无人机系统人因设计关键技术研究进展

摘要:伴随着机械故障的显著降低和人工智能(AI)技术的迅猛发展,无人机系统(UAS)所涉及的人因(HF)问题愈发严峻。为了提升低空经济下专业化无人机系统的综合作业效能,必须突破无人机系统人因设计的关键技术。以文献研究和工业实践经验为基础,梳理了体系化的无人机系统人因标准制定、高效且互信的人-AI 协同作业、全生命周期的人因设计3 个科学问题。首先,总结了无人机系统面临的独特人因挑战。然后,提出了自动化设计、显控交互设计、人员配置与协作、选拔与培训4 类人因问题现状。最后,重点阐述了无人机系统的人因标准体系架构设计、人-AI 高效组队设计、人与系统集成设计这3 项人因设计关键技术及其进展。

轨道交通装备失效分析与全生命周期管理

摘要:文章对失效学、失效分析及其作用进行了概述,并介绍了在轨道交通全生命周期管理中失效分析需要坚持的理念、操作流程、分析方法和逻辑思路。从可信性质量管理体系建设的角度,重点分析了失效分析在全生命周期各个阶段的作用和地位,以及基于失效分析的技术解决方案对全生命周期管理的重要作用,提出失效分析是全生命周期持续改进过程的关键和必要流程,是装备技术迭代、质量提升和全生命周期成本控制的关键,并宜有相应的组织机构负责实施基于失效分析的反馈机制。

非晶物质的前沿发展现状与未来展望

摘要:中国嫦娥五号采回的月壤中发现了超过30% 的玻璃质成分,进一步证实非晶物质在宇宙中广泛存在,看似杂乱无章的非晶物质结构背后可能隐藏着拓扑序和不均匀性,因而非晶物质具有奇异的遗传、敏感和弛豫行为,表现出一系列优异物理化学特性,如极致的稳定性、超塑性、超强力学行为和优异软磁性能等。基于序调控和高通量技术开发出的新一代Zr 基、Fe 基非晶合金更是成功应用于如折叠手机铰链、新能源汽车电机等核心部件,非晶材料展现出不可替代的应用优势。非晶物质的未来发展应引入新的材料研发范式,重视工艺创新的重要性,推动多学科领域的交叉融合,发挥先进表征技术和大科学装置的优势,打造产学研用全链条创新模式,进而积极助力非晶材料与物理领域的快速发展,拓展其在高新技术领域的应用。

超疏水涂层在镁合金防腐蚀领域中的研究进展

摘要:镁合金因其优良的性能在工业和生物医用等领域表现出巨大的应用潜力。然而,镁合金在空气与潮湿环境中极易被腐蚀,限制了其广泛应用。通过在镁合金基体表面构建纳米粗糙结构,并使用低表面能物质修饰,以形成超疏水涂层,可有效防止其在空气与潮湿环境中被腐蚀。本文首先对固体表面润湿性理论进行简要介绍,随后综述近年来镁合金表面超疏水涂层的制备方法,包括蚀刻法、水热法、微弧氧化法、电沉积法、浸渍法等,分析各方法通过不同的实验条件所获得的超疏水涂层结构和性能的差异,并介绍了超疏水涂层的发展趋势。最后指出目前超疏水涂层在实际应用中存在的问题,并对未来镁合金表面超疏水涂层的发展方向进行展望。

高熵合金增材制造技术及组织性能研究进展

摘要:高熵合金凭借独特的多主元设计展现出优异性能,在航空航天、能源电力、海洋工程等领域极具应用潜力。然而,传统制备工艺存在的成分均匀性差、裂纹敏感性高和成本高昂等问题,限制了高熵合金的工业应用。金属增材制造技术凭借逐层制造、设计自由度高和快速冷却等优势,为高熵合金复杂结构制备开辟了新路径。本文综述了高熵合金增材制造技术的研究进展,详细阐述基于激光、电弧和黏结剂为主的金属增材制造技术在高熵合金制备中的应用,深入探讨三种金属增材制造技术对高熵合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。不同金属增材制造技术及工艺参数、热处理条件对高熵合金组织性能影响各异,通过优化工艺和施加后处理技术,可有效调控其微观组织结构与服役性能,为高熵合金在更多领域的实际应用提供理论支持与技术参考。

海上浮式光伏结构及其水动力问题研究展望

摘要:淡水水体的浮式光伏发电技术弥补了传统陆基光伏的部分缺陷,在近十年的时间里得到快速发展,与此同时,将浮式光伏技术应用于海洋环境成为了各国学者面临的重要命题。海上环境不同于陆地,在同等光照条件下,海面开阔,日照时间长、辐射量高等优势使得海上光伏项目的光照利用效率更高,发电量可以得到显著提升,但是如何保证海上光伏在极端自然环境下的生存是该项目未来能否实施的最大挑战。首先概述了浮式光伏系统的发展历程,分析了各类浮式结构的形式、特点及其对海洋环境的适用性;然后针对不同结构形式和不同锚泊形式的海上浮式光伏结构,重点围绕其在遭受波浪和风荷载情况下可能遇到的水动力问题和结构强度问题,从设计可行性的角度分析了国内外学者针对相关结构的一些研究成果;最后提出海上浮式光伏系统未来可能的发展方向。

从制备到应用:InP量子点的发展与应用前景

摘要:量子点材料具有与尺寸相关的优异光学性能,如发光波长可谐调、发射半峰宽窄、激发范围宽等,应用领域广泛。然而目前主流的量子点普遍含有镉、铅等元素,不利于商业化产品发展。磷化铟(InP)量子点无重金属毒性,光谱范围可覆盖整个可见光区,具有与镉基量子点相媲美的发光和光电性能,逐渐得到关注。本文综述了近年来InP量子点的合成方法和应用方面的研究进展,首先探讨了热注入、加热、晶核生长、阳离子交换等InP量子点合成方法的优势与缺陷,然后重点介绍了目前InP量子点在照明显示、光伏、光催化和光学标记成像等领域取得的应用成果。最后,从材料合成和器件应用2个角度提出了InP量子点发展面临的挑战及可能的解决方案,以期推动InP量子点的研究和应用,为光电领域的发展提供新的思路。

地铁车辆用碳纤维构架横梁工艺制造技术研究

摘要:随着以碳纤维为代表的纤维复合材料的推广和应用, 在轨道交通领域, 复合材料逐步从非承载件向主承力结构发展。转向架作为列车车辆的核心部件, 其较重的质量为列车轻量化革新提供了可观的空间。本文基于纤维缠绕工艺及树脂传递成型工艺, 通过对原材料的筛选、模具的设计、工艺参数的优化, 成功实现了多腔、曲面、大尺寸、厚壁的碳纤维转向架构架横梁的一体成型。测试结果表明, 孔隙率、纤维体积含量、固化度及内部质量等性能充分达到设计要求且减重效果明显, 完成了结构功能一体化的复合材料构架横梁国产化研制目标。

增材制造点阵结构设计、制备及性能研究进展

摘要:航空航天等领域对轻量化高性能结构的需求日益迫切,突显了点阵结构在轻量化目标中的重要性及其广阔的应用前景。粉末床熔融技术的快速发展和成熟,使得复杂的点阵结构制备成为可能,并迅速成为研究热点。虽然当前关于增材制造点阵结构的研究已经比较丰富,但成果间的关联性和系统化整合仍然不足,有关点阵结构的最优设计和调控手段仍尚未形成系统的理论体系。因此,本文不仅介绍了点阵结构的基本特性和主要分类,系统探讨了增材制造点阵设计和制备对其力学性能的相关影响及其主要研究进展,还总结了点阵结构的未来研究方向和发展趋势。