摘要：为了解决三自由度压电驱动纳米偏摆台中的多轴耦合与迟滞问题,设计了一种可以同时表征多个压电驱动器间耦合效应及其自身迟滞效应的耦合迟滞模型,并利用其逆模型进行前馈补偿以提升平台的定位和轨迹跟踪精度。首先,搭建了三自由度压电驱动偏摆台的控制系统并建立其运动学模型,将末端平台三自由度运动转化为三个压电驱动器的输出。然后,建立基于Prandtl-Ishlinskii模型的耦合迟滞模型,并对该模型及其逆模型的参数进行辨识。最后,通过开环逆模型前馈补偿来验证模型的有效性,并利用结合逆模型前馈和反馈的复合控制方法进行轨迹跟踪控制。实验结果表明:逆模型开环前馈补偿使三个压电驱动器间最大耦合位移均降低了70%以上,证明了所建立耦合迟滞模型的有效性,结合闭环反馈的复合控制方法对空间轨迹进行跟踪的最大均方根误差仅为0.06 mrad和0.42μm,相比单纯闭环反馈分别减少了72%和87.5%,最大误差也减少了76%以上,有效消除了平台中耦合迟滞的影响,提高了平台的定位精度。

摘要：航材支援保障对于民用飞机安全可靠营运至关重要,民用飞机运营在不同地区,以客户需求为牵引的航材支援同时受到地域环境和运输方式的影响。为了实现民用飞机航材敏捷支持,本文综合考虑多因素的影响,提出了航材支援网络节点权衡的嵌套层次分析法(nested analytic hierarchy process,NAHP),以及基于遗传算法(genetic algorithm,GA)的民用飞机多地域航材支援网络模型。结合民用飞机多地域运营特点,对航材支援网络影响因素进行研究,并运用NAHP对航材支援网络节点进行权衡分析,对备选节点的重要性进行排序以得到航材支援网络目标节点,从而构建以时效性为优化目标的多地域航材支援网络节点类型定位与多式联运路径优化模型,并进行GA适用性设计以对模型求解。最后,通过与人工规划航材支援方案对比,对所提方法和模型的有效性进行验证。结果表明,所提方法能够合理确定航材支援网络节点的类型和辐射范围,同时以最短时间完成航材支援任务,可为民用飞机在多地域运营的航材支援网络搭建提供可行的方法和思路。

摘要：常见的建筑物提取算法主要采用全监督的方式实现,得到的模型通常在训练数据集上表现良好,而在跨区域使用时效果不佳。基于生成对抗网络的域自适应方法虽然在一定程度上能够增强网络的迁移能力,但由于缺乏目标域关键信息,效果难以保证。设计了一种全新的端到端弱监督建筑物提取网络。首先,采用像素关联模块来提升生成网络的性能;然后,在此基础上综合运用域自适应和图像级弱标签两种策略来优化训练过程,从而大幅提升了网络模型的泛化扩展性能。采用3组数据对所提方法的有效性进行了验证,通过大量实验证明了所提方法可以有效提升建筑物提取的性能。同时,通过消融实验验证了网络中各个模块的有效性。

摘要：具有优良磁热性能的材料是磁制冷技术应用的关键.本文设计制备出了一种非晶态四元Gd_(45)Ni_(30)Al_(15)Co_(10)合金条带,系统地研究了该合金的磁热性能.Co的引入增加了合金的非晶态热稳定性,扩大了过冷液相区宽度.Gd_(45)Ni_(30)Al_(15)Co_(10)非晶态合金条带的居里温度和有效磁矩分别为80 K和7.21μB,在10 K温度下饱和磁化强度达到173 A·m^(2)·kg^(-1),矫顽力为0.8 kA·m^(-1),具有优异的软磁性能.在5 T的外加磁场下,Gd_(45)Ni_(30)Al_(15)Co_(10)非晶态合金的磁熵变峰值和相对制冷能力分别高达10.2 J·kg^(-1)·K^(-1)和918 J·kg^(-1).该合金具有典型的二级磁相变特征,可以在较宽的温度范围内实现磁制冷,且Gd原子含量低于50%,成本较低,表明该合金是一种理想的磁制冷材料.

摘要：析氧反应(OER)在锌空气电池、燃料电池和电解水等能源储存和转换设备中都有至关重要的作用.然而OER过程涉及四电子转移,导致反应动力学缓慢.尽管贵金属氧化物被认为是最先进的OER电催化剂,但昂贵的价格以及稀缺性限制了其商业应用.因此,本工作结合水热和水浴法制备了NaCu_(5)S_(3)@Ni_(x)Fe-LDH(x=1,2,3,4)纳米片阵列复合电催化剂.对样品的结构进行了表征,结果显示NaCu_(5)S_(3)和Ni2Fe-LDH充分混合,形成紧密结合的界面,有利于电荷的快速转移,这将增强两相界面处的电子调控作用,改变其局域结构特性,促进OER电催化性能.电化学测试结果显示,当电流密度为20 mA·cm^(-2)时,NaCu_(5)S_(3)@Ni2Fe-LDH在1.0 M KOH电解液中的氧析出过电位仅为227 mV,电催化性能优于原始的NaCu_(5)S_(3)(271 mV)和Ni2Fe-LDH(275 mV),并且具有长达72 h的稳定性.此外,NaCu_(5)S_(3)@Ni2Fe-LDH复合电催化剂具有较小的电荷转移电阻,较大的双层电容值(10.0 mF·cm^(-2))和电化学活性表面积(250 cm^(2)),有利于OER的进行.本工作为设计廉价、高效且稳定的OER复合电催化剂提供了切实可行的实践路径.

摘要：表面张力驱动下的内角流动理论为空间液体管理装置的设计提供重要支撑,其动态流动过程中的液体流量、流速、液面位置等参数是决定液体管理性能的关键因素.在实际应用中,受到加工条件的限制或为了提高机械承载能力,内角尖端通常存在一定的钝度.采用理论分析与实验验证相结合的方法,定量分析了钝度对内角流动特性的影响规律.结果表明,在钝度一定的条件下,液面运动距离与时间的1/2次方始终保持近似正比关系,且钝度越大毛细流动的速度越低.通过基于磁补偿原理的微重力模拟流动实验,初步验证理论模型的正确性.并将理论模型应用于以液氢和液氧为代表的低温推进剂的表面张力输运过程,发现不同条件下的流量变化规律,为低温推进剂表面张力式液体管理装置的设计提供重要基础数据.

摘要：传统材料研发模式主要基于实验“试错法”,其研发周期长、效率低,人工智能驱动的科研范式(Alfor Science)给新材料数字化研发带来了新的机遇和挑战。就新材料研发而言,借助于不断强大且成本不断降低的高性能计算算力、数据传输能力、数据存储能力等,通过大数据、云计算、人工智能以及日益增多的围绕材料设计和性能预测的各种智能算法和模型,开展计算、数据、AI和实验紧密结合的“四位一体”的“理论设计在前,实验验证在后”的材料数字化研究方法、业态和模式,可变革仅基于实验“试错法”的传统单一研发手段,进而有效降低成本。

摘要：镁合金因其低密度被视为最轻的工程结构金属材料,但因较差的塑性变形行为限制了其广泛应用,因此增强镁合金的综合力学性能已经成为当前材料领域的研究热点.本文采用分子动力学模拟方法,研究了在拉伸载荷下石墨烯对金属镁变形行为和力学性能的影响.研究结果表明,石墨烯的嵌入能够明显提升金属镁的强度和杨氏模量,并对其塑性变形阶段的第二次应变强化产生较大影响.研究指出,石墨烯镁基(GR/Mg)复合材料和纯镁的塑性变形行为相同,在塑性变形过程中均发生了从密排六方到体心立方再到密排六方结构的相变.石墨烯嵌入位置对GR/Mg复合材料上下两部分镁基体的塑性变形行为有较大的影响.当石墨烯嵌入高度较小时,石墨烯下方的镁基体塑性变形能力较强,容易发生位错滑移,而当石墨烯嵌入高度较大时,石墨烯上下方的两部分镁基体的塑性变形能力相当,它们的塑性变形行为趋于同步.此外,本文对镁基体的相变机制也进行了详细分析.本文的研究结果对于设计高性能的石墨烯金属基复合材料具有一定的理论指导意义.

摘要：由于结构巨大的自由度,缺陷石墨烯纳米带热电转换性能的优化设计是材料研究领域的难点之一.本文利用非平衡格林函数结合贝叶斯算法,对5-7环缺陷石墨烯纳米带热电性能进行了优化设计.研究结果表明,在搜寻具有高热电转换效率5-7环缺陷石墨烯纳米带的过程中,贝叶斯算法具备有效性和优越性.计算发现,利用贝叶斯算法能快速且准确地从32896个候选结构中搜索到具有最佳热电转换性能的唯一构型.即使在效率最低的一轮优化中,也仅需要计算1495个候选结构(约占所有候选结构的4.54%)即可寻找到最佳构型.研究还发现,在室温下的最佳构型5-7环缺陷石墨烯纳米带(长和宽分别为21.162nm和1.23 nm)的热电优值ZT (约1.13)较完美石墨烯纳米带(约0.14)提升了近一个量级.这主要归因于5-7环缺陷有效抑制了系统的电子热导率,使得功率因子的减弱作用和热导率的抑制作用(正效应)之间达到了最大平衡.研究结果为设计和制备具有优异热电转换效率的石墨烯纳米带热电器件提供了一种新的可行性方案.

摘要：本文通过基于群论和图论的晶体结构随机预测方法(RG2),搜索发现了3种新型二维SiP_(2)同素异构体结构α-SiP_(2),β-SiP_(2),γ-SiP_(2),并采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了它们的稳定性和电子性质.结果表明,3种新型SiP_(2)结构在热力学、动力学及机械力学方面均具有良好稳定性.它们的电子结构具有满足光催化要求的带隙值,且带隙可通过施加应变进行有效调制.这使得3种新型SiP_(2)异构体有望应用于纳米级光催化剂的设计与制作.研究还发现,3种新型二维SiP_(2)同素异构体均具有较好的压电性质,其中α-SiP_(2)和β-SiP_(2)异构体的压电系数大于h-BN,且可与MoS_(2)相比拟.这些新型结构将有望被应用于制备纳米机电设备以实现微纳尺度的机-电转换和电-机传感与控制.