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集流体塑性变形对锂离子电池双层电极中锂扩散和应力的影响被引量：6: 2018年; 针对锂离子电池双层电极结构,建立了综合考虑锂扩散、应力、浓度影响的材料属性及集流体弹塑性变形的理论模型.基于所建立的模型,主要研究了在充电过程中集流体可能发生的塑性变形对电极中锂扩散及应力的影响.数值结果表明集流体的塑性变形会减弱其对活性层的约束,这不仅使得集流体和活性层中的应力得到明显缓解,而且还促进了锂在活性层中的扩散,提高了活性层的有效容量.与此同时,研究了集流体的屈服强度和塑性模量这两个参数的影响,结果表明,较小的屈服强度和较小的塑性模量能进一步弱化约束,松弛电极活性层中的应力,并增加其有效充电容量.研究结果为分层电极的结构设计和性能优化提供了一定的参考.; 宋旭陆勇俊石明亮赵翔王峰会; 关键词：锂离子电池双层电极塑性变形

表面能梯度驱动下纳米水滴在不同微结构表面上的运动被引量：4: 2015年; 近年来,微观尺度下水滴在能量梯度表面上的运动情况受到了广泛关注,然而通过实验进行研究尚存在困难.本文利用分子动力学方法研究了不同微结构表面上纳米水滴在表面能梯度驱动下的运动情况.结果表明:槽状和柱状微结构可以明显提升纳米水滴在微结构表面上的运动效率,钉状微结构会降低纳米水滴的运动效率,尽管它具有稳定的疏水性;结合槽状和钉状结构的混合状微结构兼具二者的优点,不但可以有效地提高纳米水滴在粗糙表面上的运动效率,而且具有比较高的疏水稳定性.此外,表面能的微小改变会明显影响水滴的运动效率.; 张凯陆勇俊王峰会; 关键词：分子动力学模拟

水在不均匀纳米通道内自扩散性质的分子动力学研究被引量：5: 2019年; 本文用分子动力学(MD)方法模拟了受限水在不均匀润湿性微通道中的自扩散性质.通过考察不均匀润湿通道内水的自扩散行为,发现在微通道中水的扩散性质表现出明显的尺度效应,随着通道高度的增加水的扩散增强.更重要的是,由于通道高度的不同,通道内的不均匀润湿段对水的扩散与均匀通道相比有不同的影响.当通道高度为0.8 nm时,不均匀润湿通道内水的扩散增强;当通道高度为1.0 nm时,不均匀润湿通道内水的扩散减弱;而当通道高度达到1.2 nm时,不均匀润湿通道内水的扩散基本相同.; 张凯王峰会赵翔; 关键词：自扩散分子动力学模拟

蚊子复眼的防雾原理被引量：1: 2014年; 蚊子复眼具有超疏水性和防雾功能,主要归功于蚊子复眼具有特殊的微、纳米分级结构。建立了复眼的微、纳米分级结构模型;并从界面疏水稳定性和热力学的角度进行了分析。界面稳定性分析表明蚊子眼微米和纳米级结构可抵抗的最大压力分别为67.2 k Pa和181 k Pa,能够有效地抵御外部雾滴的润湿。对于纳米尺度的小雾滴,由于受尺度和线张力的影响,类Wenzel状态的自由能高于类Cassie状态,因此在雾化过程中总是形成类Cassie状态,并进而形成Cassie状态。由于微米结构特别的半球形状和紧密排列,能够形成锥形疏水毛细管,这一锥形毛细管能够在雾滴长大过程中将雾滴从微结构内部排出,从而实现防雾。蚊子复眼上小尺度的纳米结构是实现防雾的基础和关键。; 侯绍行黄建业王峰会; 关键词：超疏水防雾稳定性接触角

连续梯度的功能层对燃料电池在初始还原过程中曲率及残余应力的影响被引量：3: 2016年; 连续梯度的电极由于其相对于多层梯度电极能更加有效地缓解电极和电解质的热失配及改善界面黏接而受到特别的关注.本文通过建立含连续梯度的阳极功能层的阳极支撑固体氧化物燃料电池的力学模型,研究了连续梯度的阳极功能层对阳极支撑固体氧化物燃料电池半电池在初始还原过程中曲率及残余应力的影响.结果表明电池的曲率在初始还原过程中随还原程度的增大而逐渐增大.连续梯度的阳极功能层的引入不能同时改善电池的曲率和残余应力,即连续梯度的阳极功能层在缓解应力的同时会导致曲率的增大,反之亦然.含有连续梯度的阳极功能层的电池在部分还原状态下,梯度层/阳极支撑界面处具有最大的拉应力容易导致电池受损,实际中应保证电池被完全还原.; 陆勇俊杨溢王峰会楼康赵翔; 关键词：固体氧化物燃料电池曲率残余应力

压力作用下Cassie状态的热力学稳定性被引量：1: 2014年; 维持Cassie状态在压力作用下的稳定性在超疏水材料的实际应用中极其重要.通过将超疏水界面中的液-气界面部分规范为具有自适应性的曲面,建立了柱状阵列微结构的超疏水界面模型,研究了压力作用下Cassie状态的热力学稳定性.结果表明,由于微凸起结构之间悬挂液面能量的不同,Cassie状态有基态、低能态和高能态3种形式;压力驱动Cassie状态由基态向高能态转变过程中界面能量的升高会形成界面能量势垒,这一能量势垒决定了Cassie状态的热力学稳定性并阻碍Cassie状态向过渡态转变.界面能量势垒由前进接触角和界面中固-液接触面积分数决定,因此低表面能物质、分级结构、较低的固-液接触面积分数均可提高界面能量势垒,维持Cassie状态的稳定性.细化微结构尺寸能够降低Cassie状态的界面自由能,从而避免高能Cassie状态的出现和崩溃.; 黄建业王峰会; 关键词：润湿超疏水稳定性

超疏水状态的润湿转变与稳定性测试被引量：10: 2013年; 超疏水材料具有自清洁、防水、低粘附等特性,因此具有重要的应用价值.维持超疏水状态的稳定性,避免水侵入到材料表面微结构内部是实现这些特性的基础.本文在水下超疏水界面全反射的基础上,结合真空技术,提出了一种连续、直观的测试方法来测试超疏水状态的稳定性,并研究了Cassie-Wenzel润湿过渡行为及其临界压力.实验结果表明:对于典型的柱状微凸起结构,Cassie-Wenzel润湿转变过程可分为四个阶段:非润湿阶段、主要润湿阶段、强化润湿阶段和完全润湿阶段.主要润湿过程中的临界压力与理论值一致;强化润湿阶段需在较高的压力作用下进行,从而驱动固/液系统过渡到完全润湿阶段.与柱状结构相比,荷叶的乳突状微结构在润湿过程并不存在非润湿阶段,这是因为二者对外部压力的抵抗方式不同所致:柱状微结构通过增大柱子间悬挂液面的曲率来与外部压力建立平衡,而乳突状微结构则通过润湿过程中三相接触线密度的增加来强化毛细作用力,从而与外部压力建立平衡.; 黄建业王峰会赵翔张凯; 关键词：超疏水稳定性全反射

荷叶在水下的超疏水状态的寿命测试与分析被引量：3: 2016年; 水下超疏水现象在金属防腐蚀保护、减阻和防止水下污垢等方面具有重要的应用价值.水下超疏水状态的寿命是制约超疏水材料在水下应用的重要因素.本文通过连续记录超疏水界面处反射光光强变化测试了荷叶在不同水深下的超疏水状态的寿命.荷叶在水下的润湿状态随时间变化可分为3个阶段:非润湿阶段、部分润湿阶段、完全润湿阶段.非润湿阶段持续的时间即是水下超疏水状态的寿命,随水深的升高呈指数下降,在水深高于毛细力所能抵抗的极限深度时寿命又进一步缩短.气液界面的稳定依靠毛细力产生的悬挂力和空气内部压力共同维持.提高毛细力所能抵抗的极限水深可以使超疏水材料在更深的水域下得到应用.; 侯绍行王峰会黄建业王安强; 关键词：全反射毛细力

超声刻蚀法构建分级结构的超疏水表面被引量：18: 2014年; 在湿法刻蚀和超声空化的基础上,采用超声刻蚀法制备了具有微纳米分级结构的超疏水表面.以等体积比的硝酸/乙醇（体积分数为4%）和双氧水（质量分数为30%）的混合溶液作为刻蚀剂,在室温下对60Si2Mn钢、60#钢、T10钢、Cr06钢、65Mn钢和硅钢表面超声刻蚀2~10 min,构建出多种形貌的微纳米分级结构.上述表面经氟硅烷修饰后具有超疏水性,水的表观接触角高达157.0°,155.8°,157.4°,154.9°,157.6°和156.8°,滚动角分别为6.5°,19.2°,6.1°,7.8°,6.7°和7.2°.与常规刻蚀方法相比,超声刻蚀的化学刻蚀作用因与空化作用耦合而得到强化和改变,从而在钢表面构建出分级结构.由于材料表面微结构形貌和固/液界面接触状态不同,制得的超疏水表面表现出的润湿行为也不同.超声刻蚀法简单易行,成本低廉,适用于其它金属表面构建微纳米分级结构和超疏水表面.; 黄建业王峰会侯绍行赵翔; 关键词：超疏水表面

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国家自然科学基金(11372251)

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