摩擦纳米发电机表面电荷密度研究进展

 纳米摩擦发电机可以收集环境中不同形式的机械能，在自驱动系统、物联网和蓝色能源等方面具有巨大的潜在应用价值。作为能量器件，纳米摩擦发电机的实际应用在于进一步提高功率输出，其核心在于提高摩擦电荷密度。介绍了提高摩擦表面电荷密度的技术方法，综述了提高摩擦纳米发电机电荷密度的研究进展。同时，以接触-分离模式的摩擦纳米发电机为例，探索了摩擦表面电荷密度的影响因素和改进措施，以为实现摩擦纳米发电机超高电荷密度提供新的研究方向。     

摩擦纳米发电机在自驱动智能交通系统的应用研究进展

 摩擦纳米发电机具有供电和高灵敏度传感的双重功能,能够在自驱动智能交通系统中发挥重要作用。综述了近年来摩擦纳米发电机在公路及铁路智能交通系统中的应用,包括车辆检测、尾气处理、振动能收集、风能收集等,分析了摩擦纳米发电机在智能交通系统应用过程中存在的挑战,展望了摩擦纳米发电机在材料、信息、电子、机械、交通等多学科交叉的发展趋势。     

生命不止,能量不息——植入式摩擦纳米发电机的研究与应用

 2012年,研究人员提出了一种将机械能转化为电能的摩擦纳米发电机（TENG）,该技术近年来得到了飞速发展,实现了对人体运动能、风能、声波能、海洋能等各种机械能的收集。其中植入式摩擦纳米发电机（iTENG）可将生物体内的心跳、呼吸肌运动等生物机械能转化为电能并驱动有源植入式医疗器件,可显著提高可植入式医疗器件的使用寿命,在未来植入式医疗行业中有着潜在的应用前景。本文综述了iTENG的结构、工作原理、输出性能及其在有源植入式医疗器件供能应用等方面的最新研究进展,并在此基础上进一步分析iTENG应用到临床治疗所面临的挑战。     

复合型能源电池研究进展

 与摩擦纳米发电机（TENG）单纯收集环境机械振动能量相比,与TENG相结合的新型复合能源电池能够收集多种形式的能量,具有更宽的工作频率范围和更好的输出性能。近年来,复合型能源电池逐渐向小型化、便携化、智能化发展。分别从TENG与太阳能电池、电磁发电机、压电纳米发电机、多种类型发电机以及其他能源电池相结合等几个类别,综述了复合型能源电池在工作模式、结构、能量输出、应用等方面的研究进展,讨论了复合型能源电池面临的挑战。对其发展前景进行了展望,认为复合型能源电池需要进一步在集成化、大功率、长寿命等方面深入开展研究。     

摩擦发电机在微弱能量收集中的应用

新型的摩擦发电机是基于摩擦起电效应和静电感应相互耦合的能量转换设备,是一种可持续的、稳定的、绿色的能源供给方式。当摩擦发电机应用于各种微弱环境能量的收集时,其器件结构需要精心地设计,以满足灵敏度和效率的要求。概述了多种适用于微弱能量条件的摩擦发电机设计,分析了其工作原理与应用场景,展望了该技术未来在人体健康监测与医疗设备的发展、可持续电子系统的建立以及安全预警设备的完善等方面应用的前景。     

CFD在某实验动物房气流组织研究中的应用

采用数学模拟方法对某实验动物房现有方案下的室内气流组织效果进行评价,在此基础上提出优化方案,通过有效控制室内气流流向,使洁净操作区的空气可以循环使用,达到减少系统能耗的目的.     

用于改进水质的生物膜技术

由于传统的和新兴的水处理技术可选择的范围很广，生物膜技术亦被广泛地用于水质的改进，并且它的应用范围正在不断增加．对于一个好的生物膜技术，其关键就是有一个适当高的比表面积．大比表面积可减少系统的体积，占地面积和造价．而另一方面，若比表面积太大，有可能引起氧传递和堵塞问题．对生物膜技术最好的选择取决于它具有什么用途．如果以体积小为主要目的，流化床生物膜反应器具有最高的比表面积．但是循环床生物膜反应器、生物曝气滤池和气升式内循环反应器比传统的滴滤床和生物塔的比表面积要高．生成甲烷的生物膜法具有最高体积负荷，因为在这一过程中，氧的传递不是限制因素．如果以出水质量为主要目的，曝气生物滤池具有较好的应用前景，因为它们也是以颗粒滤池形式操作．最后，当目的是还原氧化性的污染物，而不是去除BOD时，氢气渗透滤膜表面上附着生物膜的反应器已引起人们的注意．     

粉煤灰电特性与摩擦高压静电脱炭技术试验研究

在研究认识粉煤灰电特性基础上,提出了采用摩擦高压静电脱炭技术降低粉煤灰中残余炭含量提高粉煤灰活性的技术方法,摩擦电选试验表明,这种静电脱炭的方法是有效的,将为解决我国粉煤灰的资源化问题提供有益的借鉴.     

Particle methods for multiscale simulation of complex flows

The multi-scale structures of complex flows have been great challenges to both theoretical and engineering researches, and multi-scale modeling is the natural way in response. Particle methods (PMs) are ideal constitutors and powerful probes of multi-scale models, owing to their physical insight and computational simplicity. In this paper, the role of different PMs for multi-scale modeling of complex flows is critically reviewed and possible development of PMs in this background is prospected, with the emphasis on pseudo-particle modeling (PPM). The performances of some different PMs are compared in simulations and new development in the fundamentals and applications of PPM is also reported, demonstrating PPM as a unique PM for multi-scale modeling.     

一种光触媒高效空气净化器的实验研究

为了达到高效净化空气的目的,从物理方法入手,利用二氧化钛光触媒的光催化作用、短波紫外线和臭氧的生物效应原理,通过"多波段谐振光源"和"导流回旋风道"的设计,研制出一款光触媒高效空气净化器,具有净化空气能力强、效果持久稳定、无二次公害和维持费用低、操作简便、适用范围广等优点.细菌的去除效率在90.9%以上,甲醛去除效率为...     

雾化电晕放电除尘原理及其特性研究

出了一种新型静电除尘器结构和原理，采用新的电极结构，通过雾化电晕放电和水的循环利用，实现长期、高效并且无污水排放的静电除尘，解决了烟气污染源中黏性的微米及亚微米颗粒对传统除尘器所带来的种种弊端；对雾化电晕放电静电除尘的构造、放电特点、雾化电晕放电伏-安特性、雾化状态、温度的影响和电极清洗效果均进行了实验研究，为采用雾化电晕放电净化黏性粉尘的烟气提供了理论依据和必要的实验基础．     

Self powered systems by nanogenerators and smart MEMS by piezotronics

Developing wireless nanodevices and nanosystems is of critical importance for sensing, medical science, environmental/infrastructure monitoring, defense technology and even personal electronics. It is highly desirable for wireless devices to be self powered without using battery, without which most of the sensor network may be impossible. The piezoelectric nanogenerators have the potential to serve as self sufficient power sources for micro/nano systems. For wurtzite structures that have non central symmetry, such as ZnO, GaN and InN, a piezoelectric potential (piezopotential) is created in the crystal by applying a strain. The nanogenerator is invented by using the piezopotential as the driving force for electrons to flow in respond to a dynamic straining of piezoelectric nanowires. A gentle straining can produce an output voltage of up to 20～50 V from an integrated nanogenerator. Furthermore, piezopotential in the wurtzite structure can serve as gate voltage that can effectively tune/control the charge transport across an interface/junction; electronics fabricated based on such a mechanism is coined as piezotronics, with applications in force/pressure triggered/controlled electronic devices, sensors, logic units and memory. By using the piezotronic effect, it is showed that the optoelectronic devices fabricated using wurtzite materials can have superior performance as solar cell, photon detector and light emitting diode. Piezotronic is likely to serve as “mechanosensation” for directly interfacing biomechanical action with silicon based technology and active flexible electronics. The paper gives a brief review about the basis of nanogenertors and piezotronics and their potential applications in smart MEMS (micro electro mechanical systems).     

纳秒脉冲激光对钕铁硼材料表面清洗试验研究

利用激光清洗技术对钕铁硼材料进行清洗试验,探究不同激光功率对钕铁硼材料清洗效果的影响。通过扫描电子显微镜(scanning etectron microscope, SEM)和X射线能谱仪(energy dispersive spectroscopy, EDS)分析清洗后钕铁硼材料表面形貌及元素组成成分;利用白光干涉仪检测清洗后钕铁硼材料表面的粗糙度。结果表明,清洗后钕铁硼材料的表面粗糙度随着激光功率的增大先增大后减小随后又增大;激光功率较小时,钕铁硼材料表面存在烧蚀划痕和残留的腐蚀坑,表面C、O元素不能有效去除,清洗效果不佳;在激光功率为12 W,清洗后的材料表面光洁平整,无C、O元素,表面晶相组织完整清晰无破坏,说明此时激光清洗效果最佳;当激光功率更大时,超过材料的损伤阈值,表面出现微裂纹和细小的孔洞,说明清洗效果变差。     

空气洁净技术应用研究

本论述了空气洁净技术在工业领域和生物净化领域应用，指出了洁净技术发展国内外存在的差距，提出了应用数理统计分析评价生物洁净技术在无菌罐装中应用效果的数理评价方法。     

太阳能热气流技术研究进展

太阳能热气流技术是近几十年来发展迅速的太阳能热利用技术,它拥有环境友好、技术成本低、应用领域广、适合大规模发电利用等特点。这些年国内外学者对太阳能热气流技术的发展和太阳能烟囱的应用做出了大量杰出的研究工作。总结了近期尤其是近一两年太阳能热气流技术在发电以及暖通领域的最新成果,为我国太能热气流技术的进一步发展提供依据。     

纳米制造中污染物的检测与清除

研究纳米器件和超大规模集成电路制造中污染物的来源及其特点.列出简单方便、实用有效的清除污染物的方法和步骤,通过该方法,可以清除基底表面大于300 nm的有机和无机污染物.给出简单地检测和评估基底表面污染物含量和大小的方法,并设计一种实验室在线测量空气中悬浮粒子浓度的简单设备,提出制备超纯净水的工艺流程.     

三层多孔板电除尘器气流均布数值研究

气流分布均匀性对电除尘器粉尘脱除效率有着十分重要的影响,通过计算流体动力学软件Fluent对某电厂1 000 MW级机组电除尘器气流均布特性进行数值模拟研究,其中多孔板简化为多孔介质模型,流场的模拟采用k-ε双方程,数值计算采用SIMPLE算法,结果表明,在电除尘器入口喇叭口处设置三层多孔板,且开孔率设置为50%、30%、30%,气流均布性最佳;进口流速为6 m/s时,电除尘器气流均布满足合格要求,并对比了有无灰斗挡板对气流均匀性的影响,发现灰斗挡板可以有效减小灰斗内部涡流现象,提高粉尘脱除效果。     

基于超弹性PDMS的摩擦纳米发电机的性能研究

常用于摩擦纳米发电机的聚二甲基硅氧烷是一种超弹性聚合物,但迄今对其理论分析均采用线弹性本构假设,没有通过实验证明其是否有效.首先基于超弹性本构对PDMS摩擦纳米发电机的接触力学和静电感应性能进行仿真;其次通过光刻和复型工艺制备了PDMS金字塔织构,构建了摩擦纳米发电机实验装置,并将实验与理论结果对比.研究表明:随着施加压力增大,摩擦纳米发电机的接触面积和开路电压均随之增加,之后趋于稳定;相比于超弹性本构,采用线弹性本构高估了金属与PDMS的接触面积,低估了使摩擦纳米发电机开路电压稳定所需施加的压力;采用超弹性PDMS本构的仿真结果与实验更为吻合.      

Thermoelectric properties of polycrystalline (SnSe)1-x(AgSnSe2)x/2 alloys

SnSe is considered as a thermoelectric material with great potential and advantages due to the record of high thermoelectric figure of merit (ZT) of 2.6 ?at 923 ?K in single crystals. However, it is difficult to use single crystal SnSe in practice due to its poor mechanical properties and high manufacturing costs. Meanwhile, the polycrystalline SnSe also is also not suitable for applications due to its much lower thermoelectric performance compared with single crystal SnSe. Therefore, improving the thermoelectric properties of polycrystalline SnSe has become a hot research topic. In this paper, AgSnSe₂ doped into SnSe to increase the carrier density of the system and thus improve its thermoelectric properties. It is found that the addition of AgSnSe₂ can effectively improve the thermoelectric performance of polycrystalline SnSe. A peak ZT of 0.81 was obtained at 713 ?K for (SnSe)_0.95(AgSnSe₂)_0.025, which is 305% higher than that of the undoped one. This reveals that AgSnSe₂-doped SnSe alloy may become a thermoelectric material system with great application potential and significance.     

座底式水平轴潮流能电站载体设计及性能分析

 潮流能是一种可再生清洁能源,它的有效开发利用对于改善中国的能源架构具有重要意义。潮流能电站在技术开发和工程示范两个方面都在快速发展,但关于潮流能电站载体设计及其性能分析方面的研究较少,远远不能满足当今技术应用快速发展的需求。本文以导流增强型潮流能电站为研究对象,基于座底式水平轴潮流能转换技术,开展潮流能发电装置的总体设计,提出了3种载体方案,并对其进行流体动力载荷计算及支撑结构强度分析。通过对不同载体结构方案进行对比可以得到,三角形双支撑及四边形双支撑方案都能满足强度和变形的要求,其中三角形方案的稳定性和经济性较好,且安装维护较为便捷,因此选定三角形双支撑方案为最佳方案。研究结果将为座底式海洋潮流能电站的开发和应用提供参考和借鉴。