摘要：使用CO2红外激光对商业聚酰亚胺膜(PI)胶带进行物理改性,激光烧结PI表面产生微结构凸起状的石墨烯。采用接触角测试仪表征了液态金属(EGaIn)在PI未处理光滑面与石墨烯微结构粗糙面上的接触角,结果表明,激光对PI的物理改性使得液态金属与基底的接触角从135°±2°提高至140°±2°。利用液态金属在不同表面表现不同亲疏水性的性质,液态金属在基底能够沉积出特定设计的电路图案。通过转印的方式把模板基底上的液态金属转移至柔性硅胶基底。制备的柔性电路展示了良好的导电性及可穿戴性,在柔性电路及智能穿戴领域有着广阔的应用前景。

摘要：由于电场强度能够影响铁电材料的极化强度和介电常数,因此唯象系数a0是电场强度的隐函数.在铁电相区域,唯象系数a0由铁电极化强度和介电常数倒数确定,是电场的非线性函数.在顺电相区域,唯象系数a0由介电常数倒数确定,也是电场的非线性函数.本文研究了铁电共聚物、铁电三聚物和钛酸锶钡钙陶瓷的唯象系数与电场的关系,发现唯象系数随电场的增加而增加,最大约1倍.电卡强度被用来表征电卡材料在电场作用下的电卡效应强弱,通过研究电卡强度可以发现高效率的电卡材料.本文通过热力学理论,得到了电卡强度的解析表达式,发现唯象系数、相变温度、极化强度、比热以及相变温度处的介电常数峰值,对电卡强度具有明显的影响.该表达式适用于一级相变材料、二级相变材料、以及弛豫型铁电体.

摘要：电卡效应制冷是一种新兴的绿色固态制冷技术,由于具有成本低、COP高及可微型化等优点被认为是取代传统压缩机制冷的选择之一。现今阻碍电卡制冷器件应用的主要问题是电卡材料单片温变不足,在器件设计中采用回热式或串联式结构可将材料温变放大至工程应用量级。介绍了串联式电卡制冷器件中热开关装置的概念、性能指标及目前国内外相关研究成果并结合电卡效应原理分析了不同种类热开关在电卡制冷器件中的适配性。介绍了回热式和串联式电卡制冷原型器件的研究成果,基于串联式电卡制冷器件进行模拟计算,分析热开关装置的性能对制冷器件性能的影响。串联式结构理论上更适配于电卡制冷器件,利用电场驱动流体介质的热开关装置响应速度快、断开热阻大的特点可以帮助串联式电卡制冷器件突破现今技术瓶颈,从而发挥电卡制冷技术在各制冷系统领域的技术潜力。

摘要：随着风电、光电等绿色能源的利用和对大功率电力电子装备需求的增加,大功率储能器件受到了广泛的关注,而具有高储能密度和高储能效率的(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O_(3)(PLZST)反铁电体陶瓷用于超级介电储能电容器具有明显的优势。但是,受到陶瓷本身高烧结温度(1200~1300℃)的限制,难以适应贱金属内电极多层陶瓷电容器的应用。为了适应贱金属铜(Cu)内电极的烧结,将玻璃粉MgO–Al_(2)O_(3)–ZnO–B_(2)O_(3)–SiO_(2)(MAZBS)添加到(Pb_(0.97)La_(0.02))(Zr_(0.55)Sn_(0.41)Ti_(0.04))O_(3)(PLZST)反铁电体陶瓷中,使烧结温度低于铜内电极的熔点。研究结果表明:当添加了玻璃粉MAZBS的质量分数为0.75%时,PLZST陶瓷在较低的温度(930℃)下可以实现致密烧结,且陶瓷在室温和外加电场300 kV/cm下具有较高的放电储能密度(6.08 J/cm^(3)),和储能效率(77%)。

摘要：采用两步法制备了铌镁酸铅-钛酸铅((1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(简称PMN-PT))(x=0.05,0.06,0.07)粉体,再采用流延法及一系列烧结工艺制备出厚度约为40μm的厚膜陶瓷。采用XRD和SEM对厚膜陶瓷样品的微观结构进行了表征,并分别采用阻抗分析仪和铁电综合测试仪得到了厚膜陶瓷的介电性能和电滞回线,再通过对电滞回线进行积分可得样品的储能密度和储能效率。结果表明:实验得到的PMN-PT厚膜陶瓷具有典型的弛豫型铁电体的特征;在室温附近获得相对介电常数大于20000的厚膜陶瓷;在30℃,测试频率为10 Hz,外加电场强度为15 MV/m时,x=0.05,0.06和0.07时的厚膜陶瓷储能密度分别达到0.87,0.94和0.88 J/cm3,对应储能效率分别为72.28%,81.44%和81.54%。

摘要：采用静电纺丝工艺制备了聚偏氟乙烯(PVDF)纤维,设计了一种无线可穿戴式的脉搏监测系统.利用柔性纤维结构对于皮肤表面的良好贴合能力和高灵敏度,检测桡动脉处的表皮脉搏振动情况,通过蓝牙传输方式将脉搏信号实时发送至上位机,实现对脉搏的长时间监控.结果表明:该纤维结构传感器的灵敏度几乎是无结构压电薄膜的2倍;与商用指夹式血氧脉搏仪相比,平均脉率误差低于3%,在监测人体生理信号的医学领域具有实用价值.

摘要：为了适应未来小型自动化机器的驱动需求,设计并实现了一种基于单层介电弹性体薄膜的旋转步进柔性驱动器。相对于传统双轴拉伸装置,自制的八爪拉伸装置使介电弹性体薄膜的预拉伸更均匀。测试了不同预拉伸量下介电弹性体驱动器的最大形变量,确定了制作驱动单元所需的介电弹性体薄膜最佳的预拉伸量。最终通过合理的设计将棘轮机构和驱动单元相结合实现了旋转步进柔性驱动。由于介电弹性体驱动器存在迟滞现象,导致驱动器的步进频率会随着负载质量的增大而减小。通过调节驱动信号的频率,可以改变驱动器的负载能力及步进频率。试验结果表明,当驱动电压为4.53 kV,空载时驱动器步进频率最高可达2.3 Hz;负载时,最大负载为263 g,即峰值扭矩为13.15 mN·m,此时步进频率降至0.22 Hz。

摘要：采用电沉积方法,将石墨烯与镍离子共沉积到被保护的铜基底上,制备了镍-石墨烯复合镀层.通过X射线衍射(XRD)、扫面电子显微镜(SEM)等方法对复合材料的物质结构、表面形貌特征进行了表征,采用海水浸泡方法研究了复合材料的抗腐蚀性能.结果表明:当电流密度为5 A/dm2时,共沉积方法制备的镍-石墨烯复合镀层平整连续,晶粒较小,石墨烯穿插于多个镍颗粒之间,将镍颗粒包裹于其中,能有效阻断海水中的酸根、碱性离子对铜基底的腐蚀作用,明显增强了复合材料的耐腐蚀性.此研究对船舶及海洋工程金属构件的抗海水腐蚀方法具有一定的参考价值.

摘要：该文提出一种用于本科教学实验的甲醇蒸汽重整制氢(MSR)和微管式固体氧化物燃料电池(MTSOFC)教学演示仪。阳极支撑型MTSOFC和MSR催化剂分别使用挤出成型-浸浆工艺和液相合成法制备。结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征MTSOFC和MSR催化剂材料特性,并使用色谱、电子负载分析本教学演示仪器的功能特性。纳米铜修饰的氧化锌MSR催化剂,在防止碳沉积的同时,其氢气选择率>40%。便携式教学演示仪使用的MTSOFC以甲醇重整合成气为原料,在720℃操作时,最大输出功率密度(MPD)为0.53 W·cm^(–2)。本仪器还配制了额外的扩展接线柱,学生可根据其他应用场景,展示燃料电池的功率特性。

摘要：利用激光测振仪和测振控制器设计了一套“非接触”式结构健康监测系统。通过激光测振仪的非接触式光纤探头,监测悬臂梁在不受外界荷载的情况下做自由振动的运动特性。通过数据采集卡,将振动解码器解码的电压信号进行AD转换,并实时将采集的信号发送至上位机,经过Labview软件连接,实现对悬臂梁的运动状态进行实时监测,并分析是否发生损伤。结果表明:该结构健康监测系统能够准确地监测悬臂梁的振动情况并提取损伤特征,判断损伤是否发生。在预防大型建筑结构安全事故,保障人们生命财产安全方面具有使用价值。