可穿戴、可折叠电子设备日益受到人们的关注, 开发与之配套的柔性电极材料成为当下的研究热点。本研究采用水热法制备前驱体/碳布复合材料, 将其在高纯氩气气氛下煅烧, 得到柔性的CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料。这种多孔与三维网状立体结构能够有效缓解充放电过程中材料的体积效应, 而且多孔结构还增加了活性物质CoO纳米片的比表面积, 有利于电极材料储锂容量的提升。电化学性能测试表明, 该CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料在100 mA·cm-2的恒电流下, 首次放电容量1 862.8 mAh·cm-2, 首次循环库伦效率87.8%, 在700 mA·cm-2的电流密度下, 经过100次的充放电循环后, 材料的放电比容量仍保持在1 428.9 mAh·cm-2。在1 000 mA·cm-2的电流密度下, 仍然有1 353.8 mAh·cm2的容量。该方法简便易行且原料成本低廉, 可以降低锂离子电池柔性负极材料的成本。

为了研究吸收剂对激光透射焊接热塑性塑料的影响,设计了热塑性材料的激光透射焊接实验方案,对透明聚苯乙烯、聚氯乙烯两种塑料成功地进行了激光透射焊接,运用正交实验方法对焊接工艺进行了分析,并对焊接样品进行了剪切强度测试;讨论了黑漆和clearweld两种不同吸收剂对焊接强度和外观质量的影响,对实验中出现的黑色焦黄色焊缝、焊缝凸起和焊接断裂等现象进行了分析。结果表明,clearweld吸收剂优于黑漆吸收剂。

衍射型激光透射塑料焊接技术是一种新型的同步焊接技术。介绍了衍射型激光透射塑料焊接基本原理, 提出了一种基于衍射光学元件的激光同步焊接技术; 建立了衍射模型, 并采用加权G-S算法, 使用Matlab软件模拟计算出权因子大小对所设计的衍射光学元件(DOE)的影响。模拟结果表明, 随着权因子变大, 衍射效率提高, 分布在辐射区域的光强就越多; 均方差(SSE)提高, 整形后光斑的均匀性就降低, 辐射区域的光强就不均。最后, 进行了DOE调制整形的实验, 得到了整形前后激光束光斑形状, 达到预期的图形。

为了揭示具有良好生物相容性的医用聚合物材料的连接、封装工艺, 采用激光透射焊接工艺, 对0.12 mm厚热塑性聚氨酯弹性体薄膜(TPU)进行激光焊接, 研究了激光器平均功率、焊接速度等主要工艺参数对焊缝质量的影响。结果表明, 使用Clearweld吸收剂, 焊缝颜色和母材颜色基本一致, 可实现透明对透明材料的无色焊接; 在焊接速度Ｖ＝100 mm/min, 激光器平均功率Ｐ从0.31 Ｗ增加到8.11 W时, 焊缝宽度从0.86 ｍｍ增加到4.10 ｍｍ, 在Ｐ大于2.3 Ｗ时, 焊缝处材料出现分解, 在Ｐ大于7.15 Ｗ时出现烧蚀。但在激光器平均功率Ｐ为0.60～5.89 Ｗ时, 焊缝剥离强度均大于1.3 N/mm。固定激光器平均功率,通过调整焊接速度, 可获得TPU激光透射焊接工艺参数窗口, 表明通过激光器平均功率和焊接速度的匹配, 在保证焊接质量的前提下, 能够为TPU薄膜激光透射焊接选取合理的工艺参数。

使用ANSYS软件，建立了使用激光透射焊接技术焊接透明聚氯乙烯(PVC)的三维有限元热分析模型，利用APDL编程实现高斯型热源的动态加载，得到了温度场的分布; 进一步分析了焊接速度、激光平均功率和光斑直径等工艺参数对焊接质量的影响，并计算出焊缝宽度。结果表明，随着焊接速度的增加，焊缝区域的最高温度逐渐降低，焊缝宽度逐渐减小;当激光平均功率增大时，焊缝区域的最高温度增高，焊缝宽度增大;而当光斑直径增大时，焊缝宽度增大，但焊缝处的最高温度有所下降。焊缝宽度计算值与实验测量值相比，二者比较吻合。