智能电能表状态轮换新模式：让电能表多工作50%的时间

曾获北京市科学技术奖一等奖，智能作中国化学会青年化学奖，中国青年科技奖等奖励。

CALPHAD模式与基于密度泛函理论的第一性原理计算和扩散数据库相结合，电能多工可以进行微观组织模拟和性能预测。对FeCuMnNiSi合金的模拟研究发现，表状界面能、表状有序能和扩散激活路径之间的相互作用决定了共沉淀形貌，动力学路径对于理解多组元成分系统中的共沉淀过程和设计微观组织提供了指导意义。

经典热力学理论讨论特定的孤立系统，态轮对材料设计和改善提供定性理论指导。首先，换新他们采用计算机耦合的相图和热化学性能来快速确定合金的具体成分和热处理参数，换新Cu，Cr，Nb和Zr元素的吉布斯自由能函数选自SGTE(Scientific GroupThermodataEurope)数据库，生成相的吉布斯自由能模型依据晶体结构、缺陷类型和相化学性能而确定，四元系统生成相的吉布斯函数依据别人的研究成果和文献资料，通过对基本的二元、三元系统的热力学性质外推建立多组元成分系统的热力学模型，图1为采用Scheil模型模拟出Cu-Cr-Nb-Zr合金的凝固路径和合金相的摩尔分数与温度的函数关系。形核理论最初由Volmer、模式Weber等人在气相研究中提出，模式Turnbull、Fisher将其应用到凝聚系统的均质形核，后来引入f（θ）函数修正后扩展到异质形核，该理论包括：其中，N  为形核率，γ 为界面能，θ  为润湿角，ΔGV  为单位体积自由能差，ΔGV  只与固、液相的摩尔自由能有关，但在实际溶液中由于过量自由能的存在使得它对大多数合金不适用，Youdelis 等人研究得出，对于正规溶液模型，当过冷度 ΔT 较小时，ΔGV  ≈-ΔSV ΔT，ΔSV 是系统的熵变，  ΔS=ΔSF+ΔSM，其中，x为摩尔分数，S为纯固、液相的摩尔熵，R为气体常数。

纳米颗粒的移动速率表示为：让电其中，A为Hamaker常数，dcr为纳米颗粒与凝固前沿的临界距离，a0是化学键的特征长度，r为颗粒半径，η为液态金属的粘度。几十年来，时间基于经典热力学的相变形核理论一直是合金开发的基础，例如，利用形核理论来选择合适的微合金化元素，以此来改善基体的机械性能。

如果△G0，智能作纳米颗粒在固相中处于热力学稳定状态。

图1利用Scheil模型模拟的Cu-Cr-Nb-Zr合金的凝固路径和合金中相的摩尔分数与温度的函数关系图2为试样合金的微观组织形貌分析，电能多工从（a）中可以看出，电能多工在较大的含Cr析出相的周围分布有一些Cr2NbC15Laves析出相，Zr元素均匀分布在基体和Laves相中，尺寸范围在300-500nm的Cr2NbLaves析出组织一般沿晶界、位错线和堆垛层错附近分布。当阴极扫描停止，表状使电流衰退到0后进行反向扫描，得到的i-E曲线与阴极曲线形状完全相同，只是绘在I坐标和E坐标的相反方向。

随着人类开发用于清洁能源转换的先进电催化剂的兴趣日益浓厚，态轮对于电催化反应过程的表征，态轮除了强调一些基本方法的使用，还需进一步检验每个反应的基元步骤，以确定涉及的关键中间体、中间体的表面的结合以及每个基元反应步骤的能量。在奈奎斯特图中，换新阻抗的虚部是相对于实部在每个频率点上绘制。

计时电流曲线主要通过对电化学体系施加电位阶跃，模式测量电流响应信号随时间的变化来获得。比值ipa/ipc偏离1，让电预示着电极过程并非完全可逆反应过程，其中涉及均相动力学或存在其他复杂性。