摘要：为了研究TBM在深部岩体开挖过程中多种因素对盘形滚刀破岩效率的影响,考虑了不同围压、贯入度、刀间距和公转速度因素的影响,采用有限元法建立盘形滚刀回转切割破岩模型并进行数值模拟,研究不同影响因素组合下的破岩效果、岩石破碎体积和破岩比能耗。为了得出影响破岩效率的最敏感因素,构建了4因素4水平的正交试验。研究结果表明:在深部岩体破岩过程中,影响因素对盘形滚刀破岩比能耗敏感度的顺序依次为刀间距、公转速度、贯入度和围压,即刀间距是影响盘形滚刀破岩效率的主要因素。通过数值模拟对比分析验证正交试验结果,得出不同影响因素下的破岩规律和破岩效率,进而验证了不同影响因素对破岩效率的敏感度。

摘要：As the mission needs of the autonomous underwater vehicles(AUV) have become increasingly varied and complex,the AUVs are developing in the direction of systematism, multifunction, and clustering technology, which promotes the progress of key technologies and proposes a series of technical problems. Therefore, it is necessary to make systemic analysis and in-depth study for the progress of AUV's key technologies and innovative applications. The multi-functional mission needs and its key technologies involved in complex sea conditions are pointed out through analyzing the domestic and foreign technical programs, functional characteristics and future development plans. Furthermore, the overall design of a multi-moving state AUV is proposed. Then, technical innovations of the key technologies, such as thrust vector, propeller design, kinematics and dynamics, navigation control, and ambient flow field characteristics, are made, combining with the structural characteristics and motion characteristics of the new multi-moving state AUV. The results verify the good performance of the multi-moving state AUV and provide a theoretical guidance and technical support for the design of new AUV in real complex sea conditions.

摘要：低容量和低倍率限制了电池型超级电容阳极材料的大规模应用.本文通过构建一种具有半共格异质界面特性的Fe_(2)O_(3)/FeSe_(2)纳米结构作为先进的阳极材料来解决这一瓶颈.系列表征和第一性原理计算表明,这种特殊的异质界面不仅能自发产生较强的内建电场,从而提高电子传递速率和OH^(-)离子的吸附能力;还可使得活性物质与OH^(-)之间发生更多的氧化还原反应,并且使该反应体系更容易进行.基于上述优势,所制备出的阳极材料的最大比容量为199.2 mA h g^(-1)(1 A g^(-1)),并且在10 A g^(-1)下仍能保持105.8 mA h g^(-1),同时,经历5000次循环后,其比容量可维持初始值的90.2%.此外,以Fe_(2)O_(3)/FeSe_(2)作为阳极组装的非对称超级电容器在0.8 kW kg^(-1)时的能量密度为52.55 Wh kg^(-1),即使经历15,000次循环,该器件还能维持初始容量的91.2%.我们的工作为设计大容量和高倍率性能的电池型超级电容器阳极材料提供了一种创新性的策略,有望推动过渡金属化合物在储能系统中的大规模应用.

摘要：在电催化CO_(2)还原(CO_(2)RR)过程中,催化剂的重构经常发生.虽然合理的界面结构与催化位点调控有利于构建优异的电催化剂,但是仍面临诸多挑战.本文通过电化学还原和原位锚定策略合成了单原子铋与铟基底协同的原子桥接结构,从而提高CO_(2)RR的电催化性能.原位结构分析和理论研究表明,多孔碳载体上负载的Bi-In协同位点能够打破原有的结构对称,通过σ键和π*负反馈键形成的电荷密度梯度有利于甲酸盐中间体的吸附,从而实现了高达95.1%的甲酸选择性和持续电解9 d的稳定催化.在太阳能电池驱动下,将5-羟甲基糠醛氧化与CO_(2)RR相耦合,实现了阴极生产甲酸和阳极产生2,5-呋喃二羧酸(88.2%)的高效太阳能-燃料转换选择性.该工作对原子桥连结构活性位点的电催化本质与协同作用机制的理解,为合理设计高性能CO_(2)RR电催化剂提供了重要思路.

摘要：作为生物质资源和工业应用之间的重要桥梁,5-羟甲基糠醛(5-HMF)显示出绿色发展的潜能.但是生物质材料在绿色溶剂中转.化为5-HMF的表现仍然受限.本文报道了一种制备高效固体酸催化剂NbOr/WOy-ZrO_(2)以提高果糖转化率的方法.铌盐的引入导致铌氧化物的生成,提高了WOy-ZrO_(2)载体表面的酸性位点并且调整了布朗斯台德酸与路易斯酸的比例.随着NbOx/WOy-ZrO_(2)催化剂酸性的提高以及酸性中心的增加,果糖在水中的最高转化率达到99%.与此同时,5-HMF的产率和选择性在180°C,30分钟的条件下分别提高到50.1%和50.7%.本文提出的NbOr/WOy-ZrO_(2)催化剂策略为设计高效固体酸催化剂催化水中5-HMF的生成提供了-种新思路.

摘要：为解决由模型不确定性和外部未知干扰导致的柔性关节系统控制偏差问题,提出一种基于未知状态估计器和跟踪微分器的预设性能反演控制方法。设计一种基于低通滤波器的未知状态估计器,该估计器仅依赖于模型的名义值即可估计集总扰动。构造了一种新的有限时间收敛预设性能函数,并基于该函数设计反演控制器,用于在保证闭环系统所有信号有界的情况下,使关节跟踪误差在约定时间内收敛到预定的任意小区域。为避免反演控制器的微分爆炸问题,设计基于改进Sigmoid函数的跟踪微分器来估计虚拟控制律的微分信号。仿真结果表明,在未建模动态和外部未知干扰的影响下,所提方法能够保证关节跟踪误差在有限时间内收敛到任意给定范围,有效提高了柔性关节的瞬态和稳态性能。

摘要：金属硫系化合物作为水相锌电池的高性能阴极具有很大的潜力.然而,低可达表面和剧烈的体积膨胀限制了其整体性能和实际应用.为此,采用相工程策略结合空心结构设计,调控OH−在电极表面的吸附/脱附,能显著提高电极的整体电化学性能.本研究首次利用Se@C纳米棒模板,通过原位硒化过程可控合成了一系列碳纳米管(CNT)负载的镍硒化物,包括立方型NiSe_(2)NiSe_(2)/Ni_(0.85)Se复合材料、六方型Ni_(0.85)Se.优化后的NiSe_(2)/Ni_(0.85)Se/CNT复合材料具有比表面积大、孔隙率高、碳骨架空心等优点,具有616Cg^(−1)的高比容量、优良的倍率性能和稳定的循环寿命.通过一系列的非原位表征和DFT计算,深入研究了其内部的法拉第机制.结果表明,所制备的Ni//Zn电池在3485 W kg^(−1)时具有311.4 W h kg^(−1)的高能量密度和较长的循环寿命.本研究为硒化镍基电极材料的设计提供了一种巧妙的策略,且深入研究了其在碱性锌电池中的法拉第机理.

摘要：本文提出一种在特殊任务下基于Chebychev映射的移动机器人混沌全覆盖路径规划器的设计新策略。所设计的混沌路径规划器包含一个二维的Chebychev映射,该映射由两个一维的Chebychev映射构建而成。对规划器所产生的时间序列,进行反正弦变换,可以改善系统的混沌特性和均匀分布特性,从而提高机器人在完成特殊任务时的覆盖率和随机特性。通过仿射变换,Chebychev混沌系统映射到机器人工作空间的可行区域内,然后设计有障碍物环境下全覆盖路径规划的通用方法。仿真结果显示,所设计的混沌路径规划器在可行空间能够安全运行,不需要设计避障算法。所设计策略能够满足特殊任务下随机性、遍历性和高效率的需求。

摘要：离子插层是提高Ti_(3)C_(2)TxMXene电化学性能的有效方法之一.然而,不同的插层离子对MXene的结构和电化学性能的影响是否相同这一问题尚不清楚.本文系统研究了Li+、Na+、K+、Cs+、Zn2+、Mg2+、SO_(4)2-和OH-等一系列离子插层后的MXene的结构特征和电化学性能.研究结果表明,插层离子的半径、电荷数和化学特性对插层效果都会产生影响.在所研究的插层剂中,由离子半径最大的一价阳离子Cs+和具有强碱性的阴离子OH-组成的插层剂CsOH对MXene具有较好的插层效果.插层后的MXene层间距增大,层间容纳了大量游离水,Ti的价态升高,片层表面有利于氧化还原反应的含O官能团增多,这都大大促进了电解液离子H+的扩散与存储.由此制备的电极的质量比电容大幅度提高,为原始MXene电极的7倍多,而且经过20,000次充放电循环后电容保持率未发生下降.本文为具有高电容性能的MXene和MXene基复合电极的合理设计和制备提供了指导.

摘要：Extractive distillation was investigated for separation of the minimum azeotrope of n-propanol/water, via the Aspen Plus simulation platform. Experimental data of n-propanol/water, which could pass the thermodynamic consistency test, were regressed to get suitable binary interaction parameters(BIPs) by the UNIQUAC thermodynamic model. The azeotrope system was heterogeneous in the simulation with built-in BIPs, which was contrary to the experimental data. The study focused on the effect of thermodynamic parameters on the prediction of phase behavior, and process design of extractive distillation. N-methyl-2-pyrrolidone(NMP) and ethylene glycol were used as solvents to implement the separation. Processes with built-in and regressed BIPs were explored,based on the minimum total annual cost(TAC). There were significant differences in the phase behavior simulation using different thermodynamic parameters, which showed the importance of BIPs in the design and optimization of extractive distillation.