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2023 年第53 卷第10 期

一維材料的熱物理性質：低至原子級的瞬態表征

Amin Karamati1*，徐屾2*，林歡3*，Mahya Rahbar1*，王信偉1?

(1.Department of Mechanical Engineering,Iowa State University,Ames 50011,USA；2.上海工程技術大學機械與汽車工程學院，上海 201620；3.青島理工大學環境與市政工程學院，山東青島 266033)

*共同第一作者

?通訊作者：王信偉，E-mail: xwang3@iastate.edu

摘要：因為結構尺寸效應導致了強烈的能量載流子散射，一維微/納米尺度材料的熱物理性質顯著區別于其相應的塊體材料。本文深入評述了微/納米尺度熱物性瞬態表征的前沿技術。其中用到的瞬態激勵源包括階躍焦耳加熱、階躍激光加熱、脈沖激光加熱和頻域調幅激光加熱。在熱探測方面，采用了基于電學和拉曼散射的測溫/溫度響應物理原理。這些技術可以測量從亞毫米級至原子級（單原子厚度）尺度的導熱系數、熱擴散率和比熱容。本文側重于綜述這些瞬態技術相較于穩態技術的優勢、物理原理、挑戰和潛在應用，突顯它們在揭示一維材料原子尺寸級別復雜熱輸運現象方面的重要意義。

關鍵詞：一維材料；熱物性；瞬態表征；拉曼散射；微/納尺度

引用格式：JUSTC,2023,53(10): 1001

拓撲量子材料的合成、性質及應用

吳俊杰，張穎，向斌?

(中國科學技術大學材料科學與工程系,中國科學院能量轉換材料重點實驗室,先進光子科學技術安徽省實驗室,安徽合肥 230026)

?通訊作者：向斌，E-mail: binxiang@ustc.edu.cn

摘要：拓撲量子材料因其潛在的奇妙物性和在電子器件上的應用，已成為凝聚態物理領域研究的前沿和焦點。目前在拓撲量子材料中，拓撲超導材料和拓撲磁性材料是兩類極具吸引力的體系。盡管對這些材料的研究已取得很大進展，然而對其合成、性質及應用，尤其是在合成方面，仍缺乏系統性的綜述。因此，本文重點介紹了兩類典型拓撲量子材料的實驗制備，并簡要介紹了他們潛在的物理性質及應用。最后，我們對拓撲量子材料體系的研究現狀和未來發展提出了自己的思考。

關鍵詞：合成；拓撲量子材料

引用格式：JUSTC,2023,53(10): 1002

新型雙層包裹聚磷酸銨的設計及其在耐老化阻燃交聯聚乙烯復合材料中的應用

賈鵬飛，孫鵬飛，于富豪，宋磊，胡源?，汪碧波?

(中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室，安徽合肥230027)

?通訊作者：胡源，E-mail: yuanhu@ustc.edu.cn；汪碧波，E-mail: wbibo@ustc.edu.cn

摘要：研究采用雙層包裹聚磷酸銨來提高交聯聚乙烯（XLPE）復合材料的力學性能、耐老化性和阻燃性。將聚磷酸銨（APP）用二氧化硅包裹，然后用受阻苯酚抗氧化劑3-(3,5-二叔丁基-4 羥基苯基) (AO) 接枝，制備雙層包裹阻燃劑 (MCAPP) 。由于MCAPP 和XLPE 基體具有良好的相容性，提高了XLPE/MCAPP/CFA（XLPE-4）的拉伸強度和斷裂伸長率。在135oC 老化14 天后，XLPE-4 復合材料的斷裂伸長率保留率達到61.1%，顯著高于XLPE-1(2.6%) 。這說明MCAPP 可以提高XLPE 電纜復合材料的耐老化性能。與XLPE-1 相比，XLPE-4 的最大煙密度和峰值放熱速率分別降低了54.9%和89.7%。因此，雙層包裹的抗氧化策略為獲得高性能的XLPE 復合材料提供了一個很好的途徑。

關鍵詞：包裹聚磷酸銨；交聯聚乙烯電纜；耐老化；火災安全；力學性能

引用格式：JUSTC,2023,53(10): 1003

打磨引起的殘余應力對BaTiO3 陶瓷撓曲電響應的影響

楊旭1，田冬霞1，張曉燕1，左如忠2，初寶進1?

(1.中國科學技術大學材料科學與工程系，中國科學院能量轉換材料重點實驗室，安徽合肥 230026；2.安徽工程大學材料科學與工程學院，安徽省高性能有色金屬材料重點實驗室，安徽蕪湖 241000)

?通訊作者：初寶進，E-mail: chubj@ustc.edu.cn

摘要：鐵電陶瓷中測量得到的大的撓曲電響應可以用來源于應力弛豫的自發極化表面層機理來解釋。然而，產生極化表面層的應力來源尚未完全清楚。本工作系統地研究了表面應力對不同粒度砂紙打磨的BaTiO3陶瓷的微觀結構、介電性能和撓曲電響應的影響。與原始樣品相比，打磨后的BaTiO3陶瓷的撓曲電系數由～600 μC/m 降至200 μC/m 以下。但經過200 ℃熱處理并且緩慢冷卻后，所有樣品的撓曲電系數都恢復到～500 μC/m。結果表明，打磨在鐵電陶瓷的表面層上引入了應力，在一定程度上影響了其撓曲電響應，但打磨引入的應力不是極化表面層形成的主要原因。

關鍵詞：鐵電陶瓷；撓曲電；打磨；表面層

引用格式：JUSTC,2023,53(10): 1004

基于1 m 尺度甲醇油池火模擬計算的不同輻射模型數值評估研究

周千軍，胡勇 ?，蔣勇 ?

(中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室，安徽合肥230027)

?通訊作者：胡勇，E-mail: yhu18@ustc.edu.cn；蔣勇，

E-mail: yjjiang@ustc.edu.cn

摘要：池火是火災災害中最常遇到的火焰類型之一，發展油池火的精細化建模有利于液體火災事故危害性的精準分析及評估。眾所周知，熱輻射建模是準確模擬各種火災場景的關鍵環節。因此，為建立合適的輻射模型，在這項工作中，通過將四個不同的輻射模型耦合到開源火災模擬代碼FDS 中，并使用有限體積法求解輻射強度傳輸方程，對大尺度甲醇池火開展了LES 仿真研究。結合NIST 的實驗數據，對不同輻射模型的影響特性及結果進行了對比分析。關于溫度計算，基于WSGG 的輻射模型和Cassol的模型表現更好。此外，所有模型都能很好地預測脈動頻率。然而，關于輻射熱通量的預測，Cassol 的兩個模型和FDS 默認模型的表現優于其他模型，獲得每個組分的準確光譜信息數據和確定混合氣體的WSGG 系數的方法是成功預測火焰輻射的重要因素。

關鍵詞：油池火；灰氣體模型；LES 模擬；WSGG 模型

引用格式：JUSTC,2023,53(10): 1005

PR 狀態方程+基團貢獻模型預測CO2+HFC 二元混合物的氣液相平衡性質

吳子睿1，石凌峰1?，孫瑞2，田華2，王軒2，舒歌群1,2

(1.中國科學技術大學熱科學與能源工程系，安徽合肥 230027；2.天津大學發動機國家重點實驗室，天津300072)

?通訊作者：石凌峰，E-mail: slf@ustc.edu.cn

摘要：由于良好的性能和環保性，CO2+HFC 二元混合物被認為是冷電聯合循環系統中良好的替代工作流體。氣液相平衡特性是計算混合物焓和熵的關鍵，這冷電聯合循環系統的熱力學分析至關重要。為了準確預測CO2和HFC (R23，R32，R41，R125，R134a，R143a，R152a，R161，R227ea) 二元混合物的氣液平衡性質，本文建立了基于吉布斯自由能混合規則的群貢獻模型(PR+MHV1+UNIFAC和PR+LCVM+UNIFAC)。通過CO2和HFC 制冷劑的氣液相平衡實驗獲得了-CO2、-烷烴、-CHF 和-CHF3 等基團之間的相互作用參數，這些基團參數對于預測其氣液相平衡性質 (壓力和氣相摩爾分數) 至關重要。PR+LCVM+UNIFAC 模型計算的AARDp值為5.53%，AADy1值為0.0132，PR+MHV1+UNIFAC 模型的AARDp值和AADy1值分別為7.40%和0.0229。然而，對于CO2+R32 系統，PR+MHV+UNIFAC 預測模型的預測精度較高，AARDp和AADy1的值分別為1.53%和0.0045。綜上所述，對于CO2+HFC 二元混合物，PR+LCVM+UNIFAC 預測模型預測精度較高，但對于CO2+R32 二元混合物，PR+MHV1+UNIFAC 模型也具有獨特的優勢。根據基團貢獻模型的預測結果，與之前系統使用的PR+MHV1+UNIFAC 模型相比，PR+LCVM+UNIFAC 模型的計算進度顯著提高。

關鍵詞：冷電聯合循環；CO2+HFC 二元混合物；氣液相平衡；基團貢獻模型；PR+MHV1+UNIFAC 模型；PR+LCVM+UNIFAC 模型

引用格式：JUSTC,2023,53(10): 1006