量的35%,高分子材料纖維氣瓶為鋼瓶重量的1/5），可有效減少動力損失；耐腐蝕性能好，因氣瓶采用塑料內(nèi)膽，天然氣中的硫化氫氣體和水分對內(nèi)膽無腐蝕；安全性能高，因內(nèi)膽無腐蝕，從根本上消除了氣瓶爆炸誘因（硫化氫應(yīng)力腐蝕）；疲勞壽命長，產(chǎn)品經(jīng)過循環(huán)15000次無泄漏，且玻璃鋼耐侯性能比鋼強，產(chǎn)品設(shè)計使用壽命為15年；可設(shè)計性強，可根據(jù)不同車型生產(chǎn)出不同規(guī)格，材質(zhì)的氣瓶，滿足不同用戶的需要；抗凍及耐瞬時高溫?zé)g；防爆性能好，使用安全可靠，危險性小等特點。 該CNG氣瓶比強度高，可提高汽車的有效載荷，增加行駛里程。僅這一點就非傳統(tǒng)材料的氣瓶所能及。 破損安全性好，超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶中有大量的玻璃纖維，每平方厘米上的玻纖多至幾萬根。從力學(xué)觀點上看，是典型的靜不定系。當(dāng)超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶萬一超載并且少量纖維斷裂時，其載荷會迅速重新分配在未破壞的纖維上，這在短期乃至相當(dāng)一段時間內(nèi)不致使構(gòu)件喪失承載能力。如槍擊試驗，在距氣瓶50m 處，分別以7.62mm、12.7mm高射機槍、53式?jīng)_鋒槍、1.7mm穿甲燃燒彈、30m全爆彈對充滿高壓氣體的復(fù)合材料CNG氣瓶進行實彈射擊。實彈射擊時，容器被擊中后，瞬間起火，片刻自熄。高壓氣體從彈孔噴出，引起氣瓶彈跳、竄動，甚至飛出幾十米外。但子彈孔無擴孔現(xiàn)象，僅比子彈略大，無碎片。復(fù)合材料CNG氣瓶本身對周圍的破壞力僅是瓶體的撞擊力，這可通過以合適夾具固定氣瓶予以避免。不言而喻，鋼氣瓶爆破殺傷力就大得多了。 減振性好，超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶中的纖維與基體界面具有吸振能力，故震動阻尼甚高，抗聲振疲勞性亦佳。對超輕質(zhì)復(fù)合材料CNG氣瓶進行常溫爆破、高低溫爆破、溫度交變試驗、疲勞試驗、荷載振動試驗、荷載墜落、濕強度試驗、長期充氣儲存試驗，試驗結(jié)果與氣瓶多年在不同環(huán)境下使用的情況是令人滿意的。

（專利號：ZL 201410286150.3） 簡介：本發(fā)明公開了一種超級電容器用微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，屬于炭材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法是以煤瀝青和氧化石墨為碳源，以氫氧化鉀為活化劑，將煤瀝青和氧化石墨濕法混合，干燥后再與氫氧化鉀干法混合，將得到的混合物置于管式爐內(nèi)，在氮氣氣氛下進行加熱，制得超級電容器用微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料。本發(fā)明采用氫氧化鉀同時活化煤瀝青和氧化石墨制備超級電容器用微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料的方法，具有制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，所制備的微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料在超級電容器中具有高比容和高倍率性能等優(yōu)點。

本發(fā)明公開了一種基于離散元的單向增強復(fù)合材料代表性體元的生成方法，屬于復(fù)合材料仿真以及數(shù)值模擬技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：給定ＲＶＥ的幾何尺寸、纖維體積分?jǐn)?shù)和纖維半徑，其中纖維橫截面為圓形，生成過程中將纖維視為基本的離散元，ＲＶＥ剩余部分視為基體，即可生成滿足參數(shù)的代表性體元；生成纖維的過程是隨機的，生成的纖維在空間上是周期性分布的，即纖維在代表性體元的上邊界和下邊界、左邊界和右邊界的分布規(guī)律完全一致，所生成的代表性體元不依賴?yán)w維的預(yù)先分布和排列，能夠得到纖維體積分?jǐn)?shù)很大的代表性體元。

量子材料科學(xué)中心韓偉課題組在二維磁性體系中展開工作并取得了重要進展，觀測到了二維反鐵磁體系中磁振子的長距離輸運。MnPS3晶體是一種層狀反鐵磁材料，利用機械剝離手段得到了二維的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制備了用于測量磁振子輸運的非局域器件，器件結(jié)構(gòu)如圖A所示。器件左側(cè)Pt電極通過熱方法來注入磁振子，右側(cè)Pt電極探測在二維MnPS3中擴散傳輸?shù)拇耪褡印Ｔ诙S反鐵磁MnPS3中，實驗上觀測到了幾微米的磁振子擴散長度。并且從圖B中可以看出，隨著注入端和探測端距離的增加，探測到的非局域信號表現(xiàn)出e指數(shù)衰減的形式，跟一維漂移擴散模型的理論模型一致。在此基礎(chǔ)上，他們還系統(tǒng)研究了MnPS3厚度對磁振子弛豫性質(zhì)的影響。隨著MnPS3厚度從40nm降低至8nm，磁振子弛豫長度由4μm減小到1μm（圖C），這可能是由較薄的MnPS3中較強的表面雜質(zhì)散射效應(yīng)導(dǎo)致的。 二維材料中的磁振子輸運實現(xiàn)為二維磁性材料在磁振子電子學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也有望推動磁振子在量子尺度下的新穎量子物理性質(zhì)研究。圖：二維反鐵磁體系中磁振子輸運研究。（A）二維反鐵磁MnPS3中的磁振子輸運測量結(jié)構(gòu)示意圖。（B）自旋信號R_NL^*隨電極間距的依賴關(guān)系，與理論預(yù)言的e指數(shù)衰減吻合。（C）磁振子弛豫長度隨MnPS3厚度的依賴關(guān)系。

通過超微細無機阻燃粒子的表面復(fù)合改性，成功解決了無機粒子在聚合物基體中的均勻分散難題，實現(xiàn)了超微細粒子阻燃聚合物復(fù)合材料的高性能，從而研制出了兼具高強、阻燃性能的玻璃纖維復(fù)合材料。以這種高性能材料為依托，研發(fā)團隊先后研發(fā)了新型玻璃纖維復(fù)合材料自鎖式電纜槽、自帶安裝孔結(jié)構(gòu)的片狀膜塑料電纜槽、整體轉(zhuǎn)彎電纜槽和道床片狀膜塑料獨立式應(yīng)急疏散平臺等系列產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于四川、重慶、貴州等多條軌道交通線路，其中多種產(chǎn)品是首次在軌道交通領(lǐng)域使用。目前該項目成果已獲得4項發(fā)明專利、11項實用新型專利、6項外觀專利。

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本發(fā)明公開一種銅基粉末冶金剎車片材料及其制備方法和應(yīng)用，該銅基粉末冶金剎車片材料由如下重量百分比的原料制得：銅粉54wt％～67wt％，石墨13wt％，鐵粉4wt％～17wt％，鐵鉻合金8wt％～14wt％，碳化硅1wt％～4wt％，二氧化硅1wt％～4wt％；其制備方法包括如下步驟：1)按配比稱取原料，放入混料機中混配均勻；2)將混配好的原料裝入模具中，在真空氣氛或在氮氣保護下采用熱壓燒結(jié)或放電等離子燒結(jié)得到綜合性能優(yōu)異的剎車片材料。制得的剎車片材料致密度和硬度高，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，耐磨損，綜合性能優(yōu)異，可以滿足高鐵列車制動摩擦片需求。該銅基粉末冶金剎車片材料可用于制備剎車片，制備方法為：采用Q235作基材，將制備銅基粉末冶金剎車片材料的原料與基材經(jīng)熱壓燒結(jié)工藝進行復(fù)合燒結(jié)，得到剎車片。