一维无铅压电微纳材料在能量转换领域的研究进展

 能源危机和环境污染是当今社会发展面临的主要问题,绿色新能源及新能源材料是解决问题的关键。压电晶体可实现机械能与电能之间的相互转换,成为能源与材料领域的重点研究对象。在压电材料体系中,无铅体系由于具有较为优秀的压电性能、且不含有毒物质铅等一系列优势而倍受关注。随着材料向微纳化和低维化的发展,一维无铅压电微纳材料成为目前压电领域的研究热点之一,然而其合成与评价还处在起步阶段,与之相关的能量转换等方面的研究与应用也仍在探索阶段。本文以一维无铅压电微纳材料为对象,概况介绍了产物生长控制合成的方法,简要说明了在能量转换领域的相关应用,最后对一维无铅压电微纳材料在能量转换领域的发展趋势进行了展望,为一维无铅压电微纳材料在能量转换领域的理论研究、实际应用及未来发展提供参考。     

机器人软体材料研究进展

 机器人软体材料分为软体驱动材料和软体感知材料,在仿生机器人中分别起到效应器与感受器的作用。故在制造仿生机器人时,软体材料的开发越发重要。本文概述了机器人软体材料与软体机器人概念上的差异,按照软体驱动材料和软体感知材料分别综述了机器人软体材料的发展动态,并探讨了这两类重要的机器人软体材料研发方面挑战及趋势。     

3D打印UV与ABS材料仿生表面摩擦学性能

对在干摩擦条件下仿生表面对摩擦副的作用机理与影响规律进行了研究.实验以光敏树脂(UV)和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)2种高分子材料为样品,利用3D打印技术分别加工出具有仿生表面与光滑表面的试样.干摩擦条件下,在摩擦磨损试验机上进行球-面摩擦磨损实验,测量UV与ABS的摩擦系数与磨损量,并用激光共聚焦显微镜与体视荧光显微镜观察磨损表面.研究结果表明:载荷与转速的改变会引起摩擦系数与磨损量的变化.UV仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.534、0.598和0.642;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了40.0%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了185.5%.ABS仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.336、0.346和0.378;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了2.69%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了12.5%.UV样品为粘着磨损,而ABS样品黏着磨损为主,伴随有磨粒磨损.     

Layered carbon-based pseudocapacitive materials for lithium/sodium-ion capacitor with high energy-power densities and long cycle life

Hybrid ion capacitors that combined high-power density of supercapacitor and high-energy density of battery are drawing attention to insufficient power densities of currently-used lithium-ion batteries(LIBs).Two kinds of layered carbon-based pseudocapacitive materials were used as both anode and cathode for lithium/sodium ion capacitors(LICs/NICs) with balanced energy/power properties.As-assembled NIC and LIC could deliver the energy densities of 125.7 Wh kg~(-1)and 119.6 Wh kg~(-1) at the power density of 7941.2 W kg~(-1) and 8823.5 W kg~(-1),respectively.The electrochemical properties of NICs were better than that of LICs when the current density was below 4 A g ~(-1) although the working voltage of LIC is higher than that of NICs,and the size of Na ~(-1) is larger than that of Li~+.Using an instantaneous potential technique,it is found that the increase of the capacity for anode material in low potential region will effectively enhance the electrochemical performance for the full device.     

正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xCrxO2的合成与表征

采用草酸盐共沉淀法合成一系列的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xCr_xO₂正极材料(0 ≤x ≤0.1),用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析合成产物的晶体结构及表面形貌;利用充放电仪测定了产物的电化学性能.结果表明,合成的Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xCr_xO₂( x = 0.01,0.03,0.05,0.07) 均保持α-2NaFeO₂ 层状结构相,属于空间R3m点群.Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Cr_0.05O₂的电化学性能最佳,首次放电容量达158.6 mAh/g,在2.5～4.5 V区间30次循环后比容量衰竭率仅为3.92%.Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Cr_0.05O₂和Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)CrO₂ 的电极阻抗变化不同,进而影响其电化学性能.     

复杂螺旋面包络铣刀位轨迹仿真方法

针对复杂螺旋曲面加工误差问题,开展了对其空间包络铣刀位轨迹算法的研究。研究中采用计算机仿真的数 值计算方法,将加工过程中刀具工件的动态啮合关系通过时间离散和空间离散转换成一个空间几何问题,通过建立 刀具回转面与工件螺旋面的空间三维模型,并推导实现刀具工件啮合关系的坐标转换矩阵,并将刀具与工件两曲面 的最小有向距离的求解转变为一个二维问题,最终建立了刀位轨迹仿真算法,获得了编制数控代码的参数信息。试样 加工结果表明,利用该方法得到刀位轨迹参数进而编制的数控加工程序,能够加工出满足精度要求的螺旋面。同时也 分析了加工廓形误差分布及其影响因素。     

电厂炉渣改性高水材料的强度特征与破坏形式

高水材料广泛应用于矿山充填和巷旁支护,对高水材料进行掺杂改性有利于改善其力学特性、回收利用电厂炉渣等工业固体废弃物以及降低矿山充填的经济成本。为研究电厂炉渣掺量对高水材料力学性能的影响规律,对掺电厂炉渣高水材料进行单轴压缩试验,结果表明：养护龄期为7 d时,掺10.0%电厂炉渣高水材料的单轴抗压强度与纯高水材料相差不大,但残余强度高于纯高水材料,充分发挥了高水材料在破坏之后的残余承载能力;当电厂炉渣的掺量在0~10.0%时,材料的4 d 、7 d、14 d强度虽不能达到纯高水材料的水平,但其整体降幅很小,且其28 d强度高于纯高水材料;高水材料在受力过程中产生的裂缝为平行于受力方向的张性裂缝,材料最终的破坏形式为劈裂破坏。     

基于遗传算法的室内装饰材料色彩合理搭配方法

为了解决传统方法计算过程极为复杂对专业知识的采集信息不完整,无法覆盖整个色彩搭配领域,无唯一最优解的弊端,通过遗传算法研究了室内装饰材料色彩合理搭配方法。通过三维部件与色彩构成遗传算法中染色体进行遗传编码。将RGB转变成HSL,计算色彩不和谐系数,充分分析了室内装饰材料色彩搭配时的调和度,求出视觉舒适度。通过色彩搭配和谐度、色彩搭配调和度和视觉舒适度三部分加权组成室内装饰材料色彩搭配适应度函数。利用遗传算法的选择、交叉和变异操作获取适应度最高的个体,设置停止迭代条件,得到室内装饰材料色彩合理搭配结果。结果表明:所提方法色彩搭配结果有更好的色彩舒适性;通过色彩搭配结果评价调查发现,大部分顾客对采用所提方法得到的室内装饰材料色彩搭配方案的评价结果为非常满意或满意,方法操作简单。可见所提方法搭配色彩合理,性能优越。     

切分药型罩对射流形成及其侵彻能力影响的数值模拟研究

本研究采用数值模拟的方法研究了按不同比例(1:1、2:1、3:1)切分药型罩在爆轰波的驱动下射流的形成过程、形状、头尾部速度、射流的拉伸长度和射流的断裂时间及其对钢靶板的侵彻能力;并与未切分的完整药型罩的射流形成过程及侵彻能力进行比较。最后采用经验计算公式根据射流的头尾部速度计算了射流的侵彻深度。结果表明药型罩经过切分后有利于减小射流的杵体和速度梯度,增加射流的拉伸长度,有利于增强射流的侵彻效果。在本研究范围内切分比例为1/1的药型罩形成的射流最佳。     

切削参数对CFRP制孔缺陷及孔壁质量影响研究

选取不同的切削参数,对碳纤维复合材料(CFRP)制孔质量有很大影响。因此深入研究碳纤维复合材料在使用不同类型刀具下选取不同的切削参数的制孔缺陷具有重要意义。本文设计了单因子试验,选取制孔刀具传统麻花钻、螺旋铣刀、台阶钻、烛心钻,分别在不同切削参数下对CFRP进行了切削制孔试验,并且利用超景深电子显微镜观测加工缺陷,使用表面粗糙度测量仪测量孔壁粗糙度,并引入分层因子的概念对出口缺陷进行了分析对比研究。研究结果表明,在CFRP制孔中孔壁表面粗糙度受主轴转速的影响比较大,远远超过了进给量,通过选择适当的切削参数,能够获得较小孔出口处的分层缺陷,并且能够有效提高孔表面质量。