摘要：研究铝合金微型热管这类微型复杂空心挤压型材极易产生内腔偏心缺陷的问题,提出相应的挤压模具的结构设计原则。基于Altair Inspire Extrude Metal有限元分析软件,分析挤压比、焊合室高度、模芯间距和工作带长度对模芯变形的影响规律。模拟结果表明,焊合室高度和模芯间距对模芯变形的影响比较显著,而挤压比和工作带长度影响微弱。当焊合室高度提高至某一阈值时,模芯的最大变形量随着焊合室高度增加。模芯间距存在最优值,偏离该值会促进模芯变形。挤压试验结果表明,在较优的模具结构参数下获得壁厚尺寸精度±0.04mm的微型热管型材,对应的主要模具结构参数为挤压比137、模芯间距28 mm、焊合室高度8 mm和工作带长度3 mm。

摘要：聚氨酯(PU)是一类具有高柔韧性和耐久性的弹性体聚合物,由多元醇与异氰酸酯通过加成聚合反应制备而成,广泛应用于工业、电子产品、建筑、运输和医疗等领域。引入自修复性能可为PU的使用寿命提高和可回收性做出巨大贡献。然而自修复要求聚合物分子链具有较高的运动能力,其引入往往会带来材料机械性能的下降,导致高强度自修复PU制备一直面临挑战。汇总了近年来高强度本征型自修复PU材料研究的思路与成就,总结了由多种相互作用力控制的自修复机制在平衡机械性能和可修复性的重要性。梳理了自修复PU的增强方式,首先是最常用的纳米填料增强,主要包括碳纳米管和石墨烯等碳基填料来提高自修复PU的力学性能;其次是利用特殊的分子设计方式,将富含氢键的基团引入侧链或主链中,通过提高氢键的密度使PU表现出优异的机械性能,实现高机械强度与高自愈合效率的共同突破;最后是控制“微相分离”,通过调节PU中的软基体与硬畴的分离程度,平衡材料的机械性能和自修复能力,获得高强度自修复PU。在此基础上,对目前各类增强方式存在的问题进行了对比和分析,并对高强度本征型自修复PU的发展方向和应用前景做出了展望。

摘要：向金属中加入纤维、颗粒、晶须等增强体是提高金属复合材料力学性能的重要途径。而现代工业的不断发展对材料的多功能性提出了更高的要求。为改善材料的综合性能,保证其在高温、辐照等极端条件下的使用,研究人员设计了由纳米级交替层组成的材料体系——纳米多层金属复合材料。由于其具有极高的界面密度,可以有效地阻碍位错移动从而强化材料,同时促进了辐照缺陷的吸收,有效减轻金属的辐照损伤,在快堆、聚变堆等先进核反应堆中具有重要的应用前景。近年来,纳米多层金属复合材料在国内外得到了广泛而深入的研究,在制备技术、结构表征和综合性能等研究方面取得了长足的进步。以Cu/Nb纳米多层复合材料为例,综述了其制备技术、变形行为及热稳定性、抗辐照性、导电性等综合性能的研究进展,并探讨了纳米多层金属复合材料的发展趋势及应用前景。

摘要：目的提高现有微成形工艺的可成形性,解决薄板易破裂等缺陷,探究薄板软模微拉深成形工艺的工艺参数对成形性的影响,致力于制造具有更大拉深比的微型杯件。方法采用退火后的纯钛薄板作为原始板材,设计了薄板的软模微拉深成形模具进行实验。实验中探讨了工艺参数和材料参数对微型杯件极限拉伸比的影响。工艺参数包括压边力、橡胶性能和润滑方式,材料参数主要是晶粒尺寸。结果通过控制压边力能够避免微拉深工艺中的缺陷。压边力过低会导致法兰区域起皱,压边力过高会导致上圆角部位破裂。采用刚度系数为72 N/mm的压边弹簧能够有效避免起皱和破裂。选用硬度为65HA的聚氨酯橡胶能够成形出极限拉深比最大(为2.64)的纯钛微型杯件。软模微拉深工艺必须采用有效的润滑方式来提高板材的流动行为。采用蓖麻油润滑能够有效避免微型杯件的破裂缺陷。板材的晶粒尺寸对极限拉深比的影响是最强烈的。晶粒尺寸为8.4μm的纯钛薄板能够制造出极限拉深比为2.64的微型杯件,而随着晶粒尺寸的增大,微型杯件的极限拉深比显著下降。结论通过软模微拉深工艺并且采用合适的工艺参数成功制备了极限拉深比为2.64的微型杯件,与现有工艺相比,所获得的微型杯件的极限拉深比提高了20%。

摘要：为实现MEMS陀螺高精度、数字化和小型化,适应惯性导航和测量等领域的应用要求,采用双片集成方式,基于0.5 um的N阱CMOS工艺,设计并实现了一款实用化的MEMS陀螺接口电路.设计了基于高频载波的闭环自激驱动电路和低噪声差分敏感检测模拟前级电路,高频信号将敏感信号调制到高频后与闪烁噪声相加,经过开关相敏解调以及低通滤波后得到低噪声模拟角速度输出,并由集成的高分辨率四阶单环一位sigma delta ADC将模拟信号转化成为数字信号,实现数字化输出的硅陀螺接口电路.测试结果表明:sigma delta调制器的动态范围达到130 d B,陀螺整机量程为±200°/s,带宽为60 Hz,刻度因子为46.45 LSB/((°)·s^(-1));线性度为342×10^(-6),输出噪声为0.004(°)·s^(-1)/Hz1/2,零偏稳定性为3.4°/h.通过电路集成实现了小型化、低成本和角速度数字化精确输出,测试结果与其他相关研究对比表明该结构可以得到很好的性能.

摘要：设计了一种三维结构的离心式压气机,通过流体力学仿真软件FLUENT对其性能进行仿真,计算出该离心式压气机的动叶扩压比为1.86,从而验证了其结构的可行性.采用GH4169高温镍合金材料和微细电火花铣削工艺加工工艺,得到具有良好表面质量和精度的三维复杂曲面金属微型压气机,其直径为3.0 mm、高度1.5 mm、叶片的出口高度0.4 mm、厚度0.1 mm、叶片数为8.

摘要：在简要介绍超疏水表面相关理论的基础上,着眼于金属基超疏水表面制备中关键技术的发展态势,重点分析了不同类型制备方法在制备工艺要点、微纳米拓扑结构设计与构建、低表面能材料修饰、表面性能提升效果等方面的研究进展,系统梳理了金属基超疏水表面在自清洁、金属防腐、水下减阻等领域的应用现状及影响其机械稳定性的关键要素,探讨了金属基超疏水表面制备技术在发展过程中需要面临的核心挑战和需注重解决的问题,希望为实现大面积金属基超疏水表面的工程化应用提供参考。

摘要：针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究。通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形状对阴极电流几乎没有影响,开孔率在一定范围内变化时阴极电流变化较小。然后对得出的结果进行了实验验证。提出了一种具有平行沟道的阴极集流板多孔结构,通过对阴极氧气浓度、速度和电流密度的模拟仿真,说明了提出的结构可以有效改善氧气传质和提高电池性能。利用微精密加工技术实现了有效面积为8mm×8mm的自呼吸微型直接甲醇燃料电池,室温下测试显示,当甲醇溶液浓度为1mol/L,流速为1ml/min时,最大输出功率达到11mW/cm2,为便携式微能源系统的应用开发奠定了基础。

摘要：以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物材料作为流场基体,以不锈钢薄片作为集流板,设计制作了一种新型空气自呼吸式微型直接甲醇燃料电池。采用线切割、激光切割等微加工技术制作集流板,并在集流板表面溅射金作防电蚀处理以降低接触电阻。通过对电池阳极传质的建模仿真以及性能测试发现,与传统微型DMFC的阳极结构相比,该阳极结构有效地提高了甲醇传质阻力,减小了甲醇渗透,更适于应用高浓度甲醇燃料。稳定性测试显示该微型DMFC在较高浓度(7mol/L)和很小流速(0.1ml/min)下可以稳定工作,满足了便携式电源对高能量密度的需求。该电池还具有轻质、可批量化生产等优点,便于便携式电源的进一步推广和应用。

摘要：针对使用仪器检测电容型碳纳米管湿度传感器的电容信号不利于传感器的使用与推广问题,提出了一种基于555多谐振荡式电路检测的电容型碳纳米管湿度传感器。首先,分析了传感器工作原理以及检测电路的检测原理,设计并制作了电容型碳纳米管湿度传感器;然后,分别使用仪器及检测电路对传感器进行测试;最后,对传感器响应时间进行了测试与分析。实验结果表明,该传感器在环境相对湿度从11%变化到97%过程中,电容相对灵敏度为905%,输出频率相对灵敏度为889%,两者较为吻合,表明该电路能很好地将电容信号转化为频率信号输出。另外,传感器对湿度的响应时间约为4 s,恢复时间约为18 s,功耗约为12 mW,具有功耗低、响应速度快等优点。