摘要：近年来,具有独特电子效应和协同效应的异质界面工程策略在扩展催化功能和提高本征活性方面显示出较大的应用潜力.其中,具有晶型/无定形(c/a)异质结构的电催化剂,由于结构上的巨大差异,展现出显著的催化活性.然而,c/a-异质界面的可控调控及其与电催化性能的内在联系仍缺乏系统研究.因此,本文采用“酸刻蚀-气相磷硫化-淬火”方法,合成了具有可调控c/a异质界面的q-CoPS材料,并将其应用于碱性整体水分解.同时,通过控制淬火的初始温度,实现了对CoPS纳米棒中c/a比例的有效调控.一般来说,在晶型材料中,表面催化往往发生在固定的晶面上.而无定形材料可以同时满足体积和表面的催化.同时,无定形材料具有柔韧性,在催化反应过程中可以转化为任何需要的其他形式,因此在耐腐蚀方面也具有较好的自愈性能.此外,无定形材料还具有丰富的缺陷,运用缺陷工程可以带来一定的性能提升.因此,二者的协同作用可以提升催化剂的催化性能.本文创新性地提出了通过改变淬火初始温度对CoPS纳米棒中c/a比进行调控.采用“酸刻蚀-气相磷硫化-淬火”方法,成功制备了具有独特c/a-CoPS核壳异质结构的q-CoPS纳米棒.随着淬火初始温度的升高,无定形CoPS壳的面积也在逐渐增大.这可能是由于处于非平衡状态的磷硫化物在超低温液氮中突然淬火,处于热运动的Co,P和S原子会迅速冷却,趋向于形成无序的CoPS无定形材料.值得注意的是,制备得到的q-CoPS纳米棒具有合适的c/a含量比,提供了丰富的c/a界面活性位点,并优化了Co位点的电子构型.在析氢反应(HER)中,q-CoPS/CF仅需90 m V的过电位即可以达到1000 m Acm^(-2)的工业级电流密度,结果优于先进的Pt/C.同时,q-CoPS/CF在肼氧化反应(HzOR)中,仅0.06 V时即可实现1000 m Acm^(-2)的电流密度.密度泛函理论计算表明,在HER和HzOR中,界面处的Co原子的内在活性远高于P原子和S原子,c/a-异质界面处活性位点的能垒远低于晶型CoPS和无定形CoPS.此外,Co位点作为c/a界面的双功能活性位点,有效地优化了HER和HzOR的反应动力学.综上所述,q-CoPS/CF催化剂电催化性能的提升主要是由于其具备高活性的CoPS、合适的晶型/无定形(c/a)比例和较大的比表面积.本文为设计具有c/a异质结构的高活性电极提供参考,为进一步探索c/a异质结构的演化和确定c/a界面的活性位点提供借鉴.

摘要：碳酸盐岩储层常采用酸化酸压工艺进行改造,酸蚀后岩石表面的微观结构被溶蚀破坏,岩石力学特性发生显著变化,进而影响最终的改造效果。为明确酸蚀对灰岩力学特性和微观孔隙结构变化的影响规律,开展了酸蚀前后灰岩力学特性实验、表面形态特征扫描电镜研究和微观孔隙结构核磁共振表征。结果表明,酸蚀后岩石表面出现了一定厚度的酸蚀软化层,厚度约为11.61μm。值得注意的是,由于酸蚀软化层的存在,灰岩抗压强度、弹性模量与表面硬度均降至酸蚀前的约40%。酸蚀后表层岩石内部产生了大小不一的溶蚀孔洞,并在溶蚀孔洞周边引发应力集中,改变了酸蚀软化层的应力分布。在高闭合应力作用下,溶蚀孔洞易于发生挤压变形或坍塌破坏,这也是酸蚀软化层力学性质改变的主要原因。结合核磁共振T2谱,发现孔径尺寸在1nm~1μm的孔隙数量变化最大,酸液溶蚀改变了灰岩软化层内部的孔隙结构,进而显著影响酸蚀后岩石的力学性质。

摘要：针对船舶光伏发电系统输出功率优化控制问题,并充分考虑复杂海况天气、船舶横摇和海盐结晶导致的船舶光伏发电系统模型参数时变,提出一种船舶光伏发电最大功率点跟踪无模型自适应控制方法。首先,根据光伏发电系统的输出和输入数据建立了离散非线性系统;其次,采用基于紧格式动态线性化的数据模型设计最大功率点跟踪无模型自适应控制器;最后,给出了伪偏导数估计算法。通过对比仿真实验,所提控制方法提高了船舶光伏发电系统的输出功率的稳定性。在恒定25℃环境温度及辐照度900 W·m^(-2)下,采用无模型自适应控制和基于扰动观察法的最大功率点跟踪时间分别为0.1、0.3 s,功率振荡幅度分别为5、18 W;在2 s时刻辐照度变化为500 W·m^(-2)时,采用无模型自适应控制和基于扰动观察法的最大功率点跟踪时间分别为0.02、0.06 s,功率振荡幅度分别为100、250 W。可以看出,采用无模型自适应控制的最大功率点跟踪方法可改善船舶光伏系统最大功率跟踪性能,验证了所提控制方法的有效性和优越性。

摘要：六方氮化硼(h-BN)纳米材料,如氮化硼纳米颗粒(BNNPs)、氮化硼纳米管(BNNTs)、氮化硼纳米纤维(BNNFs)、氮化硼纳米片(BNNSs),被认为是近年来最有前途的无机纳米材料。它们具有独特的理化性能,包括超宽带隙(5.0~6.0 eV)、高导热率(50~600 W/(m·K))、高机械强度等,在覆铜板(CCL)、电子封装(EMC)、热界面材料(TIMs)、发光二极管(LED)以及相变储能(PCMs)等领域具有广阔的应用前景。与其他功能材料一样,为改善其在聚合物复合材料中的分散性和界面亲和性,在其填充聚合物材料之前,通常要对其进行表面改性,最终达到改善聚合物复合材料的力学性能、导热性能及介电性能的目的。但由于h-BN特殊的晶体结构,使得其具有极强的化学惰性和抗氧化性,一方面,与石墨烯类似,每一个h-BN层中,B原子和N原子通过强共价键相连,但由于B和N的电负性不同,这种共价键具有类似离子键的特征,相比石墨结构中的C-C共价键,B-N键更强,更难以断裂。另一方面,不同于石墨片层间的AB型堆积,h-BN片层间为AA′型堆积,相邻层中B和N原子交替堆积产生“Lip-lip”作用,使得层间的极性相互作用强于石墨层间的范德华力。另外,h-BN在合成过程中,除了边缘上残留有痕量的-OH及-NH_(2)基团外,几乎没有其它官能团,极大加剧了h-BN表面修饰改性的难度。常用的碳纳米材料改性方法并不能使h-BN改性达到满意的效果,因此许多新的方法和药剂被用来设计修饰h-BN纳米材料。本文根据h-BN晶体结构、制备方法和表面性质,从共价键和非共价键功能化修饰两个方面,重点总结修饰改性药剂的设计选择以及对复合材料性能影响的研究进展,最后,对未来h-BN功能化的具体措施及修饰药剂设计选择的发展方向进行了展望。

摘要：传统的人工焊接刮板机械作业中存在焊缝难以对齐、焊接工位复杂、焊接烟尘大等问题。为解决上述问题,设计一种刮板机焊接变位机构,区别于传统的座式焊接变位机,它增设了一级移动机构,可实现焊件在平动自由度上的变位。主要的机械结构设计包括:工作台回转机构、翻转机构、移动机构、控制系统、机架等,可实现工作台在翻转、回转以及平动自由度上的变位,便于对工件的焊接参数进行精准调整与控制,极大地降低了劳动强度。

摘要：针对电液伺服系统在水井钻机推进工况下存在的参数不确定以及未知负载扰动突变等非线性因素,提出了基于径向基(RBF)神经网络扰动观测器的无模型自适应控制方法.首先,通过改进的无模型自适应控制动态线性化方法,将被控系统线性化为与输入输出相关的增量形式,并将未知负载扰动合并到一个非线性项中;然后,设计了径向基神经网络扰动观测器对含有未知负载扰动的非线性项进行估计,作为对未知扰动的补偿;最后,设计了时变参数估计律,通过在线调整伪偏导数,给出了电液伺服系统的控制更新律.仿真结果表明,所设计的控制器能够对未知负载扰动突变进行补偿,并能确保跟踪误差有界收敛.

摘要：随着轨道交通技术的飞速发展,对轨道交通设备的运维方式和检修效率提出了更高的要求。轨道交通设备应结合“工业4.0”的特点,与“智能制造”紧密结合,利用AR(增强现实)的三维注册、虚实融合显示、人机交互等技术,对其运维管理进行升级。基于Uinty3D软件与Android(安卓软件系统)混合架构,开发了轨道交通设备远程运维辅助检修孪生系统。该系统可支持智能眼镜和手机等远程用户端运行设备运维的智能化、移动化和信息化。用户可通过远程视频通话共享视角,与虚拟模型进行实时交互,进而提升设备的检修效率。该系统还开发了虚拟教学培训功能,支持对虚拟模型进行多次操作,可节省培训成本,减少误操作。

摘要：针对环卫车辆周期重复性工作特点,考虑模型时变以及未知扰动问题,提出一种基于无模型自适应迭代学习的环卫车辆轨迹跟踪控制方法.首先,针对环卫车辆建立了两轮移动机器人的运动学模型,然后,给出带时变参数和非线性不确定项的迭代域下全格式动态线性化数据模型,引入时间差分估计算法,设计基于最优性能指标的轨迹跟踪无模型自适应迭代学习控制方法,并进行仿真分析.结果表明,环卫车轨迹跟踪系统车身角随迭代增加超调减小,与传统迭代学习控制算法相比,具有松弛的条件限制和较好的鲁棒性,同时提高了控制系统精度.

摘要：针对船舶靠港期间微电网并网预同步控制过程的频率偏移越限问题,提出一种基于智能自学习控制的船舶微电网预同步控制策略。首先,通过利用已知虚拟同步发电机输出相角计算船舶微电网与船舶主电网之间的相位差。然后,基于改进的动态线性化方法将离散后相位差非线性系统转化为紧格式局部线性化数据模型。之后,根据数据模型设计智能自学习虚拟同步发电机预同步控制算法。最后,通过船舶虚拟同步发电机预同步过程中功频下垂系数的自适应调整避免船舶微电网输出频率的偏移越限。通过对比仿真实验,所提控制策略可实现快速平滑的并网预同步控制并有效规避了频率越限,实现了船舶本地异步电机负载的正常稳定工作,验证了该控制策略应用于靠港船舶微电网的优越性和精确性。

摘要：为实现对脑卒中患者肩部功能的主动康复训练,弥补目前肩部康复机器人主动控制肩部自由度数量较少及肩部康复机器人回转中心与人体肩部瞬时旋转中心不吻合导致康复运动不协调所存在的不足,依据人体肩部运动机理设计模拟人体肩部运动时肩胛骨、锁骨、肱骨及肌肉肌腱群共同协作下的五自由度多连杆肩部康复外骨骼机械结构。设计两自由度肩胛带机构再现盂肱关节中心的运动轨迹并配合肩肱节律行为,设计三自由度球铰机构及对各关节的配置角度进行优化,进而为患者提供合理的肩部运动空间。使脑卒中患者能独立自主地进行康复训练,实现多时长、多方向、多维度的自我训练,对后续脑卒中患者肩部外骨骼原理样机开发及今后临床试验奠定了基础。