相对密度试验
相对密度试验

相关标签: 肠液 煎煮 鳖甲 乙醇 化瘀散结灌肠液

资源数:140 浏览量:173

交通运输工程

专题介绍
技术成果(40条)
专利技术(40条)
资讯文章(40条)
专题介绍
技术成果(40条)
专利技术(40条)
资讯文章(40条)
相对密度试验专题介绍
相对密度试验的本质是确定试验级配料的最大干密度和最小干密度,以此作为基础参数,再来确定设计相对密度指标对应的干密度。
本次粗粒料缩尺效应的试验研究包括以下几种试验:(1)相对密度试验,包括最大干密度试验和最小干密度试验。
相对密度试验技术成果
相对密度试验专利技术
相对密度试验最新资讯

香港理工郑子剑教授团队《Adv. Mater.》:指明高能量密度柔性锂电池的工业化目标和实现途径

导读:近年来,诸如卷轴式显示屏、智能医疗卡、电子纺织品、软体机器人、生物传感器以及物联网系统等新兴的柔性/可穿戴电子产品正日益进入我们的日常生活,代表了消费电子产品的重大转变。柔性可穿戴电子产品对高性能柔性锂电池提出了前所未有的需求,要求其能源储存部件具有高能量密度、优异柔韧性、长循环稳定性以及高安全性。高性能柔性锂电池的实现可摆脱现有金属箔刚性锂电池对于产品形状与结构等设计的限制,通过与柔性可穿戴电子器件一体化可发挥其任意形变的优势。在过去的二十年里,人们为发展柔性锂电池做出了巨大的努力,包括传统的锂离子电池和不断发展的锂金属电池。但目前难以找到能够对柔性电池的机械柔韧性进行正确测试的基准,并且更难预测实验室制造的柔性电池是否满足柔性可穿戴实际应用的工业要求。在以前的大多数文章报告中,弯曲半径通常被用作评估电池柔韧性的唯一指标:较小的弯曲曲率半径表明电池的柔韧性较高。然而,这在某种程度上是有误导性的,因为在重复弯折过程中电池是否运行失效是由其机械应变所决定。机械应变不仅仅取决于弯曲曲率半径,还取决于电池厚度。柔性锂电池能够无缝地为柔性和可穿戴电子设备供电。它们不仅通过充分利用可用的空间来提高能源容量,而且还可彻底改变未来柔性器件设计的外形因素。目前,如何同时获得高能量密度和良好的机械柔性是柔性锂电池面临的主要挑战。鉴于此,香港理工大学郑子剑教授团队针对如何发展高能量密度和高柔性锂电池以满足柔性可穿戴实际应用进行了综述和展望。首先,阐明了柔性锂电池能够满足柔性可穿戴产品实际应用的工业要求。然后,通过列举典型的柔性锂电池实例清晰地阐述了柔性锂电池的发展历程和实现柔性化的两种策略,包括“软材料”和“软结构”策略。其次,通过“柔性电池基准图”和“品质因数”对产业界和学术界发展的柔性锂电池进行了梳理和性能比较,并指明了实现高能量密度、高柔性锂电池的新材料和电池器件设计原理。最后,也探讨了改善柔性锂电池循环稳定性和安全性的可行途径,并点亮了未来实用化柔性锂电池的研究与发展方向。该文章以“Pathways of Developing High-Energy-Density Flexible Lithium Batteries”为题通过特邀进展报告形式最近发表在国际材料顶级期刊Advanced Materials上(Adv. Mater. 2021, 2004419)。单位名称香港理工大学,常建博士为第一作者,黄琪瑶博士为第二作者,高源博士为第三作者,郑子剑教授为通讯作者。一、柔性锂电池达到实际应用的工业要求通常来说,柔性锂电池主要由柔性正极、隔离膜/电解质、柔性负极以及封装层等多层材料组成。根据经典的层状结构模型,柔性锂电池在弯曲过程中所承受的最大机械应变(ε)与电池厚度(T)成正比,ε = T/2r,其中r是弯曲曲率半径。根据印制电路协会(IPC-2292 standard)的标准,柔性电子器件的弯曲半径被定义为其总厚度的10倍。由上述公式计算可知,可匹配工业化柔性电子器件的柔性锂电池在弯折过程中至少应能够承受5%的机械应变。鉴于不同研究课题组展示的试验室级柔性电池厚度截然不同,因此ε将被认为是比r更合理的衡量电池组件和柔性锂电池柔韧性的指标。但上述机械要求远超过了锂电池通常使用金属箔(如Al和Cu≤1.2%)和活性材料(如石墨、LFP和NCM≤0.5%)的屈服应变。因此,发展具有高机械形变(ε 5%)的柔性电极和电池器件是实现锂电池柔性化的基本工业化要求。二、柔性锂电池的发展历程和实现柔性化的两种策略如图1所示,在目前大量报道的柔性锂电池制造方法中,实现柔性制造的方法可分为“软结构”策略和“软材料”策略。“软结构”策略是通过对传统锂电池组件进行重构进而获得高柔性。目前利用“互锁软结构”策略设计的柔性锂电池目前展现了令人满意的体积能量密度350 Wh L-1, 在弯曲半径为25 mm的情况下进行5000次弯曲循环后,其容量保持率仍高达90%。然而,当将弯曲半径减小为8 mm的情况下,此类柔性锂电池因采用金属箔集流体制备的电极具有较小的弹性应变,经过几十次弯曲循环后电池仍然运行失效。该“软结构”策略仅能为柔性锂电池提供有限的弯曲性,无法保证在较小弯曲半径下稳定的机械性能。利用其它“软结构”策略(如互连和超薄方法)因非活性部分空间占比非常高,即使可获得较高机械柔韧性,但也极大地牺牲了电池能量密度。此外,利用“软结构”策略制备的柔性锂电池只能在单一方向进行重复弯曲,难以实现电池在双轴或全方位上的高柔性。相对来说,“软材料”策略是利用固有柔性电极材料来实现电池的高柔性。采用碳纸或导电织物制备的柔性锂电池可同时具有高能量密度和高柔性。例如,采用合理设计的金属碳纤维织物,促使柔性锂-硫电池的能量密度可达到457 Wh L-1,在弯曲半径为1 mm的情况下仍具有优异的弯曲稳定性。图1. 柔性锂电池的发展历程和实现柔性化的两种策略:“软结构工程”和“软材料设计”策略。三、新指标对柔性锂电池性能的基准评估如上所述,弯曲半径和弯曲周期通常用作评价柔性锂电池柔韧性的指标。然而,柔性锂电池在弯曲过程中的机械稳定性主要取决于电池组件的屈服应变,屈服应变不仅取决于弯曲曲率半径,而且还取决于电池厚度和结构。因此,比较弯曲半径并不能真实反映电极或者电池的柔韧性。工业应用要求柔性锂电池能够同时满足弯曲半径、弯曲周期和能量密度的最低要求,但仍然无法预判实验室规模获得的不同性能的电极或电池是否适用于实际应用。有鉴于此,以电池部件应变和电池体积能量密度作为评价柔性锂电池的两个关键指标成功绘制了“柔性电池基准图”,并系统性展示了目前最先进的柔性锂电池性能和几种柔性可穿戴电子器件工业要求,如图2a所示。其中,纵坐标中的应变能够预测一定厚度柔性锂电池的最小弯曲半径,而横坐标中的体积能量密度能直接反映电池结构和电极材料对各种实际应用的适用性。因此,柔性锂电池的柔韧性可以标准化为应变,以便于比较。请注意,上面的“柔性电池基准图”仅仅展示了柔性电池的性能。由于电池是用不同质量负载的电极材料制成的,高能量密度曲率半径大的柔性电池的性能不一定比低能量密度曲率半径小的电池更好或者更差。为了解决这一问题,通过对应变(ε)与体积能量密度(Ev)相乘推导出柔性电池的品质因数(FOM = 1/2(Ea/r),其中,Ea代表电池面能量密度)。品质因数Ea/r可作为评价各种柔性锂电池整体性能的单一指标,而不需要考虑电池结构和电极材料的质量负载。结果表明,相对于金属网或碳基纸张类柔性电池,用织物结构基材做集流体组装的柔性电池均可得到更高的品质因数。可见,将这些单对电极织物电池制成实际的串叠型电池仍然能够实现良好的柔性和高能量密度。因此,品质因数可清楚地反映实验室测试电池对各种柔性可穿戴电子产品的适用性,以满足柔性锂电池的工业要求。图2. 柔性锂电池性能评价。a)以电池部件的应变和电池体积能量密度两个关键指标绘制的柔性电池基准图。b)以面积能量密度与弯曲曲率半径的比值Ea/r作为柔性电池的品质因数用于比较不同材料、结构和尺寸的柔性锂电池。四、实现高能量、高柔性锂电池的新材料和电池器件设计原理用导电纸或导电织物制成的柔性锂电池有望可同时实现电池的高柔性和高体积能量密度。注意,电极材料可以穿透纸张和织物基材的多孔空间,从而形成三维复合结构,这与传统堆叠的层状结构不同(图3a)。在复合材料模型(图3b)中,三维网状集流体可充当“填料”,而电极材料可被视为“基体”。填料提供承载功能,有效释放弯曲过程中施加在基体中的应力,使复合材料具有极好的柔韧性。同时,基体与填料之间的三维互穿结构显著增加了电极与集流体间的接触面积,这可为电极/集流体的柔性和充放电速率提供额外的好处。根据复合材料模型,通过理论计算可获取不同类型柔性锂电池的能量密度。结果表明,织物基柔性锂电池的实际能量密度远高于纸基电池,因为其自由体积更大,约为刚性电池的80%,如图3c所示。利用商用正极材料(NCM622、LCO和LFP)和石墨负极组装的织物基柔性锂电池展示了高体积能量密度(400-600 Wh L?1),可满足当前多数实际应用的工业要求。使用新一代电极材料硅碳负极、锂负极与硫正极组装的柔性织物电池可促使其体积能量密度超过1000 Wh L?1。尤其,通过配对技术成熟的硅碳负极和NCM622正极组装的柔性锂电池是更为实际可行的方案,其能量密度可高达800 Wh L?1,即满足当前阶段所有工业应用的能量密度。图3.未来高能量密度柔性锂电池的结构和材料。a)层状结构模型,即通过涂敷电极材料在低表面积金属箔集流体上而制备的柔性锂电池结构。b)复合材料结构模型,即通过电极材料与金属镀层织物复合而制备的柔性锂电池结构。c)以复合材料结构为理论模型,根据不同的电极材料(正极材料包括NCM622,硫和LFP,负极材料包括石墨、硅碳和金属锂)理论评估组装的柔性锂电池可达到的实际能量密度。五、 改善高能量、高柔性锂电池循环稳定性的可行策略如上所述,通过在大比表面积柔性三维多孔集流体(如金属化织物)中装载高质量负载的活性电极材料,可以获得具有优异机械柔性的高能量密度柔性锂电池。随着活性电极材料负载的增加,这些电极材料在电化学循环和机械弯曲过程中的固有体积变化、迟缓的离子和电子传输、结构坍塌将被放大,容易导致柔性锂电池循环稳定性不佳。除了理想的机械柔性和体积能量密度外,各种柔性穿戴电子应用还需要柔性锂电池的长期循环稳定性。然而,目前最先进的柔性锂电池仍难以达到工业柔性应用对循环稳定性的要求。为了实现高性能柔性锂电池的长期循环稳定性,下面将讨论一些经济有效地制备改善高负载柔性电极循环稳定性的可行策略,如图4a-4e。图4. 改善高能量密度柔性锂电池循环稳定性的可行策略。a, b) 基于具有解耦离子和电子传递途径的导电纳米纤维网络所得到的紧凑纳米纸型柔性电极(活性材料适用于NCM、LFP和石墨)。c)基于纤维素纳米片自卷绕效应构筑的纳米纸型柔性硅碳电极。d, e)基于抑制多硫化物穿梭和锂枝晶生长的金属化织物型柔性锂-硫电池。六、 改善高能量、高柔性锂电池安全性的可行策略目前报道的柔性锂电池多数仍然采用有机碳酸酯或醚类溶剂和聚烯烃隔离膜组成的液态电解液。然而,液态电解液基柔性锂电池在重复弯曲过程中,一旦封装膜材料或隔离膜破裂,极有可能发生有机电解液泄漏和电池短路。目前的柔性锂电池迫切需要一种高离子电导率的柔性固体电解质来代替液体电解质。在固态电解质中,固态聚合物电解质(SPE)或凝胶聚合物电解质(GPE)因其质地柔软、无腐蚀、无泄漏、不易燃烧、潜在抑制锂枝晶而更适于制造高性能柔性锂电池。固态聚合物电解质是无溶剂电解质,通过聚合物链的局部链段运动传导锂离子,但仍具有相对较低的离子电导率( 10?4 S cm?1)。相对来说,凝胶聚合物电解质是由固定在聚合物基体中的一定量液体电解质组成。从实用的角度来看,凝胶聚合物电解质具有实现高离子电导率( 10?3 cm?1)、高柔韧性和低界面阻抗的巨大潜力。如图5a-5c所示,下面将详细讨论通过结构设计如何提高凝胶聚合物电解质膜的离子电导率、机械强度、阻燃性和耐高压性能来有效实现柔性锂电池的高安全性。图5. 改善高能量密度柔性锂电池安全性的可行策略。a) 紫外光交联制备的纤维增强型塑料晶体电解质型聚合物电解质膜,可提高其机械强度和离子电导率。b, c)依靠氢键自交联制备的聚偏氟乙烯三氟乙烯型聚合物电解质膜, 可提高其机械强度、离子电导率、阻燃性以及耐高压性能。原文链接:Jian Chang; Qiyao Huang; Yuan Gao; Zijian Zheng*,“Pathways of Developing High-Energy-Density Flexible Lithium Batteries”,Adv. Mater. 2021, 2004419, DOI: 10.1002/adma.202004419https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202004419研究团队介绍:文章第一作者:常建博士,吉林大学获得工学学士学位,韩国成均馆大学获得理学博士学位。2016年至2019年间,他在香港理工大学郑子剑教授团队中从事博士后工作。2019年加入南方科技大学前沿与交叉科学研究院任副研究员。研究领域包括高能量密度柔性锂电池和固态锂电池的材料和界面设计。2019年获深圳市海外高层次人才荣誉称号,并斩获日内瓦国际技术发明奖金奖(1项)和特别优异奖(2项),其研究成果在Joule、Nat. Commun、Adv. Materials、Adv. Energy Mater、Adv. Funct. Mater、ACS Nano、Small、Nano-Micro Lett等国际权威期刊上发表论文近20篇,总引用次数近2000次,申请国际及国内专利共7项。文章通讯作者:郑子剑教授,清华大学本科、英国剑桥大学博士、美国西北大学博士后。现任香港理工大学纺织及服装学系教授,2018年当选香港青年科学院创始院士。长期致力于表、界面科学,纳米制备,以及柔性可穿戴电子领域的相关研究。先后斩获日内瓦国际技术发明奖银奖(2015年)、金奖(2019年)。以第一作者、通讯作者在Science、Nat. Mater、Chem. Soc. Rev、Chem. Rev、Joule、Nat. Commun、Adv. Mater、Angew. Chem. Int. Ed、Adv. Energy Mater、Adv. Funct. Mater、Mater. Today等诸多国际顶级科学刊物上发表论文超过100篇,总引用次数超过8000次,申请国际及国内专利共18项。

关键词:柔性密度弯曲电极中国聚合物网2021-06-26

武汉岩土所泡沫混凝土材料特性及其在岩土工程中的应用研究取得进展

导读:泡沫混凝土是一种多功能大宗无机轻质材料,具有轻质、保温、隔热、吸声、隔声、耐火等功能,广泛应用于岩土工程领域。我国目前使用泡沫混凝土总量居全球第一,约在5000万立方米以上,且年均增长率约为15%~20%。近十年来,在陈卫忠研究员的带领下,武汉岩土所施工过程力学组谭贤君、赵武胜、田洪铭、伍国军、袁敬强等研究人员,在泡沫混凝土配合比设计方法、物理力学特征、抗震特性、现场施工设备与工艺等方面开展了大量室内试验、理论分析、数值仿真与现场应用方面的研究。分别以干密度和湿密度为控制标准,提出了两种泡沫混凝土配合比设计方法。建立了能同时考虑高径比和密度影响的泡沫混凝土抗压强度和弹性模量预测模型。采用微米CT三维图像重构技术与Simpleware软件相结合的方法,揭示了不同密度泡沫混凝土渗透特征演化规律。此外,针对特殊工况需求,研发了两种新型泡沫混凝土材料:抗冻融泡沫混凝土和高强泡沫混凝土。相关研究成果发表出版专著1部,在Tunnelling and Underground Space Technology (Top期刊,IF:4.45)、 Construction and Building Materials(Top期刊,IF:4.419)等国内外知名期刊上发表SCI期刊论文15篇、EI论文6篇;授权/撰写国家发明专利9项;参编国家标准1项、行业/团体标准2项。目前已经在10余项重大工程中得到应用,产生了显著的经济与社会效益。研究成果得到国家自然科学基金优秀青年基金项目(批准号:51922104)、中国科学院重点部署项目(批准号:KFZD-SW-423)和中国科学院创新促进会优秀会员等资助。图1 250kg/m3密度泡沫混凝土破坏形态与变形特征图2 泡沫混凝土煤矿井下施工设备研发图3 部分典型工程应用 (文/图 施工过程组)

关键词:泡沫混凝土密度施工特征方法期刊工程中国科学院武汉分院2021-06-16

物理所等提出高能量密度锂电池新策略

导读:高能量密度是储能器件未来的重要发展方向,锂离子电池作为性能优异的储能器件在过去几十年被广泛使用。然而,目前传统锂离子电池正极材料的能量密度已经逼近理论值,如何进一步提升能量密度成为研究热点。全固态金属锂电池作为下一代高能量密度主流技术方案受到广泛关注。理论上电池器件的能量密度在材料层面由其理论能量密度决定,但是在电极层面由于需要引入大量非活性成分(电解质,导电添加剂和粘合剂)用于保障电极材料离子和电子输运能力从而使得电极材料层面的能量密度通常小于材料理论能量密度,在全固态电极中二者差距进一步扩大。因此,如何在电极层面上充分发挥材料的理论能量密度是重要的研究方向。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源实验室E01组博士生李美莹在中国工程院院士、物理所研究员陈立泉和特聘研究员索鎏敏指导下与美国麻省理工大学教授李巨合作,首次提出采用全电化学活性电极构建全固态电池的新思路。通过采用高电子-离子混合导电活性物质作为正极实现100%全活性物质全固态电极,与金属锂负极搭配,构建出高能量密度全活性物质全固态电池,在该类新型全固体金属锂电池中材料层面的能量密度可以在电极层面得到100%发挥。全电化学活性全固态电池概念最先在一系列具有电化学活性的高离子-电子过渡金属硫化物材料中实现,并通过与高容量硫正极复合,在电极层面上实现了770Wh/kg和1900Wh/L的能量密度(商用钴酸锂电极层面上的能量密度为480 Wh/kg和1600Wh/L)。预计未来随着更多新型全活性固态电极发现,有望进一步提升全固态电池能量密度,从而实现高能量密度高安全的全固态锂电池。相关研究成果以Dense all-electrochem-active electrodes for all-solid-state lithium batteries为题,发表在Advanced Materials上。研究工作得到怀柔清洁能源材料测试诊断与研发平台的支持。论文链接图1.全电化学活性电极的概念:a.商用锂离子液体电池(正极:74.6~83.6wt%;负极:石墨)。b.常规ASSLBs(正极:80wt%;负极:锂金属)。c.全电化学活性电极(AEA,正极:100wt%;负极:金属锂)。d和e:各种组分的重量和体积百分比的总表。图2.AEA-ASSLBs的概念验证:a.AEA电极与一些传统电池材料电子导电性对比。b.通过恒电位间歇滴定技术(PITT)获得AEA材料的锂离子扩散系数,并与现有的传统电池材料对比。c、d和e.它们在0.1C/70℃下的循环稳定性。 图3.基于LixMo6S8的AEA电极的电化学机理:a.LixMo6S8的锂离子扩散系数和带隙(x=0, 1, 3, 4)。b.AEA Mo6S8电极孔隙率与施加压力的函数关系。红色圆圈代表带压力的值测试,蓝色圆圈代表释放压力的值测试。c.左图为LixMo6S8型AEA电极原位XRD分析。中图为不同阶段的归一化峰强度,并伴随充放电曲线(右图)的相变过程。 图4.复合S-LMS-AEA正极(32.5%S8-67.5%Mo6S8)的结构和电化学机理。a.TEM图像。b.AEA电极的横截面SEM。c.P和S元素的EDS分析。黑色标尺为20是50μm,白色标尺为50μm。d和e:S-LMS-AEA电极与典型的S-C-LGPS阴极的电子电导率、理论体积能量密度和孔隙率比较。f.S-LMS-AEA电极的电化学氧化还原机理。 图5.高能量密度全活性固态电池策略。a-c:采用S-LMS(32.5% S8-67.5% Mo6S8)与Li、LTO-LMS(40% Li4Ti5O12-60% Mo6S8)与Li、S-LMS与Li-in合金构筑的全固态电池充放电特性曲线。d.采用S-LMS阴极的AEA电池的循环稳定性。

关键词:全固态金属锂电池高能量密度储能器件中国科学院2021-06-08

浙江工业大学徐立新/叶会见课题组:利用多功能型超支化聚乙烯制备高储能密度聚合物基介电复合材料

导读:脉冲电容器,作为快速充放电元件,在新能源汽车、5G通讯、军工和医学等领域应用前景广阔。其中,以聚合物材料制得的脉冲薄膜电容器具有柔性、易成型、耐击穿和自愈合等特点,在上述领域更具应用优势。然而,聚合物材料的介电常数普遍较低,其储能密度有限,限制其广泛应用。利用石墨烯、氮化硼纳米片(BNNSs)等二维纳米材料对聚合物复合改性,可在较低比例下显著提高后者的介电常数和极化性能,是提高其储能密度的有效途径。迄今,相关研究从不同角度已有很多报道。然而,如何高效制得低缺陷石墨烯、BNNSs,以及促进其在聚合物基体中均匀分散和界面相容,仍需深入研究。最近,浙江工业大学徐立新/叶会见课题组通过钯催化的链行走乙烯共聚反应和ATRP技术相结合,设计合成了由超支化聚乙烯和PMMA侧链构成的核-壳型超支化二元共聚物(HBPE-g-PMMA),发现其不仅能有效促进石墨烯、BNNSs液相剥离,而且可同时将PMMA组分引入其表面,使其在P(VDF-CTFE)基体中显示出良好的分散性能和界面极化作用,有效提高聚合物基体的介电常数,获得较高的储能密度和充放电效率。该思路利用超支化聚合物的结构性能优势,将石墨烯/BNNSs的制备、表面修饰和后续应用三者有机结合,为高储能密度聚合物基介电复合材料的制备提供了工艺相对简单、通用性强的特色思路。 图1. HBPE-g-PMMA的合成及BNNS/P(VDF-CTFE)纳米复合薄膜的制备 α-二亚胺钯催化剂(Pd-diimine)具有独特的链行走机理,可在温和条件下催化乙烯聚合,或乙烯和各类功能单体共聚,以一锅法工艺获得近似球形链结构的超支化聚乙烯及其共聚物。课题组前期通过与 Zhibin Ye教授等合作,首次发现该类超支化聚合物可在THF、CHCl3等普通低沸点溶剂中有效促进MWCNTs分散解缠,以及促进天然石墨、h-BN液相剥离,获得超支化聚乙烯功能化修饰的低缺陷碳管、石墨烯和BNNSs,对各类聚合物基体显示出优异的改性作用(Carbon, 2018, 136, 417; J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 11144; Polymer, 2018, 145, 391; Polymer, 2020, 192, 122301;高分子学报, 2015, 4, 427; 高分子学报, 2014, 7, 1002)。在上述基础上,本研究针对P(VDF-CTFE)基体的实际特点,引入与含氟聚合物相容性较好的PMMA链段:首先在温和条件下通过Pd-diimine催化剂催化乙烯链行走共聚,然后通过ATRP聚合获得由PMMA侧链和超支化聚乙烯骨架构成的核-壳型超支化二元共聚物(HBPE-g-PMMA)(图1)。GPC、流变、1HNMR等测试证实所得共聚物由近似球形的超支化聚乙烯骨架(支链密度83/1000C)和多重PMMA侧链(0.6–3.1 g/g PE)构成。图2. BNNSs (a–c)和石墨烯(d–f)的TEM、AFM表征 上述HBPE-g-PMMA室温下可溶于THF、氯仿、石油醚、甲苯和DMF等溶剂中,因此可将其作为分散助剂,在上述溶剂中借助超声剥离天然石墨或h-BN,分别制得石墨烯和BNNSs分散液(图1)。研究发现,该共聚物可通过非共价CH-π作用稳固吸附于所得石墨烯或BNNSs表面(比例20–30 wt%)。一方面,可基于空间位阻效应和超支化聚合物优异的溶解性能对石墨烯或BNNSs起稳定保护作用,避免其重新团聚,从而促进其液相剥离;另一方面,可将PMMA组分引入其表面,同步实现非共价功能化修饰。HRTEM、AFM、Raman、XPS、TGA等系列结果表明,所得石墨烯或BNNSs结构完整、缺陷较少,尺寸分布于100–300 nm,厚度在5层以下,其中近一半厚度为2层(图2)。由于表面超支化共聚物的存在,所得石墨烯或BNNSs可稳定分散于各类有机溶剂中,可与P(VDF-CTFE)基体通过溶液复合制得不同比例的薄膜(图1)。所得石墨烯和BNNSs,由于表面HBPE-g-PMMA的非共价吸附,可在P(VDF-CTFE)基体中均匀分散,并呈现良好的界面相容性。基于异相成核诱导结晶原理,少量纳米片引入即可有效促进体系电活性相(β相)比例增加(对应填充比例0.5 wt%,体系中β相比例可由纯基体的82%分别提高至92%(石墨烯)和87.5%(BNNSs)),同时,体系的介电常数明显增加(对应0.5 wt% BNNSs,体系1kHz下介电常数达23.8),并保持较低的介电损耗(0.05)(图3)。图3. BNNS/P(VDF-CTFE)纳米复合薄膜的表征: (a) XRD; (b) FTIR; (c)介电常数; (d)介电损耗 图4. (a)–(e): BNNS/P(VDF-CTFE)复合薄膜的电场极化行为; (f)储能密度; (g)充放电效率; (h),(i):界面作用示意图进一步研究显示,利用所得石墨烯和BNNSs对P(VDF-CTFE)基体复合改性,可有效提高后者的储能密度,并获得较高的充放电效率(图4)。例如,对应0.5 wt%的BNNSs,在施加电压为400 MV m-1下,储能密度达6.6 J cm-3,充放电效率达51.5%;对应0.5 wt%的石墨烯,施加电压为250 MV m-1,储能密度达3.3 J cm-3,充放电效率达64%。这源于以下三方面原因:其一,部分HBPE-g-PMMA稳固地吸附于所得石墨烯和BNNSs表面,可通过PMMA侧链与P(VDF-CTFE)基体之间形成氢键作用(图4h,i),从而有效提高纳米片与基体之间的界面相互作用和结合的紧密层度,有效抑制电荷迁移,提高界面极化程度; 其二,均匀分散的纳米片在强界面相互作用下,能有效诱导体系中β相的形成,从而提高电活性相比例; 其三,由于纳米片与基体的界面相容性很好,可确保其在基体中均匀分散,避免相互搭接,有效抑制漏电流。 由上述结果获得如下启示:根据目标聚合物基体的实际特点,以超支化聚乙烯为结构基础设计合成所需结构组成的超支化共聚物,不仅能有效促进石墨烯、BNNSs等二维纳米材料的液相剥离,而且通过表面同步非共价修饰,可促进所得纳米片层在对应聚合物基体中均匀分散和界面相容,获得高储能密度的聚合物基介电复合材料。这一‘全工艺路线’思路可实现石墨烯制备、表面修饰和后续应用三者有机结合,将有助于促进石墨烯、BNNSs等二维纳米材料在下游的聚合物改性领域成功应用。在上述工艺中,所述超支化共聚物起到了多重功能作用。如何进一步发挥其多功能作用,特别是如何发挥其对聚合物基体流变促进、增容、增韧等其他附加功能,以促进石墨烯、BNNSs等低维纳米材料在难加工聚合物如特种工程塑料、高填充聚合物、生物质大分子体系中的应用,有待进一步研究探索。 以上结果近期分别发表在Journal of Materials Chemistry C (J. Mater. Chem. C, 2020, 8, 12819, back cover)和Industrial & Engineering Chemistry Research (Ind. Eng. Chem. Res., 2020, 59, 9969, front cover)。论文工作主要由浙江工业大学材料学院在读硕士生刘文清完成,第一作者为浙江工业大学材料学院叶会见副教授,通讯作者为浙江工业大学材料学院徐立新教授。论文得到国家自然科学基金(#51707175)、浙江省自然科学基金(LY18B040005, LTZ20E070001)、中国博士后基金(2018M640572)以及浙江工业大学平湖新材料研究院的支持。论文链接: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/tc/d0tc01576h#!divAbstract https://dx.doi.org/10.1021/acs.iecr.0c00497

关键词:石墨BNNSs聚合物PMMA密度储能中国聚合物网2021-05-21

物理所在金属玻璃薄膜的原子尺度分形结构研究中获进展

导读:非晶态材料中无序原子结构的认识是理解非晶的非平衡态弛豫动力学和玻璃转变等过程的物理机制的基础,也是调控非晶态材料优异性能的关键。由于不存在平移对称性,非晶态结构中的原子位置和排列规则很难像晶体材料一样,利用常规的结构表征手段(如透射电镜)进行研究。非晶态材料中原子结构的表征和解析已成为非晶态物理和材料中最具挑战性和最根本的问题之一。经过长期努力,基于已有的实验和理论计算结果,学界以非晶合金(又称金属玻璃)为模型体系,对无序原子结构提出了诸多结构模型。这些结构模型包括短程序尺度上的Bernal多面体、Miracle团簇模型;中程序尺度上的团簇密堆模型、准团簇密堆模型、分形团簇堆积模型、流变单元模型;以及长程的拓扑密堆模型。其中,分形团簇堆积模型在中程序上很好地解释了块体金属玻璃的原子排列规则。中子衍射、X射线衍射实验和分子动力学模拟结果都表明原子排列具有分形特征,但在长程上分形特征消失,分形维度也由2.5变成了3。然而,由于三维金属玻璃中原子结构的复杂性和表征困难,无法准确地获知每个原子的位置,因此,这些结构模型缺乏直接的实验证据。近期,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心博士后姜红玉在A04组副研究员张庆华、研究员谷林和EX4组副研究员孙保安、研究员白海洋、中科院院士/研究员汪卫华的联合指导下,与SF10组博士后徐纪玉、研究员孟胜合作,在低维金属玻璃原子结构表征和解析方面取得进展。研究人员利用高分辨的球差校正电子显微技术,直接观测到了在准二维的金属玻璃薄膜中原子尺度的分形结构,并对分形特征和局域原子结构进行了分析,同时分子动力学模拟给出了理论上的证据。研究结果有助于理解金属玻璃弛豫动力学行为和玻璃转变过程。该研究通过制备超薄金属玻璃薄膜,利用高角环形暗场成像,直接对二维的原子构型进行了原子尺度表征,发现金属玻璃薄膜中的原子排列呈现出分形特征(图1)。根据散射强度分析,金属玻璃薄膜厚度均小于三个原子层。研究人员利用数格子法(box-counting method)对这些图像进行计算,得到其分形维度和分形特征的关联长度(图2)。测量的分形维度与薄膜的原子密度相关,在1.2-1.8之间。该分形结构也被分子动力学模拟实验证实,同时模拟实验表明,原子分形结构和原子间相互作用势、衬底材料种类无关,因此,分形可能是二维非晶材料原子排列的一种普遍特征。此外,研究人员还对局域原子构型的具体特征进行了分析,发现最近邻的原子相互之间组成各种多边形,主要为三角形,这与hcp晶体锆和fcc晶体镍的结构相符合。同时,研究人员也发现了少量的四边形、五边形和六边形的近邻原子构型。对不同面密度的薄膜中近邻原子进行键角和径向分布函数分析,结果显示,键角大概集中在45-55°区域,第一近邻和第二近邻峰分别位于3埃和5.3埃左右(图3)。对于低面密度的金属玻璃薄膜,可将其中独立的原子团簇分开,并采用渗流模型理论计算出关联长度。在面密度为6 nm-2时,关联长度为3 nm左右,这表明和三维金属玻璃的原子结构不同,金属玻璃薄膜的原子分形结构可从中短程序延伸到长程序尺度。渗流团簇特征大小的确定对理解玻璃转变过程以及低维金属玻璃薄膜的超稳定性具有重要意义。研究人员对分形结构中单位面积三相线进行计算,发现在面密度为9.4 nm-2时,三相线的长度达到最大值,而这个面密度值和渗流阈值8.7 nm-2一致。由于三相线上的原子可以为化学反应提供大量的活性位点,通过控制金属薄膜材料中三相线的长度就可能对其催化性能进行一定程度的调控。该研究首次从实验角度揭示了金属玻璃无序复杂的原子结构中仍存在一定的有序规律(分形序),同时对理解低维非晶材料的玻璃转变过程以及新奇物性提供了结构基础。相关研究成果以Direct Observation of Atomic-Level Fractal Structure in a Metallic Glass Membrane为题,发表在Science Bulletin上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研究发展计划、广东省国家自然科学基金、中科院战略重点研究计划和北京自然科学基金等项目的支持。论文链接图1.金属玻璃薄膜中原子的无序堆积图2.金属玻璃薄膜的分形维度分析图3.局域原子构型分析

关键词:金属玻璃薄膜原子尺度分形非晶态材料高角环形暗场成像中国科学院2021-05-11

物理科学与技术学院蒋建华教授以苏州大学为第一单位在Nature上发表学术论文

导读:1月20日,由苏州大学物理科学与技术学院蒋建华教授和南京大学电子科学与工程学院蒲殷副教授合作的,以苏州大学(Soochow University)为第一署名单位的题为“Bulk–disclination correspondence in topological crystalline insulators”的学术论文在《Nature》杂志上正式发表(DOI: 10.1038/s41586-020-03125-3 )。这是物理科学与技术学院首次在《Nature》这一国际顶级学术期刊上发表学术论文,代表学院在基础科学研究领域取得的重大科研突破。该工作主要介绍了蒋建华教授和蒲殷副教授合作团队在拓扑物理方面取得的重要研究成果。自从量子霍尔效应发现以来,能谱的体-边对应关系(bulk-edge correspondence)被认为是拓扑材料(包括拓扑绝缘体、拓扑半金属和拓扑超导体)最显著的物理特征。因此,实验上拓扑材料往往用体-边对应关系来表征和区分。最近十年来,随着物理理论、材料计算和材料制备技术的进步,人们提出并发现了很多由晶体对称性所保护的拓扑材料(即拓扑晶体材料,包含拓扑晶体绝缘体、拓扑晶体半金属、拓扑晶体超导体等)。这些材料甚至在已知的所有晶体材料中占据了相当大的比例。然而,这些材料往往不遵循体-边对应关系,甚至很难通过能谱确定他们的拓扑指标。这成为拓扑物理中实验和材料研究的一大挑战。 图1. 拓扑绝缘体的体-旋错对应关系。左图为五边形的旋错结构,数值为原胞电荷值。右图为放大的旋错区域的Wannier芯(代表电荷,用红点表示)的分布。为解决这个问题,人们提出了一系列新的物理性质来表征拓扑晶体材料。其中特别有用的是所谓的体-旋错对应关系。旋错是晶体材料中自然形成、普遍存在的一种缺陷结构。表面附近的旋错可以通过显微镜找到。在体-旋错对应关系中,旋错可以诱导出分数电荷(如图1),且分数电荷的数值完全依赖于拓扑晶体材料的拓扑指标。由此,可以通过测量旋错诱导的分数电荷判断出材料的拓扑指标。除分数电荷之外,通常还会在旋错上发现拓扑诱导的局域态。在拓扑光子晶体中,计算发现这些局域态可以作为非常稳定的光学微腔,在应用上具有重要的价值。 图2. 左图:实验测量局域态密度的示意图。利用Purcell效应的经典对应(即亚波长天线的辐射电阻正比于光子局域态密度)可以测量光子的局域态密度。右图:橘黄色为实验测量的光子局域态密度,蓝色为相应的计算结果。蒋建华课题组和蒲殷课题组创造性地利用光子晶体作为拓扑晶体绝缘体的类比,通过构建光子晶体旋错结构实现探测体-旋错对应关系的物理系统。在测量分数电荷方面,通过与电子系统的类比,利用Purcell效应的经典对应测量光子的局域态密度(如图2)。通过局域态密度可间接测得拓扑能带导致的分数电荷,由此发现并证实了拓扑晶体绝缘体中旋错导致的分数电荷5/2(见图3)。由此,体-旋错对应关系首次在实验上被证实和发现。与此同时,实验还发现了旋错导致的光子局域态,并发现这些局域态仅存在于拓扑晶体材料中。这些验证和发现为拓扑物理和材料的研究开辟了新的道路和方向,并特别显示出光子晶体和超材料在基础物理研究中的重要价值。 图3. 实验测量得到的原胞电荷。由于系统的对称性,仅测量了1/5的原胞(虚线框住的区域)。左图:拓扑晶体绝缘体的电荷分布。右图:平庸绝缘体的电荷分布。橘黄色区域为旋错区域,灰色为体区域,绿色为边界区域,蓝色为角区域。蒋建华教授简介 蒋建华,苏州大学物理科学与技术学院教授、博士生导师,中国科学技术大学本科(2004年)和硕博连读博士(2010年)。先后在以色列Weizmann研究所(导师:Yoseph Imry教授,2016年沃尔夫物理奖得主)和加拿大多伦多大学(导师:Sajeev John教授,光子晶体创始人之一)从事博士后研究。2019年入选教育部国家级青年人才项目。蒋建华教授长期从事超材料、非平衡统计物理等方面的基础科学研究。在Nature、Nature Physics、Physics Review Letters等国际著名学术期刊发表学术论文 70余篇。担任“全国统计物理与复杂系统学术会议”学术委员会委员、“全国超材料大会”理事会理事、《Chinese Physics Letter》《Chinese Physics B》《中国物理学报》和《物理》杂志青年编辑等学术兼职。

关键词:拓扑晶体旋错物理局域电荷光子测量苏州大学2021-01-24

武汉岩土所基于土水密度的黏土吸附水确定方法取得进展

导读:在黏土或膨胀土中,毛细作用和吸附作用是土颗粒与水相互作用的主要组成部分。毛细作用由气液界面的表面张力控制,主要取决于孔隙的几何尺寸进而依赖于边界条件。吸附作用主要由短程范德华力和长程库仑力控制,依赖于矿物的表面特性如比表面积和阳离子交换能力等。如何科学的定义及定量确定吸附水的含量是岩土工程及水文地质多个领域中的难点问题。武汉岩土所董毅研究员长期致力于长期致力包括非饱和土测试技术与理论在内的多相岩土介质力学与工程方面的研究。针对非饱和土的吸附水问题,提出了基于土水密度的吸附水定义和测试方法,通过气体比重仪法测定黏土在不同含水量下的表观颗粒比重变化,并演算出土水密度特征曲线,将土水密度大于自由水的含水量定义为最大吸附水含量,并与土水特征曲线拟合结果相比较,取得了很好的一致性。该研究成果为土中孔隙水的毛细水和吸附水的区分给出了基于物理机理的科学定义,并提出了吸附水的定量测试方法,为深入理解土中水的赋存状态提供了理论依据,并对非饱和土的一系列水力和力学性质的进一步研究建立了理论基础。相关研究成果得到国家自然科学基金项目NSFC-51779254, 41572293的资助,并作为technical breakthrough发表于岩土工程权威期刊《Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering》,论文题目“Identifying Soil Adsorptive Water by Soil Water Density”。论文链接:https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002289 典型膨胀性粘土土水特征曲线和土水密度特征曲线,以及吸附水含量的确定 (文/图 土动力学组)

关键词:土水密度黏土吸附水阳离子交换非饱和土测试中国科学院武汉分院2021-01-12

宁波材料所高能量密度锂电池研究取得系列进展

导读:锂金属二次电池是突破500Wh/kg能量密度的下一代电池技术的重要发展方向。相较于传统锂离子电池,该电池体系对正、负极材料和电解液等关键材料以及电池设计与构建等均提出了新的要求。具有高放电比容量(~300 mAh/g)的富锂锰基正极材料被认为是实现这一技术目标的理想之选,但其电压衰减、首次不可逆容量大、循环寿命不佳等问题依然突出。而金属锂负极的电化学沉积/溶解行为可逆性差、易于枝晶状生长、充放电过程中体积变化大以及“死锂”堆积等问题也亟待解决。对于电解液,则需要同时匹配新型正负极材料的需求,并平衡注液量、粘度和电导率间的关系。此外,锂金属二次电池的电芯设计、组装工艺和测试规程等也无法照搬传统锂离子电池工艺体系,需要大量的工艺创新。因此,锂金属二次电池技术发展面临着巨大挑战。近五年来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘兆平研究团队在高能量密度锂电池关键材料及体系构建等方面开展了深入探索,取得了系列进展。研究团队围绕降低富锂锰基正极材料的首次不可逆容量、循环过程中电压衰减和氧析出等关键科学问题开展研究并取得系列研究结果(Nature Communications, 2016, 7, 12108;ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9, 3661;Advanced Material Interfaces, 2018, 1701465;ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 14, 14023;Energy Storage Materials, 2019, 16, 220;Cell Reports Physical Sciences, 2020, 1, 100028;Matter, 2021, 4, 1;Energy Storage Materials, 2021, 3, 388)。与此同时,研究团队着力研发攻关富锂锰基正极材料工程化技术,创建了宁波富理电池材料科技有限公司推进其产业化,率先形成了富锂锰基正极材料中试产品供应能力。同期,研究团队根据实际电池要求(高可逆面积容量、低N/P比以及低注液量),针对目前存在的金属锂负极体积膨胀严重、电解液/电极界面不稳定、循环寿命短等共性问题,开展了高容量长寿命金属锂负极的创新研究。通过石墨烯与金属锂复合重构,实现了金属锂在石墨烯上的可控负载与高面积容量下锂沉积稳定性的大幅提升,同时降低了循环过程中的体积膨胀,并缓解了“死锂”层引起的传质受阻(Advanced Energy Materials, 2018, 1703152;Energy Storage Materials, 2018, 15, 226;ACS Applied Materials & Interface, 2018, 10, 20387;Energy Storage Materials, 2019, 21, 107;Energy Storage Materials, 2019, 23, 693.);还设计构筑了一系列稳定性良好的电解液/电极人造界面层,并深入探究了其作用机制(Nano Energy, 2019, 62: 55-63;Energy Storage Materials, 2019, 23: 418-426;Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7, 6267.)。研究团队在高安全性及耐高电压电解液及其在锂离子/锂金属电池中的应用方面也取得了重要研究进展(Electrochimica Acta, 2015, 151, 429;Journal of Power Sources 2015, 278, 190;Journal of Power Sources, 2018, 391, 113-119; Electrochimica Acta, 2019, 320, 134633; Journal of Energy Chemistry, 2020, 48 , 375–382.)。同时,在锂金属二次电池电芯设计与制作工艺方面开展技术研发,申请了系列发明专利(CN201922069868.8,CN201911403350.1,CN201911418097.7,CN201911410950.0,CN201911424004.1,CN202010311146.3,CN202010065932.X,CN202010640875.3),初步建立了电池全流程工艺,并制定了锂金属二次电池测试与评价规程。为进一步实现锂金属二次电池的长寿命目标,研究团队通过在常规碳酸酯基电解液(1.0 M LiPF6 in EC/DMC with 2 wt.% LiPO2F2)中加入高度氟代醚类溶剂,改变锂离子溶剂化结构,使得LiPO2F2以固体形式从电解液中析出并覆盖在正、负极表面,有效增强了电解液/正极界面的高电压耐受性,并同步提升锂负极沉积行为的可逆性。结合研究团队在锂金属二次电池关键材料及电芯工艺研发基础,采用富锂锰基正极材料为正极、锂金属为负极,应用该新型电解液体系设计构建了一款容量为3.6Ah、能量密度达430Wh/kg的新型锂金属二次电池,并表现出优良的循环稳定性。该最新研究结果近日发表在能源材料领域重要学术期刊ACS Energy Letters(2021, 6, 115-123)。上述系列研究工作得到国家重点研发计划项目(2016YFB100100)、国家自然科学基金项目(21703271、21773279)、中科院战略性先导科技专项(XDA09010101)、中科院STS重点项目(KFJ-STS-ZDTP-068)、中科院国际伙伴计划对外合作重点项目(174433KYSB20150047)、宁波市“科技创新2025”重大专项(2018B10081)和中国博士后科学基金项目(2019TQ0331、2019M662123)等项目的资助。430Wh/kg锂金属二次电池及其电化学性能(动力锂电池工程实验室 邓伟)相关附件');var fileName2 = fileName.split("");for( var i=0;i " + fileName2[i] + "");}document.write('');}//

关键词:高能量密度锂电池锂金属二次电池电解液富锂锰基正极材料中国科学院2020-12-26

上海交大陈列文课题组与合作者提出确定原子核中子皮厚度新方法

导读:近日,美国物理学会《物理评论快报》【Physical Review Letters 125, 222301 (2020)】刊发了上海交通大学物理与天文学院陈列文课题组与合作者题为“Probing the Neutron Skin with Ultrarelativistic Isobaric Collisions”的文章。该工作首次提出使用极端相对论重离子碰撞来确定原子核的中子皮厚度,进而约束核物质的对称能。原子核是物质结构的一个重要层次,由中子和质子构成。原子核内中子和质子的密度分布是核物理中的一个基本问题。对于比较重的原子核,中子数一般多于质子数,原子核内中子密度分布比质子密度分布更为延展,从而导致中子皮结构的出现。中子皮的厚度定义为中子与质子密度分布的均方根半径之差。实验上,原子核内质子密度分布可以通过电磁相互作用过程进行精确测量,而中子由于不带电,其密度分布的精确测量一直是核物理中的一个难题。原子核的中子皮厚度与核物质的对称能密切相关。中子皮厚度的实验数据可以用来约束核物质对称能的密度依赖行为,后者目前具有很大的不确定性。核物质是指由中子和质子组成的无穷大均匀物质体系,其状态方程是核物理和天体物理中的一个基本问题。核物质对称能表征了由于中子和质子比份不同而引起的核物质状态方程的变化,对于理解原子核的存在极限、丰中子核引起的核反应、超新星爆发机制、中子星的结构以及中子星并合引发的引力波等具有重要意义。图1 原子核96Ru和 96Zr的中子和质子的径向密度分布图2 96Ru+96Ru和96Zr+96Zr中心碰撞带电粒子多重数相对差与中子皮厚度的关系该项工作发现利用同质异荷(isobaric)原子核引起的极端相对论重离子碰撞(96Ru+96Ru以及96Zr+96Zr)带电粒子产生多重数分布,可以高精度提取中子皮厚度,进而对核物质对称能进行约束。目前,位于美国纽约长岛布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC)已完成96Ru+96Ru和96Zr+96Zr在核子-核子质心系能量为200GeV的对撞实验,实验数据正在分析中,有望高精确提取原子核中子皮厚度,进而对核物质对称能给出新的更加严格的约束。该项工作的论文第一作者是武汉科技大学李汉林博士,通讯作者为湖州师范学院徐浩洁博士,陈列文教授,以及普渡大学王福强教授。上海交大物理与天文学院博士生周颖,湖州师范学院王小保副教授,以及普渡大学赵杰博士参与了该项工作。该研究得到了中国国家自然科学基金以及科技部973项目等的支持。论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.222301 作者:陈列文供稿单位:物理与天文学院

关键词:中子原子核质子上海交通大学2020-11-29

热带雨林树木直径生长速率与功能性状之间的关联受个体发育影响

导读:功能性状是指有机体所具有的与其定植、存活、生长和死亡紧密相关的一系列属性。研究显示植物功能性状与树木生长表现(生长和死亡)存在一定的关联,但传统简单易测的性状(如木材密度、比叶面积)对树木生长表现的预测能力有限。随着个体发育,热带森林树木所处的环境(如光、水分)会发生改变,性状-生长的关系也可能随个体发育而变化,但很少有研究考虑个体大小对性状-生长关系的影响。 版纳植物园树木年轮与环境演变研究组博士研究生闫玉梅在范泽鑫研究员的指导下,与版纳生态站的相关人员合作,选取了西双版纳热带季节雨林中20个热带树种作为研究对象,每个树种分别选取三个径级(DBH:5-10cm 小径级; DBH: 10-20cm 中等径级;DBH: 20cm 大径级),测定了20个树种不同径级共181个个体的水力结构和叶片经济学谱性状,并分析了不同径级性状-生长的关系。结果表明:(1)大径级的树木直径生长速率主要与其水力结构性状有关(如理论导水率和叶脉密度),表明大树的生长主要受到木质部水分运输效率的限制;(2)中等径级树木的生长速率与叶片经济学谱性状(如:比叶面积、单叶干重、栅栏组织和海绵组织厚度)显著相关,而小径级树木的生长速率与水力结构性状和叶片经济学谱性状均不相关;(3)热带雨林树木生长速率与功能性状之间的关系受个体发育的影响。该研究提示在研究性状-生长关系、性状和生长对气候变化响应时,应考虑功能性状随个体发育改变的影响。 相关结果以Size dependent associations between tree diameter growth rates and functional traits in an Asian tropical seasonal rainforest 为题,在线发表于国际学术期刊Functional Plant Biology。 图1. 西双版纳热带季节雨林树种南方紫金牛(Ardisia thyrsiflora)枝条横切(a)、叶片横切(b)、气孔(c)、叶脉(d)解剖结构示意图图2. 西双版纳热带季节雨林20个树种叶脉密度和理论导水率与树木直径生长速率的关系

关键词:树木直径功能性状性状-生长中国科学院2020-11-03

技术转移案例
  • 项目名称: 炭素生产过程中沥青烟气和煤粉混合废气的无害化处理

    需方:宁夏宁平炭素有限责任公司

    供方:浙江大学

    服务亮点:企业点餐“提需求”,校企联合破短板

  • 项目名称: 复杂条件下城际轨道交通地下结构施工关键技术研究

    需方:中建八局轨道交通建设有限公司

    供方:东南大学

    服务亮点:大数据工具提升匹配效率,线下对接促合作

  • 项目名称: 姜粉在缓解炎症性肠病以及调节肠道菌群紊乱中的应用

    需方:福建龙植生物科技有限公司

    供方:上海大学

    服务亮点:提供支撑环节服务,发挥指引衔接效用

  • 项目名称: 酸性废水无害化处理或酸提浓回收的可行工艺

    需方:江西拓泓新材料有限公司

    供方:南京霖厚环保有限公司

    服务亮点:对接调研,专家“把脉”,推动双方项目合作落地