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综述:半导体基电磁波吸收材料的研究进展与展望
半导体基电磁波吸收材料:机制与优化之路引言电磁波(EMWs)已成为现代社会的技术基石,从移动通信到军事雷达均依赖其传播。然而伴随而来的电磁辐射污染可能干扰电子设备运行并威胁人体健康。开发高性能电磁波吸收材料(EMAs)成为解决这一问题的关键,其中半导体基材料(SEMAs)因其可调的介电特性、轻量化优势脱颖而出。能带结构的调控艺术半导体的带隙(Eg)直接决定其电磁响应特性。宽禁带半导体如二氧化钛(TiO2)和碳化硅(SiC)可通过氧空位缺陷引入中间能级,将吸收频段扩展至微波范围。而窄禁带材料如石墨烯(graphene)则通过自由载流子吸收实现太赫兹波段的高效损耗。材料体系的创新设计N型半导体:通
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-09-07
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双功能化修饰氧化锌光阳极提升染料敏化太阳能电池性能的研究
Highlight仪器细节与薄膜表征方法采用双光束紫外-可见分光光度计(UV-VIS, Systronics 2202)在350-1000 nm范围内分析ZnO薄膜光学性质;傅里叶变换红外光谱(FTIR, Bruker)以2 cm-1分辨率扫描500-4000 cm-1;粉末X射线衍射(PXRD, Siemens D5000)表征晶体结构,配备Cu-Kα辐射源(λ=1.5406 Å)。厚度测量优化6小时染料吸附时间后,测得ITO玻璃上ZnO沉积量为0.003 g(图2)。单独吸附D1/D2时染料负载量分别为X/Y mg,而共敏化呈现协同效应——这可能是电池性能提升的关键!UV-VIS分析图6a
来源:Journal of the Indian Chemical Society
时间:2025-09-07
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基于四电平混合钳位变流器的新型储能并网系统构网控制与性能分析
Highlight亮点本研究创新性地将四电平混合钳位变流器(4L-HCC)应用于电池储能系统(BESS),通过建立精确数学模型和开发新型控制策略,实现了高性能构网控制与电容电压平衡的协同优化。Main circuit of 4L-HCC for the grid connection of BESSBESS并网用4L-HCC主电路如图1所示,电池电压Udc通过三个电容均压后为a/b/c三相供电。从上至下分别为上电容Cp、中电容Cm和下电容Cl。每相包含8个开关管和1个悬浮电容Cfx(x代表a/b/c相)。N1和N2为虚拟中性点。Mathematical model of 4L-HCC unde
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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相变材料储热系统改造提升太阳能冷暖系统的设计与性能优化研究
Highlight相变材料导热系数的影响本部分模拟采用C2构型(308根填充PCM的管材,壳程通水,见表8)评估PCM导热系数的影响。图13显示充放热过程中PCM平均温度变化:随着EG添加比例增加,温度变化速率显著提升。充电1小时后,纯RT64HC与RT64HC/EG4%分别达到65.6℃和...(数据未完待续)Conclusions通过改造太阳能冷暖系统的PCM储热单元,研究成功稳定了吸收式制冷机运行并提升夏季冷却季太阳能利用率。数值模拟揭示的关键结论如下:1.PCM导热系数效应储热单元的充放电速率与...(内容截断)(注:由于原文部分内容不完整,翻译时对数据缺失部分作了标注,完整呈现了现有
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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氮空位/氰基修饰石墨相氮化碳锚定多硫化物的第一性原理研究及其在锂硫电池中的催化转化机制
Highlight氮空位修饰的gCN-NV材料展现出卓越的"吸附-催化"协同效应:其独特的电子结构使带隙降至1.109 eV,对多硫化物的吸附能(-3.83∼-1.8 eV)显著优于其他改性体系。Li2S4吸附后形成的Li-N键如同"分子锁"牢牢锚定可溶性多硫化物,而0.61 eV的Li+扩散能垒则创下四类材料中的最低记录。Structural characterization通过系统分析八种可能的氮空位构型,发现gCN-DD-6具有最低形成能。有趣的是,氮空位的引入如同在半导体中"凿开电子高速公路",使电荷密度分布明显局域化,而氰基修饰则产生相反的"电子堤坝"效应。Conclusions a
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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综述:探索纳米铁氧体作为锂离子电池负极材料的前景
引言随着全球能源需求激增和环境压力加剧,开发高能量密度储能技术成为当务之急。锂硫(Li-S)电池因其1675 mAh·g-1的理论比容量和2600 Wh·kg-1的能量密度备受关注。然而硫的绝缘性、多硫化锂(LiPSs)的穿梭效应和循环体积膨胀严重制约其应用。石墨相氮化碳(g-C3N4)因其独特的平面结构和丰富氮活性位点成为理想硫宿主,但本征导电性差亟待解决。计算方法和模型研究采用Materials Studio的CASTEP模块进行DFT计算,使用PBE泛函和Grimme范德华力校正。构建了原始gCN、氰基修饰(gCN-Cyan)、氮空位(gCN-NV)和双缺陷(gCN-DD)四种模型,系统
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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低温三元熔盐中Q345R与20#碳钢应力腐蚀行为的实验研究及其在可再生能源存储中的工程应用价值
Highlight本研究揭示了应力如何成为熔盐储热系统中的"隐形催化剂"——在400℃低温三元熔盐(KNO3-NaNO3-Ca(NO3)2·4H2O)环境中,机械应力就像给腐蚀反应装上了"加速器"。通过四點彎曲法(four-point bending)模拟实际工况应力,我们发现:Corrosion performances腐蚀动力学数据如同"分子级计时器"显示:当187.5MPa应力作用于Q345R时,其单位面积质量损失(mloss)比无应力状态飙升102.27%,而20#钢在132MPa应力下增加68.42%。扫描电镜(SEM)图像中,应力样本的氧化层就像"被撕裂的地壳",出现更多裂纹和孔洞
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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突破O3型层状正极界面降解与动力学限制:高性能钠离子电池的关键路径
Highlight本研究通过将喷雾热解(SP)技术与空间限域策略巧妙结合,在快速蒸发的液滴微反应器中实现了钠源与过渡金属(TM)前驱体的原子级均匀混合。这种"域限制合成"设计有效解决了传统"两步法"中钠分布不均的核心问题。Results and discussion图1对比了球磨法(BM-NFM)与喷雾热解法(SP-NFM)的合成路径。传统BM-NFM需经历前驱体制备、钠源球磨等多步工序,易引发结构缺陷与表面碱残留;而SP-NFM通过液滴微反应器一步成型,在<1秒的停留时间内完成Na-TM原子级组装。X射线衍射(XRD)显示SP-NFM具有更尖锐的(003)晶面衍射峰,证实其优异的结晶度。电化
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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综述:Ti₃₃C₂Tₓₓ基材料在钠离子电池中的性能优化与结构设计
Abstract锌粉(ZnP)负极因其优异的加工性能和比表面积优势,在水系锌离子电池(AZIBs)产业化中展现出巨大潜力。然而其固有的枝晶失控和副反应问题严重制约实际应用。研究团队创新采用纳米金刚石(NDs)作为海藻酸钠水凝胶(SAH)改性剂,构建NDs-SAH复合涂层体系。NDs凭借超硬度、化学惰性和功能化表面碳键等特性,显著增强涂层的机械刚性和耐腐蚀性,使ZnP负极在5 mA cm−2电流密度下实现3780小时超长循环,较裸ZnP提升126倍。Introduction传统锌箔负极存在厚度与能量密度的固有矛盾,而ZnP负极可通过粒径调控实现容量精确匹配。但其大比表面积特性反而加剧了Zn2+不
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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临界C-rate条件下外部短路时长对锂离子电池性能及热失控风险的影响机制研究
Highlight本研究采用恒定电流倍率法(区别于传统恒阻法),首次系统探究了临界20C倍率下不同短路时长对NCM软包锂离子电池的影响。通过二次短路实验与微观表征相结合,揭示了"短路时长-电极损伤-热风险"的级联机制,为动力电池安全设计提供了新见解。Experimental system实验系统由防爆测试舱、充放电设备(型号CE-6002n-100V300A-H)、数据采集系统(型号DAQ970A)和排烟装置构成(图1)。防爆舱可有效防护电池燃爆风险,充放电设备能精准控制电流至±0.1A精度,数据采集系统以1Hz频率记录电压/温度数据,排烟装置确保实验环境安全。Determine the cr
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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纳米金刚石-海藻酸钠复合涂层修饰锌粉负极实现水系锌离子电池超长稳定循环
Highlight纳米金刚石(NDs)与海藻酸钠水凝胶(SAH)的协同效应在电化学领域获得突破性发现。通过在锌粉(ZnP)负极构建NDs修饰的SAH人工SEI层(NDs-SA@ZnP),实现了:1.5 mA cm−2高电流密度下3780小时超长循环2.NDs-SA@ZnP||Cu不对称电池在1200次循环中保持99.8%平均库伦效率(CE)Results and discussion当涂层锌粉负极浸入ZnSO4·7H2O溶液时,Zn2+与海藻酸钠的羧基(-COO−)形成永久性"蛋盒"结构(图1a)。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析显示,NDs通过表面官能团(-COOH/-OH)与SAH分子链
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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纳米金刚石改性海藻酸钠水凝胶涂层实现锌粉负极超长稳定循环(3780小时)
Highlight通过纳米金刚石(NDs)与海藻酸钠水凝胶(SAH)的复合,我们构建了一种机械稳定的多功能界面涂层,有效解决了锌粉(ZnP)负极的枝晶生长和副反应问题。NDs在SAH涂层中发挥关键作用,显著提升了ZnP负极在高电流密度下的循环寿命:(1)稳定涂层结构;(2)减少自由水含量并抑制副反应;(3)促进水合Zn2+的去溶剂化并加速Zn2+传输过程。Results and discussion将涂覆的ZnP负极浸入ZnSO4·7H2O溶液中,Zn2+取代Na+并与SA的-COO−配位,通过Zn2+与海藻酸盐羧基(-COO−)之间的共价键状配位形成永久性“蛋盒”结构(图1a)。NDs最初均
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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基于HMRFO-AAA启发式算法的Z源DC/DC转换器在光伏-混合储能系统中的应用与实验验证
Highlight本研究亮点在于提出创新的混合蝠鲼觅食优化-人工藻类算法(HMRFO-AAA)优化PI控制器,用于直流微网中光伏-混合储能系统(HESS)的母线电压稳定控制。该方案通过Z源DC/DC转换器实现最大功率点跟踪(MPPT),在动态工况下展现出卓越性能。Merit of the proposed novel HMRFO-AAA over conventional MRFO相较于传统蝠鲼觅食优化(MRFO),新型HMRFO-AAA算法通过融合人工藻类算法(AAA)的局部搜索能力,有效解决了MRFO易陷入局部最优、收敛速度慢的缺陷。这种混合策略使系统在应对辐照突变(如从1000 W/m2
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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硼掺杂P2/O3双相Na0.95Mn0.6Ni0.4O2高性能钠离子电池正极材料的构建与机理研究
Highlight层状过渡金属氧化物凭借高容量和低成本优势,成为钠离子电池(SIBs)最具潜力的正极材料。然而,其电化学循环稳定性和空气稳定性较差的问题制约了发展。本研究通过溶胶-凝胶法成功制备P2/O3双相结构的Na0.95Mn0.6Ni0.4O2Bx(x=0-0.04)材料,其中NMNOB-0.02在充放电过程中表现出优异的可逆性和结构稳定性。Conclusions总结而言,通过溶胶-凝胶法制备的硼掺杂P2/O3-Na0.95Mn0.6Ni0.4O2Bx材料中,NMNOB-0.02展现出最佳性能:0.2C下147.5mAh g−1的可逆容量,100次循环后容量保持率73.4%,500次循环
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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钆掺杂与结构稳定性的协同作用:构建长循环寿命Ce2Ni7型储氢合金负极
Highlight钆(Gd)替代与结构退化的相互作用:迈向耐用的镍氢电池负极结论本工作系统研究了Gd替代对La0.83-xGdxMg0.17Ni3.05Co0.3Al0.15(x=0.0–0.5)合金电极高容量和长循环寿命的影响机制,结果表明:1.Gd替代显著调控合金及其氢化物的晶体结构与相结构演变。当x=0.2时,Ce2Ni7型相含量达87.8 wt%,证实Gd部分替代La可促进Ce2Ni7型相形成。2.优化后的La0.63Gd0.2Mg0.17(NiCoAl)3.5合金展现卓越电化学性能:初始放电容量达392.9 mAh g−1,100次循环后容量保持率92.5%,600次循环后仍维持24
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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普鲁士蓝类似物负载NiMoO4纳米针阵列构建高性能非对称超级电容器的研究
Highlight本研究通过溶热法在普鲁士蓝类似物(PBA)表面构建NiMoO4纳米针阵列,开发出具有超高比电容(8.00 mAh cm−2)和优异循环性能(5000次保持87.4%)的复合电极材料。Experimental材料合成与结构如图1所示,选用泡沫镍(NF)作为集流体,通过共沉淀法在其表面生长CoFePBA纳米立方体,再通过水热反应在立方体表面垂直生长NiMoO4纳米针。高温退火后形成的异质结构显著增大了比表面积。Conclusions研究证实,CF-NM正极与活性炭(AC)负极组装的非对称超级电容器(ASC)具有突破性性能:CoFePBA纳米立方体(0.44 mAh cm−2)与N
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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圆柱形电池在低成本塑料支架与镍片集成下的冲击载荷响应:并列与交错排列结构性能对比
Highlight本研究通过实验与数值模拟,系统分析了配备低成本塑料支架和镍片的圆柱形电池在并列与交错排列下的冲击响应。关键发现包括:1.失效序列:塑料支架首先屈服吸能,其次镍片失效,最终电池变形;2.结构优势:并列排列在所有冲击速度下均展现更高刚性,电池变形量较交错结构降低30%;3.短路阈值:模拟显示交错结构在15 m/s冲击时达到短路穿透阈值(径向5.60-7.56 mm),而并列结构全程保持电芯保护。Finite Element Analysis有限元分析揭示了传统实验难以捕捉的细节:•能量分配:并列结构吸能效率比交错结构高22%,应力分布更均匀;•变形控制:镍片在并列排列中通过面内变
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-09-07
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双协同二硫化钼与碳化钼共催化剂集成石墨相氮化碳实现高效光催化产氢
Highlight本研究成功开发了固态Z型异质结CN.MoSC,其通过双协同机制同步增强光生电子转移与表面反应动力学。材料表征通过煅烧钼酸铵与苯胺杂化前驱体(Mo3O10(C6H8N)2·2H2O)合成Mo2C,并在其表面原位生长MoS2形成核壳结构复合材料。X射线衍射(XRD)显示,CN在13.1°的特征峰对应其典型层间堆积结构。结论优化后的复合材料在可见光照射下产氢速率达3.44 mmol·g−1·h−1,较原始石墨相氮化碳提升688倍,性能超越文献报道的大多数碳氮基光催化体系。该设计为构建高效人工光合系统提供了新思路。
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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双功能邻苯二甲酰胺调控抗老化PbI2用于高效钙钛矿太阳能电池
Highlight本研究揭示PA分子通过双齿配位形成八面体结构(C=O与Pb2+配位,-NH2弱酸性抑制水解),协同调控PbI2前驱体溶液稳定性。其苯环π-π堆叠和偶极相互作用增强分子间作用力,最终获得JSC突破26 mA cm-2、效率23.80%的器件。Result and discussion静电势分析显示PA分子电荷分布特性(图S1),1.5 mg/mL为最佳浓度(图S2)。傅里叶变换红外光谱证实C=O与Pb2+配位(峰位移至1635 cm-1),X射线光电子能谱显示Pb 4f轨道结合能降低0.3 eV,证实电子云密度重分布。ConclusionPA通过螯合作用稳定PbI6八面体结构,
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07
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基于原位快速凝胶与渗透脱水协同制备石墨烯气凝胶及其压阻传感器应用研究
Highlight本研究通过整合海藻酸钠(SA)-金属离子交联系统、气泡模板和渗透脱水工艺,开发了一种简单快速制备石墨烯气凝胶(GA)的新方法。将氧化石墨烯(GO)纳米片分散在SA与金属离子交联的溶液中,可在常温条件下实现GO的快速凝胶化。为减少干燥过程中水分子对多孔网络结构的破坏,采用渗透脱水技术作为辅助干燥手段,结合常压干燥显著提高了气凝胶的干燥效率和结构完整性。气泡模板的引入通过抵消毛细管力对孔结构的破坏起到关键稳定作用。经高温热还原后,成功获得了高度有序多孔结构的还原氧化石墨烯(rGO)气凝胶,并探索了其在压阻传感器领域的应用潜力。Materials浓硫酸和盐酸购自成都科隆化学品有限公
来源:Journal of Colloid and Interface Science
时间:2025-09-07