In recent years, manganese-based oxides as an advanced class of cathode materials for zinc-ion batteries (ZIBs) have attracted a great deal of attentions from numerous researchers. However, their slow reaction kinetics, limited active sites and poor electrical conductivity inevitably give rise to the severe performance degradation. To solve these problems, herein, we introduce abundant oxygen vacancies into the flower-like δ-MnO2 nanostructure and effectively modulate the vacancy defects to reach the optimal level (δ-MnO2-x-2.0). The smart design intrinsically tunes the electronic structure, guarantees ion chemisorption–desorption equilibrium and increases the electroactive sites, which not only effectively accelerates charge transfer rate during reaction processes, but also endows more redox reactions, as verified by first-principle calculations. These merits can help the fabricated δ-MnO2-x-2.0 cathode to present a large specific capacity of 551.8 mAh g-1 at 0.5 A g-1, high-rate capability of 262.2 mAh g-1 at 10 A g-1 and an excellent cycle lifespan (83% of capacity retention after 1500 cycles), which is far superior to those of the other metal compound cathodes. In addition, the charge/discharge mechanism of the δ-MnO2-x-2.0 cathode has also been elaborated through ex situ techniques. This work opens up a new pathway for constructing the next-generation high-performance ZIBs cathode materials.

以城市污水处理厂污泥和德兴铜矿尾矿为主要原材料, 经高温烧结制备陶粒, 通过试验确定原材料配比和烧制工艺参数, 分析陶粒的物理性能(堆积密度、表观密度、1 h吸水率、空隙率)、浸出液中重金属含量, 以及陶粒对铅离子的吸附性; 将陶粒以0%、20%、40%、60%、80%、100%(质量分数)的替代率替代普通混凝土中的碎石, 研究混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度变化。结果表明: 按照m(污泥)∶m(尾矿)∶m(黏土)=2∶3∶1将原材料混合造粒, 烧制工艺为(105±5) ℃干燥3 h, 400 ℃预热15 min, 1 000 ℃烧结12 min, 制得陶粒的堆积密度为528 kg/m3, 表观密度为1 004 kg/m3, 1 h吸水率为7.64%, 空隙率为47.37%; 陶粒浸出液中重金属含量均低于国家标准的限值; 烧结温度为960 ℃的陶粒在30 ℃恒温水浴锅加热条件下对铅离子的吸附率达到93.57%; 掺入陶粒之后, 随着陶粒替代率的升高, 陶粒混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度表现为先增大后减小的变化趋势, 当陶粒替代率为60%时, 标准养护28 d的立方体试块抗压强度达到最大(35.38 MPa), 当陶粒替代率为40%时, 劈裂抗拉强度达到最大(5.8 MPa)。

针对盐害治理目前常用的表面贴敷法、浸泡法等易造成硅酸盐材料二次破坏的问题，采用新型的雾化水汽控盐-脱盐法，借助激光粒度分析仪、X射线衍射仪、可见短波红外高光谱成像系统和离子色谱仪等手段，检测了对表面即将发生盐害的试样治理前后内部盐分的分布变化。结果表明：雾化水汽进入试样后对试样的润湿面为以喷雾点为中心的半球面，试样浅表层的盐分被运移到半球状润湿面外，得到了雾化水汽法控盐的路线，初步验证了雾化水汽法预防性治理硅酸盐质材料盐害的可行性。

针对某型号微纳遥感相机超轻质、低功耗、短周期和低成本的要求,设计了一种一体式超轻主支撑结构。从微纳遥感相机的任务需求出发,经过比较后选择钛合金作为主支撑结构的材料,并从质量和功耗两方面考虑选择了桁架式方案。建立了以基频为目标函数的拓扑优化数学模型,推导了目标函数的灵敏度,并通过采用改进的Heaviside密度滤波方法,得到了拓扑结果清晰的主支撑结构最优传力路径。以基频为目标函数建立尺寸的优化数学模型,得到了各部分的最佳设计尺寸,设计完成后的一体式主支撑结构质量为0.6 kg。有限元分析与实验结果表明:一体式主支撑结构能够满足光学系统的公差要求,且基频远高于卫星平台对光学载荷的要求,验证了拓扑优化设计方法和尺寸优化设计方法的正确性以及设计的合理性。

EAST (Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)装置的等离子体放电持续时间设计值为1000 s，目前放电长度已超过100 s。极向场电源(PF)是EAST的核心系统，有接近200路信号需要进行数据存储，每一次放电的数据量非常大，普通的数据库不能够满足长脉冲数据存储的要求。本文使用HDF5(Hierarchical Data Format)存储长脉冲数据，HDF5是可以存储不同类型的图像和数码数据的文件格式。本文采用HDF5的C接口，设计复合数据类型的数据集，为了实现实时存储与实时读取，将一次放电时间进行分割，并对数据进行分块存储和读取。通过可视化工具Hdfview查看数据集，以及Qt读取HDF5文件并进行波形显示，证明复合数据类型和分块数据集的正确性，以及分块写入与分块读取的可行性，同时对读写时间进行简单的测试，证明分块写入与分块读取方式具有高效性。

计算了采用二极管等效电压源模型和等效电阻模型的退磁回路电流响应和二极管功耗, 分析了两个模型的特点和差异, 在此基础上, 为了进一步提高精度, 充分考虑了二极管的非线性特性, 以实际二极管伏安特性进行曲线拟合建立函数关系式得到二极管非线性模型, 代入回路方程并求解。综合对比各模型的仿真结果后, 得出采用二极管非线性模型和等效电压源模型能更好地模拟退磁保护响应。

ITER极向场变流器是一种高功率大电流的六脉波桥变流器, 其额定容量41 MV·A、额定电流27.5 kA。为了承载如此大的额定电流, ITER极向场变流器被设计成每个桥臂由12个晶闸管支路并联组成。在温升试验中, 晶闸管支路中的晶闸管壳、快熔、软连接以及RC回路电阻等多个关键部位的温度需要检测, 如果每个晶闸管支路都布置测温点, 则测温点多达几百个, 大大增加其温升试验的难度。为简化测温点、便于温升试验, 本文采用先均流再温升的试验方法, 通过均流试验得出各桥臂均流系数, 在均流系数最小的三个桥臂中选出承担最大电流的晶闸管支路, 然后在温升试验中只需验证这三个承担最大电流晶闸管支路的温升。由焦耳定律可知, 只要承载最大电流的三个晶闸管支路关键位置的温升满足要求, 则其他晶闸管支路的温升一定满足要求。该试验方法将测温点由几百个简化成十几个, 为测温点的布置以及温度数据的采集带来便利。

介绍了静态磁场测试平台的结构和特点, 详细描述了采集监控系统的体系架构, 该系统是由数据采集管理系统和操作监控平台组成的。根据该系统的特点, 设计了基于Qt的数据采集管理系统和基于EPICS的操作监控平台。该系统实现了对静态磁场测试平台的实时控制、设备状态检测及监控、数据采集、存储及查看。该应用运行稳定, 能满足静态磁场测试平台对采集监控的需求。