1 1.西安石油大学 材料科学与工程学院, 西安 710065
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
Mxenes以其优异的比表面积、高导电率和组分可调性而受到广泛研究, 并用作高效锂离子电池的电极材料。然而, 其有限的存储容量以及锂离子扩散引起的剧烈晶格膨胀限制了MXenes作为电极材料的应用。本研究设计了具有代表性的MXene材料卤化(氟化、氯化或溴化)-Ti3C2。采用基于密度泛函理论的范德瓦耳斯修正的第一性原理计算方法研究了表面端基(T=F-、Cl-和Br-)修饰对锂离子电池中Ti3C2负极的原子结构、电学性质、力学性质以及电化学性能的影响。研究表明, Ti3C2T2单层具有良好的结构稳定性、力学性质和导电性质。相比Ti3C2F2和Ti3C2Br2, Ti3C2Cl2单层具有较大的弹性模量(沿二维薄膜两个方向的弹性模量分别为321.70和329.43 N/m)、较低的锂离子扩散势垒(0.275 eV)、开路电压(0.54 V)和较大的理论存储容量(化学计量比为Ti3C2Cl2Li6时达674.21 mA·h/g), 这表明Ti3C2Cl2单层作为锂电池电极具有良好的安全稳定性和充放电速率。此外, 端基氯化扩大了层间距, 进而提高了Ti3C2Cl2中锂离子的可穿透性和快速充放电速率。本研究表明, 表面氯化的Ti3C2纳米薄膜是一种很有前途的锂电池负极材料, 为其它的MXenes基电极材料设计与开发提供了重要的设计思路。
MXenes Ti3C2 表面端基修饰 第一性原理计算 锂离子电池负极 层间距 MXenes Ti3C2 surface end group modification first-principles calculation Li-ion battery anode interlayer spacing
南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210001
采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术激发铝合金标样表面的不同位置,得到320组光谱数据;然后对原始光谱数据进行预处理,并选取铝合金中6种主要元素的20条特征谱线构成320×20光谱数据矩阵;再采用主成分分析法对光谱矩阵进行降维,使模型输入变量从20个降至6个;最后,将经过主成分降维的光谱数据作为径向基函数神经网络的输入量,对铝合金中5种主要非铝元素(Si、Fe、Cu、Mn和Mg)建立多元定标模型。结果表明:该模型的拟合优度均值为0.978,均方根误差均值为0.31%;主成分分析结合径向基函数神经网络的方法能够有效减小参数波动,并能校正基体效应,提高模型定量分析的精度和稳定性,尤其是对于Fe、Si和Cu等低含量元素的分析精度具有明显的提升作用。
光谱学 激光诱导击穿光谱 定量分析 神经网络 主成分分析 铝合金 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 193002
南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210001
激光诱导击穿光谱技术具有实时在线、非接触式测量和无损分析等优点,在物质检测领域得到了广泛应用,选择合适的分析谱线是其取得良好检测效果的重要基础。结合遗传算法(GA)的全局优化能力和粒子群算法(PSO)的局部搜索能力,提出了一种从激光诱导击穿光谱的原始光谱数据中自适应选择分析谱线与内标谱线的方法,利用该方法选择的分析谱线与内标谱线对铝合金中4种主要非铝元素(Mg、Mn、Si和Fe)进行定量分析,得到的拟合优度均值为0.972,均方根误差均值为0.35%,相对标准差均值为3.53%,最后遍历其他所有分析谱线进行定量分析,并对比它们的定标性能。结果表明,利用PSO-GA搜索优化得到的分析谱线与内标谱线较PSO、GA算法获得的谱线更优。
光谱学 激光诱导击穿光谱 谱线选择 遗传算法 粒子群算法 定量分析
江南大学 物联网工程与技术学院, 江苏 无锡 214000
提出了一种基于图像融合的立体图像质量评价方法。通过对立体图像的左右视图进行图像融合生成一幅彩色图像, 融合算法采用主成分分析（PCA）, 使用归一化互相关（NCC）视差图算法, 生成了对应的视差图; 对融合图像和视差图分别进行归一化亮度系数和谱能量参数的提取, 作为支持向量回归（SVR）的输入数据, 在经过充分的训练后对立体图像的质量评分进行预测。在LIVE 3D立体图像数据库上的实验结果表明, 提出的算法优于最新的无参考立体图像质量评价方法, 与人类的主观评价具有较好的一致性。
立体图像质量评价 无参考 主成份分析 视差图 归一化亮度系数 支持向量回归 stereoscopic image quality assessment no reference principal component analysis(PCA) parallax image(NCC) normalized luminance coefficient(MSCN) support vector regression(SVR)
1 大连理工大学 微纳米技术及系统辽宁省重点实验室，辽宁 大连 116023
2 大连理工大学 精密与特种加工技术教育部重点实验室，辽宁 大连 116023
为了精确控制燃料电池阳极燃料的温度，搭建了直接甲醇燃料电池(DMFC)测试用温度控制系统。针对温度控制对象为定速流动的特点，设计了用于加热流动液体的特殊结构，即将不锈钢软管以双层跑道的布局紧密贴合于三层黄铜板之间，以延长液体在加热块中的流动时间，保证出口流动液体温度的精确控制。计算了不同内径的不锈钢软管最小管长和控制系统的最小加热功率。采用半导体制冷片为流体加热/制冷元件，设计制作了其功率驱动和换向电路。采用基于PID闭环控制的VC++ 程序设计方法实现了温度自动控制。实验结果表明：温度控制系统的平均升/降温速度为14 ℃/min，稳态温度控制示值误差＜±2 ℃，能够满足DMFC恒定温度条件下实时测试的要求。
直接甲醇燃料电池 测试 温度控制 Direct Methanol Fuel Cell(DMFC) testing temperature control
