作者单位
摘要
1 天津工业大学纺织科学与工程学院 天津 300387
2 天津金发新材料有限公司 天津 300000
通过γ射线辐照技术引入“自掺杂”缺陷,优化硬碳层间尺寸和孔结构。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、等温氮气吸脱附等方法探究了吸收剂量对硬碳层间距与内部缺陷、无序结构的影响;通过恒电流充/放电研究了材料的电化学性能。结果表明:较低剂量辐照会提升硬碳表面结晶度,而随着吸收剂量的增加,硬碳无序结构增多,辐照后硬碳电化学性能得到明显改善。在140 kGy剂量辐照下,硬碳呈现出425.343 m2/g的高比表面积,硬碳在30 mA/g能够提供300 mAh/g的储钠容量,在1 A/g大电流密度容量仍然保持在195 mAh/g,对比未辐照处理的硬碳,电极容量提高了3倍,并且在大倍率充/放电过程中保持优良的稳定性能。这项工作为设计先进的纳米材料及缺陷工程在储能领域的应用提供了新的途径和思路。
γ射线 辐照 硬碳 缺陷 层间尺寸 储钠性能 γ-Ray Irradiation Hard carbon Defects Interlayer spacing Sodium storage properties 
辐射研究与辐射工艺学报
2024, 42(1): 010202
作者单位
摘要
1 中铁二十三局集团有限公司, 成都 610072
2 四川大学 水利水电学院 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室, 成都 610065
在水平缓倾岩层中进行隧道爆破开挖时, 由于水平软弱夹层的存在, 导致隧道爆破施工时各部位出现严重的超欠挖问题。以穿越水平砂页岩互层的成昆铁路保安营隧道为工程依托, 采用LS-DYNA软件对不同厚度的砂页岩互层隧道爆破效果进行模拟分析, 提出了合理的爆破控制参数, 并通过现场爆破试验验证了参数的可靠性。主要研究成果为: ①在水平岩层中爆破开挖时, 岩体沿水平方向损伤范围较大, 岩体裂纹沿水平方向扩展较深, 尤其是砂岩与页岩交界的地方; 而沿垂直方向破损范围较小, 炸药能量利用率较低。②水平砂岩互层围岩爆破效果受炮孔间距和软弱页岩厚度影响显著; 页岩夹层厚度较薄时, 应选用较小炮孔间距; 随着页岩夹层厚度的增大, 布置较大炮孔间距并结合空孔则可以有效地生成可控裂缝, 取得较好的光面爆破效果。③确定了不同厚度砂页岩互层围岩爆破的最优炮孔间距: 页岩厚度为5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、30 cm时, 炮孔间距最优取值分别为42 cm、46 cm、50 cm、54 cm; 在水平岩层中采用钻爆法施工时, 必须严格把控炮孔位置, 尽可能降低爆破振动。
隧道 水平层状围岩 软弱夹层 爆破参数 现场试验 tunel horizontal layer of rock weak interlayer blasting parameters field test 
爆破
2023, 40(3): 52
作者单位
摘要
1 燕山大学机械工程学院,河北 秦皇岛 066004
2 陆军工程大学石家庄校区火炮工程系,河北 石家庄 050003
激光选区熔化(SLM)成形316L不锈钢的内部残余应力是影响成形件力学性能的关键因素之一。考虑到重熔回火效应对残余应力的影响规律,笔者提出了成形件“层间激光重熔”的成形方式,针对性研究了层间重熔对SLM成形件内部残余应力的影响。利用有限元软件Abaqus建立成形过程的三维瞬态仿真模型,模拟了间隔1~10层重熔与未重熔成形件内部残余应力的变化规律,并通过实验研究了间隔2、5、10层重熔与未重熔成形件的内部残余应力、显微组织、表面形貌、抗拉强度、冲击韧性及显微硬度。结果表明:层间激光重熔在重熔层及其相邻层产生的回火效应有利于降低成形件内部的残余应力,使力学性能得到改善。当重熔间隔为2层时,成形件内部残余应力的测量值和模拟值分别较未重熔样件降低了77.1%和70.6%,同时成形件的抗拉强度达到702.99 MPa,相较于未重熔样件提高了6.2%;冲击吸收功达到209.5 J,相较于未重熔样件提高了11.97%;显微硬度达到391.8 HV,相较于未重熔样件提高了6.35%。分析认为,采用层间激光重熔方式可以显著降低成形件内部的残余应力,提高成形件的力学性能。
激光技术 激光选区熔化 层间激光重熔 316L不锈钢 内部残余应力 力学性能 显微组织 
中国激光
2023, 50(24): 2402302
刘文通 1,2,3李丽娟 1,2,3,*任姣姣 1,2,3顾健 1,2,3[ ... ]陈奇 3
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院,广东 中山 528400
电力绝缘子具有机械强度高、表面不易发生裂缝、老化速度慢等功能,在电力领域具有广泛应用。为了研究电力绝缘子层间气隙,构建了具有三层电力绝缘子的太赫兹(THz)波反射传播模型。模拟电力绝缘子层间气隙,制作了橡胶-环氧树脂板层间气隙缺陷样件。对含有层间气隙缺陷的样件的波形进行分析,能够检测厚度为100 μm的层间气隙缺陷,并对层间气隙厚度进行了计算。经数显千分测厚仪验证,THz检测层间气隙厚度的准确率达到95.61%。对缺陷样件进行能量积分成像并采用最大类间方差(Ostu)二值化方法提取气隙缺陷,为了验证THz检测的识别准确度,采用光学三坐标扫描仪对粘接缺陷重构提取缺陷面积,检测准确率达到95.29%。本文研究为电力绝缘子中含有层间气隙缺陷的检测提供了新方法。
仪器,测量与计量 电力绝缘子 层间气隙 反射传播模型 缺陷厚度检测 缺陷面积检测 
激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2112002
作者单位
摘要
河北工业大学土木与交通学院,天津 300401
混凝土材料的制备与性能优化是建筑3D打印结构化发展与应用的基础。3D打印混凝土材料的宏观力学性能、长期耐久性能均与界面细观结构直接相关。本文明确了3D打印混凝土层间界面水分状态(水膜)的形成机制,测试了不同打印层厚条带的水膜随时间的演化规律,通过CT扫描技术研究了层间间隔时间、打印层厚、环境状态对层间界面孔隙特征的影响,揭示了层间界面水分状态、层间界面孔隙特征及层间黏结性能三者之间的相互影响机制。结果表明:层间界面孔隙率随单位面积上层间界面水分质量的增长而降低,层间界面水分质量是较打印参数而言更直接的层间界面状态影响因素;层间水分状态和界面细观孔隙特征直接影响着3D打印混凝土材料的宏观力学强度。
3D打印混凝土 层间界面 水分状态 孔隙特征 黏结强度 3D printed concrete interlayer interface moisture state pore characteristic binding strength 
硅酸盐通报
2023, 42(7): 2281
李涛 1曹鹏飞 1胡力涛 1夏勇 1[ ... ]孙翱魁 1,2,*
作者单位
摘要
1 1.湖南工业大学 包装与材料工程学院, 株洲 412007
2 2.中南大学 冶金与环境学院, 长沙 410083
二硫化钼(MoS2)作为水系锌离子电池的正极材料, 受到锌离子(Zn2+)与主体框架之间的强静电相互作用表现出缓慢的反应动力学。并且MoS2的层间距较窄难以嵌入大尺寸水合Zn2+, 导致MoS2电极呈现出较低的放电比容量。本研究通过一种简单的氨水辅助水热法制备了NH4+扩层的二硫化钼(MoS2-N)电极, 氨水分解产生的氨气在促进硫代乙酰胺水解和提供还原性S2-的同时, 还会产生大量NH4+作为插层离子, 将MoS2的层间距由0.62 nm扩展至0.92 nm, 进而大大降低了Zn2+嵌入能垒(改性电极的电荷转移电阻Rct低至35 Ω)。当电流密度为0.1 A·g-1时, MoS2-N电极的初始放电比容量相比未扩层的MoS2电极提高了1倍, 高达149.9 mAh·g−1。同时在1.0 A·g-1电流密度下放电比容量稳定在110 mAh·g-1左右, 循环200圈后库仑效率将近100%。本研究提出的氨水辅助扩层法, 丰富了提升MoS2电化学性能的改性策略, 为后续的正极材料开发提供了新的思路。
MoS2 氨水辅助扩层 正极材料 水系锌离子电池 二维材料 MoS2 ammonia-assisted interlayer-expansion cathode material aqueous zinc ion battery 2D material 
无机材料学报
2023, 38(1): 79
Yuchen Gao 1Yu Ye 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
2 Collaborative Innovation Center of Quantum Matter, Beijing 100871, China
3 Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics, Nantong 226010, China
Moiré materials, composed of two single-layer two-dimensional semiconductors, are important because they are good platforms for studying strongly correlated physics. Among them, moiré materials based on transition metal dichalcogenides (TMDs) have been intensively studied. The hetero-bilayer can support moiré interlayer excitons if there is a small twist angle or small lattice constant difference between the TMDs in the hetero-bilayer and form a type-II band alignment. The coupling of moiré interlayer excitons to cavity modes can induce exotic phenomena. Here, we review recent advances in the coupling of moiré interlayer excitons to cavities, and comment on the current difficulties and possible future research directions in this field.Moiré materials, composed of two single-layer two-dimensional semiconductors, are important because they are good platforms for studying strongly correlated physics. Among them, moiré materials based on transition metal dichalcogenides (TMDs) have been intensively studied. The hetero-bilayer can support moiré interlayer excitons if there is a small twist angle or small lattice constant difference between the TMDs in the hetero-bilayer and form a type-II band alignment. The coupling of moiré interlayer excitons to cavity modes can induce exotic phenomena. Here, we review recent advances in the coupling of moiré interlayer excitons to cavities, and comment on the current difficulties and possible future research directions in this field.
moiré interlayer excitons optical cavity exciton–polariton Bose-Einstein condensation 
Journal of Semiconductors
2023, 44(1): 011903
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Mesoscopic Chemistry, School of Chemistry and Chemical Engineering, Nanjing University, Nanjing 210023, China
2 Department of Physics and Engineering Physics, Tulane University, New Orleans, USA
Two-dimensional (2D) semiconductors have captured broad interest as light emitters, due to their unique excitonic effects. These layer-blocks can be integrated through van der Waals assembly,i.e., fabricating homo- or heterojunctions, which show novel emission properties caused by interface engineering. In this review, we will first give an overview of the basic strategies that have been employed in interface engineering, including changing components, adjusting interlayer gap, and tuning twist angle. By modifying the interfacial factors, novel emission properties of emerging excitons are unveiled and discussed. Generally, well-tailored interfacial energy transfer and charge transfer within a 2D heterostructure cause static modulation of the brightness of intralayer excitons. As a special case, dynamically correlated dual-color emission in weakly-coupled bilayers will be introduced, which originates from intermittent interlayer charge transfer. For homobilayers and type Ⅱ heterobilayers, interlayer excitons with electrons and holes residing in neighboring layers are another important topic in this review. Moreover, the overlap of two crystal lattices forms moiré patterns with a relatively large period, taking effect on intralayer and interlayer excitons. Particularly, theoretical and experimental progresses on spatially modulated moiré excitons with ultra-sharp linewidth and quantum emission properties will be highlighted. Moiré quantum emitter provides uniform and integratable arrays of single photon emitters that are previously inaccessible, which is essential in quantum many-body simulation and quantum information processing. Benefiting from the optically addressable spin and valley indices, 2D heterostructures have become an indispensable platform for investigating exciton physics, designing and integrating novel concept emitters.Two-dimensional (2D) semiconductors have captured broad interest as light emitters, due to their unique excitonic effects. These layer-blocks can be integrated through van der Waals assembly,i.e., fabricating homo- or heterojunctions, which show novel emission properties caused by interface engineering. In this review, we will first give an overview of the basic strategies that have been employed in interface engineering, including changing components, adjusting interlayer gap, and tuning twist angle. By modifying the interfacial factors, novel emission properties of emerging excitons are unveiled and discussed. Generally, well-tailored interfacial energy transfer and charge transfer within a 2D heterostructure cause static modulation of the brightness of intralayer excitons. As a special case, dynamically correlated dual-color emission in weakly-coupled bilayers will be introduced, which originates from intermittent interlayer charge transfer. For homobilayers and type Ⅱ heterobilayers, interlayer excitons with electrons and holes residing in neighboring layers are another important topic in this review. Moreover, the overlap of two crystal lattices forms moiré patterns with a relatively large period, taking effect on intralayer and interlayer excitons. Particularly, theoretical and experimental progresses on spatially modulated moiré excitons with ultra-sharp linewidth and quantum emission properties will be highlighted. Moiré quantum emitter provides uniform and integratable arrays of single photon emitters that are previously inaccessible, which is essential in quantum many-body simulation and quantum information processing. Benefiting from the optically addressable spin and valley indices, 2D heterostructures have become an indispensable platform for investigating exciton physics, designing and integrating novel concept emitters.
van der Waals assembly interface interaction interlayer gap twist angle intralayer and interlayer excitons moiré excitons 
Journal of Semiconductors
2023, 44(1): 011001
作者单位
摘要
1 安徽理工大学 化学工程学院,淮南 232000
2 安徽铜陵海螺水泥有限公司,铜陵 244000
3 核工业南京建设集团有限公司,南京 210000
为研究与炮孔平行的软弱夹层对岩石爆破裂纹扩展的影响,通过钢制模具浇筑长宽高为40 cm×40 cm×36 cm、含不同软弱夹层(泥土和石子、泥土、水)的水泥砂浆试块进行爆破模拟实验。试块浇筑过程中,沿软弱夹层中垂线方向、距炮孔8 cm、12 cm、18 cm处对称预埋6个深度为10cm的径向应变砖,用于超动态应变仪监测试块爆破过程中内部的应变变化;同时,采用高速摄影仪观测试块爆破裂纹扩展过程。对比分析同一试块炮孔两侧(软弱夹层侧和完整侧)和不同试块之间软弱夹层侧的裂纹扩展结果和应变差异,结果表明:同一试块,靠近软弱夹层侧的炮孔裂纹扩展速度比完整侧更快;不同试块之间,随着软弱夹层强度的降低,靠近软弱夹层侧的炮孔裂纹扩展速度越快、裂纹扩展越充分。软弱夹层具有阻止裂纹扩展的效果,软弱夹层强度越低止裂效果越明显;软弱夹层两端生成翼裂纹,且软弱夹层强度越低,翼裂纹扩展速度越快。试块各测点的峰值应变值在0.0178~0.0640之间,对应的峰值应力为49.9~179.2 MPa,且随着距离的增大,应力波衰减速度在一定范围内呈先大后小再由小到大的趋势;软弱夹层强度越低,爆炸应力波衰减越快。
软弱夹层 岩石破碎 裂纹扩展 应变 weak interlayer rock fragmentation crack propagation strain 
爆破
2022, 39(3): 0016
作者单位
摘要
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 
无机材料学报
2022, 37(6): 660

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