南昌大学学报（工科版）
 
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南昌大学学报(工科版)
 
2025年 47卷 4期
刊出日期：2025-12-28
论文
   
论文
325 刘业成刘磊方姗
柔性三明治结构复合电解质膜实现固态锂金属电池长循环稳定
针对固态锂金属电池中使用的复合聚合物电解质界面电阻逐渐上升以及锂枝晶的不可控生长问题，本研究将Li1.5Al0.5Ge1.5（PO4）3（LAGP）作为陶瓷填料加入到聚偏（二氟乙烯-三氟乙烯）[polyvinylidene fluoridetrifluoroethylene, P（VDF-TrFE）]聚合物基体中，设计了一种兼具良好柔性和机械强度的P（VDF-TrFE）/LAGP三明治结构复合固态电解质膜（PTG4），其顶层、中间层、底层中LAGP的质量分数分别为4%、70%、4%。该膜富含聚合物的柔性外层提供了良好的电极接触性能，而刚性中间层中高含量的LAGP有效地阻碍了锂枝晶的渗透，增强了Li+的导电性。所制备的PTG4在30℃下具有1.70×10-4 S·cm-1的高离子电导率，电化学窗口高达5 V，并具有优异的机械性能（抗拉强度为7.15 MPa）。对称电池Li|PTG4|Li在30℃下稳定循环超过1 600 h。此外，在1 C的高倍率下，Li|PTG4|LiFePO4电池在100次循环后容量保持率高达96.3%。
2025 Vol. 47 (4): 325- [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 39 )
338 周文涛吴昌泉周耐根邓俊瑜
基于局部高浓度电解液的长循环寿命锂金属电池
高能量密度锂金属电池因枝晶生长及界面副反应导致安全性差、循环寿命短，亟需开发兼具高界面稳定性和低成本的电解液体系。本研究构建了一种新型局部高浓度电解液（localized high-concentration electrolyte, LHCE），以期在降低锂盐用量的同时，继承高浓度电解液（high-concentration electrolyte, HCE）的界面稳定性与枝晶抑制优势。此研究以1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚为稀释剂，氟代碳酸乙烯酯为溶剂，双氟磺酰亚胺锂/二氟草酸硼酸锂/六氟磷酸锂[lithium bis（trifluoromethanesulfonyl）imide/lithium difluorooxalate/lithium hexafluorophosphate, LiFSI/LiDFOB/LiPF6]为溶质，设计并制备了FH2-1电解液。扫描电子显微镜图像测试及电化学表征表明，该体系在电极表面诱导形成高离子电导、组分均匀的固态电解质界面，从而可促进锂离子均匀沉积，有效抑制枝晶生长。电化学性能测试结果表明，采用FH2-1电解液的锂对称电池在0.5 mA·cm-2的条件下能够稳定循环5 000 h,Li‖NCM85全电池经过160次循环后容量保持率为86.55%。
2025 Vol. 47 (4): 338- [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 43 )
348 聂晓华 彭璇 匡龙辉
含抽水蓄能/电池储能的负荷频率控制建模与仿真
新能源因具备清洁、可再生等优点被越来越多地纳入现代电力系统。然而随着新能源发电占比不断增加，电力系统惯量减少，给电力系统频率稳定带来了极大的挑战。抽水蓄能电站（pumped hydropower energy storage, PHES）和电池储能（battery energy storage, BES）都是重要的电力系统辅助调频手段，但单一的电池储能系统可能无法提供足够的惯量来有效地稳定电力系统的频率。基于此，本研究在电池储能中引入虚拟惯量控制（virtual synchronous control, VIC），开展了抽水蓄能与含虚拟惯量控制的电池储能下两区域互联电力系统LFC研究比较。首先，搭建了含抽水蓄能/电池储能的两区域互联电力系统LFC模型；然后，分别应用这2种方案在MATLAB/Simulink仿真实验平台上模拟了互联电力系统在新能源比例和负荷波动下的运行情况。仿真结果表明，电池储能LFC相对于传统LFC和抽水蓄能LFC在提高频率稳定性和动态响应能力方面更为优越。抽水蓄能仍具有一定的应用潜力，与电池储能结合使用，其负荷频率控制效果最佳。
2025 Vol. 47 (4): 348- [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 30 )
357 王瀚田伟辰王信刚
自感知水泥基材料的研究进展
自感知水泥基材料作为智能建材的重要组成部分，为实现建筑结构的智能监测与控制提供了重要基础。与传统的建筑材料监测方法相比，自感知水泥基材料具有显著优势，不仅能够降低监测成本与复杂度，预防突发事故，还可提升结构的可靠性与耐久性。近年来，自感知水泥基材料在多个方面展现出其优势，可以实现结构状态的实时感知与反馈。本文简要概述了自感知水泥基材料的研究进展，总结了其通过引入碳纤维、炭黑及石墨烯等导电相并优化导电网络后在结构健康监测中的应用情况，对目前研究中存在的导电填料分散性、环境适应性及规模化制备等不足，以及未来向多功能复合材料发展和工程应用推广提出了建议与展望。
2025 Vol. 47 (4): 357- [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 35 )
368 潘浩 陈亚亮 吴应雄 张富荣
UHP-ECC面层加固砖柱轴压性能数值模拟与分析
为提高既有砖砌体柱的受压承载能力，提出采用超高性能工程用水泥基复合材料（ultra-high performance engineered cementitious composites, UHP-ECC）面层加固砖砌体柱。基于ABAQUS软件，建立了UHP-ECC面层加固砖砌体柱的数值分析模型，并通过与试验结果对比验证了模型的可靠性和有效性。在此基础上，扩展分析了砂浆强度（M0.4、M1、M2.5、M5）和面层厚度（10、15、20、25 mm）对加固效果的影响。研究结果表明：砂浆强度由M0.4增至M5时，试件的承载力呈增加趋势，当砂浆强度较高时，加固效果更好，试件延性得到较大改善；4种面层厚度加固试件较未加固试件其峰值荷载提升幅度逐渐增大，分别为68%、115%、175%、229%，分析发现增加面层厚度可有效增强对核心砖砌体柱的约束作用，从而显著提高砖柱承载能力和延性。
2025 Vol. 47 (4): 368- [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 34 )
376 周洲刘伟平
瓜尔豆胶联合剑麻纤维对花岗岩残积土抗拉特性的影响
为改善花岗岩残积土强度低、脆性高的工程特性，将生物聚合物联合纤维掺入花岗岩残积土进行改性。本文将不同含量的瓜尔豆胶或瓜尔豆胶和剑麻纤维混合物掺入花岗岩残积土进行改性，通过抗拉强度特性试验和数字图像相关技术探究改性花岗岩残积土强度及延性的提升规律。结果显示：2.00%瓜尔豆胶联合0.75%剑麻纤维掺量的试样表现出最佳抗拉性能；相较于素土，该试样的抗拉强度提升了813%，拉伸位移提升了72%。试样开裂过程中裂缝的数量更多且形态更为复杂，表现为多条裂缝同时发展且形态更为曲折，破坏时主裂隙处的最大主应变增加了80%。
2025 Vol. 47 (4): 376- [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 29 )
384 肖祥薇 程瑞菲 郑溜丰 李红艳
麦角甾醇对TNF-α诱导的Caco-2细胞中炎症因子释放的影响
为了检测麦角甾醇对Caco-2细胞炎症细胞因子释放的影响，本研究利用TNF-α建立了Caco-2细胞炎症损伤模型，通过逆转录定量聚合酶链反应（reverse transcription quantitative PCR, RT-qPCR）和蛋白质印迹法（western blot），测定经过/未经过麦角甾醇处理时细胞中4种主要炎症因子（ICAM、IL-6、IL-8和IL-18）的基因和蛋白表达的变化。结果显示：20 ng/mL TNF-α处理Caco-2细胞能够诱导细胞炎症，上调促炎性细胞因子IL-6、ICAM等基因和蛋白的表达；20μmol/L的麦角甾醇能显著降低促炎性细胞因子ICAM、IL-6、IL-8和IL-18的基因表达，下调ICAM和IL-6的蛋白表达。实验结果表明，麦角甾醇能够减少TNF-α诱导的Caco-2细胞中促炎性细胞因子的释放，进而缓解Caco-2细胞炎症损伤。
2025 Vol. 47 (4): 384- [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 28 )
391 王献洁周文倩刘栋叶闰平冯刚张荣斌
溶胶-凝胶法制备Cu/CeO2催化剂及其低温CO氧化性能
利用催化剂在低温环境下氧化CO是消除燃料不完全燃烧产生CO的有效方法之一。本研究通过溶胶-凝胶法制备了不同Cu负载量的Cu/CeO2催化剂，探究了Cu负载量对催化CO氧化活性的影响，并运用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜等表征方法对催化剂进行表征，从而得出不同Cu负载量的铜铈催化剂的形貌、氧空位、比表面积和孔径等因素对催化氧化CO的性能影响。结果表明：最好活性样品为Cu负载量是10%的Cu/CeO2催化剂，能够在70℃和空速为18 000 mL·g-1·h-1条件下实现CO完全氧化，并且在60 h的反应时间内表现出良好的稳定性，所取得的优异性能归因于良好的孔道结构、适宜的铜负载量和更分散的铜活性物种。
2025 Vol. 47 (4): 391- [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 32 )
400 万冰凝杨雨欣闫峰
基于灰关联分析的水质评价客观赋权模型
针对熵权法在水质评价中容易忽视指标的实际意义、低估严重污染指标的重要性等问题，本文提出了一种基于灰色赋权模型的水质评价方法。方法利用灰关联数来量化污染指标，污染程度越高，权重越大，反之亦然。并将其应用于A湖的水质评价，以验证模型的有效性。结果表明：（1）A湖的高锰酸盐指数(CODMn)、总氮（TN）和总磷（TP）的灰关联数分别为0.442、0.998和0.999，主要污染物为TN和TP。（2）由熵权法得到的CODMn、TN和TP的权重分别为0.964、0.024和0.012。4个测站的水质指数均达到Ⅲ级及以上，表明A湖的水质状况比较清洁，评价结果过于乐观。（3）由灰色赋权模型得到CODMn、TN和TP的权重分别是0.081、0.409和0.410。4个测站的综合水质指数均属于Ⅴ级，表明A湖的水污染非常严重，会对水生态系统的健康稳定造成严重威胁。（4）与熵权法相比，灰色赋权模型可以更准确地识别出严重污染的指标，综合评价结果更加符合实际情况，更适合用于水资源管理和水环境保护实践。
2025 Vol. 47 (4): 400- [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 26 )
407 潘诚勇 曾思智 胡淑军 邵铁峰
基于内套筒外盖板连接的模块化钢结构节点力学性能
为了解决钢梁开孔导致的应力集中及节点承载力降低问题，本文提出了一种基于内套筒外盖板连接的模块化钢结构节点，可在钢框架结构模块单元之间形成可靠连接。本研究设计多组考虑内套筒厚度、模块单元间距、内套筒长度、基础钢板厚度、连接件外延板长、连接件钢材类型、盖板螺栓直径模型，并采用校正的有限元法研究该节点的力学性能和各主要因素影响规律。结果表明：增大内套筒厚度、内套筒长度、基础钢板板厚、外延板长可以小幅提高节点承载力；增大内套筒厚度和模块单元间距可以减小模块单元的最大应力值，建议内套筒厚度取5 mm，模块单元间距取6 mm；增大内套筒厚度和基础钢板板厚可以减小连接件的最大应力值，建议基础钢板板厚取20 mm。
2025 Vol. 47 (4): 407- [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 27 )
417 何燕清 郑金伙 旷艺星 陈福全
墙后有限填土地震被动土压力拟动力滑移线解
为研究有限宽度下墙后填土地震被动土压力，采用滑移线法和拟动力法，通过MATLAB编程构建基于有限差分的滑移线场数值模型，实现土体内部应力状态的精确求解。本研究结合莫尔应力圆理论，量化填土宽深比、地震加速度系数及界面摩擦角对被动土压力分布的影响，完善有限填土条件下被动土压力的计算理论。结果表明：宽深比较小时，滑动面切线角度较小，且被动土压力在墙踵处急剧增加，有限填土条件下的被动土压力计算需特别关注局部应力集中现象。界面摩擦角的增大会显著减小滑动面曲率半径，并降低填土有限宽度的临界值，同时加剧土体内部的应力偏转。水平地震加速度对滑移线场范围影响显著，但对被动土压力值的影响较小；而竖直地震加速度虽不改变破坏模式，却会显著改变土体被动土压力大小。
2025 Vol. 47 (4): 417- [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 30 )
426 韦龙余傅中秋李心诚崔建伟
V型墩刚构桥大纵坡非对称梁施工参数敏感性分析
本研究以某大纵坡V型墩刚构桥为工程背景，通过有限元模型，选取了混凝土容重、混凝土弹性模量和预应力束张拉力作为分析变量，以V型墩刚构桥大纵坡非对称梁最大悬臂状态主梁线形及截面应力为研究目标，分析了不同参数偏差下V型墩刚构桥大纵坡非对称梁的敏感性。研究结果表明：混凝土容重和预应力束张拉力为主要敏感性参数，对最大悬臂状态主梁线形和截面应力影响较大，混凝土弹性模量对主梁线形和截面应力影响较小。最大悬臂状态下墩梁固结附近梁段受主要敏感性参数影响较大。大纵坡非对称梁两侧梁体对主要参数的敏感性基本一致。
2025 Vol. 47 (4): 426- [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 31 )
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