电卡制冷技术:器件发展现状与高熵铁电材料前瞻

摘要:电卡制冷技术是一种基于电场调控的固态制冷技术,该技术利用电卡材料在电场作用下产生的温度变化来实现制冷效果。该技术因无直接碳排放、高效率等优点,在全球变暖和碳减排目标的背景下,受到广泛关注。自2006 年巨电卡效应发现以来,电卡制冷技术经历了快速发展,尤其是在电卡材料和器件的改进方面取得了显著进展。从电卡制冷器件研究、电卡聚合物纳米复合材料和电卡材料高熵优化方面展开分析与讨论。介绍了电卡效应的基本原理和当前主动回热式电卡制冷器件的研究进展,总结了电卡聚合物纳米复合材料的研究进展以及高熵优化策略和界面极化增强策略,展望了电卡制冷技术在工质和系统领域的未来研究方向。

新型电化学传感器在生物分子检测中的研究进展

摘要:随着“提高全民健康素养”的号召深入人心,自主健康监测的需求也逐渐扩大,代谢物分析在健康管理过程中占据不可替代的重要作用。与质谱法、色谱法和光谱法等传统分析技术相比,电化学传感器因其选择性强、灵敏度高和检测范围宽,在生物医学、环境科学、材料科学等领域均显示出巨大的应用潜力。目前,科研工作者已经开发出多种面向生物代谢物检测的电化学传感器,用于确定离体体液中疾病标志物的水平或进行在体实时动态监测。以生物分子检测为切入点,综述了便携式、植入式和可穿戴式新型电化学传感器在疾病相关代谢物分析中的应用进展,并对这些传感装置进行总结和比较,以期为生物传感器的创新及临床应用拓展提供参考。

高熵氧化物纳米材料在电化学储能领域的研究进展

摘要:高熵氧化物是由多种金属或非金属氧化物以等或近等比例固溶形成的单一结构氧化物,在电化学储能领域有着广泛的应用前景。本论文介绍了高熵氧化物现有优点(鸡尾酒效应、高熵效应、晶格畸变效应等)和合成方法,其主要包括高温固相反应法、热解法、共沉淀法、溶液燃烧合成法、水热合成法,以及基于其优异性能在催化制氢、超级电容器、锂电池等电化学储能领域的应用,综述了高熵氧化物在电化学储能领域的研究进展。

在役型钢再生混凝土组合结构损伤智能监测系统关键技术研究

摘要:再生粗骨料由于其自身的局限性对型钢再生混凝土组合结构的长期使用性能存在一定的影响,对在役型钢再生混凝土组合结构的长期性能需进一步探究。基于此,本文在计算机视觉技术的基础上建立型钢再生混凝土组合结构外观损伤(裂缝)识别模型,将超声检测技术与深度学习方法相结合建立在役组合结构内部损伤变化和损伤位置监测,并基于BIM 平台构建型钢再生混凝土组合结构长期使用过程结构损伤智能监测系统。该研究为型钢再生混凝土组合结构长期使用性能的监测与预测提供了新方法。

面向AI时代的纤维增强树脂基复合材料工艺仿真

摘要:纤维增强树脂基复合材料制造工艺是保证其产品结构效率和应用可靠性的关键,通过计算机进行工艺仿真是提高复合材料制造质量与降低制造成本的重要手段。传统工艺仿真依赖于制造过程中的物理化学机理,通过有限元/有限体积等数值计算方法,以及计算机图形学等辅助设计方法来求解相关机理模型的数学方程,目前已在增强体/预浸料的铺覆、树脂的渗透流动、热固性树脂的固化行为、热传导与热交换、非线性力学及残余应力与固化变形预测等方面得到广泛应用。近年来,人工智能(AI)的迅猛发展,其技术基础机器学习(ML)与人工神经网络(ANN)相结合,已用于增强体铺覆、液体成型工艺和热压罐工艺领域,主要目的是数据挖掘和建立降阶模型。前者可以建立工艺条件与制件固化质量、力学性能等之间的关系,后者则可以提高工艺仿真的计算效率。然而受限于纤维增强树脂基复合材料制造过程复杂、不可测、成本高的特点,在AI 时代的起点,仅依赖实验获得的数据量难以满足ML 的要求,同时数据驱动AI 还面临模型代表性、普适性、可解释性不确定的问题。因此,基于物理化学机理的传统工艺仿真可为数据驱动ML 仿真提供大量可靠数据,进而通过AI 建立更多描述复合材料工艺的定量模型,扩展工艺仿真可计算的过程;同时,通过AI 技术提高计算效率后,满足实时性要求的工艺仿真可进化为制造过程的数字孪生(DT),从而可为复合材料降低成本、提高全寿命周期管理的科学性提供新的技术支撑。

精密装配的内涵、技术体系和发展趋势

摘要:随着人类科技不断向极高精度和极端工况发起挑战,高端装备对极致精度与性能的需求日益迫切,传统的以几何量控制为主的装配理论,已无法完全解决高端装备的高精度和高稳定精密装配难题。针对以上问题,首先分析了精密装配的基本特征,综述了精密装配技术的国内外研究现状,在此基础上提出一种介观尺度的精密装配理论与方法,建立精密装配技术体系,提炼精密装配的界面问题、跨尺度问题、不确定性问题等三个基础问题。关键词:精密装配;装配精度;装配界面;介观尺度;性能稳定性;不确定性

耐腐蚀镁合金的成分设计方法研究进展

[摘要]:镁合金因其密度低,轻量化效果明显,矿产资源丰富,在航空航天等领域得到了广泛的应用,成为“21 世纪新型绿色材料”。但镁的电化学活性强,耐腐蚀性能差,一直限制着镁合金的大规模应用。目前,探索镁合金的腐蚀机理,设计新型耐蚀镁合金的成分已经引起人们的广泛关注。关键词: 镁合金;腐蚀;合金元素;第一性原理;分子动力学;X-CT

石墨烯压力传感器Au-Si共晶键合的气密性封装

摘 要: 针对石墨烯压力传感器的高气密性封装要求, 设计了一种应用于石墨烯压力传感器的Au-Si 键合工艺。采用Au-Si 键合工艺只需要在传感器的密封基板表面生长一层100 nm 的SiO2 , 并在生长的SiO2表面溅射金属密封环,密封环金属采用50 nm / 300 nm 的Ti / Au。使用倒装焊机在380 ℃ 以及16 kN 的压力环境下保持20 min 完成传感器芯片与基板的键合, 实现石墨烯压力传感器的气密性封装。关键词: Au-Si 键合; 石墨烯; 压力传感器; 气密封装

锂离子电池快速充电研究进展

摘要:具有高能量密度的可充电锂离子电池作为电动汽车的动力之源备受关注,然而,在高倍率充电时引发的镀锂、机械效应和放热等一系列问题会导致电池容量和功率的衰减。为了解决上述问题,需要合理地设计有利于锂离子快速传输的电极材料和电解质。基于对最新进展的系统理解和分析,本综述可为设计具有优异倍率性能的快充锂离子电池提供指导。关键词:锂离子电池;快速充电;电极材料;电解质;锂离子传输

悬空石墨烯/六方氮化硼异质结焦耳热红外辐射器件的可控制备与光电性能研究

摘 要:石墨烯具有优异的光、电、热以及力学性质,而悬空石墨烯避免了衬底带来的褶皱、载流子散射和掺杂等影响因素,可以充分展现石墨烯的本征物理特性,因此在高性能石墨烯微电子和光电子器件研究中具有重要意义。文中提出了一种利用六方氮化硼吸附石墨烯,将其定点转移到金属电极,制备悬空石墨烯焦耳热红外辐射器件的新方法。关键词:悬空石墨烯; 六方氮化硼; 真空退火; 焦耳热; 拉曼光谱; 红外辐射