新型納米材料與器件 專欄評述

評“原子層沉積MgO薄膜改性LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2”

陳俊松

提升正極材料的電化學性能是鋰離子電池系統能量密度和容量密度提升的關鍵。高鎳三元正極材料（LiNixCoyMn1-x-yO2，x＞0.5）因其具有較高的理論比容量和比能量吸引了大量研究。然而，在充放電過程中，高鎳三元正極材料中的鎳、鈷、錳等金屬離子容易溶解在電解液中，造成電極材料表面結構的破壞和電化學性能的退降。在眾多改性方法當中，表面包覆改性由于其相對簡單的操作，和較好的改性效果獲得了大量研究。傳統包覆方法，往往要求較為苛刻的反應條件，會在一定程度上破壞材料的表面及體相結構。

因此，開發一種簡單通用的方法實現高鎳三元正極材料的包覆是非常有必要的。本文以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2為研究對象，通過原子層沉積的方法實現了MgO薄膜的均一包覆。實現了在溫和氣相條件下，對電極的超薄、均勻、完整包覆。提高了正極材料循環性能和倍率性能的表現，尤其是提高了其在高截止電壓條件下的電化學性能。這一研究為三元正極材料的研究提供了新的思路，具有良好的應用前景。

評“薄板件自然疲勞裂紋擴展SBFEM仿真方法”

郝 鋒

人類文明的發展與金屬材料的使用密切相關。石器時代之后，相繼經歷了青銅和鐵器兩個以典型金屬材料為顯著使用工具的時代。18世紀以來的三次工業革命，極大地推動了金屬材料在現代工業中的應用，同時也對金屬材料的使用壽命和可靠性提出了更為苛刻的要求。進入21世紀，隨著航空航天、深海遠洋、尖端物理等領域快速發展，大型裝備（航天器、航母等）金屬構件和部件的服役工況日益復雜，易導致其在交變服役載荷作用萌生疲勞裂紋，并擴展失效。

隨著高端裝備對使用壽命和可靠性的要求提升，相關金屬材料的疲勞裂紋與失效問題的危害日益凸顯。本工作結合比例邊界有限元法（SBFEM）和疲勞裂紋萌生及擴展機理，提出了一種鋁合金薄板疲勞裂紋擴展的有效模擬和壽命預測的仿真策略，成功實現了循環加載條件、試樣厚度和材料參數等因素對試樣疲勞裂紋擴展過程和壽命預測影響的綜合考慮，為高端裝備和大型構件的疲勞壽命準確預估、材料篩選和可靠設計提供了有益的工具。