磷酸锰铁锂正极材料的第一性原理研究

摘要:磷酸锰铁锂(LiMn1−xFexPO4, LMFP)具有高能量密度、低成本、高安全等优势,是新一代锂电正极材料。目前LMFP处于产业化前夕,其面临的主要问题包括电子电导率偏低、倍率性能不足以及对高温的敏感性等问题,铁掺杂量(x,摩尔分数)的优化对于改善以上问题至关重要。但是常规实验方法对铁掺杂量的研究受限于实际条件,很难准确调控单因素变量,导致研究结果通常重复性差,无法确定最佳的铁掺杂量。本文从第一性原理出发,通过对原子结构的密度泛函理论DFT计算,得到不同铁掺杂量下LMFP的晶格常数、形成能、脱/嵌锂电位、扩散势垒和能带结构等参数,方法可靠。通过对以上参数的对比分析,确定了最佳铁掺杂量范围。结果表明:最佳铁掺杂量x 取值范围在0.2~0.4 之间,此时LMFP的结构稳定性最好,同时又可以保持较高的能量密度。磷酸铁锂(LiFePO4, LFP)和LMFP不易形成完全固溶体;LFP的扩散势垒最低,为0.506 eV,说明在LFP 中掺杂锰增加了锂离子的扩散难度。同时计算得到的结构参数也为LMFP后续的实验研究提供了有力的微观结构理论依据。

智能制造工业机器人技术应用及发展趋势

摘要:加强国家工业制造能力、优化高端制造的质量与服务水平事关国家经济社会发展和国家综合实力提升,以工业机器人、人工智能、工业互联网为核心要素的智能制造技术体系快速发展并成为工业制造新质生产力的重要组成。本文全面梳理了智能制造工业机器人的应用背景,包括智能视觉检测、高效磨抛、柔性精密装配、工件抓取转运在内的工业机器人作业类型,航空航天装备、海洋船舶、轨道交通装备、新能源汽车、电子信息产品等代表性制造场景;从环境理解与状态感知、全尺寸三维检测等视觉感知,机器人多任务调度、复杂场景无干涉协同规划等决策规划,多机器人协同控制、机器人柔顺控制等运动控制以及灵巧机构设计等方面,深入分析了相关共性技术的研究进展;进一步论述了大范围动态场景理解、集群化作业、柔性作业、具身智能、网络化协同、数字孪生等智能制造工业机器人技术的发展趋势。相关内容可为深化工业机器人技术研究、精准推进智能制造发展、培养转化新质生产力等提供基础参考。

新能源汽车高速电驱动系统技术现状与展望

摘要:电驱动系统是新能源汽车的核心总成部件,其综合性能优化具有重要意义。为了提高新能源汽车动力性与经济性,电驱动系统逐渐形成了多种技术路线来提升功率密度。文章针对纯电动乘用车高速电驱动系统展开研究,阐述了转子结构设计、损耗抑制、冷却技术、宽禁带功率器件等车用高速电驱动系统国内外发展现状;提出了转子强度、传动系统设计、高频调控、冷却散热、振动噪声、轴电流、绝缘设计的电驱动系统关键问题;总结了电驱动系统新材料技术不断突破、集成度不断深入、调控性能持续优化、运行效率持续提升、智能运维体系加速构建的发展趋势;并在此基础上提出了注重电驱动系统综合性能均衡优化、加强电驱动系统与底盘融合设计、推进电驱动系统低碳绿色发展和优化高速电驱动系统成本管理的发展建议。

石墨烯柔性电热材料

摘要:石墨烯是一种超高导热性能的二维纳米材料,在电加热领域应用广泛。本文通过分析石墨烯及其柔性电热(膜)材料的研究进展,介绍了不同尺寸石墨烯的制备方法、功能化改性对石墨烯导热性的影响,总结了石墨烯柔性电热(膜)材料在除冰防雾、可穿戴衣物和低温电池热管理等领域的应用,为石墨烯电热材料的发展提供了研究基础,并指出未来仍需要突破石墨烯及其柔性加热(膜)材料制备工艺和加热元件集成上的技术难题。

基于中子衍射技术对钛铝合金有序-无序相变计算的研究与展望

摘要:Ti-Al合金能有效提升航空发动机的性能,在航空航天领域具有不可或缺的应用价值。然而,该合金在升温、加压等加工过程中可能经历多个有序−无序相变,这会对其力学性能产生显著影响。X 射线衍射在材料分析中应用广泛,但难以区分具有相同点阵结构的有序相和无序相(如α2 和α 相),相比之下,中子衍射通过入射束流与物质的原子核相互作用产生衍射,具有比实验室传统X 射线更强的穿透能力。而且中子衍射与X 射线衍射的峰强度分布呈现出差异性,这使得中子衍射不仅能辅助区分Ti-Al 合金有序相和无序相,还能进一步测量物相的有序度。中子衍射与X 射线衍射技术在衍射图谱上的互补特性,为深入研究Ti-Al 合金的有序−无序相变提供了强有力的支持。本文系统阐述了基于中子衍射和X 射线衍射技术,计算Ti-Al 合金衍射峰强度和有序度的方法,详细介绍了两种衍射技术的实验方法及其在Ti-Al 合金相变研究中的应用,并展望了其在相关领域的应用与发展前景。

面向钢铁工业的大模型技术与应用

摘要: 随着计算机技术的蓬勃发展,AI 及大模型在钢铁工业的应用成为推动产业智能化转型的关键力量。主要针对大模型在钢铁工业的应用展开,首先,总结工业大模型的构建方式及典型应用领域; 其次,阐述钢铁工业的特点,总结钢铁工业大模型的相关技术; 最后,对于大模型的应用场景展开讨论,突出大模型在钢铁生产流程上的典型应用场景,如感知类任务及认知类任务突破。未来钢铁工业有望将大模型深度应用于新产品、新体系开发,以及提供综合决策支持,实现对钢铁企业的能源、原料调度及钢铁全流程监测等应用,推动钢铁工业实现高端化、智能化、绿色化发展,提供数字化发展的新思路。

表观基因组编辑的研究进展与应用

摘要:表观基因组编辑技术作为一种不改变DNA序列的基因表达与功能调控方法, 近年来在遗传疾病研究与治疗领域取得显著进展. 本文从表观基因组编辑工具的演变历程, 系统阐述表观编辑的多样策略, 包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及多重表观修饰的协同机制. 深入探讨表观基因组编辑相较于传统基因治疗在安全性、可调节性与适应证范围方面的独特优势. 总结了其在疾病相关研究及临床转化前景, 并重点分析表观编辑工具体内递送的技术挑战和未来发展趋势. 随着高效核酸递送系统的开发, 表观编辑有望发展为一种安全、高效、可调控的精准调控与基因治疗平台, 特别适用于表观遗传异常相关疾病、高度遗传异质性疾病以及需多基因同时干预的复杂疾病, 为精准医学提供全新技术范式.

硅基锗光电探测器的发展现状与未来趋势

摘要:5G通信、人工智能、物联网等领域的快速发展对现有的通信系统提出了苛刻的要求。目前,具有低延时、低功耗、大容量等特点的光互连作为新通信方案受到广泛关注,其中基于硅基光电子技术的光互连是最佳的技术选择之一。作为核心器件的硅基锗光电探测器对于硅基光互连的发展至关重要。文章对硅基锗光电探测器技术发展进行阐述分析,系统总结高性能硅基锗光电探测器的新型结构、关键工艺和发展过程中的技术创新,展望其发展趋势和热点技术与研究方向,以期为中国光通信系统建设和发展提供支持。

聚合物-混凝土复合材料研究进展

摘要:【目的】 聚合物作为一种在水泥基材料中广泛应用的有机外加剂,能显著改善混凝土各方面性能; 探讨聚合物对混凝土工作性、 力学性能及耐久性的影响规律及作用机制,能够更好地指导聚合物在混凝土中的应用。【研究现状】 综述聚合物-混凝土复合材料的种类及性能特点,分别介绍聚合物混凝土、 聚合物浸渍混凝土、聚合物改性混凝土以及其他3类新型聚合物混凝土复合材料; 从工作性、力学性能和耐久性3个方面的表现分析聚合物对聚合物-混凝土复合材料性能影响及作用机制。【结论与展望】 聚合物混凝土和聚合物浸渍混凝土在力学性能和耐久性方面显示出较大优势,但高成本和复杂制备工艺限制其大规模应用; 聚合物改性混凝土虽然成本较低且应用广泛,但抗压强度随聚合物掺量的增大而下降,须通过优化骨料配比和养护条件平衡性能; 新型聚合物-混凝土材料如单体原位聚合混凝土(强度高但反应难控)、 纤维增强基材(延展性好但掺量敏感)、 废旧塑料-橡胶混凝土(环保但强度低)各有潜力与挑战;未来须重点突破界面作用机制解析、低成本工艺及环保材料开发等瓶颈。