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期刊信息/Journal information
中国科学（技术科学）
中国科学（技术科学）

严陆光

月刊

1674-7259

technology@scichina.org

010-64016732

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（技术科学）/Journal SCIENTIA SINICA TechnologicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。本刊从2009年1月期变更为主要报道技术科学方面的优秀成果，主要学科为材料、机械工程、工程热物理、水利、空间科学、航空、土木工程、核科学与技术、电工、电机、建筑、工程力学等，而不再刊登有关信息科学方面的内容。
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    高熵合金纳米颗粒研究进展

    廖怡君马艺冀连泽戎华威...
    1211-1245页
    查看更多>>摘要：当高熵合金细化至纳米尺度时,其独特的结构与纳米尺寸效应间的相互作用将赋予材料优异的功能特性.然而,由于异种元素间普遍存在的混合焓差异,将多种非混相金属稳定结合并细化至纳米尺度具有极大的理论和技术挑战.因此,本文主要综述了近年来高熵合金纳米颗粒的研究进展,首先系统总结了高熵合金纳米颗粒的制备方法、合成条件以及进一步提升合金体系固溶组元数量的策略,随后从高熵合金纳米颗粒所具备的结构稳定性、氧化还原行为及异常尺寸效应等独特性质出发,对其在催化、电磁、光热、气敏和储能等领域的应用及性能机理进行了详细的分析和讨论.最后,总结展望了高熵合金纳米颗粒未来面临的挑战和发展方向.

    高熵合金多组元合金纳米颗粒制备策略多功能性

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    基于CNT的柔性自支撑锌空气电池正极研究进展

    刘新宇余龙陈坤林邱华...
    1246-1262页
    查看更多>>摘要：随着可穿戴智能设备的不断发展,柔性锌空气电池(FZAB)作为新一代极具应用前景的储能系统受到了广泛关注,但其二次电池的实际应用仍处于起步阶段.如何优化其柔性结构并提高电池性能是目前研究的关键与重点.碳纳米管作为新一代超级纳米材料,具有优异的导电性、柔韧性、质轻等特点,为柔性锌空气电池的发展提供了新的方向和选择.为了探究碳纳米管纤维材料在自支撑锌空气正极中的潜在应用,本文从碳纳米管的合成方法与构效关系入手,通过阐述锌空气电池的电化学工作机理与柔性化设计,总结了碳纳米管在FZAB应用中所发挥的不同作用,综述了近些年来基于碳纳米管的柔性自支撑空气正极的研究进展,讨论了目前碳纳米管与自支撑空气正极发展所面临的问题,并对未来进行了展望.旨在为纺织、纤维、材料及电子等领域的相关从业者进行柔性锌空气电池(FZAB)的研究与开发提供一定的参考与指导.

    柔性锌空气电池碳纳米管柔性化设计自支撑空气正极

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    砂轮磨损检测技术研究:现状和展望

    李干鲍岩王中旺康仁科...
    1263-1287页
    查看更多>>摘要：砂轮磨损检测技术是保证磨削精度和工件质量的重要技术之一,砂轮的形状精度和磨粒状态直接决定了工件的磨削精度和加工效率.砂轮磨损测量结果也是对砂轮进行修整、更换和对磨削轨迹进行补偿的重要依据,掌握砂轮磨损检测技术对提高磨削加工的稳定性与经济性十分重要.目前砂轮磨损检测技术研究结果尚不完善,难以为磨削加工中砂轮磨损的检测和补偿提供强有力的理论支撑,严重制约了砂轮磨损检测技术在磨削加工中的应用.针对砂轮磨损检测技术的研究需求,本文对国内外现有的砂轮磨损检测技术进行了综述,系统总结了砂轮磨损离线非接触式测量技术、离线接触式测量技术、在线在机测量技术和砂轮磨损的机外测量技术等研究现状,重点介绍了各种检测技术的测量原理和目前存在的技术难题.同时,提出了解决上述问题的可能性对策,并探讨了未来砂轮磨损检测技术的发展趋势和研究重点.

    砂轮磨损磨损检测技术磨削状态监测轮廓检测

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    高超声速飞行器多尺度耦合热效应预测研究进展

    杜雁霞杨肖峰肖光明刘磊...
    1288-1304页
    查看更多>>摘要：随着未来临近空间高超声速飞行器更高速度、更长航时服役新需求的提出,飞行器多尺度耦合热效应日趋显著,并成为影响飞行热安全的重要因素.针对飞行器高温表面、高温结构、舱内仪器/设备等涉及的热现象,综述了多尺度耦合热效应预测方法的研究进展.结合未来飞行器精细化、低冗余设计需求,进一步提出了后续研究的重点方向.飞行器耦合热效应研究需从关注"宏观量"拓展到关注影响内禀特性的微细观"隐变量",跨尺度关联应注重"降尺度"与"升尺度"的协同,同时还需进一步发展弱化人工经验、消除人为边界的数理模型与自适应方法.相关研究将为飞行器热行为的精细预测及高效防护提供参考.

    高超声速多尺度耦合热行为综合热效应热安全

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    紧凑型感应电磁驱动的液态金属高热通量散热技术研究

    刘传科何志祝
    1305-1317页
    查看更多>>摘要：本文提出了一种用于高热流密度电子器件热管理的新型液态金属小通道散热方法,研制了一种可提供4.55L/min流量和64.2kPa驱动压头的紧凑型感应电磁泵.搭建了基于电磁驱动高热通量液态金属热控平台,实现了热流密度高达249W/cm2的散热需求.发展了三维流固耦合的多参量优化仿真模型并实验验证了数值模拟有效性.研究发现,低流量下液态金属热容热阻是影响液态金属散热的主要因素(约占总热阻23.6％),优化热源相对位置有利于提高其表面均温性.

    液态金属高热流密度电磁驱动小流道散热

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    核反应堆两相流和严重事故关键现象粒子法模拟研究

    陈荣华田文喜郭凯伦张魁...
    1318-1328页
    查看更多>>摘要：针对核反应堆冷却剂两相流动沸腾和严重事故熔融物迁移行为等热工安全领域重要难点问题,开发了高精度移动粒子半隐式法求解技术,建立了大密度比相间复杂界面捕捉及汽液相变模拟的两相流粒子法模型,开发了核反应堆严重事故中堆芯降级行为的氧化共晶、高温蠕变、消熔凝固及再定位过程粒子法模型,形成了基于粒子法的核反应堆关键热工安全现象复杂过程分析软件平台PANDA,实现了核反应堆冷却剂两相流汽泡动力学、严重事故等复杂现象过程的准确模拟.

    核反应堆汽泡动力学严重事故粒子法PANDA平台

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    基于全生命周期评价的中国制氨路线碳排放、能源效率研究及展望

    刘梦华黄逍李爽史翊翔...
    1329-1346页
    查看更多>>摘要：我国实现双碳目标的核心在于能源系统的低碳化和清洁化.未来风电、光伏电等一次能源大比例接入电网,其波动性、间歇性等特点使得可跨季广域消纳储能技术的发展成为刚需.氨的稳定性、易存储、输储设施完善等特性使其成为极具竞争力的化学储能介质,有望破解当前氢储运难题,助力实现"碳中和、碳达峰"目标.目前面向我国规模化应用的中国制氨路线生命周期评估工作较少,缺乏考虑细分环节的合成氨路线的全生命周期碳排放及能效等指标的评估与分析.针对上述氨储能技术发展存在的机遇和挑战,本文建立各主要阶段的合成氨全生命周期评估(lifecycle assessment,LCA)集成模型,结合低碳排技术对不同制氨路线生命周期间的一次能源投入及碳排放进行评估与分析.通过核算煤制氨(R1)、天然气制氨(R2)、市电制氨(R3)及可再生电力制氢合成氨(R4)四种技术路线的碳排放及能源效率,并对关键参数进行敏感度分析,确定造成碳排放的关键环节和关键因素,提出减少碳排放的技术改进建议.研究表明,未采用碳捕获与封存技术(carbon capture and storage,CCS)的煤制氨(R1-w/o CCS)与天然气制氨路线(R2-w/o CCS)碳排放则分别高达4.190和2.356kg CO2/kg NH3,R3路线碳排放高达6.384kg CO2/kg NH3,分别以光伏电站(R4-PV)和风力发电站(R4-Wind)为电力输入的可再生电力制氢合成氨路线碳排放分别为0.569和0.335kg CO2/kg NH3.结合CCS技术后,R1-w/CCS和R2-w/CCS路线碳排放可分别降低61.8％和55.4％,但因CO2捕获、运输和封存带来的额外能耗使每功能单位氨生产的化石能源消耗量相应增长4.2％和5.8％,生命周期能源效率分别降低1.6％和2.5％.本文从全生命周期的碳排放和能效角度出发,通过定义统一系统边界提高模型的精准度与可对比度,为不同制氨路线的工艺改进情景提供了可靠的分析.

    合成氨生命周期评价能效分析能源消耗碳排放

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    基于仿生毛细管折纸设计的极简水伏发电机

    洪铭秋任国平胡启昌叶文媛...
    1347-1356页
    查看更多>>摘要：水伏发电作为一种新兴的绿色能源技术,可从自然界无处不在的水运动中捕获电能,具有广泛的应用前景.其中,水蒸发发电技术因其性能稳定、输出持续、应用场景广泛而备受关注.受睡莲"吸水(根)-传输(茎)-蒸发(叶)"生物结构的启发,本研究以常见的滤纸、铅笔以及自然广泛存在的微生物为原材料,通过简单的折纸、绘画、贴膜构建了可漂浮的极简水伏发电机(minimalist hydrovoltaic generator).在仿生结构中,水运动是由滤纸条将底部的水分吸收并由其内部的毛细管道进行传输,再通过膜顶部的蒸发实现.最大电压可达0.58 V,持续产电时间超过6天且不衰减.相较于传统的斜插式水蒸发发电装置,此极简水伏发电机以滤纸内部丰富的毛细管为吸水通道,任意折纸造型为水传输和蒸发基底,铅笔中的碳为电极材料,实现稳定持续的电功率输出,为野外的电子设备持续供电,具有环境友好、成本低廉、制造简易、负碳排放等优点.本研究为便携式水伏发电机的实际应用提供了理论支持,对全球碳中和与绿色能源技术的发展具有重要意义.

    水蒸发发电仿生折纸微生物膜铅绘电极

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    四元Gd55-xZrxAl23Ni22非晶合金的凝固形成机理和微观力学性能研究

    武博文胡亮糜晓磊魏炳波...
    1357-1367页
    查看更多>>摘要：本文研究了不同成分Gd55-xZrxA123Ni22(x=0,15,25,35,45,55)非晶合金的凝固形成机理和微观力学性能变化规律.实验发现,由于Zr-Gd体系中存在不互溶间隙,液态四元Gd-Zr-Al-Ni合金在深过冷条件下发生亚稳相分离.只有当Zr与Gd不共存时,液态三元Gd55Al23Ni22和Zr55Al23Ni22合金可以快速凝固形成单相非晶.在530 K的过冷度下,液态Zr45Gd10Al23Ni22合金发生形核长大型亚稳相分离,并凝固为球状结构双相非晶.液态Gd55-xZrxAl23Ni22(x=15,25,35)合金分别在189,336和438K过冷度时发生调幅分解型亚稳相分离,均形成网状结构双相非晶.随着非晶AM-Zr相体积分数增加,非晶合金的平均硬度从3.95 GPa提高到7.95 GPa,弹性模量由58.27 GPa增大到101.37GPa.Zr元素含量的升高使非晶合金的抗磨系数由5.2x1010Pa增加到3.81×1011Pa,表观摩擦系数从0.11减小到0.05.

    快速凝固亚稳相分离双相非晶微观力学性能

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    高铁酸钾预氧化联用改性木质素混凝工艺的污泥脱水性能研究

    潘宇孙亿倍杨琥
    1368-1378页
    查看更多>>摘要：污水处理过程中产生大量亟需减量化处理的活性污泥,而污泥中胞外聚合物(EPS)是影响污泥脱水性能的关键因素.传统混凝预处理工艺难以有效地破坏EPS,释放结合水.本研究以南京市仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,先采用高铁酸钾(K2FeO4)对污泥进行预氧化,再以一种阳离子改性木质素(LN-CD)为混凝剂对污泥进行混凝处理.系统考察了K2FeO4预氧化联用LN-CD混凝工艺对活性污泥的调理性能及其协同污泥脱水机制.研究结果表明,K2FeO4预氧化联用LN-CD混凝工艺具有良好的污泥调理效果,氧化剂投加量和混凝剂电荷密度(CD)是影响脱水性能的重要因素.经适量K2FeO4预氧化并联用CD最高的LN-CD1混凝处理,混凝剂用量最少而脱水效果最佳,且获得的污泥絮体尺寸最大结构也最为紧密.EPS不同形态中蛋白质(PN)二级结构分析结果表明,经预氧化-混凝工艺处理后PN结构从有序紧密转变为松散结构,有利于进一步脱水.这是由于经K2FeO4氧化作用,EPS结构被破坏,EPS中结合水得以释放,并且K2FeO4氧化后生成的三价铁还可起到一定协同混凝作用;而LN-CD通过电中和及黏结架桥作用有效抑制EPS,进一步聚集污泥颗粒实现有效脱水;此外,LN-CD还可利用其刚性结构特征起到骨料支撑作用,有利于改善泥饼可压缩性,协同促进污泥脱水.综上,K2FeO4预氧化联用LN-CD混凝工艺在污泥脱水工艺中具有良好的应用前景.

    预氧化-混凝工艺高铁酸钾阳离子改性木质素混凝剂污泥脱水性能胞外聚合物蛋白质二级结构脱水机制

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