铝离子电池电解质的研究进展

摘要:由于社会的快速发展,人们对二次离子电池的要求日益提高。铝离子电池具有成本低、安全性高、循环性能好等优点,是未来替代锂离子电池的理想储能体系。电解质作为电池系统重要组成之一,起到传输离子、连通电路的作用,对电池性能具有直接影响。因此,设计和制备具有良好综合性能的电解质一直是铝离子电池领域的研究热点。本文对目前铝离子电池的液态电解质、无机固态电解质和聚合物电解质的研究现状进行了总结,从成本、电化学窗口、化学稳定性和离子电导率等方面对它们的性能进行了分析,并对未来铝离子电池电解质的发展方向进行了展望。

材料研发大数据系统在钢铁材料研发中的应用

摘要:在材料智能研发的大背景之下,结合材料研发的痛点、卡点与难点建设了一套材料研发大数据系统平台。该平台整合了诸如高通量集成计算平台、智能实验室管理系统、生产大数据系统等多个子系统,借助这一平台,科研人员可通过数字化手段,充分借鉴以往研发失败的经验教训,迅速锁定产品及工艺开发的关键所在,进而快速提升研发效率。同时,该平台能够对研发数据进行集中管理与应用,推动材料研发向数据驱动研发的全新模式转变。通过开展研发大数据平台的相关建设工作,冶金材料研发的数据管理水平与应用水平将会得到大幅提升,引导钢铁材料研发从传统的试错法逐步转向大数据分析方法,极大缩短研发周期,降低研发成本。

高性能Cu-Ni-Si系合金研究现状及发展趋势

摘要:先进铜基材料具有广阔的市场及良好的发展前景。相比于Cu-Be, Cu-Fe-P, Cu-Cr等合金而言,Cu-Ni-Si系合金具有高强度、较高的导电率、良好的抗高温软化、抗应力松弛性能及低廉的价格等优点,广泛应用于机械制造、航空航天、 交通运输、电子和电气工程等工业领域。本文首先介绍了Cu-Ni-Si系合金的发展现状,并从产品性能及产业化方面论述了国内外存在的差异。该合金发展趋势主要是朝着先进高强高导弹性铜合金方向发展,核心挑战是在提升强度的同时保持甚至提高导电性能,并且由于服役环境的复杂化及服役时间的延长,对于材料服役性能的可靠稳定性也提出了更为严苛的要求。最后从成分设计、加工及形变热处理工艺、 时效析出行为、服役性能等方面综述了Cu-Ni-Si系合金的研究现状,并针对目前该材料存在的不足,展望了高强度高导电铜合金的未来发展趋势。

煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发战略研究

摘要:煤炭是我国能源安全的压舱石,与煤炭共伴生的矿产资源种类多、分布广泛、储量丰富、利用价值高,推进煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发是新时期提高矿产资源开发利用效率、加快发展方式绿色转型、保障国家能源和资源安全的必然要求。本文系统梳理了煤炭与共伴生矿产资源的组合类型及分布特征,分析了煤炭与共伴生矿产资源开发的技术成熟度,总结了包括技术一体化、开发主体一体化、管理一体化、产业链一体化在内的4种典型开发模式,评价了经济、安全、生态三方面的开发效益,总结了当前在政策、技术、经济性等方面存在的关键问题。在此基础上,描绘了我国煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发的发展蓝图,提出了“三步走”的发展目标,建立了涵盖一体化数字勘查设计技术、安全高效协同开发技术、智能绿色低碳技术的一体化绿色开发技术体系,构建了“四个推进,一个探索”的发展路径框架。研究建议,完善矿权管理制度、形成共探共采机制、加大科技创新投入、建立协同勘查开发激励机制,推进煤炭与共伴生矿产资源一体化绿色开发。

面向AI时代的纤维增强树脂基复合材料工艺仿真

摘要:纤维增强树脂基复合材料制造工艺是保证其产品结构效率和应用可靠性的关键,通过计算机进行工艺仿真是提高复合材料制造质量与降低制造成本的重要手段。传统工艺仿真依赖于制造过程中的物理化学机理,通过有限元/有限体积等数值计算方法,以及计算机图形学等辅助设计方法来求解相关机理模型的数学方程,目前已在增强体/预浸料的铺覆、树脂的渗透流动、热固性树脂的固化行为、热传导与热交换、非线性力学及残余应力与固化变形预测等方面得到广泛应用。近年来,人工智能(AI)的迅猛发展,其技术基础机器学习(ML)与人工神经网络(ANN)相结合,已用于增强体铺覆、液体成型工艺和热压罐工艺领域,主要目的是数据挖掘和建立降阶模型。前者可以建立工艺条件与制件固化质量、力学性能等之间的关系,后者则可以提高工艺仿真的计算效率。然而受限于纤维增强树脂基复合材料制造过程复杂、不可测、成本高的特点,在AI 时代的起点,仅依赖实验获得的数据量难以满足ML 的要求,同时数据驱动AI 还面临模型代表性、普适性、可解释性不确定的问题。因此,基于物理化学机理的传统工艺仿真可为数据驱动ML 仿真提供大量可靠数据,进而通过AI 建立更多描述复合材料工艺的定量模型,扩展工艺仿真可计算的过程;同时,通过AI 技术提高计算效率后,满足实时性要求的工艺仿真可进化为制造过程的数字孪生(DT),从而可为复合材料降低成本、提高全寿命周期管理的科学性提供新的技术支撑。

全球关键电子材料应用进展与我国未来发展方向

摘要:电子材料是用于制造电子器件、集成电路、光电子设备、其他电子系统的关键功能材料,在半导体、显示技术、通信、能源存储与转换等领域具有广泛应用,也成为人工智能、物联网、先进传感、量子计算等前沿科技领域发展的关键支撑;关键电子材料技术的创新发展直接影响电子产业链的技术进步和市场竞争力,在国际科技竞争趋于激烈的背景下已经成为支撑国家战略性新兴产业发展的核心要素。本文全面梳理了全球关键电子材料应用进展情况,涉及集成电路、显示技术、光伏新能源、高端电容/电阻、通信技术等产业,涵盖半导体硅材料、电子特气、光刻胶、湿电子化学品、化学机械抛光材料、第三代半导体材料,液晶显示用材料、有机发光二极管材料、激光显示材料、微发光二极管材料、次毫米发光二极管材料,晶硅太阳能电池材料、钙钛矿太阳能电池材料、有机太阳能电池材料,介电陶瓷材料、聚合物薄膜材料、铝箔材料、导电聚合物材料、电极浆料,光导纤维材料、压电晶体材料等细分类型。研究认为,智能移动设备、智能穿戴、物联网等新兴技术快速发展,对电子材料的性能、可靠性、精度等提出了更高要求;我国高端电子材料与国际领先水平相比仍有差距,表现为高端材料技术自主性不足、国际影响力与标准制定权较弱等;未来需围绕电子信息行业高端化、绿色化、自主化、智能化的发展方向,攻关集成电路、新型显示、高端电容/电阻、未来通信行业的高端电子材料并逐步实现国产化替代,推动我国关键电子材料技术与产业高质量发展。

水泥基结构电池:机制、影响因素及应用

摘要:结构储能一体化复合材料为结构与储能的融合发展提供了创新途径。将水泥基材料用作结构电解质,并与电极材料相结合,即可得到水泥基结构电池。本文系统总结了水泥基结构电池的研究进展,阐明了其导电机制和放电机制,并从电极和电解质两个主要方面厘清了影响其电化学性能的关键因素。研究表明,该电池的电压可达1.5 V以上,体积比容量可达8.45×105 mA·h·m−3,并具备充放电的能力。凭借其结构储能一体化特性,水泥基结构电池在绿色储能建筑、智能化混凝土和能量收集混凝土等领域具有应用潜力。最后,指出了目前存在的问题及未来的研究方向。

高品质模铸技术数字化发展思考

摘要:模铸技术作为制造业生产中的关键环节,其产品质量和生产效率对制造业发展起着至关重要的作用。目前,传统模铸技术存在精度控制难度大、生产过程不稳定和资源浪费严重等问题。传感器技术、数据分析、人工智能等数字化技术的出现,为解决上述难题带来了新的契机。基于此,阐述了智能化设备与控制系统的集成、大数据与人工智能的应用以及互联网等技术在冶金行业的应用趋势。介绍了数值模拟技术在模铸和轧制领域的应用,并详细探讨了模铸知识数据平台、离线复现系统、在线控制系统和模铸工业大数据平台在模铸生产中的可应用性,展现了模铸数字化虚拟现实平台的构建意义和作用。模铸技术的数字化转型对于提高生产效率、产品质量,降低成本和风险,推动行业可持续发展具有重要意义。