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下一代高比能鋰硫電池……多機(jī)器人互聯(lián)與協(xié)作……

對于熱愛科學(xué)的你這些都是在科技大學(xué)

觸手可及的研究方向今天的推文跟著科科一起走進(jìn)武科大學(xué)者們

在TOP期刊的最新研究成果

國際TOP期刊IEEE發(fā)表論文+1

近日，美國電氣和電子工程師協(xié)會（簡稱IEEE）旗下著名期刊《IEEE Transactions on Industrial Informatics》在線發(fā)表了我校機(jī)械自動化學(xué)院教師陳寶通講師、夏緒輝教授與英國拉夫堡大學(xué)航空與汽車工程學(xué)院Gbanaibolou Jombo等學(xué)者合作的研究成果“Knowledge Sharing enabled Multi-Robot Collaboration for Preventive Maintenance in Mixed Model Assembly”，該論文創(chuàng)新性提出了開放裝配環(huán)境下機(jī)器人智能體學(xué)習(xí)、共享劣化機(jī)器知識的KS-enabled MRC方法。

(TII)是IEEE旗下高級別、具有廣泛影響力的期刊，影響因子10.215，是工程技術(shù)行業(yè)國際TOP期刊。

多機(jī)器人互聯(lián)與協(xié)作是復(fù)雜產(chǎn)品混流裝配的重要實(shí)現(xiàn)形式。目前，開環(huán)控制系統(tǒng)中的多機(jī)協(xié)作主要依賴于硬編碼交互模式實(shí)現(xiàn)，自學(xué)習(xí)能力和可擴(kuò)展性相對較低。協(xié)作機(jī)器人難以獲取劣化機(jī)器已創(chuàng)建的裝配環(huán)境、已學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、已?yōu)化的參數(shù)配置，亟需創(chuàng)建面向混流裝配的多智能體知識共享模式，彌補(bǔ)欠確定指令與詳細(xì)操作規(guī)范之間的差距。

圖中所示的KS-enabled MRC系統(tǒng)架構(gòu)，作者通過本體支持的語義建模方法，為混流裝配線構(gòu)建可共享的形式化語義環(huán)境；根據(jù)機(jī)器人的能力和任務(wù)環(huán)境，建立與任務(wù)相關(guān)的動作原語和基于本體的機(jī)器人技能庫；利用Wu-Palmer 相似性度量和一階邏輯對新任務(wù)進(jìn)行匹配和推理，創(chuàng)建了退化機(jī)器人知識共享與優(yōu)化知識更新機(jī)制。KS-enabled MRC探索復(fù)現(xiàn)了混裝協(xié)作設(shè)備任務(wù)執(zhí)行的通用性，避免某項(xiàng)裝配功能（或部件）持續(xù)劣化造成多功能設(shè)備停機(jī)，同時增進(jìn)了混流裝配線自適應(yīng)調(diào)控過程的敏捷性。

《Small》等權(quán)威期刊研究成果+3

近日，我校材冶學(xué)院材料與冶金學(xué)院張海軍教授領(lǐng)導(dǎo)的“先進(jìn)材料研究團(tuán)隊(duì)”在材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展，并在國際知名期刊發(fā)表研究成果。

高熵氧化物（HEO）具有廣泛的成分調(diào)制范圍和固有的復(fù)雜表面，逐漸成為鋰離子電池陽極的新焦點(diǎn)，但長期充放電循環(huán)過程中遲緩的動力學(xué)限制了它們的進(jìn)一步應(yīng)用。基于此，團(tuán)隊(duì)通過濕化學(xué)熔鹽策略，將具有目標(biāo)功能的氧空位引入巖鹽型(MgCoNiCuZn)O中，以加速鋰離子/電子傳輸。團(tuán)隊(duì)成員結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算，揭示了高熵材料表面缺陷對鋰離子存儲、電荷傳輸和擴(kuò)散動力學(xué)的內(nèi)在機(jī)制，對二次電池電極材料的缺陷工程設(shè)計(jì)與發(fā)展具有重要意義。

研究論文《Kinetically accelerated lithium storage in high entropy (LiMgCoNiCuZn)O enabled by oxygen vacancies》在線發(fā)表于材料科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Small上（2021年影響因子13.452，DOI:10.1002/smll.202200524）。我校2020級博士研究生劉雪楓為本文第一作者，耐火材料與冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張海軍教授和雷文副教授為本文共同通訊作者。

缺陷工程改性HEO材料的充放電機(jī)制研究

鋰硫電池體系由于理論能量密度高和活性物質(zhì)硫資源豐富，成為了極具發(fā)展?jié)摿Φ亩坞姵刂?。但由于放電過程中間產(chǎn)物多硫化物溶于有機(jī)電解液，產(chǎn)生穿梭效應(yīng)，導(dǎo)致活性物質(zhì)利用率低，造成電池容量損失和循環(huán)性能下降?；谏鲜鰡栴}，本團(tuán)隊(duì)結(jié)合靜電紡絲技術(shù)和化學(xué)氣相沉積法，針對性地對硫載體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在追求高硫載量的同時，協(xié)同調(diào)控多硫化物的熱力學(xué)和動力學(xué)擴(kuò)散。

團(tuán)隊(duì)成員通過原位構(gòu)建一種內(nèi)部空腔體積充分利用的“管中管”碳質(zhì)主體，負(fù)載富含缺陷的金屬氮化物納米顆粒(Fe2N1-x)，提供豐富的電子/離子導(dǎo)電通道，最大限度降低多硫化物的穿梭效應(yīng)，從而提高電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。研究論文《A spatially efficient “tube-in-tube” hybrid for durable sulfur electrochemistry》，在線發(fā)表于能源材料領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of Materials Chemistry A上（2021年影響因子12.732，DOI: 10.1039/d1ta10181a）。我校2018級碩士研究生童釗明為本文第一作者，耐火材料與冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃亮副教授和雷文副教授為本文共同通訊作者。

“管中管”碳基材料在電化學(xué)儲硫中的優(yōu)勢

此外，由于一維碳材料（1DCMs）具有高比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性、良好的柔韌性、優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性等特殊的理化性質(zhì)，已被廣泛用于鋰硫電池中?；诖?，團(tuán)隊(duì)詳細(xì)總結(jié)了一維碳材料作為鋰硫電池正極的最新研究進(jìn)展，指出當(dāng)前鋰硫電池發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)，旨在為下一代高比能鋰硫電池的材料設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。研究論文《One dimensional carbon-based composites as cathodes for lithium-sulfur battery》，在線發(fā)表于材料科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of Materials Science & Technology上（2021年影響因子9.191，DOI: 10.1016/j.jmst.2021.12.048）。我校2019級碩士研究生羅謹(jǐn)為本文第一作者，耐火材料與冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張海軍教授和雷文副教授為本文共同通訊作者。

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編輯：鄭可心

素材來源：武科大新聞網(wǎng)

責(zé)任編輯：覃宇

出品：黨委宣傳部