摘要：提出一种新型可降解软磨料用于磨料水射流清洗技术,分析对比不同硬度磨料水射流清洗再制造零部件的清洗性能和表面损伤规律.采用石榴石硬磨料水射流、核桃壳软磨料水射流和纯水射流3种射流方式,开展清洗零部件污垢的对比试验;在不同清洗方式下,分析清洗速率、比能耗、清洗后表面粗糙度、最大坑深等4个方面的差异,并从宏观和微观层面分析不同清洗模式下基体损伤情况.结果表明,核桃壳软磨料能够有效去除表面污垢和杂质,降低比能耗,提高清洗速率,同时又不会对基体表面产生较大的损伤,在再制造业清洗或对表面粗糙度要求高的场合下,是一种较为理想的选择.

摘要：利用低共熔溶剂(DES)较强的氢键拆解能力定向解构角蛋白分子间的次级键,结合还原剂和DES高效断裂二硫键的能力,建立了一种弱损溶解并提取鸡毛中角蛋白的方法。以氯化胆碱为氢键受体(HBA)、乙醇胺、乙二醇、乳酸等为氢键供体(HBD),设计合成了3类(碱性、中性和酸性)13种功能性的DES,考察了还原剂用量(以鸡毛质量为基准,下同)、温度、DES中水质量分数对角蛋白相对分子质量和提取率的影响,通过密度泛函(DFT)理论计算和溶剂显色参数分析了DES内部的氢键网络结构,研究了DES对鸡毛角蛋白的弱损溶解机制。结果表明,以乙醇胺为HBD,不添加还原剂,在n(乙醇胺)∶n(氯化胆碱)=2∶1、DES中不含水、温度65℃、0.5h的最优条件下,再生角蛋白提取率为31.8%,相对分子质量最高,为66000。以乙醇胺为HBD制备的DES具有还原性,作为碱性DES,其内部的氢键数量多,氢键作用小,氢键能低,可以打乱鸡毛内部的氢键网络,而不会对鸡毛二级结构造成太大破坏。

摘要：轻量化结构设计可以在保持性能的同时降低产品质量,对汽车高铁、航空航天等行业实现节能减排具有重要意义。聚乳酸具有可降解、易打印、良好的力学性能等优点,在3D打印领域得到广泛应用。本文中以可降解材料聚乳酸为研究对象,以拓扑优化作为轻量化结构设计的方法,采用熔融沉积3D打印技术,探究拓扑优化过程中参数(体积分数和惩罚因子)对工件在弯曲载荷下总变形的影响。对不同填充率下拓扑优化前后的工件质量进行对比,并探究了拓扑优化后不同熔融沉积3D打印速度下工件的弯曲性能。结果表明,当体积分数取40%、惩罚因子取3时,拓扑优化后模型最大变形量满足优化目标;3D打印的拓扑优化工件可以实现50%的减重且保持较高的弯曲力,但弯曲模量和变形量略有下降;降低打印速度对拓扑优化后工件的力学性能影响不大。

摘要：针对无人机集群空中博弈对抗体系的指挥控制问题,系统阐述了无人机集群协同空战典型场景的作战过程模型,分析设计了空中无人机集群博弈对抗体系的作战任务剖面,构建了空中无人机集群协同作战体系信息流程模型。研究结论能够为空中无人作战体系构建、无人集群协同空战指挥控制架构以及协同作战规划设计方法等研究提供理论支撑。

摘要：储层可压性评价是判断储层被有效改造的难易程度以及确定压裂“甜点”的有效方法。然而,目前国内外的储层可压性评价方法主要集中在单一岩性上,未考虑多岩性组合情况。选取松辽盆地大情字井地区青山口组砂-页夹层型储层为研究对象,通过对不同深度的砂岩和页岩进行X射线衍射和岩石力学实验,利用模糊层次分析法建立一种新的基于能量演化与应力-应变曲线中不同阶段脆性敏感指数的脆性评价方法。同时,对复合岩石脆性破坏程度进行分析和定量评价,将复合岩石脆性指数与矿物含量和黏聚力结合,建立多岩性复合储层的可压性评价体系。实验结果表明:复合岩样的单轴和三轴抗压强度随着页岩夹层厚度减少而降低,但脆性指数随页岩夹层厚度减少先降低后增加,可压性指数随围压增加而降低。基于连续取芯进行的力学实验和矿物含量实验,绘制可压性指数随埋深变化的曲线,将现场微地震监测结果与对应埋深储层段的可压性指数进行比较,验证了该可压性评价方法的准确性。研究结果为多岩性复合储层的压裂设计提供了关键参数和理论依据。

摘要：轻质高强韧结构设计一直是力学和材料等学科交叉的前沿问题,也是工程应用的不懈追求.生物材料经历数百万年进化,兼具轻质、高强度和高韧性力学性能,成为高性能工程材料设计的模板.然而,生物材料往往具有跨尺度、多层级的复相结构和界面特征,会产生非线性、多过程的变形和断裂行为,进而决定强度和韧性等力学性能.如何发展定量的力学模型、阐明生物材料的结构-界面-强韧力学性能间的关系,并为高性能仿生材料制备提供优化设计方案成了近期的研究前沿.本文以极具代表性的生物“砖泥交错结构”和“扭转纤维结构”为例,从力学模型和力学机制方面,首先梳理仿生异质结构代表性单元体(RVE)的非线性力学响应与其结构间的关联;然后讨论含主裂纹仿生异质结构的断裂行为及其与RVE结构间的关联;进一步,基于力学模型和机制,给出优化强度、韧性、抗冲击性和断裂韧性等性能的力学设计方案;最后,提出仿生异质结构非线性力学与优化设计中存在的挑战和未来的发展方向.

摘要：MXene作为新兴的二维导电材料,在储能器件的电极和电解质设计及应用等方面引起了科研人员的兴趣。近年来,在锂硫电池研究中,MXene材料优异的导电性及对多硫化物的吸附作用使锂硫电池的性能明显提升。功能化设计可避免MXene材料自堆叠等缺陷,调控其对多硫化物的吸附强度,并赋予MXene催化多硫化物氧化还原反应的功能。本文综述了功能化MXene材料目前主要的制备方式及其对表面官能团的影响,分析了功能化MXene对多硫化物的吸附作用和对穿梭效应的抑制机制及对氧化还原反应动力学的提升机理,讨论了MXene材料在锂硫电池应用中可能存在的问题和改性前景。

摘要：为了深入研究宽谱段背景光辐射,满足实时测量天空背景辐射的科研试验任务需求,自主设计了一套宽谱段天空背景光辐射计,能实现全天空扫描和定点观测两种测量模式,扩展了可测量波段,完成了200~2500 nm波段积分辐亮度的测量。基于设备的总体结构原理图,详细介绍了各个分系统部件的研制方案,给出了各项详细的技术指标以及设备的标定原理和实验,并对设备的不确定度进行了分析,结果符合不确定度的要求,证明了其可靠性。利用宽谱段背景辐射计在长春地区进行实测,并对数据进行简要分析,测量结果满足辐射变化规律,为科研和具体应用提供了一种新的有效方式。

摘要：受青蛙后肢的运动过程和对称式结构的启发,提出一种兼顾长行程和较高工作频率的柔顺刀具导向平台,解决了刀具导向平台中直驱式工作行程短和放大式工作频率低的问题。首先,提出柔顺导向平台初步模型,确定重要杆件长度。其次,利用有限元分析对初步模型进行多目标优化设计,并采用熵权法和优劣解距离法(TOPSIS)进行得分排序。在此基础上,进一步利用有限元分析进行结构的多工况拓扑优化。最后,加工试验样机进行实验测试。有限元分析和试验结果表明:该导向平台放大比为4.67,最大行程可达90μm左右,一阶固有频率为1765 Hz,实现了长行程和高频率的运动;同时,导向平台的分辨率可达亚微米级,轨迹跟踪误差约为2%。综合仿真结果和实验测试结果,所提出来的柔顺刀具导向平台可以实现精密导向运动。

摘要：活性层与电极之间的界面层材料对有机太阳能电池(OSCs)至关重要,它直接影响器件的性能和稳定运行。作为一种广泛应用的电子传输材料,氧化锌(ZnO)纳米颗粒(NPs)较高的表面缺陷态易在表面吸附水氧,严重影响OSCs的效率和稳定性。因此,本文设计了一种既能钝化表面缺陷又能调节能级的聚乙烯亚胺(PEI)包覆ZnO NPs的协同策略,采用水热法成功合成了ZnO@PEI NPs,并将其作为电子传输层(ETL)应用于基于PM6∶BO-4Cl∶PC61BM的OSCs中。结果表明,使用ZnO@PEINPs作为ETL制备的光伏器件的光电转换效率(PCE)略有下降,但由于包覆的PEI钝化了ZnO表面缺陷,ZnO@PEI NPs器件展现出更好的空气和紫外稳定性。本研究提出了一个构建多功能、高稳定性ETL的有效策略,为实现高稳定OSCs提供了一条适用的新途径。