介孔分子筛调制有序介孔碳超级电容器性能研究

为了研究不同孔径的有序介孔碳(OMC)作为超级电容器电极的性能差异,本文采用水热合成法制备三种不同孔径的介孔二氧化硅分子筛(SBA-15),再以SBA-15为模板,乙炔为碳源,利用化学气相沉积法(CVD)反向制备具有不同孔径的OMC。利用扫描电子显微镜、氮气吸附和电化学测试等,分析OMC作为电极材料时,其纳米孔结构与性能之间的关系。结果表明,将孔径调控在3～4 nm的OMC-120作为超级电容器电极,在充放电电流密度为0.10 A/g和0.50 A/g时,比电容为44.50 F/g和54.30 F/g;经1 000次循环后电容保持率达99%,其双电层电容性能和稳定性优于其他孔径结构的样品,这归因于OMC-120中较窄的有序介孔结构加速了电子和离子的转移交换,缩短离子的传输路径。     

多孔陶瓷材料力学特性的离散单元法定量模拟

本文基于离散单元法,模拟研究了多孔陶瓷在拟静态加载条件下的力学响应特性.在数值试样制备上,采用各向同性压缩的方式获取不同固含率的数值试样,然后基于Coble烧结模型计算微观颗粒之间的接触尺寸.为考虑多体作用下固体键之间的空间耦合效应,对经典的Hertz接触模型进行了修正,引入了一反映晶粒间接触尺寸和晶粒间空间几何排列特性影响的校正因子.随后以部分烧结三氧化二铝陶瓷材料为研究对象,检验了所建立的离散单元法数值模拟方法的定量预测能力.模拟结果表明,所预测的有效杨氏模量和断裂强度与文献报道的实验数据能很好地定量吻合;对于含大孔洞的部分烧结三氧化二铝陶瓷材料的模拟结果表明,无论是孔洞之间的相互作用特性,还是孔洞排列型式对材料有效杨氏模量和断裂特性的影响,模拟结果都能与文献报道的理论分析结果和有限元分析结果定量吻合.这些定量对比结果表明,本文建立的离散单元法数值模拟方法,可以用来定量地预测多孔陶瓷的力学特性.