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基于远场应力近似的先验孔径实现方法在天然裂缝水库的集合数据同化中的应用
在地热能提取、二氧化碳封存以及其他地下工程应用中,裂缝是广泛存在的地质结构。它们对流体流动和传输行为有着显著影响,因此,对裂缝几何形态和开度进行准确表征对于性能评估和风险预测至关重要。然而,裂缝的几何形态和开度通常伴随着较大的不确定性。数据同化(Data Assimilation, DA)或历史匹配是一种已被广泛使用的工具,用于减少模型参数和状态的不确定性,从而提高模拟结果的准确性。近年来,基于集合的方法,如多数据同化集合平滑(Ensemble Smoother With Multiple Data Assimilation, ESMDA)变得越来越流行。这些方法的关键在于构建一个准确反映已有
来源:Water Resources Research
时间:2025-09-26
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一种基于物理知识的深度学习方法,采用自适应加权损失函数来模拟土壤水分流动
在土壤水动力学研究中,Richards方程被广泛用于描述土壤水分流动的动态过程。该方程包含两个关键变量:土壤基质势和体积含水量,且其构成关系具有高度的非线性特征,这使得其数值求解面临较大的挑战。传统的数值方法,如有限差法、有限体积法和有限元法,虽然在特定土壤类型上表现良好,但其应用受到土壤类型限制,尤其是在处理复杂或非均匀土壤时效果有限。为了解决这一问题,研究者们开始探索深度学习方法,尤其是基于物理信息的神经网络(Physics-Informed Neural Networks, PINN)在该问题中的应用。PINN通过将物理定律嵌入损失函数中,能够在不依赖土壤水的先验知识的情况下训练网络,使
来源:Water Resources Research
时间:2025-09-26
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利用基于机器学习的模型校准方法,量化海狸活动影响下的山区洪泛区地下水资源响应及其不确定性
在山地冲积平原中,水獭(*Castor canadensis*)对河流走廊的水文条件产生了显著影响,主要体现在它们通过修建水塘和淹没河岸带,增加了地表水储存能力。然而,水塘对地下水的响应,尤其是在那些由透水性砾石/卵石层覆盖在土壤层之上的山地冲积平原中,仍存在不确定性。本研究开发了一种模型与数据集成的工作流程,以量化水獭活动引发的淹没对地下水响应的影响。这一工作流程考虑了地形和沉积物的复杂性以及多向水流,将淹没与地下水变化联系起来。研究的主要目标是探讨山地冲积平原中水獭活动对地下水储存、水文平衡和水质的影响,并进一步分析在不同水文条件和水文结构下,这些影响的变化趋势。研究发现,垂直水流(从土壤
来源:Water Resources Research
时间:2025-09-26
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基于DEMATEL和TOPSIS的集成FMEA方法:用于区间值直觉模糊环境下的医疗人因可靠性分析
摘要 失效模式与效应分析(FMEA)是一种用于医疗系统人因可靠性分析的前瞻性方法,用于评估潜在医疗失效模式的风险。为了更好地应对医疗环境中存在的不确定性和信息有限等复杂问题,本研究采用区间值直觉模糊集(IVIFS)在FMEA框架内表示和分析这些环境。为了解决专家在评估医疗失效模式时主观模糊性和犹豫不决所带来的挑战,本文提出了一种基于决策试验与评估实验室(DEMATEL)方法论以及区间值直觉模糊框架下的理想解相似度排序法(TOPSIS)的综合方法。为了克服传统FMEA忽视专家权重和风险因素权重的局限性,本文引入了一种改进的方法:首先
来源:Risk Analysis
时间:2025-09-26
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利用二氧化硅辅助的低温烧结技术制备透辉石,用于可持续的水泥基复合材料
摘要 本研究探讨了天然矿物的冷烧结技术,将其作为辅助胶凝材料(SCM)或水泥类似物,以改变传统的高能耗、高排放水泥制造方式。研究以天然硅酸盐矿物透辉石(MgCaSi2O6)作为模型体系。由于透辉石本身难以通过冷烧结方法直接固化,因此本研究证明了添加非晶态二氧化硅纳米颗粒可以实现其冷烧结。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对冷烧结后的透辉石-二氧化硅复合材料进行了表征,并分析了二氧化硅添加量对材料性能的影响。在200°C、400 MPa的压力下,经过60分钟的烧结处理后,该复合材料的相对密度可接近90%。当添加30%或更
来源:Journal of the American Ceramic Society
时间:2025-09-26
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Ni(OH)2薄膜的简易合成方法:该薄膜可作为催化剂层,用于在不锈钢网上生长垂直排列的碳纳米管,进而形成超疏水超亲油膜,实现连续的油水分离
摘要 在这项研究中,采用了一种简便的化学浴沉积方法,在不锈钢(SS)网状结构上沉积了氢氧化镍(Ni(OH)2)薄膜,作为通过热化学气相沉积法生长垂直排列的碳纳米管(VACNTs)的催化层。这种VACNTs/SS网状结构的接触角高达161°,而对油的接触角几乎可以忽略不计。由VACNTs/SS网状结构制成的超疏水超亲油过滤膜展现了其在连续油水分离方面的优异选择性。这种创新的过滤膜不仅提高了油水分离过程的效率,而且在环境修复和工业废水处理等应用中也具有巨大潜力。其独特的性能使其能够选择性过滤掉有害物质,同时让清水通过,成为应对污染问题
来源:Journal of the Chinese Chemical Society
时间:2025-09-26
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通过热活化技术制备孔结构工程化的碳织物,用于无需穿梭器的锌-碘电池,实现超低自放电率
摘要 锌碘(Zn–I2)电池在电网规模储能方面具有巨大潜力,但存在严重的多碘化物迁移和快速自放电问题。本文介绍了一种热激活碳布(CC450),该材料通过精确设计的多级孔结构同时解决了碘的固定和反应动力学问题。通过在450 °C的空气中进行氧化煅烧处理,CC450形成了独特的孔结构:纳米孔能够有效吸附I3−离子,而连通的大孔则促进了离子的快速传输,同时保持了碳材料本身的导电性和柔韧性。这种CC450正极在性能指标上达到了优异的平衡:高比容量、极低的自放电率(24小时内仅为3.05%)以及出色的循环稳定性(1000次循环后容量保留率为94.63%),这
来源:ChemSusChem
时间:2025-09-26
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用于识别换热器三周期最小表面结构疲劳损伤的直流电势降方法
在当今材料科学和工程领域,随着对高性能、多功能材料的需求不断增长,Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) 网格结构因其独特的几何特性和物理性能而受到广泛关注。TPMS 网格结构是一种由周期性重复的单元格组成的三维结构,其设计灵感来源于自然界中的某些结构,如蜂窝和骨骼,能够实现优异的机械性能、热传导能力和轻量化特性。这些结构在航空航天、生物医学和热交换等应用中展现出巨大潜力,特别是在热交换器领域,其复杂的几何形态可以显著增加单位体积的热交换表面积,从而提升热传递效率。然而,由于热交换器在实际运行中可能面临动态载荷,如压力波动、温度变化和振动,因此其对疲劳失效
来源:Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures
时间:2025-09-26
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基于氧化镓钒的独立多功能电极,用于下一代锂离子和钠离子储能技术:结合实验研究与第一性原理分析探究其电化学性能
在当今快速发展的科技领域,柔性电池和混合离子电容器正逐渐成为推动新一代电子设备的核心能量存储技术。这些技术被广泛应用于可穿戴电子设备、柔性显示屏以及植入式医疗设备等,它们的优势在于轻量化、柔韧性和耐用性,能够无缝地集成到各种紧凑和便携的系统中。随着对这些设备的需求不断增长,研究的重点已转向提升能量密度、循环寿命、机械灵活性以及环境可持续性。过渡金属氧化物(TMOs)因其高理论容量、伪电容行为以及化学稳定性,被视为这些应用的有力候选材料。其中,五氧化二钒(V₂O₅)因其多价态的氧化还原行为、层状结构以及高效的离子插层能力而受到广泛关注。然而,尽管V₂O₅具备诸多优点,其在实际应用中仍面临一些挑战
来源:ENERGY & ENVIRONMENTAL MATERIALS
时间:2025-09-26
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综述:尖晶石结构锂镍锰氧化物合成方法及其电化学性能的研究进展
摘要 本文综述了尖晶石结构锂镍锰氧化物(LiNi0.5Mn1.5O4, LNMO)的合成方法及其电化学性能的研究进展。由于具有高电压和高能量密度,LNMO已成为锂离子电池正极材料的研究热点,但其耐久性和高温稳定性仍有待提升。文章分析了LNMO的微观结构、内部缺陷以及暴露的晶面对其性能的影响,并总结了多种合成方法及其改性技术。研究表明,Mn3+和氧空位显著影响LNMO的电化学性能。未来的研究可以通过探索不同的锰源和合成参数来优化LNMO的性能。 图解摘要 本文总结了
来源:ChemistrySelect
时间:2025-09-26
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综述:采用物理气相沉积技术制备的氧化钨基薄膜在光电化学水分解中的应用:综述
摘要 全球能源需求的增长引发了人们对环境可持续性和经济稳定性的担忧。这促使人们积极寻找可再生和绿色能源。通过水分解反应生产氢气是一条有前景的途径,因为该过程产生的副产品是氢气和氧气。光电化学技术已成为水分解的有效方法之一,在大规模生产氢气方面具有巨大潜力。在各种半导体光电电极中,氧化钨(WO3)因其合适的带隙、良好的化学稳定性和在可见光区域的强吸收能力而受到了广泛关注。本文综述了利用物理气相沉积(PVD)技术制备的基于WO3的薄膜,包括热蒸发、溅射、脉冲激光沉积(PLD)和电子束蒸发等方法。研究表明,溅射得到的WO3薄膜通常具有较
来源:Chemistry – An Asian Journal
时间:2025-09-26
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综述:材料创新与光催化和电催化二氧化碳还原研究领域的变革:从金属纳米簇到扩展框架
大气中二氧化碳(CO₂)浓度的持续上升,主要由人类活动引起,这凸显了开发新型碳管理策略的紧迫性。光催化和电催化CO₂还原反应(CO₂RR)作为将CO₂转化为高价值燃料和化学品的有前景方法,尽管其具有将太阳能或电能转化为化学能的潜力,但其固有的热力学和动力学障碍仍需高效催化剂来克服。近期材料化学领域的突破聚焦于两种新兴材料体系——原子级精确的金属纳米团簇(NCs)以及扩展的网络结构如金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)——这些材料被视为下一代CO₂RR催化剂的前沿。这两类材料为在原子和分子层面调控活性位点提供了前所未有的机会,从而能够精准地调节局部环境、电子结构和底物相互作用。本文
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-09-26
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综述:由聚碳酸酯基板材实现的轻量化光伏技术
摘要 为了提高发电量和成本效益,太阳能行业正在迅速采用更高效的硅基光伏技术,如钝化接触太阳能电池、双面电池和模块以及更大尺寸的模块。这些创新推动了从玻璃背板到玻璃-玻璃封装的转变,使得太阳能电池能够背面吸光,同时通过更有效地防止水分侵入来提高可靠性。然而,成本压力和大型玻璃-玻璃模块增加的重量促使制造商减少玻璃厚度,这增加了因玻璃破裂而导致的现场故障风险。此外,玻璃的重量限制了光伏面板的应用范围。这些挑战推动了新型封装材料的发展。用聚合物材料替代玻璃可以减轻重量、避免玻璃破裂,并开启新的应用领域,例如建筑集成和车辆集成光伏系统。在基于聚合物的候选材
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-09-26
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利用尖端增强拉曼光谱技术对振动非谐性进行亚分子级分辨率探测
振动光谱技术通过高度局域化的光学探针可以实现原子级别的空间分辨率,从而提供分子层面的化学信息。然而,由于过渡偶极矩较弱,过带(overtones)和组合带(combination bands)的检测尚未完全受益于这种高分辨率技术。本文提出了一种基于扫描隧道显微镜(STM)的点接触模式拉曼光谱技术(TERS),用于检测不对称的芘衍生物在硅表面的过带和组合带,揭示了分子内部振动非谐性的亚分子级空间变化。通过点接触模式TERS,可以实现对振动非谐性的高灵敏度检测,不仅能够观察到过带和组合带的显著增强,还能够区分出机械非谐性和电非谐性两种类型。机械非谐性指的是分子势能面(PES)偏离谐波近似的情况,而
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-09-26
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基于熵驱动的离子聚集与聚合物结晶调控技术,用于低温锂金属电池
摘要 固态锂金属电池因其固有的安全性和高能量密度而受到了广泛关注。在各种固态电解质中,固态聚合物电解质(SPEs)具有优异的加工性能和界面相容性,但存在较大的离子簇形成和结晶问题,这阻碍了Li+的传输和脱溶剂过程,尤其是在低温环境下(例如深海条件)。本研究采用了一种多组分策略来提高SPEs的构型熵,使得Li簇的大小减少了2倍,并抑制了聚合物的结晶。这些变化促进了快速脱溶剂过程,并形成了高熵的固态电解质界面。由于这些优势,改进后的SPEs在−20°C时的离子导电性提高了8.5倍(达到0.17 mS cm−1)。Li/Cu电池在室温下
来源:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
时间:2025-09-26
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厚度依赖性的成形性能与热管理:采用激光粉末床熔融技术制造的Ti6Al4V/AlSi10Mg多材料结构,其中包含薄壁AlSi10Mg部件
摘要 激光粉末床熔融(LPBF)技术能够制造出具有定制性能的多材料组件,但目前对于多材料薄壁几何形状对成形性、热行为和残余应力影响的理解仍然不足。本研究采用实验与数值相结合的方法,探讨了壁厚对LPBF制造的Ti6Al4V/AlSi10Mg多材料结构中成形性、残余应力及散热性能的影响,这些结构中包含AlSi10Mg薄壁部分。表面粗糙度随壁厚增加而增加,在0.5毫米时达到最小值(22.834微米),在1.5毫米时达到最大值(28.886微米)。孔隙率也呈现出与壁厚相关的变化趋势:在0.5毫米时为0.045%,随着壁厚增加降至最低值0.039%,随后在1
来源:Advanced Engineering Materials
时间:2025-09-26
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通过自 flux 和化学气相传输方法生长的 Fe3GeTe2 晶体的合成及其结构与磁输运性质的比较研究
摘要 Fe3GeTe2及其他新型可切割铁磁材料的开发为构建具有磁活性的二维范德华异质结构奠定了基础。尽管这些结构主要是为了探索其潜在的应用和功能,但了解其电荷和自旋传输行为的基本物理性质仍然十分重要。本文通过两种不同的方法(自磁通法和化学气相传输法)制备了高质量的Fe3GeTe2单晶,并对其结构和传输特性进行了比较。这两种晶体在化学计量比上存在细微差异,表现出不同的缺陷密度、载流子迁移率、居里温度(TC)以及磁阻行为。在特定温度范围内,两种晶体均表现出由偏斜散射引起的异常霍尔电阻效应。 利益冲突 作者声明
来源:physica status solidi (RRL) – Rapid Research Letters
时间:2025-09-26
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基于轻掺杂单晶基底的1.5 kV NiO/Ga2O3垂直异质结二极管,采用原位欧姆接触形成技术
摘要 具有超低缺陷密度、微米级厚度和适当界面势垒高度的轻掺杂漂移层对于提升基于β-Ga2O3的功率二极管的性能至关重要。与通过各种薄膜技术生长高质量漂移层来显著改进β-Ga2O3功率二极管的方法相比,直接从单晶衬底构建漂移层可能是一种更具成本效益的替代方案,因为大规模、高质量的β-Ga2O3衬底在市场上容易获得。本文报道了使用轻掺杂的β-Ga2O3单晶衬底作为漂移层的垂直NiO/β-Ga2O3异质结二极管,其击穿电压达到了1.51 kV,创下了基于衬底的器件中的新高纪录。为了改善正向特性,在阴极上生长了高掺杂Si的β-Ga2O3薄膜作为欧姆接触层,
来源:physica status solidi (RRL) – Rapid Research Letters
时间:2025-09-26
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治疗冠状动脉慢性完全闭塞的新方法:球囊辅助血管重建术——一项回顾性研究
摘要 背景 对于慢性完全闭塞(CTO)病例,经皮冠状动脉介入治疗(PCI)仍然是一个重大挑战,需要新的技术来实现快速且安全的CTO再通。 目的 探索一种新型的球囊辅助血管重建技术(BART),以成功治疗CTO病例。
来源:Catheterization and Cardiovascular Interventions
时间:2025-09-26
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采用优化电极的多材料3D打印技术制造软介质驱动器
随着科技的不断进步,柔性电子材料和软体机器人技术正在迅速发展,为未来自动化系统提供了新的可能性。在这一背景下,介电弹性体致动器(Dielectric Elastomer Actuators, DEA)因其独特的性能吸引了越来越多的关注。DEA是一种能够将电能转化为机械运动的软体致动器,其工作原理基于库仑力,能够在施加电场时实现较大的位移。由于其轻质、高延展性和低滞后特性,DEA在许多应用领域展现出巨大的潜力,如人机交互、空间探索以及医疗机器人等。传统的DEA制造方法通常涉及复杂的工艺流程,包括层压结构的构建和电极的单独涂覆。然而,近年来,3D打印技术的出现为DEA的制造带来了革命性的变化。3D
来源:Journal of Applied Polymer Science
时间:2025-09-26