Mxene

MXene:A New Family of Promising Hydrogen Storage Medium Qianku Hu,*,?,?Dandan Sun,?Qinghua Wu,?Haiyan Wang,?Libo Wang,?Baozhong Liu,?

Aiguo Zhou,*,?and Julong He§

?School of Material Science and Engineering,Henan Polytechnic University,454000Jiaozuo,P.R.China

?Department of Geosciences,Stony Brook University,11794Stony Brook,New York,United States

§State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Technology,Yanshan University,066004Qinhuangdao,P.R.China *Web-Enhanced Feature*Supporting Information

the hydrogen molecules(3.4wt%hydrogen storage capacity)

reversibly under ambient conditions.Meanwhile,the hydrogen

C)were also evaluated,and the results were similar to those of

members was expected to be a good candidate for reversible

Nowadays hydrogen storage and transport remain a great challenge for its vehicle applications.1,2Storing hydrogen in solid materials is more practical,safe,and economic than that in gaseous or liquid phases.1?4According to the interaction nature between hydrogen and host materials,solid-state storage materials can be classi?ed into two categories:chemisorption of dissociated hydrogen atoms and physisorption of intact hydrogen molecules.Either approach has its own disadvantages. For chemisorption,strong bonding(40?80kJ/mol)5,6between hydrogen atoms and host materials(mainly metal hydrides or complex chemical hydrides)makes it di?cult to release hydrogen at moderate temperatures.For physisorption,an ideal sorbent material should possess two fundamental properties:high speci?c surface area and suitable binding energy(20?30kJ/mol,corresponding to～0.2?0.3eV)5,7with hydrogen molecules.The sorption-based storage materials studied now mainly comprise carbon-base materials8?12 (including nanotubes,fullerenes,graphene,and nanoporous carbon),metal?organic frameworks(MOFs),13,14and covalent organic frameworks(COFs).15Almost all these materials meet the?rst requirement.For example,both sides of graphene can be utilized to store hydrogen,10,11and the highest Brunauer?Emmett?Teller surface area of MOF tested to date reach about 7000m2/g.16However,the weak binding strength of hydrogen (4?10kJ/mol,physisorption mostly by van der Waals forces)5 is the largest obstacle for the practical application of these materials.17At present these sorption-based hydrogen storage materials can only operate around liquid nitrogen temperature. Metal decorations were employed to increase the binding

energy of hydrogen on sorption-based materials.A great deal of

theoretical calculation has been conducted to investigate the e?ects of metal decorations(including alkali,alkaline earth,and transition metals).18?28The transition metal results are more exciting.Via Kubas-type interaction,29the binding energies of hydrogen with the transition metals lies between strong chemisorption and weak physisorption and comes into a desirable range.However,because of their large cohesive energies,transition-metal adatoms have a tendency of aggregating into clusters,20which would signi?cantly reduce the hydrogen storage capacity.30Some calculations show that boron-doping or vacancy defects on carbon adsorbents may prevent the clustering behavior of metal adatoms.27,31,32 However,it is very di?cult to fabricate such metal-well-dispersed carbon adsorbents with boron-doping or vacancy defects.Despite these problems,the Kubas-type hydrogen storage mode is still a promising direction.A material,with lightweight,high speci?c surface area,no metal-clustering behavior and exhibiting Kubas interactions to store hydrogen,is very hopeful to meet the gravimetric storage capacity target

Received:September25,2013

Revised:November20,2013

Published:November21,2013

(5.5wt %by 2015)33set by the U.S.DOE.However,the discovery and synthesis of such material is of great challenge.Recently,a new family of graphene-like 2D materials,named as MXene,was prepared by exfoliating the counterpart MAX phases in hydro ?uoric acid.34,35MAX phases are a large family (>60members)of layered ternary transition-metal carbides or nitrides with a chemical formula M n +1AX n (n =1,2,or 3),where M is a transition metal,A is an A-group element (mostly IIIA or IVA group),and X is C and/or N.36,37To date,the as-synthesized MXene phases include Ti 2C,Ti 3C 2,Ta 4C 3,(Ti 0.5Nb 0.5)2C,(V 0.5Cr 0.5)3C 2,and Ti 3CN.34,35For a new material,it is very important scienti ?cally and technically to explore its basic properties and potential applications.Good electrical conductivities of bare MXenes were predicted theoretically and can be tuned by termination/functionalization with di ?erent groups.34,35,38?40The electrochemical intercala-tion behaviors of Li ions in MXene structures were also investigated experimentally and theoretically,which prove MXene phases are very promising as anode materials of Li-ion battery.41?44In this paper,we investigated the possibility of employing MXene phases as hydrogen storage media by ?rst-principles calculations.We chose Ti 2C as a representative of MXenes on the basis of the following reasons:(i)Titanium is a commonly used decoration element and has been proved to be e ?ective for hydrogen storage in carbon-based materials.(ii)The 2D Ti 2C phase has already been synthesized (though with ?uorine (F)and/or hydroxyl (OH)termination).35(iii)Except for Sc 2C,Ti 2C possesses the highest surface area per weight among all possible MXene phases,and thus it is expected to have high gravimetric hydrogen storage capacities.Figure 1gives the crystal structures of bulk Ti 2AlC and 2D Ti 2C.In the layered

Ti 2AlC structure,Ti ?Al bond is relatively weaker than Ti ?C bond.Consequently,the layers of Al atoms can be selectively etched by hydro ?uoric acid,which results in the formation of the 2D Ti 2C sheets.35The 2D Ti 2C structure is composed of sharing-edge Ti 6C octahedrons,in which,C atoms occupy the octahedral interstitial sites between near-close-packed Ti atoms.One Ti 2C sheet can be simply considered as one graphene sheet coated with a Ti atoms sheet on each side.These Ti atoms indeed are constituent elements of Ti 2C,and thus the problem of aggregation of Ti atoms can be avoided.With the cleavage of Ti ?Al bond,all Ti atoms of Ti 2C lie in an unsaturated coordination state,which is an indispensable condition for metal atoms to exhibit the Kubas interactions.5,45On the basis of aforementioned reasons,we think 2D Ti 2C (even most MXene phases)is very likely to be a reversible and high-gravimetric-capacity hydrogen storage material operated under ambient conditions.The purpose of the calculations in this paper is to con ?rm this speculation.■THEORETICAL METHODS Our ?rst-principles total energy pseudopotential calculations

were performed using the density functional theory (DFT)as

implemented in CASTEP code.46The exchange and correlation energy is described by the local density approximation (LDA)

functional.Vanderbilt ultrasoft pseudopotentials were em-

ployed within a plane wave basis set with the cuto ?energy of 480eV.The numerical integration of the Brillouin zone was performed using 6×6×2(unit cell)and 2×2×1(supercell)Monkhorst ?Pack (MP)k -point sampling.Both structural parameters and atomic positions with no constraints were fully relaxed using the BFGS minimization method until the convergence tolerance (energy <5.0×10?6eV,force <0.01eV/?,stress <0.02GPa and displacement <5.0×10?4?)was reached.

The binding energy (E b )of H 2with the Ti

2C host material was calculated according to the following

equation:=+?+E E nE E n

()/n b host H host H 22where E host is the total energy of the host structure (bare Ti 2C

structure or already adsorbed with some H 2or H),E H 2is the

total energy of an free H 2,E host+n H 2is the total energy of the

host structure adsorbed with new hydrogen molecules,and n is the number of new adsorbed hydrogen molecules.The binding energy of H atom to the surface of Ti 2C was also calculated like this.■RESULTS AND DISCUSSION

Ti 2C Model.The 2D Ti 2C structure was constructed by removing the Al element from the parent Ti 2AlC structure.Thereafter,a vacuum space with a thickness of 20?was inserted between the neighboring slabs to avoid arti ?cial interactions between them.The optimized lattice constant a for the Ti 2C model is 3.002?,which is in good agreement with the other result of 3.007?.38

A Ti 2C 3×3periodic supercell (containing nine carbon and eighteen titanium atoms,shown in Figure 2a)was used as the

host material.To investigate the hydrogen adsorption,it is important to ?rst ?nd the favorable adsorption sites.On Ti

2C surfaces,there exist three types of high-symmetry sites:top site over a Ti atom at the top surface;hollow_1site above the center of three Ti atoms at the top surface,under which there exists one Ti atom at the bottom surface;and hollow_2site above the center of three Ti atoms at the top surface,under which there exists one C atom at the bottom surface.Hydrogen at Ti

2C 3×3Supercell.We ?rst studied the

adsorption of a single hydrogen molecule on the Ti 2C 3×3supercell.A H 2molecule was put parallel or perpendicularly

above the three adsorption sites respectively,and thus six models were constructed,which are shown in Figure 2a.After geometry optimization,the H 2initially locating parallel above the three sites and perpendicularly above the hollow_2site is thermally unstable and dissociates into two H atoms.Nearly all dissociated H atoms occupy the hollow_1site.The calculations (Supporting Information)for one hydrogen atom locating above the top,hollow_1and hollow_2sites,respectively,show that the hollow_1site is the most stable one.Thus it can

be

Figure 1.(a)Crystal structure of bulk Ti 2AlC.The black solid line labels out the unit cell.(b)Side views and (c)top views of 2D Ti 2C structure.Two Ti 2C octahedrons were labeled out by green color.

understood that the dissociated H atoms prefer to occupy the hollow_1site.We turn our eyes onto the stable A and B adsorption sites in Figure 2a where the H 2molecules are still intact and perpendicular to the surface.However,if initially the H 2

molecule is put not perpendicular to the A or B sites but is tilted by an angle (>10°),the H 2molecules also dissociate just like the case of parallel to the surface.Therefore,on the basis of the above calculated results,we can presume that the ?rst batch of H 2molecules arriving onto the clean surface of 2D Ti 2C on the hydrogenation process dissociate into H atoms and then the dissociated H atoms occupy the hollow_1site.A model,labeled as Ti 2C(3×3)_18H shown in Figure 2b,was constructed to represent this situation.In this model,the H atoms are adsorbed on the hollow_1sites on both sides of 2D Ti 2C.The calculated binding energy is 5.027eV per H atom with an H ?Ti distance of 1.977?.The large binding energy means the interaction of dissociated hydrogen atoms with the Ti 2C surface is of strong chemisorption.Hydrogen at Ti 2C(3×3)_18H Model.Next,we studied the adsorption of H 2molecules on the Ti 2C(3×3)_18H structure.Similarly,six models were constructed with one H 2molecule parallel or perpendicularly above the top,hollow_1and hollow_2sites,respectively,as shown in Figure 3.After geometry optimization,the H 2molecule parallel above the hollow_2site (labeled as F)relaxes to parallel above the top site (labeled as D).The H 2molecules for the other ?ve con ?gurations (A,B,C,D,and E;see labels in Figure 3)still keep the initial sites and orientation.For the A,B,C,and E con ?gurations,the calculated binding energies are in the range 30?70meV,and the H ?H bond length increases slightly by 0.01?0.04?from the value 0.769?of an isolated H 2.The weak binding energy and the nearly unchanged H ?H bond length illuminate the H 2are physisorbed on the A,B,C,and E sites.An interesting and exciting result is about the con ?guration that the H 2is adsorbed parallel on the top site (D in Figure 3).For this con ?guration,the binding energy is calculated to be 0.237eV,which falls into the desired range 0.2?0.3eV.From the binding energy and elongated H ?H bond length,we speculated this interaction nature should be of Kubas type,which would be con ?rmed later by the results of density of states (DOS).At room temperatures,the hydrogen molecules by physisorption are very little.Therefore,we can presume that under ambient conditions the second batch of H 2molecules arriving on the surface of 2D Ti 2C are adsorbed only parallel on the top site.A model,labeled as Ti 2C(3×3)_18H_18H 2,was constructed as shown in Figure 4a to represent this situation.In

this model,onto every top site on both sides was laid one H

2molecule whose axis is parallel to the surface.The initial orientation of the axes of all the H 2molecules was set to be the same.After optimization,one-third of the H 2molecules rotated 60°clockwise around the c axis,one-third of the H 2molecules rotated 60°counterclockwise around the c axis,and the remaining one-third kept in the original orientation.The

optimized structure of Ti 2C(3×3)_18H_18H 2is shown in

Figure 4b.The optimized structure is more symmetrical than

the initial structure.The average binding energy for the H

2

molecules by Kubas-type interaction is 0.272eV per H 2with an H ?

H bond length of 0.823?.Hydrogen at Ti 2C(3×3)_18H_18H 2Model.Now we

consider the hydrogen adsorption by physical forces at liquid

nitrogen temperatures.At low temperatures,the hydrogen molecules by Kubas-type interaction and the hydrogen atoms by chemisorption are bound tightly to the Ti 2C surfaces.Therefore,the Ti 2C(3×3)_18H_18H 2model was used as the host material to investigate the physical adsorption of hydrogen molecules.For this model,H 2molecules have occupied the top sites.Only the hollow_1and hollow_2sites could be used

to

Figure 2.(a)Adsorption of a single hydrogen molecule at di ?erent sites of Ti 2C 3×3supercell.The blue arrows indicate the moving direction of

the dissociated H atoms.The black solid line labels out the 3×3supercell.(b)Ti 2C(3

×3)_18H

model.Figure 3.Adsorption of a single hydrogen molecule at di ?erent sites of Ti 2C(3×3)_18H model.The calculated binding energies for H 2at

di

?erent sites were given.The blue arrow indicates the moving

direction of the unstable H 2molecule.The black solid line labels out

the

3×3supercell.The legend of di ?erent atoms is the same to that in Figure 2

adsorb H 2molecules.Four con ?gurations,as shown in Figure 5,were constructed in which one H 2molecule is put parallel or perpendicularly above the hollow_1and hollow_2sites respectively.All four adsorption sites are found to be stable.The weak binding energies for the four sites mean the nature of physical interaction.For the hollow_1or hollow_2site,the

binding energies of the parallel and the perpendicular

con ?gurations are very close.Thus,at liquid nitrogen

temperatures,both the parallel and the perpendicular

con ?gurations are possible.Whereas the perpendicular

con ?guration has a little higher binding energy than the

corresponding parallel con ?guration,the two perpendicular

con ?gurations were chosen to represent the physisorption of

H 2molecules above the hollow_1and hollow_2sites

respectively.

A model was constructed to represent this situation,in which

every hollow_1or hollow_2site on both sides of Ti

2C(3×3)

_18H_18H 2is occupied

by one H 2molecule with its axis

perpendicular to the site.After optimization,the H

2molecules

above

the hollow_1site are stable.However,the H 2molecules

above the hollow_2site depart from the surfaces along the c -

axis direction.These should arise from the short distance and the resulting repulsion between the H 2molecules above the

hollow_1site and the neighboring hollow_2site.A Ti

2C(3×3)

_18H_36H

2model with the

H 2molecules only occupying the

hollow_1site of Ti 2C(3×

3)_18H_18H 2was constructed.Parts

a and

b of Figure 6give the top and side views of this

model.

Figure 4.(a)Initial structure of Ti 2C(3×3)_18H_18H 2model.(b)Optimized structure of Ti 2C(3×3)_18H_18H 2model.The black solid line labels out the 3×3supercell.The legend of di ?erent atoms is the same to that in Figure

2.Figure 5.Adsorption of a single hydrogen molecule at di ?erent sites of Ti 2C(3×3)_18H_18H 2model.The calculated binding energies for H 2

at di ?erent sites were given.The black solid line labels out the 3×3

supercell.Figure 6.(a)Top views and (b)side views of the Ti 2C(3×3)_18H_36H 2model that possesses the maximum hydrogen storage capacity.The black solid line labels out the 3×3supercell.

The average binding energy is calculated to be 0.109eV per H 2for these 18hydrogen molecules above the hollow_1site.Maximum Hydrogen Storage Capacity.Now all the

possible sites on the Ti 2C surface have been considered to bind hydrogen.In the Ti 2C(3×3)_18H_36H 2structure,one adsorption site only binds one H 2molecule.We attempted to attach more H 2molecules to di ?erent adsorption sites.But unfortunately it failed.The new added H 2molecule directly ?ies away or pushes the neighboring H 2molecule o ?and then occupies its position.Therefore,the Ti 2C(3×3)_18H_36H 2model possesses the maximum hydrogen storage capacity.In this supercell model,18H atoms (1.7wt %)are bound by strong chemical forces,36H atoms (3.4wt %)are bound in molecule form by weak physical forces,and the remaining 36H atoms (3.4wt %)are bound in molecule form by Kubas-type interaction.Under ambient conditions,desorption of chem-isorbed hydrogen cannot take place,and physisorbed hydro-gens are not easy to bind.Only the hydrogen bound by Kubas-type interaction could be adsorbed and released reversibly under ambient conditions.The reversible capacity of 3.4wt %is still considerable and signi ?cant for practical applications.Density of States and Mulliken Populations.The Kubas-type interaction between H 2and transition metals has the following features:19,22,45,47(i)Adsorbed H 2molecules keep intact and the bond length is elongated approximately 10%from the bond length 0.75?of a free H 2molecule.(ii)The binding energy is between the physisorption and the chemisorption and usually lies in the range 0.2?0.8eV.(iii)The bond axis of the adsorbed H 2molecule is not perpendicular to the transition metal.In this paper,the hydrogen molecules adsorbed upon the top sites possess all these features.Hence,we conclude that the binding nature of these hydrogen molecules with Ti 2C should be of the Kubas-type interaction.This Kubas-type interaction is associated with the electron donation of H 2σorbitals into the empty d orbitals of a transition metal,and simultaneously the electron back-donation from the ?lled metal d orbitals into the H 2σ*antibonding orbitals.23,45Thus the Kubas-type interaction involves the orbital hybridization between the transition metal d orbitals and the H 2σorbitals (including bonding and antibonding).Figure 7gives the partial density of states (PDOS)for the s orbitals of one H 2molecule above the top site and the 3d orbitals of the underlying Ti atom in the model of Ti 2C(3×3)_18H_36H 2.It can be seen that the Ti 3d orbitals are hybridized with the H 2σorbitals in the range ?10to ?6eV.And the peaks from ?2to 0eV correspond to the hybridization of the Ti 3d with the H 2σ*orbitals.These hybridizations are very similar to the results obtained by other

researches for the adsorption of H 2on Ti atom.19,47The approximately 10%elongation of H ?H bond length arises from the decrease of bonding-orbital electrons and the

increase of antibonding-orbital electrons.If excessive electrons

are donated from Ti 3d orbitals to H

2σ*antibonding orbitals,the H 2molecule will be unstable and then dissociate.It is the reason that in this study the ?rst H 2arriving at Ti atom

dissociates into H atoms.This phenomenon is also observed in other literatures.19,20,48,49The Mulliken charge population calculations show every dissociated H atom gains 0.33e totally from the three nearest Ti atoms.This means that every Ti atom donates 0.33e totally to the three nearest H atoms.Meanwhile,due to the smaller electronegativity of Ti than C,every Ti atom donates about 0.35e to the three nearest C atoms.Thus when the second H 2arrives,the Ti atom has no enough charges to destabilize the dihydrogen state.As a result,the second arriving H 2does not dissociate and locates above the top site in a molecular form.And even,no more charges in the Ti atom can be transferred to bind extra H 2molecules.It is the reason that

one Ti atom can bind 4?6H

2molecules in other literatures,19,22,47,48but one Ti atom in the 2D Ti 2C can only

bind one H 2molecule by Kubas-type interaction.Ab Initio Molecular Dynamic Simulations.From the

binding energies results,we speculated that the hydrogen molecules bound by Kubas-type interaction could adsorb and desorb reversibly under ambient conditions.To verify this and ascertain the exact desorption temperature,desorption behaviors of hydrogen on Ti 2C were investigated by ab initio molecular dynamic (MD)simulations using the Nose

algorithm.The simulation temperature was set to be 300and

400K.The total simulation time was set to be 1.5ps with a time step of 1.0fs.Figure 8gives the snapshots of the Ti 2C(3×3)_18H_36H 2model after 1.5ps molecular dynamic simulations at 300and 400K.(Movies 1,2,3,and 4in mpg format for top and side views of desorption processes of hydrogen are available as Web Enhanced Objects.)At both 300and 400K,all the H 2molecules by chemisorption still stay at the initial sites and all the H 2molecules by physisorption depart from the surfaces.These phenomena can be easily understood from the binding energy results.For the eighteen H 2molecules by Kubas-type interaction,the results at 300K are di ?erent with those at 400K.At 400K,nearly half of the H 2molecules by Kubas-type interaction depart from the surface.It should be reminded that the simulation system does not reach the balance

because the 1.5ps simulation time is not long enough (however,already quite costly in computation time).Thus the temperature 400K provides enough energy for the release of the H 2molecules bound by the Kubas-type interaction.At 300K,only three H 2molecules ?y away.And an important phenomenon was observed on the simulation process of 300K.When a released H 2molecule ?ies over the region of a vacant

top site,the vacant top site can catch and adsorb this H 2

molecule again.Thus at 300K mostly the top sites should be saturated with H 2molecules.From the above discussions,the adsorption and desorption of hydrogen by Kubas-type

interaction can be accomplished in the narrow temperature range 300?400K.Therefore,the MD results give clear evidence that 2D Ti

2C is a reversible hydrogen storage material under ambient

conditions.

Figure 7.Partial density of states (PDOS)for the

s orbitals

of one H 2

molecule above the top site and the 3d orbitals of the underlying Ti atom in Ti 2C(3×3)_18H_36H 2model.The black dash line represents the Fermi level.

Perspectives of MXene Phases as Hydrogen Storage Materials.An important experimental result should be noted that because MXene phases were made in aqueous hydro ?uoric acid,the as-fabricated 2D Ti 2C are chemically terminated with ?uorine (F)and/or hydroxyl (OH)groups.34,35The binding interactions are so strong.Thus,although e ?ort has been made,42bare MXene phases with no surface termination have not been prepared.From our point of view,two routes are possible to obtain bare MXene structures:(i)removing the F and OH groups from the synthesized MXenes by chemical or physical methods;(ii)?nding a new way to exfoliate parent MAX phases.This is a big challenge and task for materials scientists and chemists.When the writing of this paper came to a close,we realized that the F-or OH-terminated MXene phases may be also a good hydrogen storage material due to the electrostatic interactions between the F (or OH)anions and the adsorbed H 2.The corresponding calculations are now in progress.When the A elements are removed from the corresponding MAX family,which includes more than 60members,theoretically there exist more than 20MXene phases.These MXene phases have structures and compositions similar to Ti 2C and thus are also expected to be good hydrogen storage materials.To test it,the hydrogen storage properties of 2D Sc 2C and V 2C were calculated in a simple way.We replaced Ti atoms in Ti 2C(3×3)_18H,Ti 2C(3×3)_18H_18H 2,and Ti 2C-

(3×3)_18H _36H 2models by Sc and V atoms,respectively.The optimized geometry structures (Supporting Information)for hydrogen adsorbed on Sc 2C and V 2C surfaces are similar to those on the Ti 2C surface.The hydrogens are also bound by three modes:physisorption,chemisorption,or Kubas-type interaction.The binding energies for the H 2on Sc 2C and V 2C by Kubas-type interaction were calculated to be 0.164and 0.242eV per H 2respectively,which are also suitable.Therefore,the studies in this paper opened the door of a house that contains a series of reversible and high-gravimetric-capacity hydrogen storage materials operated under ambient conditions.And the hydrogen adsorption and desorption behaviors could be adjusted by using di ?erent MXene phases as hydrogen storage materials.

■CONCLUSIONS

In summary,using ?rst-principles total energy pseudopotential calculations,we systematically investigated the possibility of 2D Ti 2C structure (a representative MXene)as hydrogen storage materials.The calculations show that hydrogen can be adsorbed on di ?erent sites on both sides of Ti 2C layered structure.Considering all adsorbed hydrogen molecules and atoms,the maximum hydrogen storage capacity was calculated to be 8.6wt %,which meets the gravimetric storage capacity target (5.5wt %by 2015)set by the U.S.DOE.These hydrogen are bound by three modes:chemisorption of the H atom (1.7wt %),physisorption of the H 2molecule (3.4wt %),and Kubas-type binding of the H 2molecule (3.4wt %)with calculated binding energies of 5.027,0.109,and 0.272eV,respectively.The binding energy of 0.272eV for the H 2molecule by Kubas-type interaction just falls into the desired range for a reversible hydrogen storage material under ambient conditions.Ab-initio

MD simulations con ?rmed that the hydrogen molecules bound by Kubas-type interaction can be adsorbed and released reversibly in the temperature range 300?400K.The di ?erent binding energy values for the three modes imply that 2D Ti 2C can store hydrogen

at low,room,and high temperatures.The hydrogen storage properties of Sc 2C and V 2C MXene phases were also evaluated in a simple way.The results are similar to that for Ti 2C and are also fascinating.Therefore,MXene phases including more than 20members should be a new family of hydrogen storage materials.Experiments are

expected to con ?rm the results of this work.And further

experimental and computational investigations should be conducted on other MXene phases.Discovery of MXene phases with better hydrogen storage performances is anticipated in the near future.■ASSOCIATED CONTENT *Supporting Information Adsorption geometries and total energies and structural parameters of all the optimized con ?gurations involved in this paper.This material is available free of charge via the Internet at https://www.wendangku.net/doc/8b11475681.html,.*Web-Enhanced Features Four animations in mpg format are available in the HTML version of the paper.■AUTHOR INFORMATION Corresponding Authors

*

Q.Hu:e-mail,hqk@https://www.wendangku.net/doc/8b11475681.html,.*A.Zhou:e-mail,zhouag@https://www.wendangku.net/doc/8b11475681.html,.

Notes

The authors declare no competing ?nancial interest.■ACKNOWLEDGMENTS This work was supported by National Natural Science Foundation of China (Grant Nos.51202058,

50802024,

Figure 8.Top and side snapshots of Ti 2C(3×3)_18H_36H

2model

after 1.5ps molecular

dynamic simulations at 300and

400K.

Several

hydrogen molecules departing too far from the surfaces were not given.The legend of di ?erent atoms is the same to that in Figure 2.

51002045,and11147167),Program for Innovative Research Team(in Science and Technology)in the University of Henan Province(2012IRTSTHN007),and Innovative Research Team in Henan Polytechnic University(T2013-4).We thank Dr. Zhenhua Chi for revising the English writing of this manuscript.■REFERENCES

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材料力学公式汇总

材料力学重点及其公式 材料力学的任务 （1）强度要求；（2）刚度要求；（3）稳定性要求。 变形固体的基本假设 （1）连续性假设；（2）均匀性假设；（3）各向同性假设；（4）小变形假设。 外力分类： 表面力、体积力；静载荷、动载荷。 内力：构件在外力的作用下，内部相互作用力的变化量，即构件内部各部分之间的因外力作用而引起的附加相互作用力 截面法：（1）欲求构件某一截面上的内力时，可沿该截面把构件切开成两部分，弃去任一部分，保留另一部分研究（2）在保留部分的截面上加上内力，以代替弃去部分对保留部分的作用。（3）根据平衡条件，列平衡方程，求解截面上和内力。 应力： dA dP A P p A = ??=→?lim 0正应力、切应力。 变形与应变：线应变、切应变。 杆件变形的基本形式 （1）拉伸或压缩；（2）剪切；（3）扭转；（4）弯曲；（5）组合变形。 静载荷：载荷从零开始平缓地增加到最终值，然后不在变化的载荷动载荷：载荷和速度随时间急剧变化的载荷为动载荷。 失效原因：脆性材料在其强度极限 b σ破坏，塑性材料在其屈服极限s σ时失效。二者统称为极限应 力理想情形。塑性材料、脆性材料的许用应力分别为： []3 n s σσ=， []b b n σσ=，强度条件： []σσ≤??? ??=m a x m a x A N ，等截面杆 []σ≤A N max 轴向拉伸或压缩时的变形：杆件在轴向方向的伸长为：l l l -=?1，沿轴线方向的应变和横截面上的应力分别为：l l ?= ε，A P A N ==σ。横向应变为：b b b b b -=?=1'ε，横向应变与轴向应变的关系为：μεε-=' 。 胡克定律：当应力低于材料的比例极限时，应力与应变成正比，即 εσE =，这就是胡克定律。E 为弹性模量。将应力与应变的表达式带入得：EA Nl l = ? 静不定：对于杆件的轴力，当未知力数目多于平衡方程的数目，仅利用静力平衡方程无法解出全部未知力。 圆轴扭转时的应力 变形几何关系—圆轴扭转的平面假设dx d φ ρ γρ=。物理关系——胡克定律dx d G G φρ γτρρ==。力学关系dA dx d G dx d G dA T A A A ???===2 2ρφφρρτρ 圆轴扭转时的应力：t p W T R I T == max τ；圆轴扭转的强度条件： ][max ττ≤=t W T ，可以进行强度校核、截面设计和确

国内外研究现状

国内研究现状 （一）数据情况 在中国知网中的“中国基础教育研究”栏目中输入主题“小学英语课堂学生展示形式研究”进行查询，结果如下：2004年的数据为1篇，2011~2019年的9年间，关于小学英语课堂展示形式的文章也只有90篇（见图1.1）。但对比2004年的1篇到2018年的27篇，论文数量呈上升趋势，该数据说明国内老师们开始对小学英语课堂展示形式进行探索。 （二）关键词分布 从图1.2可以看出，451篇文章的关键词前六个依次排序为：小学英语、小学英语教学、课堂提问、信息技术、教师话语、小学生。由此可以看出，文章作者的关注点大部分是在教师的课堂教学方面，但涉及学生的展示形式较少。由此可以说明，目前的研究尚停留在英语课堂教学法，并为有涉及学生课堂展示的研究。 （三）文章作者 文章作者所属机构大部分在江苏省（图1.3），由此可以看出，该生对小学英语课堂教学的研究暂时走在前面。其中来自教育期刊的有52篇，博硕士的有26篇（图1.4）。 （四）文章来源 文献来源排序为：校园英语，而这些期刊名称中几乎没有国内权威性的一级核心期刊（见图1.4），因此我们课题团队判断原因有如下几点：一是核心期刊对小学英语课堂展示的研究不够重视；二是文章理论性欠缺，达不到应有的高度；三是由于学生的课堂展示还固守于传统教学，对学生不敢放手。 （四）主要研究内容 经过查阅大部分论文，发现国内对小学英语学生的课堂展示研究内容主要集中在以下三个方面： 1.老师在英语课堂的教学方法 从目前的研究来看，一线的小学英语教师已经意识到研究英语课堂教学方法对我国目前的英语教学具有不可忽视的意义。其代表性观点认为小学英语课堂的教学方法有如下几种：故事教学、情境教学、游戏教学、词汇教学、任务教学。 2.小学英语课堂的教学内容 小学英语课堂是贴近生活，因此教学内容以激发小学生的学习兴趣为主；为满足学生的表演欲，教学内容生动有趣，比如韵律诗、儿歌、游戏、会话表演等；教学的内容语言真实可见，学生可以在上课时通过边用、边学、边做，让他们在用中学、学中用，反复实践，学用结合能使他们对所学知识记忆更加深刻。 3.教学模式 于海浩在《让小学英语课堂“活”起来——遵循小学生的年龄特点》一文中认为：小学英语课堂模式应强化学生小组合作的学习模式：一是小组合作，带着期待进入英语课堂；二是小组合作，带着感情参与课堂；三是小组合作，带着创新延伸课堂，四是小组合作，带着欣赏分享课堂。其观点在小学英语课堂教学中具有一定启发性和实践意义，英语这一外语也决定了学生在学习过程中分享、互动应该成为英语课堂的教学模式之一，这样能让英语课堂“活”起来；但该观点从学生学习的多元层面而言，还是单薄了一些。 通过以上几个代表性的观点可以得出，目前我国小学英语课堂学生展示的研究有一下三个特点： （1）研究起步晚，时间短，主要开始集中研究也是近两年的事情，因此，研究还停留在表层。特别是目前我国小学英语课堂学生为主，老师为辅的开展仍然是素质教育的初级阶段，且主要集中在教育理念较先进的江浙地区。 （2）目前参与研究的绝大多数是一线小学英语老师，缺乏专家的理念和理论引领，科研能

主要材料消耗控制管理办法

主要材料消耗控制管理办法 第一章总则 第一条为贯彻落实管理提升活动，规范项目主要材料消耗控制程序，明确管理责任，强化成本管理，特制订本办法。 第二条主要材料消耗控制管理办法的基本原则：提高标准化、规范化管理水平，落实成本管控责任，强化项目部各职能部门分工协作，降本增效、提高经济效益。 第三条主要材料包括：钢材、水泥及砂石料、砂石料及柴油。 第二章职责与权限 第五条分局物资设备科是主要材料消耗控制管理工作的归口主管部门，负责制定、修改、检查监督和组织实施本办法。 第六条分局工程管理科负责：对项目部主要材料实际消耗量与应消耗量对比分析的指导、检查监督工作；对材料节约或超耗奖惩执行情况进行检查监督；参与本办法的修订工作。 第七条分局技术质量科负责对项目施工图纸主要材料量的计算及下料单的填写等准确性、合理性进行检查监督，参与本办法的修订工作。 第八条项目经理每季度组织班子成员及相关部门负责人召开会议，对项目主要材料消耗控制结果进行分析，超耗部分要查找原因，落实责任，采取措施；对业主供应材料的耗用情况不仅要分析超耗的原因，同时注意节约的量是否在合理的范围内。 第九条项目总工协助项目经理组织落实主要材料消耗控制管理工

作，对图纸计算、钢筋下料、砼配合比及外剂使用标准的准确性、合理性负责。 第十条项目经营部门协助项目经理组织落实主要材料消耗控制管理工作，协调相关部门之间业务的沟通，具体负责主要材料消耗控制结果的分析工作，并对主要材料消耗控制结果分析的及时性、准确性负责。 第十一条分管物资设备科、钢筋加工及砼拌合站的主管领导在协助项目经理组织落实主要材料消耗控制管理工作的同时，对物资设备科、钢筋加工及砼拌合站填报的相关资料、报表的及时性、准确性负责。 第三章主要材料验收及实物管理分工第十二条主要材料验收应严格执行双人验收、规范计量，即：钢材由物资部门两人或物资部门和钢加厂联合验收；水泥及砂石料及砂石料由物资部门与拌合站联合验收；柴油由物资部门与油库管理人员联合验收。 第十三条钢加厂承担着项目物资设备部门钢材仓库的管理职能，负责钢材联合验收、加工、保管、发放；拌合站承担着作为项目物资设备部门水泥及砂石料仓库的管理职能，负责水泥及砂石料联合验收、保管、发放；油库负责柴油的联合验收、保管、发放，所有的柴油出库必须经过加油机。 第四章主要材料消耗控制标准及程序 第十四条钢材消耗控制 一、控制标准（参照执行）： 1、钢加厂加工损耗指标：φ10以内为1.2%；φ10—φ25为1.5%；φ25以上为1.25%。

国内外研究现状和发展趋势

北京市绿化隔离带可持续经营技术及效益评价 二、项目所属领域国内外研究开发现状和发展趋势 1、由城市绿地到城市林业的发展 城市绿地是城市中一种特殊的生态系统，它是城市系统中能够执行“吐故纳新”负反馈调节机制的子系统。这个系统一方面能为城市居民提供良好的生活环境，为城市生物提供适宜的生境；另一方面能增强城市景观的自然性、促进城市居民与自然的和谐共生。它是城市现代化和文明程度的重要标志。 绿地(greenspace)一词，各国的法律规范和学术研究对它的定义和范围有着不同的解释，西方城市规划概念中一般不提城市绿地，而是开敞空间(OpenSpace)，我国建国以来一直延用原苏联的绿地概念，包括城市区域内的各类公园、居住区绿地、单位绿地、道路绿化、墓地、农地、林地、生产防护绿地、风景名胜区、植物覆盖较好的城市待用地等。 尽管各国关于开敞空间(或绿地)的定义不尽相同，但它们都强调了开敞空间(或绿地)在城市中的自然属性，即都是为了保持、恢复或建立自然景观的地域。绿地作为城市的一种景观，是城市中保持自然景观，或使自然景观得到恢复的地域，是城市自然景观和人文景观的综合体现，是城市中最能体现生态性的生态空间，是构成城市景观的重要组成部分。在结构上为人工设计的植物景观、自然植物景观或半自然植物景观。绿地在城市中的功能和作用主要包括：组织城市空间的功能、生态功能（改善生态环境的功能、生物多样性保护功能）、游憩休闲功能、文化(历史)功能、教育功能、社会功能、城市防护和减灾功能。 城市绿地发展和研究进程包括：城市绿地思想启蒙阶段、城市绿地规划思想形成阶段、城市绿地理论和方法的发展阶段、城市绿地生态规划和建设阶段。

国内外研究现状68639

世界各国都在广泛开展地理实践活动的教学，例如日本1999年颁布的《小学、初中、高中学校活动纲要》规定中小学必须实施“综合实践学习时间”，要求设计和实施“基于地理课题的探究学习活动”和“体验性学习活动”；美国的中小学在地理教学中都实施了“应用学习”的方式；法国在中小学地理教学中实施了“动手做（hands-on）”教育理念；由此可见，在地理学科中开展地理实践活动教学，培养学生的实践能力已经成为世界各国地理教育改革的共同趋势。 此外，为了适应地理改革的需要，各国都将地理实践活动纳入正常的地理教学计划中。如：在爱尔兰，新的地理计划增加了野外考察内容；法国和丹麦还建有专门的地理野营学校；意大利、瑞士、比利时的学校读有野外地理研究基地；在英国，规定高年级野外活动时间不少于一个月，此外，地理考试时也大量引用野外工作的资料和成果；日本在乡土地理教材中还向学生介绍附近地域的调查方法，包括怎么样阅读地图、怎样到市县政府和派出所搜集资料、怎样将统计数据绘成图表、怎样从事城市交通和农村土地利用的调查及其调查的步骤、如何确定访问和调查的对象、如何写调查报告等。[?? 国内研究进展 1、关于中学地理实践活动教学的重要性、作用及意义的研究 2001年李通和李岩梅经研究指出，“在这种地理实践活动中，学生的内心世界即知（认知活动，学生对学习内容的把握）、情（学生的学习动机、外在行为、状态的价值性情绪体验）、意（完成学习目标的目的和支配行为的活动）三方面都可以得到发展。而学生的实践活动在这些方面正可以发挥作用，因为实践活动不仅指向掌握知识，更重要的是指向掌握知识的方法，指向思维和活动的模式及方法，指向学生的认知能力和创造能力等”。[?? 2003年刘广义在《地理实践活动的兴起及意义》一文中对中学开展地理实践活动教学意义做了重要的阐述：①地理实践活动对“学习生活有用的地理”及对学习对终身发展都有用的地理“两大基本理念的实现；②促进学生形成主动学习的态度，学会自主学习；③构建开放式地理课程，拓展学习空间；④新评价机制的重要依托。[?? 而吕鸿则认为”地理实践活动是相对与课堂课堂教学以外的教育活动，这种活动有目的、有计划、有组织、有指导，它以能力培养、人格教育为主要目的，给学生创造尽可能多的探索、表现机会。地理实践活动是课堂教学的延续。中学地理的教学目标，除了通过地理课堂教学来市县，还必须通过积极开展地理实践活动才能全面完成。因此，地理实践活动是地理教学的“第二课堂”。[?? 2008年唐之冰在《积极开展地理实践活动，培养学生的创新素质》中指出，“在中学地理教学中应积极开展地理实践活动可以培养学生的创新精神、实践能力和综合素质。”[?? 高贝贝则认为地理实践活动再素质教育中具有重要作用，2009年他在《地理实践活动在素质教育的重要性》一文中指出“积极开展地理实践活动可以培养和调动学生参加科学技术活动的兴趣，培养学生的爱国主义情感，培养学生的环境意识等。”[?? 谢旻曾在《论地理教学中实践活动的意义和作用中指出，“实践活动在地理教学中的作用有：①实践有助于提高学生的学习兴趣，激发学习动机；②实践有助于提高学生的感知效果，优化学习环境；③实践有助于培养学生的观察能力，培养学生良好的学习习惯；④实践有助于能启发学生的思维，培养良好的科学素质”。[?? 2、关于地理实践活动教学开展的原则的研究 对于开展地理实践活动教学当中应遵守哪些原则？1992年陈泉汝认为“开展地理实践地理应遵守一下原则①活动与思想政治教育相结合的原则；②教师主导原则；③自愿和自主性原则；④实践性原则；⑤灵活性原则；⑥激发学生活动兴趣的原则”。[8]

材料力学公式汇总

材料力学常用公式 1.外力偶矩 计算公式（P功率，n转速）2.弯矩、剪力和荷载集度之间的关 系式 3.轴向拉压杆横截面上正应力的计 算公式（杆件横截面轴力 F N，横截面面积A，拉应力为正） 4.轴向拉压杆斜截面上的正应力与切应力计算公式（夹角a 从x轴 正方向逆时针转至外法线的方位 角为正） 5. 6.纵向变形和横向变形（拉伸前试 样标距l，拉伸后试样标距l1； 拉伸前试样直径d，拉伸后试样 直径d1） 7. 8.纵向线应变和横向线应变 9.10.泊松比 11.胡克定律 12.受多个力作用的杆件纵向变形计 算公式? 13.承受轴向分布力或变截面的杆 件，纵向变形计算公式 14.轴向拉压杆的强度计算公式 15.许用应力，脆性材 料，塑性材料 16.延伸率 17.截面收缩率 18.剪切胡克定律（切变模量G，切应变g ） 19.拉压弹性模量E、泊松比和切变 模量G之间关系式 20.圆截面对圆心的极惯性矩（a） 实心圆

21.（b）空心 圆 22.圆轴扭转时横截面上任一点切应力计算公式（扭矩T，所求点到 圆心距离r） 23.圆截面周边各点处最大切应力计 算公式 24.扭转截面系数，（a） 实心圆 25.（b）空心圆 26.薄壁圆管（壁厚δ≤ R0 /10 ， R0为圆管的平均半径）扭转切应 力计算公式 27.圆轴扭转角与扭矩T、杆长l、 扭转刚度GH p的关系式 28.同一材料制成的圆轴各段内的扭 矩不同或各段的直径不同（如阶 梯轴）时或 29.等直圆轴强度条件 30.塑性材料；脆性 材料 31.扭转圆轴的刚度条件? 或 32.受内压圆筒形薄壁容器横截面和 纵截面上的应力计算公式 , 33.平面应力状态下斜截面应力的一 般公式 , 34.平面应力状态的三个主应力 ,

国内外研究现状

弯管机管材弯曲的国内外研究现状如何? 【信息来源:https://www.wendangku.net/doc/8b11475681.html, 时间:2011-02-25 9:41:13 点击次数:43次】在弯管机进行管材弯曲过程中，外侧壁的减薄、破裂，内侧壁的增厚、起皱和横截面畸变及其演化过程，一直是包括管材弯曲成形在内的工程界未能有效解决的技术难题，也是当今国内外塑性加工学科研究的难点和热点。随着大口径薄壁管小弯曲半径件和难变形料(钛合金)管的应用推广，上述问题闩益严重。 目前管材的弯曲方法众多，按照成形方法来区分，主要有滚弯曲、模弯曲及无模弯曲三种；按照加热与否可分为冷弯法和热弯法；按照有无填充物可以分为有芯弯管和无芯弯管。有时为满足管件的特定形状要求，或为减轻弯曲加工工艺难度，也采用其他的特殊弯管方法，如振动冲击弯曲等。近年来，管材弯曲成形技术取得了一些新的进展，相继开发出热应力弯曲和激光弯曲成形等新技术。下面对弯曲的方法进行简单的介绍。 管道系统在电力、石化、等工程建设中有着广泛的应用。尤其是随着经济建设的迅速发展，管道的规格和用材也在向着大型化和高强度发展。目前国内的中频弯管机多以外国的技术为蓝本，采用机械传动，自动化程度偏低，难以使大口径的管道在弯制的过程中，达到规定的质量和精度要求，因此，决定采用液压系统推进代替机械进给。经实践证明，是切实可行的。 1 弯管机工作原理 中频加热液压弯管机主要由机械装置、液压系统、中频加热系统、PLC控制系统、冷却系统等组成。机械装置主要有卡紧装置、小车推进装置、导向轮装置和摇臂回转装置等组成。弯管的工作原理如图1所示，其基本过程是：在将管道安装好之后，利用中频电源通过感应圈对其待弯区域进行加热，当加热到一定温度后，由小车将管道按照一定的速度向前推进，沿调整好的弯曲半径进行弯曲。

材料力学公式

1.薄壁圆筒扭转时的切应力：σ= 2.三个弹性常数的关系：G= 3.圆轴剪切胡克定律和切应变：; 4.剪切应变能密度：=τ 5.极惯性矩： 6.圆轴扭转时的切应力：=;引用记号=，则有=;同时，对于不同截面的极惯性矩有：实心圆截面：=π,空心圆截面：π（-）, 校核的强度条件：=[τ] 矩形截面：=b 圆轴扭转时的切应力推导： （1).使用变形协调方程，又由于变形较小，选取微段作如下近似处理=ρ （2).物理关系，使用胡克定律：=G （3)利用平衡关系：微元面积dA=ρ,外力偶矩=dA 整理可得：=dA,= 引入=(抗扭截面系数)，则有= 7.扭转变形的问题：扭转角，由上面的式子变形可得d=dx,两边同时积分可得：=,可以类比杆件轴向拉压时的公式： l=,抗拉压刚度EA和抗扭刚度G.等直圆杆扭转时注意强度和刚度的校核条件。 （1)弯曲内力：.取梁的左端点为坐标原点，x 轴向右为正，剪力

图向上为正，弯矩图向上为正。 （2)以集中力、集中力偶作用处、分布荷载开始或结束处，及支座截面处为界点将梁分段。分段写出剪力方程和弯矩方程，然后绘出剪力图和弯矩图。 （3)梁上集中力作用处左、右两侧横截面上，剪力（图）有突变，突变值等于集中力的数值。在此处弯矩图则形成一个尖角。4.梁上集中力偶作用处左、右两侧横截面上的弯矩（图）有突变，其突变值等于集中力偶矩的数值。但在此处剪力图没有变化。（4)梁上的F Smax发生在全梁或各梁段的边界截面处；梁上的M max发生在全梁或各梁段的边界截面，或F S = 0 的截面处。 8.弯曲正应力和切应力：（1）针对纯弯曲梁端有正应力公式： （适用范围为任意纵向对称面）.曲率=,（称为抗弯刚度）(2)横力弯曲时的切应力（了解）:以矩形截面为例，切应力公式为： (,称为静矩)，（掌握）=

材料力学定律公式汇总

材料力学重点及其公式 材料力学的任务变形固体的基本假设外力分类：（1）强度要求；（2）刚度要求；（3）稳定性要求。 （1）连续性假设；（2）均匀性假设；（3）各向同性假设；（4）小变形假设。表面力、体积力；静载荷、动载荷。 内力：构件在外力的作用下，内部相互作用力的变化量，即构件内部各部分之间的因外力作用而引起的附加相互作用力 截面法：（1）欲求构件某一截面上的内力时，可沿该截面把构件切开成两部分，弃去任一部分，保留另一部分研究（2 ）在保留部分的截面上加上内力，以代替弃去部分对保留部分的作用。（3）根据平衡条件，列平衡方程，求解截面上和内力。 应力：P Hm —E 兰正应力、切应力。 应变。 杆件变形的基本形式（1）拉伸或压缩；（2）剪切；（3）扭转; 静载荷：载荷从零开始平缓地增加到最终值，然后不在变化的载荷变化的载荷为动 载荷。 失效原因：脆性材料在其强度极限b破坏，塑性材料在其屈服极限 关系为：。 胡克定律：当应力低于材料的比例极限时，应力与应变成正比，即为弹性模量。将应力与应变的表达式带入得：l 皿 EA 静不定：对于杆件的轴力，当未知力数目多于平衡方程的数目，仅利用静力平衡方程无法解出全部 未知力。 圆轴扭转时的应力变形几何关系一圆轴扭转的平面假设d_ 。物理关系——胡克定律 d G G 。力学关系T °d_dx dA 2G d G2 dA圆轴扭转时的应力: dx A A dx dx A max T R T；圆轴扭转的强度条件： I p W t T max W t []，可以进行强度校核、截面设计和确 变形与应变：线应变、切 （4）弯曲；（5）组合变形。动载荷： 载荷和速度随时间急剧 s时失效。二者统称为极限应 力理想情形。塑性材料、脆性材料的许用应力分别为: n3 b n b ，强度条件: max max ，等截面杆max A 轴向拉伸或压缩时的变形：杆件在轴向方向的伸长为: l l1l，沿轴线方向的应变和横截面上 的应力分别为: l N P 站b 。横向应变为： l 'A A b E ，这就是胡克定律。E 色-，横向应变与轴向应变的b

如何写国内外研究现状

毕业论文指导：如何写“国内外研究现状”？ 一、为什么要写国内外研究现状 通过写国内外研究现状，可以考察学生是不是阅读了大量的相关文献。 为什么要求学生阅读大量的参考文献呢？不是为了让学生抄袭，而是为了让学生了解相关领域理论研究前沿，从而开拓思路，在他人成果的基础上展开更加深入的研究，避免不必要的重复劳动。 二、怎样写国内外研究现状 在写之前，同学们要先把收集和阅读过的与所写毕业论文选题有关的专著和论文中的主要观点归类整理，并从中选择最具有代表性的作者。在写毕业论文时，对这些主要观点进行概要阐述，并指明具有代表性的作者和其发表观点的年份。还要分别国内外研究现状评述研究的不足之处，即还有哪方面没有涉及，是否有研究空白，或者研究不深入，还有哪些理论问题没有解决，或者在研究方法上还有什么缺陷，需要进一步研究。 三、写国内外研究现状应注意的问题 一是注意不要把研究现状写成事物本身发展现状。例如，写股指期货研究现状，应该写有哪些专著或论文、哪位作者、有什么观点，而不是写股指期货本身何时产生、有哪些交易品种、如何演变。 二是要反映最新研究成果。 三是不要写得太少。如果只写一小段，那就说明你没有看多少材料。 四是如果没有与毕业论文选题直接相关的文献，就选择一些与毕业论文选题比较靠近的内容来写。

国内外研究现状的开题报告的格式(通用) 由于开题报告是用文字体现的论文总构想，因而篇幅不必过大，但要把计划研究的课题、如何研究、理论适用等主要问题说清楚，应包含两个部分：总述、提纲。 1 总述 开题报告的总述部分应首先提出选题，并简明扼要地说明该选题的目的、目前相关课题研究情况、理论适用、研究方法、必要的数据等等。 2 提纲 开题报告包含的论文提纲可以是粗线条的，是一个研究构想的基本框架。可采用整句式或整段式提纲形式。在开题阶段，提纲的目的是让人清楚论文的基本框架，没有必要像论文目录那样详细。 3 参考文献 开题报告中应包括相关参考文献的目录 4 要求 开题报告应有封面页，总页数应不少于4页。版面格式应符合以下规定。 开题报告 学生： 一、选题意义 1、理论意义 2、现实意义 二、论文综述 1、理论的渊源及演进过程 2、国外有关研究的综述 3、国内研究的综述 4、本人对以上综述的评价 三、论文提纲 前言、 一、 1、 2、 3、

材料力学公式汇总

材料力学重点及其公式 材料力学的任务 (1)强度要求;(2)刚度要求;(3)稳定性要求。 变形固体的基本假设 (1)连续性假设;(2)均匀性假设;(3)各向同性假设;(4)小变形假设。 外力分类: 表面力、体积力;静载荷、动载荷。 内力:构件在外力的作用下,内部相互作用力的变化量,即构件内部各部分之间的因外力作用而引起的附加相互作用力 截面法:(1)欲求构件某一截面上的内力时,可沿该截面把构件切开成两部分,弃去任一部分,保留另一部分研究(2)在保留部分的截面上加上内力,以代替弃去部分对保留部分的作用。(3)根据平衡条件,列平衡方程,求解截面上与内力。 应力: dA dP A P p A =??=→?lim 0正应力、切应力。 变形与应变:线应变、切应变。 杆件变形的基本形式 (1)拉伸或压缩;(2)剪切;(3)扭转;(4)弯曲;(5)组合变形。 静载荷:载荷从零开始平缓地增加到最终值,然后不在变化的载荷动载荷:载荷与速度随时间急剧变化的载荷为动载荷。 失效原因:脆性材料在其强度极限b σ破坏,塑性材料在其屈服极限s σ时失效。二者统称为极限应力理 想情形。塑性材料、脆性材料的许用应力分别为:[]3n s σσ=,[]b b n σσ=,强度条件:[]σσ≤??? ??=max max A N ,等截面杆 []σ≤A N max 轴向拉伸或压缩时的变形:杆件在轴向方向的伸长为:l l l -=?1,沿轴线方向的应变与横截面上的应力分别为:l l ?= ε,A P A N ==σ。横向应变为:b b b b b -=?=1'ε,横向应变与轴向应变的关系为:μεε-='。 胡克定律:当应力低于材料的比例极限时,应力与应变成正比,即 εσE =,这就就是胡克定律。E 为弹性模量。将应力与应变的表达式带入得:EA Nl l =? 静不定:对于杆件的轴力,当未知力数目多于平衡方程的数目,仅利用静力平衡方程无法解出全部未知力。 圆轴扭转时的应力 变形几何关系—圆轴扭转的平面假设dx d φργρ=。物理关系——胡克定律dx d G G φργτρρ==。力学关系dA dx d G dx d G dA T A A A ???===22ρφφρρτρ 圆轴扭转时的应力:t p W T R I T == max τ;圆轴扭转的强度条件: ][max ττ≤=t W T ,可以进行强度校核、截面设计与确定许可载荷。

国内外研究进展

国内外研究进展： 滴灌是一种先进的节水灌溉技术，但由于滴灌灌水器的流道或孔口直径比较小，一般仅为1 mm左右，灌溉时对水质要求比较高[1-3]。而实际上任何水源都含有一定杂质及颗粒物质，很容易导致滴灌系统堵塞。过滤器是保证滴灌系统正常运行的关键设备，能有效清除灌溉水中各种杂质，避免灌水器堵塞，提高滴灌系统的灌水质量和运行效率。过滤器是消除堵塞的关键因素，是清除水中各种污物和杂质，保证灌水器正常工作的关键设备[4-5]，其水力性能直接影响灌溉系统的使用寿命。研究滴灌系统中典型过滤器的水力性能，对优化过滤器结构，进一步解决滴灌堵塞问题和推动节水农业发展有重大意义。在滴灌系统设计中需要根据水源的具体情况，确定适宜的过滤器，达到过滤效果好且水头损失小的效果，提高系统水力性能、降低运行成本。兹以网式过滤器和叠片过滤器为研究对象，研究这2 种过滤器在清水和浑水条件下局部水头损失变化规律和其对除沙率的影响，为滴灌系统设计和运行过程中确定过滤设备及过滤效果提供一定参考。 1研究意义： 充分研究滴灌系统中典型过滤设备的性能，从而提高过滤系统对生活污水的处理效率，进一步解决滴灌堵塞问题，充分发挥滴灌技术的节水增产效应。这对内蒙古节水农业的发展有重大意义。 还能充分利用生活污水进行滴灌，减轻滴灌对地下水的依赖程度，避免由于地下水超采引发的环境问题。限于经济技术条件，再生水水质虽然达到《农田灌溉水质标准》(GB5084-92)的要求，但由于其中仍含有大量藻类、盐分离子、固体悬浮物、有机物和微生物，极易引起滴灌灌水器的堵塞，对再生水滴灌系统构成威胁。该研究成果也可以应用到小型生活污水厂的再生水循环利用，为引生活污水用于滴灌系统中的过滤器配置提供技术指导。 同时，过滤设备性能的研究，能够完善滴灌配套产品，提升系统配套性能，降低滴灌系统运行成本，减少生产投入，降低生产成本，这对提高边疆少数民族的生活水平和维护社会稳定有着十分重要的政治意义，这也符合国家西部大开发的战略思路。 2国内外研究进展 2.1 过滤器设备研究进展 微灌系统中常用的过滤器有离心式过滤器、砂石过滤器、网式过滤器、和叠片式过滤器。 微灌系统中早期使用的过滤器是一种盆式陶管过滤器，是以陶管作为过滤元件过滤污水，把压力水流注入盆内，使水流通过管壁上微小毛孔渗进管内，将水中的各种污物截留在管腔外壁。其过滤效果好，但是过滤能力较小，易于堵塞，维修管理不方便，而且价格昂贵。 为了满足大面积推广微灌技术的要求，相关专家和厂商设计制造出了一种过滤能力大、过滤效果好和价格低廉的网式过滤器。这种过滤器是利用不锈钢丝网或特制尼龙丝网作过滤元件，过滤水中的污物。这种过滤器具有过滤能力大，结构简单，便于制造和安装等优点，但是早期的网式过滤器不具备反冲洗的功能，一旦被堵塞们就需全部拆开手工清洗，管理过程中费时费事。为了解决此问题，在上世纪 70年代中期研制出了贯洗式网式过滤器。随后，在此基础上有研制出了反冲洗式网式过滤器，从而更好地解决了其冲洗问题。 通过对网式过滤器过滤的水进行观测，发现该过滤器不能过滤掉柔软线状污物和油类。为了清除这些污物，就研制出了介质过滤器，砂石过滤器就是其中应用最为广泛的一种，澳大利亚的路易斯过滤器就是微灌系统中最早使用的一种砂石过滤器。它是采用一层或数层不同粒径的砂子和砾石作为过滤介质。为了解决冲洗问题，随后研制出了双罐（或多罐）反冲洗砂石过滤器。这种过滤器最大的优点就是三维过滤，有较强的过滤能力，但在冲洗时易扰乱砂灌内沙层结构。 近年来，一些研究单位和生产厂商研制和开发出了一类新型的叠片式过滤器，该过滤器是利用数量众多的带有凹槽的塑料环形盘锁紧叠在一起形成圆柱滤芯，当水流流经这些叠片

材料力学公式大全(机械)

材料力学常用公式 1.外力偶矩计算公式（P功率，n转速） 2.弯矩、剪力和荷载集度之间的关系式 3.轴向拉压杆横截面上正应力的计算公式（杆件横截面 轴力F N，横截面面积A，拉应力为正） 4.轴向拉压杆斜截面上的正应力与切应力计算公式（夹角a 从x 轴正方向逆时针转至外法线的方位角为正） 5.纵向变形和横向变形（拉伸前试样标距l，拉伸后试样标距l1； 拉伸前试样直径d，拉伸后试样直径d1） 6.纵向线应变和横向线应变 7.泊松比 8.胡克定律 9.受多个力作用的杆件纵向变形计算公式?

10.承受轴向分布力或变截面的杆件，纵向变形计算公式 11.轴向拉压杆的强度计算公式 12.许用应力，脆性材料，塑性材料 13.延伸率 14.截面收缩率 15.剪切胡克定律（切变模量G，切应变g ） 16.拉压弹性模量E、泊松比和切变模量G之间关系式 17.圆截面对圆心的极惯性矩（a）实心圆 （b）空心圆 18.圆轴扭转时横截面上任一点切应力计算公式（扭矩T，所求点 到圆心距离r） 19.圆截面周边各点处最大切应力计算公式

20.扭转截面系数，（a）实心圆 （b）空心圆 21.薄壁圆管（壁厚δ≤ R0 /10 ，R0为圆管的平均半径）扭转 切应力计算公式 22.圆轴扭转角与扭矩T、杆长l、扭转刚度GH p的关系式 23.同一材料制成的圆轴各段内的扭矩不同或各段的直径不同（如 阶梯轴）时或 24.等直圆轴强度条件 25.塑性材料；脆性材料 26.扭转圆轴的刚度条件? 或 27.受内压圆筒形薄壁容器横截面和纵截面上的应力计算公式 , 28.平面应力状态下斜截面应力的一般公式 ,

国内外研究现状

国内外研究现状目前，对于库存管理的研究已经有多人开展，并且取得了一定成果，从文献检索来看，从2007年至2009年，核心期刊发表文献共计113 篇。本文重点收集了最近两年的21 篇相关文献，在研读文献后，根据文献研究的主要方向、主要观点和结论，笔者认为目前相关学者其研究主要集中在三个方面：第一，基于零库存管理的研究；第二，基于库存管理系统、模式的研究；第三，基于库存管理方法、策略的研究。 1.1 基于零库存管理的研究这一领域的研究主要是结合实例对零库存管理的内涵、存在问题及实施零库存的方法进行研究。如：郑小强[1] （2009）对图书馆库存成因进行了分析，认为对于图书管理要引入零库存的概念，建立图书库存控制系统，加强供应链企业间的协同互动，提高出版企业的信息化水平，建立图书配送中心、构建电子商务平台、实施供应商管理库存可以使出版企业的库存量更加合理。吴玉红（2009）认为中国图书零售企业目前绝大多数都是采用传的仓储式管理模式，这种模式使图书零售企业面临着巨大的存货成本和存货管理成本，运营成本较高，随着信息技术的发展零售企业的订货成本又进一步降低。图书零售企业应该抓住机会，在存货模式上进行变革，由仓储式管理模式变革为零库存管理模式，文章给出了中国图书零售企业实施零库存管理的依据，并认为要在性爱供应商的选择、转变员工的观念、将零库存管理制度化方面下功夫。林芸竹，许群芬，曹幼红，张伶俐（2008）以华西第二医院药库管理经验为蓝本，探讨实施零库存理念管理的模式，认为建立适合院情的库存管理模式，应用零库存理念管理医院药库，对降低医院运营成本、提高工作效率具有重大意义。王永祥（2007）在介绍零库存产生的历史渊源基础上对现在人们对零库存的误解做了详细的分析，认为要从企业、供应链和社会的角度去考虑库存数量上是不是最合理的，库存周期是不是最短的，库存成本是不是最少的，而不是零库存已经实现和没有实现，更不能从单个企业的角度以有或没有库存物品去判断是否实现零库存。最后得出结论——库存数量上看，零库存是指保持合理的库存量；从 wk_ad_begin({pid : 21});wk_ad_after(21, function(){$('.ad-hidden').hide();}, function(){$('.ad-hidden').show();}); 库存时间上看，零库存是指物品的库存周期最短；从库存成本上看，零库存是指物品的库存成本最少。王建宇（2007）对实施零库存的方法进行了简单的介绍，认为有以下几种方法：委托保管方式，即接受用户的委托，由受托方代存代管所有权属于用户的物资，从而使用户不再保有库存，甚至可不再保有保险储备库存，从而实现零库存。协作分包方式；轮动方式，即轮动方式也称同步方式，是在对系统进行周密设计前提下，使每个环节速率完全协调，从而根本取消甚至是工位之间暂时停滞的一种零库存、零储备形式；准时供应系统，即，在生产工位之部或在供应与生产之间完全做到轮动，这不仅是一件难度很大的系统工程，而且，需要很大的投资，同时，有一些产业也不适合采用轮动方式；水龙头方式，即是一种像拧开自来水管的水龙头就可以取水无需自己保有库存的零库存形式。 1.2 基于库存管理系统、模式的研究这一领域主要是针对库存管理系统、模式开发和设计进行研究，大多学者的研究都各种信息技术结合进行，研究有深度，成果丰厚。

国内外相关研究现状综述

1.2 国内外相关研究现状综述 1.2.1国外研究综述 1）人力资源外包 Lever觉得外包是一种管理策略，将非核心业务委托给外部专家执行，使公司能专注于本身核心业务发展，以提高竞争优势[3]。而人力资源管理外包，则是一种特殊的外包形式。greer认为，外包是由外部伙伴在重复基础上从事原来由企业内部从事的人力资源任务[4]。 对于人力资源外包，许多国外学者认为，对许多企业来说，外包浪潮的兴起并不意味着一定要实行人力资源管理外包，人力资源管理的实践性很强，往往对适合的企业才最好。 在总结外包优势的基础上，Rodriguez和Carlos指出与专业的雇佣组织签订合同来处理企业的人力资源职能是一个可变的结论，专业雇佣组织可以与他的顾客建立一个雇佣合作关系。Greet认为有五项竞争因素使企业将人力资源部分或是全部外包，分别是企业精简、快速成长或衰退、全球化、竞争增加以及企业再造，而在这些竞争因素背后的根本因素其实就是降低成本与增加人力资源的服务品质。 关于人力资源外包的风险，Quelin认为一个是企业在外包过程中对外包商的过分依赖，他们认为外包后企业就不用再过问这部分工作了，全部由外包商负责就行，很少进行沟通。另外一个是外包商的工作效率及能力不能达到既定目标，影响组织绩效的完成，把工作交给外包商后，企业失去了对这部分工作的控制，至少不能完全控制，于是当外包商的能力及效率不能达到原来期望的时候，就会

影响企业的整体绩效。Bahli，Bouchaib等根据交易成本的观点，归纳了外包所具有的风险带来的不确定性有以下两点:交易的不确定性；委托的不确定性和所提供服务的不确定性。 以上研究表明国外的人力资源外包相关研究大多集中在外包决策、外包作用与外包风险上。主要关注的是企业人力资源外包在实际运用中的可行性与实践中的问题。在人力资源外包中引入信任的研究不多。国外学者对信任的研究集中在信任的作用、类型与建立上。这里只摘录其中的一部分。 2）信任 梅耶、戴维斯、斯库尔曼认为:信任是指一方在有能力监控或控制另一方的情况下，宁愿放弃这种能力而使自己处于弱点暴露、利益有可能受到对方损害的状态。Sabel认为:“相互信任就是合作各方坚信，没有一方会利用另一方的脆弱点去获取利益。”胡孔河将信任定义为：在一定情境下，一方凭借自己对对方的了解，认为对方不会采取机会主义的行为或者采取机会主义行为是小概率事件。Robert认为信任是一种资源,它以共同资产的形式存在,运用得当则可获得巨大竞争优势。McKean认为信任可以降低交易成本,如果在交易活动中缺乏信任,就必须花费大量资源,进行度量与监督以防受骗。 Sako把信任分为契约型信任、能力型信任和善意型信任,契约型信任是一种依赖契约的信任。契约越细致,越能形成交易当事人的信任。Margreet F. Boersma 等从公共信息考虑,把信任分为能力的信任、承诺的信任和友善的信任等类型[5]。 Nigel Slack等(2002)认为信任有一个过程,从计算的信任,经过认知的信任再到感情的信任[6]。Giddens认为信任关系并不是一开始就存在的，而是交易双方甚至更多方共同建构起来的；zucker认为信任的出现与这三个因素分不开:制度背

材料消耗情况分析

3月份热电分公司材料计划与实际消耗对比分析 2012年3月份热电分公司月计划消耗17.58万元。本月计划内实际消耗19.35万元，不在本月计划内材料消耗2.41万元，实际合计发生21.76万元。在本月实际消耗与本月计划的对比中，共超计划1.77万元。其中：燃料分场超计划0.01万元，锅炉分场超出计划0.61万元，汽机分场超计划0.27万元，化学分场超计划0.43万元，电气分场超计划0.45万元。 2012年计划指标分配中，3月份计划消耗31.74万元，本月实际消耗19.35万，在与年度指标分配的对比中，共节省12.40万元，其中锅炉节约2.22万元，汽机节约3.49万元，电气超 3.54万元，化学节约3.65万元，燃料节约6.59万元。 一、3月份材料共计超计划0.64万元，主要原因如下： 1、本月共有2.42万元为2011年材料计划，其中锅炉：0.46万元，汽机1.26万元，电气0.70万元，导致本月材料消耗共计超出2.42万元。 2、本月各分场部分材料计划价格与实际价格相差很大，使实际消耗与计划不符。 其中： 锅炉分场：皮带卡子计划价格超出实际1109.40元；冷渣机托辊实际价格超出计划1757.26元；复盛空压机油实际价格超出计划2266.67元；复盛低压油滤实际价格超出计划1090.60元；复盛油细分离器实际价格超出计划1336.75元；厚度为4MM的花

纹板实际价格超出计划3043.59元；锅炉管型号为GB-5310实际价格超出计划1642.69元。从计划价格与实际价格的比较中，锅炉分场实际消耗超出计划消耗1.28万元。 汽机分场：厚度为2MM的铁板实际价格超出实际2539.70元。从计划价格与实际价格的比较中，汽机分场实际消耗比计划超出0.27万元。 电气分场：接近开关实际价格超出计划1058.12元；机械开关实际价格超出计划1178.63元；电机注油管实际价格超出计划2329.06元；二氧化硫标气实际价格超出计划1548.72元；防火包计划价格超出实际2508.55元；伴热管计划价格超出实际2547.01元。从计划价格与实际价格的比较中，电气分场实际消耗比计划超出0.55万元。 化学分场：滤网实际价格超出计划1722.91元；金属缠绕垫实际价格超出计划1058.12元；参比电极填充液实际价格超出计划885.81元。从计划与实际价格的比较中，化学分场实际消耗共超计划0.43万元。 二、3月份部分材料计划未消耗，合计0.92万元。其中：锅炉分场0.8万元，电气分场0.12万元。

材料力学公式总结完美版

材料力学重点及其公式 材料力学的任务 （1）强度要求；（2）刚度要求；（3）稳定性要求。 变形固体的基本假设 （1）连续性假设；（2）均匀性假设；（3）各向同性假设；（4）小变形假设。 外力分类：表面力、体积力；静载荷、动载荷。 内力：构件在外力的作用下，内部相互作用力的变化量，即构件内部各部分之间的因外力作用而引起的附加相互作用力 截面法：（1）欲求构件某一截面上的内力时，可沿该截面把构件切开成两部分，弃去任一部分，保留另一部分研究（2）在保留部分的截面上加上内力，以代替弃去部分对保留部分的作用。（3）根据平衡条件，列平衡方程，求解截面上和内力。 应力： dA dP A P p A = ??=→?lim 正应力、切应力。 变形与应变：线应变、切应变。 杆件变形的基本形式 （1）拉伸或压缩；（2）剪切；（3）扭转；（4）弯曲；（5）组合变形。 静载荷：载荷从零开始平缓地增加到最终值，然后不再变化的载荷。 动载荷：载荷和速度随时间急剧变化的载荷为动载荷。 失效原因：脆性材料在其强度极限 b σ破坏，塑性材料在其屈服极限s σ时失效。二者统称为极限应力理想情形。塑性 材料、脆性材料的许用应力分别为： []3n s σσ=， []b b n σ σ=，强度条件： []σσ≤??? ??=max max A N ，等截面杆 []σ≤A N max 轴向拉伸或压缩时的变形：杆件在轴向方向的伸长为：l l l -=?1，沿轴线方向的应变和横截面上的应力分别为：l l ?= ε，A P A N == σ。横向应变为：b b b b b -=?=1'ε，横向应变与轴向应变的关系为：μεε-=' 。 胡克定律：当应力低于材料的比例极限时，应力与应变成正比，即 εσE =，这就是胡克定律。E 为弹性模量。将应 力与应变的表达式带入得：EA Nl l = ? 静不定：对于杆件的轴力，当未知力数目多于平衡方程的数目，仅利用静力平衡方程无法解出全部未知力。 圆轴扭转时的应力 变形几何关系—圆轴扭转的平面假设dx d φργρ=。物理关系——胡克定律dx d G G φργτρρ==。力学关系dA dx d G dx d G dA T A A A ??? === 2 2ρφφρρτρ 圆轴扭转时的应力：t p W T R I T ==max τ；圆轴扭转的强度条件： ][max ττ≤= t W T ，可以进行强度校核、截面设计和确定许可载荷。 圆轴扭转时的变形：??== l p l p dx GI T dx GI T ?；等直杆：p GI Tl =?

材料力学公式超级大汇总

1.外力偶矩计算公式（P功率，n转速） 2.弯矩、剪力和荷载集度之间的关系式 3.轴向拉压杆横截面上正应力的计算公式（杆件横截面轴力F N，横截面面积A，拉应 力为正） 4.轴向拉压杆斜截面上的正应力与切应力计算公式（夹角a 从x轴正方向逆时针转至外法线的方 位角为正） 5.纵向变形和横向变形（拉伸前试样标距l，拉伸后试样标距l1；拉伸前试样直径d，拉伸后试 样直径d1） 6.纵向线应变和横向线应变 7.泊松比 8.胡克定律 9.受多个力作用的杆件纵向变形计算公式?

10.承受轴向分布力或变截面的杆件，纵向变形计算公式 11.轴向拉压杆的强度计算公式 12.许用应力，脆性材料，塑性材料 13.延伸率 14.截面收缩率 15.剪切胡克定律（切变模量G，切应变g ） 16.拉压弹性模量E、泊松比和切变模量G之间关系式 17.圆截面对圆心的极惯性矩（a）实心圆 （b）空心圆 18.圆轴扭转时横截面上任一点切应力计算公式（扭矩T，所求点到圆心距离r） 19.圆截面周边各点处最大切应力计算公式 20.扭转截面系数，（a）实心圆 （b）空心圆

21. 薄壁圆管（壁厚δ≤ R 0 /10 ，R 0 为圆管的平均半径）扭转切应力计算公式 22. 圆轴扭转角与扭矩T 、杆长l 、 扭转刚度GH p 的关系式 23. 同一材料制成的圆轴各段内的扭矩不同或各段的直径不同（如阶梯轴）时 或 24. 等直圆轴强度条件 25. 塑性材料 ；脆性材料 26. 扭转圆轴的刚度条件? 或 27. 受内压圆筒形薄壁容器横截面和纵截面上的应力计算公式, 28. 平面应力状态下斜截面应力的一般公式 , 29. 平面应力状态的三个主应力 , ,