摘要：针对电梯失电制动器制动时摩擦片与夹持片和吸持片摩擦振动会产生噪声的问题,通过建立制动器三维模型,使用复特征值分析法分析在夹持片表面、吸持片表面和摩擦片表面进行不同织构设计对系统不稳定模态分布和振动特性的影响规律。并通过显式动态分析法进行进一步对比分析。结果表明,在夹持片表面设计沟槽织构时对比其他表面和织构系统相对最稳定,且夹持片表面竖槽和摩擦片表面横槽配合组成的十字形状配合织构的减振降噪效果最为显著。通过研究十字配合织构的接触应力发现,配合织构可以减少接触应力的集中程度,使应力分布更加均匀,从而提升制动器系统的稳定性,使摩擦噪声强度减弱。研究结果将为失电制动器织构化表面设计和降噪处理提供新的思路和依据。

摘要：设计了电化学与增材复合制造实验,采用电化学喷射加工方法整平增材制造工件的粗糙表面,消除表面球状凸起和涟漪形貌,有效降低了表面粗糙度,得到了高质量的平整表面。本论文中的科研实验可以帮助学生深入理解增材制造与电化学的基本原理,锻炼学生的实验操作和解决问题能力。通过探索和研究实验中的问题,学生的科学素养得以提升,为未来的科学研究和职业发展打下坚实的基础。

摘要：液滴在织构基底上的自驱动对于理解一些生物表面水的定向运输和自清洁具有重要意义.本文提出了一种楔形铜基底-单层石墨烯覆层结构,实现了水滴从楔形基底尖端向宽端的定向快速自驱动.运用分子动力学方法研究了液滴在织构基底上的自驱动行为,结果表明,受基底表面润湿梯度和Young-Laplace压力梯度驱动的水滴最大速度可达73.8 m/s.能量变化规律表明,液滴势能和液滴与基底之间的相互作用能存在竞争关系,使得液滴与基底之间的相互作用能有部分转化为液滴势能,部分作用于液滴驱动.从理论上给出了楔形基底上液滴的最大位移与楔形基底角度、基底润湿性和液滴表面张力之间的关系,通过分析微纳尺度楔形基底宽度的非连续线性增加对液滴自驱动的影响,解释了液滴最大位移的理论值与模拟值的差异.此外,发现了尺寸较小的液滴更易获得较大的自驱动速度,分析了高速运动的小液滴在无润湿梯度基底上的长距离减速运动对液滴位移规律的影响,明确了楔形基底两侧悬浮状态的石墨烯对增强液滴输运效率的作用机制.研究结果将对实现液滴自驱动的单层石墨烯覆盖的功能织构表面设计具有理论指导意义.

摘要：基于接触生电与静电感应原理的摩擦纳米发电机(TENG)及其自供能传感器在新能源和物联网等领域有重要的应用前景.存在电负性差异的聚合物材料在接触分离过程中,由于电子的转移,在聚合物周围空间会产生变化的静电场,已有的TENG研究中,主要利用垂直于摩擦层和电极层平面的场强产生静电感应,忽略了聚合物周边的电场效应.根据静电感应原理,处于电场中的导体其内部电荷会重新分布,这为导体在与摩擦材料不接触的情况下导体表面产生感应电信号提供了途径.本文设计了一种利用摩擦层周围变化静电场的非接触式摩擦纳米发电机(NC-TENG),研究了硅胶薄膜和丁腈橡胶薄膜在接触分离过程中,导体与摩擦材料的距离、导体感应面积尺寸及导体相对于摩擦材料所处方位等参数对感应电输出性能的影响.结果表明,在与摩擦材料完全分离的情况下, NC-TENG可以产生稳定的电信号输出. NC-TENG的感应电压随着导体与摩擦材料距离的增大而减小,随着导体感应面积的增大而逐渐增大,对于尺寸为30 mm×30 mm的摩擦材料,导体在面积为60 mm×45 mm时NC-TENG的电输出趋于稳定,产生约13 V的开路电压.此外,导体相对于摩擦材料所处的方位对感应电输出也具有显著的影响.本文设计的NC-TENG提供了一种新颖的电输出产生模式,为接下来对TENG的研究及自供能传感器的应用提供了更多可能性.

摘要：21世纪是以高科技信息为主导,不断创新、创意、创造的时代,新的教育形势对教师素质提出了更高、更全面的要求,要求教师成为学生成长的引领者,学生潜能的唤醒者,学生知识建构的促进者,教育艺术的探索者,校本课程的开发者。本文将在教育新改革的背景下,探讨新型教师应该具备的素质,以教师素质的提升作为教育教学的突破口。

摘要：时间维度选择性反渗透原理虽然克服了反渗透膜微孔尺寸的限制,一定程度上突破了渗透性和选择性之间的平衡,但多层反渗透膜时间维度的滤盐机理尚未明晰.本文采用分子动力学方法,揭示了多孔石墨烯反渗透膜的厚度和剪切速度对盐水反渗透特性的影响规律.结果表明,随着多孔石墨烯反渗透膜旋转速度的增加,离子截留率增加而水通量先增加后降低;反渗透膜厚度的增加会提高离子截留率,但阻碍了水通量的上升.本文创新性地对三层石墨烯反渗透膜上的纳米孔结构进行了设计研究,发现梯度孔结构在保证高选择性的同时提高了渗透性;供给端最内层纳米孔径的变化对水通量的影响最为显著,水通量随该孔径的增加而快速上升.研究结果进一步阐明并验证了时间维度反渗透滤盐机理,利用梯度孔的设计提升了相同膜厚度情况下的水通量,为大尺度滤盐设备的设计研发提供了理论基础.

摘要：单层石墨烯凭借超薄的厚度和优异的力学化学防污性能,成为新一代纳滤膜材料的最佳选择之一.本文采用经典分子动力学方法,研究了氢化多孔石墨烯反渗透膜对盐水的反渗透特性.结果表明,水渗透量会随着驱动力、孔径和温度的增加而增加;而孔径大于水合半径的条件下,盐离子截留率会随驱动力和温度的增加而降低.当反渗透膜和盐水存在切向运动时,随着切向速度的增加可以有效提高盐离子截留率和减弱浓差极化现象,但也在一定程度上牺牲了水通量.通过分析水流沿渗透方向的能障分布、水分子的氢键分布和离子水合状态,解释了各参数变化对盐水在氢化多孔石墨烯中反渗透特性的影响机理.研究结果将提供基于单层多孔石墨烯反渗透特性的理论认识,并将为纳米级反渗透膜的设计提供帮助.

摘要：摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG)作为一种新兴的发电技术在高熵能源收集、可穿戴电子器件以及自驱动传感系统中取得了重要的发展。但是由于TENG固有的高阻抗特性,高开路电压(kV)和低短路电流(μA)使得TENG的输出表征和信号采集高度依赖昂贵的仪器/设备,与此同时较高的信号处理复杂度限制了TENG在物联网中的实际应用。提出了一种简单有效的将TENG信号用于智能监测的信号采集和处理方法,并基于此设计制作了非接触式智能手势密码锁。以单电极式TENG为信号触发端,通过基于金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的唤醒电路设计实现TENG触发状态的识别,然后利用微控制器(Microcontroller unit,MCU)读取MOSFET的通断状态并处理,接着将MCU与上位机程序建立通信,最后利用上位机中的信号处理程序实现非接触智能密码锁的效果演示。该工作为TENG用于智能监测提供了实践借鉴,推动了TENG在物联网、人工智能等领域的商业化应用。

摘要：采用经典分子动力学方法研究了压力驱动作用下水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透特性.研究结果表明,水分子渗透通过石墨烯碳纳米管复合结构的渗透率明显高于石墨烯碳纳米管组合结构.水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透率随着压强的升高而增大,随着电场强度的增大而减小.考虑了温度和复合结构中双碳管轴心距对水渗透性的影响规律.系统温度越高,水的渗透率越高;随着双碳管轴心距的增加,水的渗透率逐渐降低.通过计算分析水流沿渗透方向的能障分布,解释了各参数变化对水在石墨烯碳管复合结构中渗透特性的影响机理.研究结果将为基于石墨烯碳管复合结构的新型纳米水泵设计提供一定的理论依据.

摘要：运用分子动力学方法探索了水-黑磷流-固界面各向异性、水流驱动力、黑磷通道宽度和黑磷层数等对黑磷通道内Poiseuille水流流动特性的影响规律.研究结果表明:随着驱动力的增加,边界滑移速度随之增加各向异性也会对压力驱动作用下纳米通道内的水分子的流动特性产生影响,具体表现为边界滑移速度会随着手性角度的增加而减小,而水分子黏度系数却不受各向异性的影响.发现黑磷表面天然的褶皱结构所产生的粗糙势能表面,是导致流固界面各向异性特性的本质原因.在加速度值保持不变的情况下,研究纳米通道宽度和黑磷层数对水分子流动特性的影响,发现随着纳米通道宽度的增加,水分子滑移速度随之减小;双层模型中水分子的速度分布与单层模型差异微小,而随着层数的增加,黑磷-水流固交互界面能随之增加,各向异性规律依然保持不变.研究结果将为水-黑磷流体器件设计与制备提供理论基础.