1 福建工程学院晶界工程研究所，福建工程学院材料科学与工程学院，福州 350118
2 中材高新氮化物陶瓷有限公司，山东 淄博 255022
3 中材高新材料股份有限公司，北京 100021
由于较高的综合力学性能，氮化硅陶瓷球得到广泛的工程应用，但是极端工况下依然存在明显失效开裂现象。在一般氧化物烧结助剂的基础上添加少量过渡金属化合物能起到优化材料设计和进一步提高性能的作用，但是相关作用机理还未有明确探知。在添加Al2O3和Y2O3烧结助剂基础上，分别添加TiN、Fe3Si和WC等过渡金属化合物，并采用热等静压烧结方法制备了氮化硅陶瓷轴承球。采用X射线衍射检测其物相组成，采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究其组织结构特点，并使用纳米压痕法对其力学性能进行了研究。结果表明，添加TiN可有效抑制烧结过程中有害物相Si2N2O的生成；添加TiN和WC有利于烧结过程Al和O向氮化硅基体中扩散，形成了Sialon相；添加Fe3Si则不具有上述作用；添加TiN可获得晶粒尺寸细小均匀的β-Si3N4组织；添加Fe3Si会生成粗大β-Si3N4晶粒相互穿插桥接且其空隙填充细小β-Si3N4晶粒的烧结组织；添加WC则生成粗细晶共存的非均匀组织。与添加Fe3Si和WC相比，添加TiN的氮化硅陶瓷球具有更高的硬度和更大的弹性模量等更好的力学性能。
过渡金属化合物 氮化硅陶瓷轴承球 显微组织 晶界偏聚 transition metal compounds silicon nitride ceramic balls microstructure grain boundary segregation
1 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
2 云南铜业科技发展股份有限公司, 昆明 650101
废旧锂电池因其具有极高的资源性和危害性成为研究的热点, 湿法回收是目前处理废旧锂电正极材料的主要方法, 而从废旧正极材料浸出液中回收有价金属元素已成为湿法回收的关键。因此, 以废旧锂电池高锰正极材料苹果酸浸出液为原料, 通过臭氧氧化沉淀镍、钴、锰得到最佳沉淀条件, 并制备出高锰基前驱体。研究发现: 在最佳沉淀条件下, 镍、钴、锰的沉淀率分别为18.2%、41.5%、85.8%; 臭氧沉淀渣中的镍、钴、锰含量分别为0.85%、1.63%、41.30%。可以看出, 该臭氧氧化沉淀渣为高锰基前驱体, 前驱体经补锂再生为LiMn2O4正极材料, 该正极材料的首次放电比容量为95.4 mA·h/g, 首次充放电效率为84%, 高倍率下的放电比容量保持率为67.4%, 100次循环后的放电比容量保持率为80%。
废旧锂电池 臭氧 氧化沉淀 再生正极材料 充放电性能 spent lithium-ion batteries ozone oxidation precipitation regenerated cathode material charge-discharge performance
Author Affiliations
Abstract
School of Materials Science and Engineering, Liaocheng University, Liaocheng 252059, P. R. China
Considering the advantages of high Curie temperature and environment-friendly nature of KNN piezoelectric ceramics, the limitation of weak piezoelectric response and their temperature sensitivity to applications is worth exploring. Herein, the <001> textured (1-)(KNa)(NbSb)O3-(BiNa)HfO3( = 0.01−0.045) lead-free ceramics were synthesized by templated grain-growth method. The high piezoelectric performance (d of 474 pC/N and strain of 0.21%) and excellent temperature stability (unipolar strain maintained within 4.3% change between 30C and 165C) were simultaneously achieved in the textured KNNS-0.03BNH ceramics. The high piezoelectric performance can be attributed to the summation of the crystallographic anisotropy and phase structure contributions in <001> textured ceramics. The superior temperature stability of piezoelectric properties can be interpreted by the contribution of crystal anisotropy to piezoelectric properties reduces the effect of phase transition on piezoelectric properties deterioration. This study provides an effective strategy for simultaneously achieving high piezoelectric properties and superior temperature stability in KNN-based textured ceramics.Considering the advantages of high Curie temperature and environment-friendly nature of KNN piezoelectric ceramics, the limitation of weak piezoelectric response and their temperature sensitivity to applications is worth exploring. Herein, the <001> textured (1-)(KNa)(NbSb)O3-(BiNa)HfO3( = 0.01−0.045) lead-free ceramics were synthesized by templated grain-growth method. The high piezoelectric performance (d of 474 pC/N and strain of 0.21%) and excellent temperature stability (unipolar strain maintained within 4.3% change between 30C and 165C) were simultaneously achieved in the textured KNNS-0.03BNH ceramics. The high piezoelectric performance can be attributed to the summation of the crystallographic anisotropy and phase structure contributions in <001> textured ceramics. The superior temperature stability of piezoelectric properties can be interpreted by the contribution of crystal anisotropy to piezoelectric properties reduces the effect of phase transition on piezoelectric properties deterioration. This study provides an effective strategy for simultaneously achieving high piezoelectric properties and superior temperature stability in KNN-based textured ceramics.
Textured ceramics phase structure piezoelectric properties temperature stability Journal of Advanced Dielectrics
2022, 12(5): 2244006
王倩 1,2,3彭同江 1,2,3,4孙红娟 1,2,3丁文金 1,2,3林艳 1,2,3
1 西南科技大学环境与资源学院，绵阳 621010
2 西南科技大学，固体废物反应与资源化教育部重点实验室，绵阳 621010
3 西南科技大学矿物材料及应用研究所，绵阳 621010
4 西南科技大学，分析测试中心，绵阳 621010)
本文研究了在常压下钛石膏-H2SO4-H2O体系中石膏相向硬石膏相的转化,探索了反应时间、硫酸浓度和温度对石膏-硬石膏转化的影响。结果表明:提高反应温度、增大硫酸浓度和增加反应时间都有利于石膏向硬石膏转化；当石膏转化为硬石膏后，延长反应时间硬石膏不再发生转变；在温度为70 ℃和80 ℃时，体系中石膏与硬石膏共存，二者的微观形貌差异明显，石膏呈片状，硬石膏呈长方板状；当温度升温至90 ℃以上时，石膏完全转变为硬石膏，其微观形貌为长方板状；常压下，在50~100 ℃内，在钛石膏-H2SO4-H2O体系中发生的石膏-硬石膏的相变是石膏直接脱水形成硬石膏，没有中间产物形成。
钛石膏 石膏相变 钛石膏-H2SO4-H2O体系 硬石膏 微观形貌 酸浸法 titanium gypsum gypsum phase transformation titanium gypsum-H2SO4-H2O system anhydrite microscopic morphology acid leaching method 
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 贵州大学物理学院, 贵州 贵阳 550025
3 喀什大学数学与统计学院, 新疆 喀什 844008
维生素C为酸性己糖衍生物, 有L-型(抗坏血酸(AA))和D-型(脱氢抗坏血酸(DHA))两种异构体, DHA是AA的第一个稳定氧化产物, 是AA的可逆氧化形式, 因此, 对AA的任何性质或度量的讨论都将涉及同一体系中DHA的性质。 紫外光谱是电子跃迁难易程度和几率的直观体现, 理论计算方法与分子模型的构建不合理, 都将导致对维生素C的最大吸收峰产生误判, 从而无法准确的表征维生素C的激发性质。 因此, 为准确探究维生素C的抗氧化机理, 在液相环境中, 基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函(TD-DFT)理论, 分别采用pbepbe/6-311++g(2d, 2p)方法和B3LYP/6-311++g(2d, 2p)方法, 计算并分析了维生素C的抗坏血酸和脱氢抗坏血酸分子的结构、 紫外光谱及电子激发特征。 结果表明: pbepbe/6-311++g(2d, 2p)是计算AA紫外吸收光谱更精确的方法; DHA比AA的环状结构发生了显著的平面扭曲。 紫外光谱分析可知, 基态跃迁到S1, S2, S3, S4, S14和S18激发态为AA产生紫外光谱的主要原因, AA位于200.171 5 nm处的吸收峰包含n→π*, n→σ*电子跃迁, 266.9248 nm处的吸收峰包含n→π*和π→π*的跃迁。 基态跃迁到S6, S9, S12, S13, S15, S16, S17, S19和S20激发态为DHA产生紫外光谱的主要原因, DHA的最强吸收峰位于181.024 8 nm处, 具有n→σ*和n→π*的跃迁特征, 231.346 39 nm处微弱的吸收峰指认为n→π*跃迁, 282.466 8 nm处的吸收峰主要对应n→π*的跃迁; 通过空穴-电子分布及其衍生量的分析, 可定性地对AA吸收峰起主要作用的7个激发态的特征及对DHA吸收峰起主要作用的9个激发态的特征进行详细的指认。 其中对AA紫外光谱起主要贡献的S4, S13和S14激发态与对DHA紫外光谱起主要贡献的S6, S9, S17和S20激发态电荷转移较明显, 空穴的质心中心和电子质心的中心分离较明显, 可以指认为电荷转移激发, 而其他激发态的电子与空穴分离程度很低, 指认为局域激发。
抗坏血酸 脱氢抗坏血酸 密度泛函理论 紫外光谱 Ascorbic acid Dehydroascorbic acid Density functional theory Ultraviolet spectrum 
1 湖南中医药大学药学院湘产大宗药材品质评价湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410208
2 中国中医科学院中药研究所, 北京 100700
何首乌有生首乌和制首乌之分, 生首乌能解毒, 润肠通便; 制首乌能补肝肾, 益精血, 乌须发, 强筋骨, 化浊降脂。 生/制首乌都含有二苯乙烯苷类、 蒽醌类、 磷脂类等化学成分, 但其含量存在一定差异。 生首乌炮制后其毒性减弱。 生/制首乌的功效、 主治和毒性都存在一定的差异, 在外观性状上差异较易识别, 但其磨成粉末后两者不易区分。 因此, 寻找一种快速简单的判别方法来区分生/制首乌十分必要。 中红外光谱法具有检测速度快, 对样品无损等优势, 已在中药质量控制和鉴别中得到广泛的应用。 该研究建立生/制首乌中红外光谱的指纹图谱, 并采用正交偏最小二乘-判别分析对其进行鉴别。 在4 000~700 cm-1范围内采集38批不同来源生/制首乌中红外光谱数据, 分析其主要的特征峰, 并用simca13.0软件对数据进行正交偏最小二乘-判别分析。 建立38批不同来源生/制首乌中红外指纹图谱, 并分析出主要化学成分包括蛋白质类、 核酸类、 脂肪酸类、 蒽醌类、 二苯乙烯苷类、 磷脂类。 对红外光谱峰形和峰强度进行分析, 生首乌和制首乌的峰形差异比较少, 但峰强度具有一定的差异。 为了建立生/制首乌红外光谱差异模型, 采用正交偏最小二乘-判别分析法, 其结果能很好地将生/制首乌分成两类, 左边为制首乌, 右边为生首乌。 根据变量在项目中的重要性(VIP值)筛选差异化学成分, 并利用SPSS17.0统计软件进行t检验, 以VIP>1及p<0.05确定差异性化学成分。 生/制首乌的差异性化学成分为二苯乙烯苷类、 蒽醌类、 磷脂类, 表明何首乌炮制后二苯乙烯苷类、 蒽醌类、 磷脂类的含量都发生变化。 中红外光谱结合模式识别筛选出差异性化学成分和文献报道基本一致, 表明此法可用于生/制首乌鉴别。 本研究成功采用中红外光谱对生/制首乌进行快速检测和整体质量评价, 结合模式识别能将其鉴别, 可为中药质量控制和快速鉴别提供依据。
中红外光谱 生首乌 制首乌 模式识别 二苯乙烯苷 Mid-infrared spectroscopy Crude Polygonum multiflorum Processed Polygonum multiflorum Pattern recognition Stilbene glycosides 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3708
1 国家林业和草原局桉树研究开发中心遗传育种研究室, 广东 湛江 524022
3 湛江科技学院经济与金融学院, 广东 湛江 524094
4 广西国有东门林场, 广西 崇左 532199
摸清粗皮桉(Eucalyptus pellita)群体的遗传亲缘关系, 对研究桉树杂交育种理论, 开发优良新品种具有非常重要的意义。 研究意在通过对比粗皮桉种源遗传差异与其光谱差异间的关系, 探索近红外光谱(NIRs)技术用于粗皮桉遗传亲缘关系分析的可行性。 以粗皮桉天然种源材料为对象, 每个种源采集8~12个家系叶样。 通过全基因组重测序, 基于核苷酸序列差异计算种源间的遗传距离。 同时, 每个家系选择4~6片健康叶片烘至绝干后, 将其粉碎装于透明自封口塑料袋。 用手持式近红外仪Phazir Rx (1624)采集样品的NIRs信息。 以簇类独立软模式(SIMCA)判别分析统计对比种源到目标种源的光谱距离, 并基于NIRs欧氏距离对种源进行层级聚类。 以NIRs的PCA因子得分图分析种源间的遗传亲缘关系及其遗传变异。 结果显示, 粗皮桉新几内亚岛种源间的平均遗传距离为0.186, 昆士兰州种源间的平均为0.157, 新几内亚岛种源与昆士兰州种源间的平均遗传距离为0.295, 明显大于区域内种源间的遗传距离。 粗皮桉2大区域种源间的NIRs光谱距离与其种源间遗传距离基本呈正相关关系。 基于NIRs的层级聚类在一定程度上印证了种源遗传距离、 光谱距离的大小关系, 但与其地理距离非完全对应, 说明基因交流对粗皮桉群体的遗传亲缘关系有较大的影响。 PCA聚类显示, 遗传或光谱距离大的种源样本因子得分图存在严重重叠, 而遗传或光谱距离小的种源样本因子得分反而会清晰聚类, 这表明NIRs信息区分异质样本的敏感性, 同时也反映了粗皮桉种源内家系间遗传变异的大小。 研究结果表明, NIRs技术能够真实反映粗皮桉种源间的遗传差异, 可用于桉树群体遗传亲缘关系及群体内的遗传变异分析, 可辅助桉树群体的世代改良研究。
遗传距离 光谱距离 层级聚类 簇类独立软模式(SIMCA) Genetic distance Spectral distance Hierarchical clustering Soft independent modeling of class analogy (SIMCA) 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3399
王皓逸 1,2,3,*邹昱凌 1,2,3孟奇 1,2,3夏广辉 1,2,3[ ... ]张英杰 1,2,3,4
1 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
2 昆明理工大学, 锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程实验室, 昆明 650093
3 昆明理工大学, 云南省先进电池材料重点实验室, 昆明 650093
4 昆明理工大学, 复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室, 昆明 650093
锂离子电池因其能量密度高、循环性能好、自放电低等优势在各个领域得到了广泛的应用。近年来, 退役三元锂离子电池数量急剧增长, 从保护环境和节约资源的角度来看, 开展退役锂离子电池回收再生工艺研究是必要的。本文综述了退役三元锂离子电池回收再生技术的研究现状, 指出对衰减程度不同的锂电池正极材料需采取灵活的梯级回收工艺路线, 并详细介绍了退役锂电池正极材料的湿法冶金回收工艺和物理法修复再生技术, 分析了它们的优缺点和存在的技术难点。最后, 展望了退役锂离子电池回收利用的前景和发展方向。
退役锂离子电池 三元正极材料 回收再生 湿法冶金 物理修复 spent lithium-ion battery ternary cathode material recycling and regeneration hydrometallurgical process physical repair
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 长光卫星技术有限公司, 吉林 长春 130102
4 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室, 辽宁 大连116024
5 中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室, 北京 100094
通过建立“吉林一号”夜光遥感相机光谱响应模型,分析了出现带外光谱响应的原因,提出了夜光遥感卫星带外光谱响应校正的方法。根据遥感相机各谱段间光谱响应的关系,通过对不同光谱特性的标准光源进行计算得到带外响应校正系数,然后对夜光遥感图像目标光源的带外光谱响应进行校正,并通过在轨实验完成目标光源辐亮度反演。校正后的夜光遥感卫星辐亮度差异得到了明显的降低,平均辐亮度差异由10.53%降低至4.88%,且各谱段辐亮度差异均低于7%。
遥感 带外光谱响应 夜光 辐亮度 校正 光学学报
2021, 41(14): 1428002
1 中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009
2 航空制导武器航空科技重点实验室，河南洛阳 471009
评估红外空空导弹抗干扰能力强弱的传统指标较为单一，多是利用综合抗干扰概率进行判定。针对该问题，建立了包含导弹总体、制导系统、导引头 3个层次的抗干扰性能评估指标体系，实现抗干扰性能评估指标的分解，提高了对制导系统和导引头抗干扰性能的评估能力，提升了利用导引头、制导系统评估结果对导弹总体抗干扰性能进行预估的能力。
红外导弹 抗干扰 指标体系 指标分解 性能评估 性能预估 infrared missile, anti-jamming, index system, inde
