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高能电动汽车电池的富锂正极材料如何在高电压下储存电荷(更新)

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高能电动汽车电池的富锂正极材料如何在高电压下储存电荷(更新)

在同步加速器设备上进行的操作x射线研究照片。学分:WMG,华威大学电动汽车用高储能电池需要高容量电池阴极。新的锂过量锰-rich阴极有望取代现有的富镍阴极,但了解锰和氧如何适应高电压下的电荷存储对其成功适应至关重要。华威大学WMG领导的研究与美国研究人员合作,利用一系列x光研究来确定是氧离子而不是锰离子促进了电荷存储。电动汽车总有一天会主导英国的道路,对于消除二氧化碳排放至关重要,但汽车制造商面临的一个主要问题是如何制造一种负担得起的长效高能量电池,能够快速有效地充电。因此,这是一场制造储能目标为500瓦时/千克的电动汽车电池的竞赛,但如果不改用新的阴极材料,这些目标是不可能实现的。尽管在过去的10年里不断取得进展,以推动最先进的电动汽车富镍阴极的性能,但这种材料无法提供所需的能量密度。为

新的传感器可以探测爆炸材料、病毒粒子,探测水平为百万分之一

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新的传感器可以探测爆炸材料、病毒粒子,探测水平为百万分之一

宝塔网站防火墙免费版*{margin:0;padding:0;color:#444}body{font-size:14px;font-family:"宋体"}.main{width:600px;margin:10%auto;}.title{background:#20a53a;color:#fff;font-size:16px;height:40px;line-height:40px;padding-left:20px;}.content{background-color:#f3f7f9;height:280px;border:1pxdashed#c6d9b6;padding:20px}.t1{border-bottom:1pxdashed#c6d9b

计算机帮助研究人员找到将太阳能转化为氢气的材料

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计算机帮助研究人员找到将太阳能转化为氢气的材料

氢是一种高密度的能源载体,可替代不可再生和污染的石油基燃料用于运输。宾夕法尼亚州立大学、康乃尔大学和NREL大学的多学科研究团队展示了一种有效的筛选程序,以最大限度地提高太阳能制氢燃料材料发现的成功率。信用:宾夕法尼亚州立大学利用太阳能从水中廉价获取氢气,可以帮助替代碳基燃料来源,减少世界的碳足迹。然而,迄今为止,寻找能够提高氢产量的材料,使其能够在经济上与碳基燃料竞争,是一项不可克服的挑战。在一项研究中,宾夕法尼亚州立大学领导的研究小组报告说,他们已经朝着克服廉价制氢的挑战迈出了一步,他们使用超级计算机来寻找有助于在水暴露在阳光下时加速氢分离的材料,这一过程被称为光催化。根据材料科学与工程副教授伊斯梅拉·达波的说法,电能和太阳能都可以用来从水中分离氢,水由两个氢原子和一个氧原子组成。计算和

新型热管理材料让电脑保持凉爽

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新型热管理材料让电脑保持凉爽

原子分辨率下氮化镓-砷化镓异质结构界面的电子显微镜图像。功劳:H-Lab/UCLA加州大学洛杉矶分校的工程师展示了一种新型半导体材料成功集成到高功率计算机芯片中,以减少处理器上的热量并提高其性能。这一进步极大地提高了计算机的能效,并使散热超越了目前最好的热管理设备。这项研究由加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院机械和航空航天工程副教授胡永杰领导。自然电子公司最近在这篇文章中发表了这一发现。多年来,计算机处理器已经缩小到纳米尺度,单个计算机芯片上有数十亿个晶体管。虽然晶体管数量的增加有助于使计算机更快、更强大,但它也在高度浓缩的空间中产生更多热点。如果在运行过程中没有有效的散热方式,计算机处理器就会变慢,从而导致不可靠和低效的计算。此外,计算机芯片上高度集中的热量和飙升的温度需要额外的能量来防止

优化相变材料可以降低电厂用水量

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优化相变材料可以降低电厂用水量

Credit:pixabay/CC0PublicDomain食物-水-能源的关系表明这三种必需品之间存在直接联系,强调其中一种会直接影响另外两种的供应。随着人口的增长,人类对能源和食物的需求导致淡水储备慢慢枯竭。发电厂是造成这一问题的主要原因之一,因为它们每年使用数万亿加仑的淡水来防止过热。德克萨斯A&M大学j.麦克·沃克66机械工程系的教授DebjyotiBanerjee领导的一个研究小组已经表明,特定的相变材料(PCMs)可以冷却发电厂中使用的汽轮机,避免淡水的使用。与此同时,该集团使用机器学习技术来提高各种基于相变材料的冷却平台的可靠性和能量存储能力,以开发按需调度的强大“冷电池”。研究人员的出版物《利用机器学习(人工神经网络)提高利用相变材料的热能储存平台的性能和可

下一代电绝缘材料的整体方法

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下一代电绝缘材料的整体方法

/图像-1/绝缘1。学分:奥斯汀的德克萨斯大学自二战以来,我们的电气基础设施基本上没有变化,但技术的进步——特别是材料的进步——打开了我们过去从未想过可能的大门。这些进步为未来100年及以后重新设计我们的电气基础设施奠定了基础。重新设计至关重要,因为我们每天都对电网施加更多压力,要求更快的计算机处理速度,并推动电力运输。为这些设备和基础设施供电的先进和小型化半导体产生的大量热量会导致它们失效。这些设备还需要与元件电绝缘和保护。随着设备和基础设施的不断发展,世界各地都在开发新型电绝缘材料,以满足不断增长的性能和可靠性需求。奥斯汀得克萨斯大学的研究人员与美国陆军研究实验室合作,正在分析用于电绝缘或包装的新材料,与今天的绝缘材料相比,这种材料可以更有效地散热。“电网可以满足数百万家庭和企业的需求,

稳定在1000℃的金刚石上氮化镓半导体材料

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稳定在1000℃的金刚石上氮化镓半导体材料

不使用中间层,在硅衬底上外延生长的氮化镓层成功地结合到10毫米乘10毫米的金刚石板上。照片从透明的钻石一侧拍摄,显示整个氮化镓层成功地结合到钻石上。学分:大阪市立大学当今社会对更强大的电子器件的需求受到我们生产高导电半导体的能力的限制,这些半导体能够承受高功率器件的苛刻高温制造工艺。氮化镓(氮化镓)-金刚石显示出作为下一代半导体材料的前景,因为这两种材料的宽带隙允许高导电性,而金刚石的高导热性,使其成为优异的散热基板。已经尝试通过将两种成分与某种形式的过渡层或粘合层结合来产生金刚石上的氮化镓结构,但是在这两种情况下,附加层都显著干扰了金刚石的导热性——破坏了氮化镓-金刚石结合的关键优势。“因此需要一种可以直接集成金刚石和GaN的技术,”大阪市立大学(OCU)工程研究生院副教授、该研究的第一作

大面积2D材料的合成:原子层推开表面台阶

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大面积2D材料的合成:原子层推开表面台阶

杜伊斯堡-埃森大学在低能电子显微镜下研究硼苯形成的动力学表明,在硼苯形成过程中,表面台阶聚集,导致具有特殊结构顺序的拉长和扩展的硼苯畴信用:ACSNano(2021)DOI:101021/acsnano1c00819由UDE教授领导的团队迈克尔·霍恩-冯·赫根的目标是制造出尽可能薄的硼层,即所谓的硼苯,因为它具有能够制造二维晶体管的特性迄今为止,用于这一目的的分子束外延导致畴变得太小然而,为了更精确的研究和用于技术,需要更大的面积利用他们新开发的分离增强外延方法,该团队使用硼氮烷气体和铱衬底硼氮烷的主要成分是排列成六角形蜂窝结构的硼和氮原子通过在含硼氮烷的环境中加热铱样品,硼分子附着在表面,随后氮气蒸发在1100℃以上,硼进入铱中,因为在如此高的温度下,铱可以像海绵一

合成明胶状材料模仿龙虾下腹的伸展和力量

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合成明胶状材料模仿龙虾下腹的伸展和力量

麻省理工学院朱棣文教授显示了一个钢粒子穿透纳米纤维水凝胶并以降低的速度离开前后速度的差异让研究人员可以直接测量材料的抗冲击性,或者说它能吸收的能量信用:倪家华、林、赵宣和等龙虾的下腹衬有一层薄薄的半透明膜,既有弹性,又出奇的坚韧麻省理工学院的工程师在2019年报告说,这种海洋盔甲是由自然界中已知最坚硬的水凝胶制成的,这种水凝胶碰巧也非常柔韧这种力量和伸展的结合有助于保护龙虾在海底爬行,同时也允许它来回弯曲游泳现在,麻省理工学院的一个独立团队已经制造出一种基于水凝胶的材料,模仿龙虾下腹的结构研究人员对这种材料进行了一系列拉伸和冲击测试,结果表明,与龙虾腹部相似,这种合成材料具有显著的“抗疲劳性”,能够承受反复拉伸和拉伸而不会撕裂如果制造过程可以显著扩大,由纳米纤维水凝胶制成

新的人工智能工具根据照片计算材料的应力和应变

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新的人工智能工具根据照片计算材料的应力和应变

作者丹尼尔·阿克曼,麻省理工学院麻省理工学院的研究人员开发了一种机器学习技术,利用材料内部结构的图像来估计作用在材料上的应力和应变学分:麻省理工学院艾萨克·牛顿可能遇到了他的对手几个世纪以来,工程师们依靠牛顿和其他人提出的物理定律来理解他们所用材料上的应力和应变但是求解这些方程可能是一个计算过程,特别是对于复杂的材料麻省理工学院的研究人员开发了一种技术,可以根据显示材料内部结构的图像,快速确定材料的某些特性,如应力和应变这种方法有朝一日可能不再需要费力的基于物理的计算,而是依靠计算机视觉和机器学习来实时生成估计值研究人员表示,这一进步可以加快设计原型和材料检查的速度“这是一种全新的方法,”杨振泽说,并补充说该算法“在没有任何物理领域知识的情况下完成了整个过程”"这项研究

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