微生物燃料电池（Microbial fuel cells, MFCs）是一种绿色能源技术，通过微生物的催化氧化代谢污水中的有机物同时产生电能，具有清洁环境和产电的双重优势，为可生物降解及可循环利用的废弃物转变成清洁能源提供了潜在的机会，在环境治理和能源利用方面表现出较好的应用前景。然而，目前相对较低的产电效率限制了MFCs的实际应用，其中阳极电极是产电微生物富集和传递电子的重要场所，与电池极化、电子导电性、生物相容性密切相关，是影响电池性能和运行成本的关键因素。碳纳米材料具有导电性好、比表面积大、孔隙率高、成本低等特点，被认为是微生物燃料电池重要的阳极材料，得到了广泛的研究和关注。本文主要从阳极电极种类、电极结构设计和电极材料改性等方面总结改善电极生物相容性、增加产电微生物附着量、提高反应活性位点的方法，并对提高产电性能的机理进行论述。最后对碳基电极材料进行展望，以期为制备高电化学活性的阳极材料提供理论指导

以传统的E36海洋平台钢为对比钢,研究三种E690海洋平台钢的组织和力学性能,以及模拟海洋大气环境下的腐蚀行为.通过失重法测得实验钢在不同腐蚀时间下的腐蚀速率,利用扫描电镜和X射线衍射仪观察并测定了锈层的形貌特征和相组成,采用电子背散射衍射技术对实验钢的晶界类型进行分析.结果表明:以贝氏体组织为特征的E690海洋平台钢具有优异的力学性能,-40℃的冲击值超过了200 J;晶界类型主要为3°~15°的亚晶界和大于50°的大角度晶界;E690海洋平台钢周浸16 d后的锈层致密且腐蚀速率已趋于稳定,最低腐蚀速率为0.84 mm·a-1,远低于组织为铁素体+珠光体钢的1.4 mm·a-1,实验钢的锈层主要由Fe3O4、α-FeOOH、β-FeOOH及γ-FeOOH四种晶态相和非晶无定形物组成.通过分析得出,热处理工艺和组织构成对材料的初期腐蚀行为有重要影响,而化学成分和锈层自身的致密性对材料后期腐蚀行为起决定作用

采用还原焙烧、磁选工艺流程和粉矿直接入炉焙烧技术,对难选低品位硼铁矿中硼的富集进行了研究.按化学当量比C/O=1(原子比)进行配碳,使用马弗炉进行焙烧实验,在500~1 450℃研究了不同焙烧温度下硼品位和硼回收率的变化.研究结果表明:随着焙烧温度的提高,铁晶颗粒增大,在1 200℃时硼精粉品位达到14.29%,满足硼化工工业对硼品位的要求(ω(B2O3) ≥ 12%);硼回收率在1 200℃以上时能达到90%以上.当焙烧温度在1 350℃以上时,硼的回收率和品位没有太大的变化.焙烧温度选择在1 200~1 350℃为宜,既能实现高的硼回收率,硼品位又能满足硼化工工业的要求

作为一个煤炭大国，煤炭在我国的能源结构中占据重要地位。然而，煤炭的过度使用不可避免的造成了环境污染和温室效应等问题。因此发展洁净煤技术是解决煤炭利用问题的重要方式，对于我国经济的可持续发展至关重要。HyperCoal（HPC）是通过溶剂萃取技术得到的一种煤衍生物，由于具有低灰、低水、高热值、高反应性、良好热塑性、环境友好等特性，在洁净煤技术中有着重要的应用。基于此，本文指出了目前我国对HPC的应用研究现状，并详细阐述了本研究团队在配煤炼焦和制备石墨电极领域的突破性研究进展。然而，目前HPC在推广和应用过程中还存在一些问题。在未来，还亟需解决HPC的规模化生产问题，并对HPC的萃取机理和作用机制开展更加深入的研究

3D 打印原理与创新应用3 材料的发展与历史进步7 材料科学与工业化基础13 材料连接导论17 材料与节能减排23 材料与生活、环境安全28 超声及其材料化学应用32 城市生态学与人类未来38 改变世界的 3D 打印技术43 改变世界和生活的化学47 高分子材料科学导论52 工程美学导论58 国际能源政治与经济学62 精雕细琢的微纳世界68 科学的旅程 73 科学软件应用与实验数据处理78 逻辑学入门 83 纳米世界的科学与艺术89 能源电池概论94 能源与经济发展100 能源战略和科技发展104 全球化的认证认可体系107 浅谈轻合金的应用 114 舌尖上的化学 117 生活中的材料科学125 生活中废旧材料的艺术化改造与再利用实践 129 生态文明与绿色发展132 新材料前沿研究与产业趋势137 新材料与未来科技142 未来能源 147 智能穿戴技术改变世界152 中国低碳经济发展157 中国陶瓷史 160 中美科技与文化交流166 专业外语（材料）171 自然界材料构筑科学与创新思维175 走进‘芯’世界 180 神奇的玻璃材料184 碳中和经济概论191 咖啡美学鉴赏195 双碳”：数字化方法与技术课程教学大纲.204 材料探索 214 材料与碳中和221 食为天”—食品化工与碳中和 课程教学大纲.227 生活化学实验230 化学与社会 233 人工智能与学术伦理236 绿色低碳科技与生活244 生态产品价值实现的理论与实践249 扫描电镜与科学家典故255 AI 科学家261

为研究金属橡胶用选择性激光熔融(SLM)技术制备的316L不锈钢细丝在脂润滑条件下的摩擦磨损性能，探讨了不同载荷、不同摩擦速度以及载荷(F)和摩擦速度(v)共同作用的Fv因子对SLM-316L细丝摩擦系数和磨损率的影响规律，利用扫描电镜观察细丝磨损表面形貌，利用能谱仪（EDS）检测磨损表面元素种类与原子分数，分析其磨损机制。结果表明：在脂润滑条件下，摩擦系数随着载荷的增大而减小，磨损率随载荷的增大呈先降后升的趋势。摩擦系数和磨损率均随摩擦速度的增大呈先升后降趋势。低载荷下SLM-316L细丝磨损机制主要为磨粒磨损和轻微的氧化磨损，较高载荷下氧化磨损加剧并伴随疲劳磨损。低摩擦速度下SLM-316L细丝磨损机制主要为疲劳磨损和氧化磨损，较高摩擦速度下氧化磨损减弱，以磨粒磨损为主。摩擦系数随Fv值的增大而减小，磨损率随Fv值的增大呈先升后降再升的变化趋势。因此用SLM-316L细丝制备的金属橡胶在脂润滑条件下最佳工作参数：Fv等于0.04 N?m?s?1，即载荷10 N、摩擦速度240 mm?min?1

利用热模拟实验,对在非再结晶温度变形后弛豫一段时间,再以不同冷速冷却的低碳贝氏体钢的相变组织进行了研究,并与同等条件不弛豫的试样组织进行了对比.给出了弛豫和冷速对中温转变组织类型及组织细化程度的影响.实验结果表明,弛豫及冷却速度对变形奥氏体的相变组织是有影响的.低冷速下主要得到边界及取向不清晰的粒状贝氏体,这时弛豫时间对细化程度影响不明显,在10℃/S以上冷速下得到的是以板条贝氏体为主的组织,与未弛豫试样比较,其组织更细,板条形状更清晰,弛豫试样组织中残余奥氏体或M/A岛的形状更细长,弛豫有利于在同等冷却条件下得到板条组织,并且在高冷速下,弛豫试样中M/A量较未弛豫试样中的要少

针对实际振动信号中多分量分离问题,在生成微分方程解调技术的基础上,提出一种新的迭代分解方法.首先采用生成微分方程(generating differential equation,GDE),估计初始振动信号的瞬时频率和幅值包络,然后对瞬时频率通过低通滤波分离出第一个频率,基于此频率对原始信号通过高通滤波器后提取的成分作为第一个分量,最后用初始信号减去第一个分量的余值作为下一次迭代的初始值,迭代同样的步骤分析分解直到获取所有信号分量,以低于能量比阈值作为迭代终止条件.本方法不需要先验信息.通过仿真信号验证并与传统方法进行对比分析,证明了方法的有效性.通过实测轴承试验信号的故障分析,证明了方法的实用性

在热模拟单向压缩条件下考察了四个不同C,Mn含量的低碳钢中通过形变强化相变产生的超细铁素体在模拟卷取温度下的长大倾向.结果表明,不同C,Mn含量的四种钢中的超细铁素体在-500℃的保温0～10min过程中都很稳定,没有明显的长大过程,也未明显观察到铁素体的静态再结晶.超细铁素体稳定的主要原因是由于稳定的第二组织（珠光体或渗碳体颗粒）的有效钉扎,它既阻止了铁素体的明显长大,也抑制其静态再结晶的充分进行.但不同C,Mn含量的四种钢中的第二组织有不同的演变规律,保温过程中形变奥氏体内形成离异珠光体并缓慢粗化.另外,利用背散射电子衍射取向成像技术还测定了08钢保温过程中的取向（差）变化

采用高精度微地震监测技术,研究了微震事件的动态发展规律和分布规律,结合岩石力学和矿山压力与岩层运动理论,推断得到了特厚煤层综放工作面顶板岩层运动规律.随工作面的推进,微震事件先在高位岩层以低密度分布,后在低位岩层呈高密度分布.微震事件发生层位与其最大振幅能量和的对比研究表明,微震事件在高度和时间上具有周期性分布规律,根据矿山压力与岩层运动理论,进而推知特厚煤层综放工作面的顶板岩层运动规律.现场支架工作阻力宏观观测表明,研究得到的特厚煤层综放工作面顶板岩层的周期性运动规律是存在的