太原理工大学 纳米能源与器件研究中心, 山西 太原 030024
采用简单的一步水热法合成了自支撑的氧化锌纳米棒(ZnO NRs)@还原氧化石墨烯(rGO)复合材料, 通过旋涂法制备ZnO@rGO/聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性复合薄膜压电纳米发电机。研究结果表明, ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能随ZnO@rGO掺杂质量先增大后减小, 当ZnO@rGO的质量分数为3.0%时, 输出电压可达9.06 V, 输出电流可达0.74 μA, 与仅掺杂3.0%ZnO NRs的ZnO/PVDF纳米发电机相比, 其输出电压和电流分别提高了120%和124%。当负载电阻为10 MΩ时, ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机输出功率最大为5.79 μW。经过4 000次循环测试表明, 该文所制备ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能稳定。该纳米发电机可以监测人体行走和跑步姿势, 记录运动次数。有望作为自供电压力传感器件植入可穿戴电子设备中。
聚偏二氟乙烯(PVDF) 自支撑结构 柔性复合薄膜 压电纳米发电机 polyvinylidene difluoride (PVDF) self-supported structure flexible composite film piezoelectric nanogenerator
1 燕山大学机械工程学院,河北 秦皇岛 066004
2 陆军工程大学石家庄校区火炮工程系,河北 石家庄 050003
利用选区激光熔化制造金属零件时,悬垂构件的可制造性和成形质量与添加的支撑结构密切相关。采用热弹塑性有限元分析方法,研究了不同支撑类型的热传导特性,并通过试验揭示了支撑类型对316L试件翘曲变形、表面形貌、显微组织及显微硬度的影响规律。结果表明:块状支撑的散热性能优于锥状支撑,将试件峰值温度降低了6.7%,温度振荡幅度降低了41.07%,而其较好的导热性能使试件下表面粗糙度降低了6.23%,同时悬垂区域金属组织中出现了细化晶粒(18.42 μm)及脆而硬的网状Cr、Ni相,显微硬度提高到234 HV。锥状支撑将试件变形降低了1 mm,而试件底部较少的气孔缺陷使硬度波动降低了14 HV。分析认为,组合支撑中增加块状结构的比例有利于提高试件成形精度和力学性能,增加锥状结构的比例有利于减小试件翘曲变形程度。
激光技术 选区激光熔化 支撑结构 316L 数值模拟 显微组织 中国激光
2023, 50(16): 1602306
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220742
张阳 1,2,3莫德锋 1,2,3范崔 1,2,3石新民 1,2,3[ ... ]李雪 1,2,3
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室,上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
3 中国科学院大学,北京 100049
为满足拼接式超大面阵型红外探测器的空间应用需求,超大规模冷平台组件需要在低温下工作,冷平台支撑结构需要较高的刚度以满足组件的抗振动性能,又需要较高的结构热阻以降低其传导漏热。提出了对称式八杆结构作为冷平台支撑,该支撑结构采用新型的高强度、低热导率的氧化锆陶瓷材料。基于有限元软件分析了支撑结构的高度、安装倾斜角度、宽厚比和材料对于组件的模态基频、支撑结构热阻以及组件在30 g静力学载荷下的最大应力的影响,通过对比选取了其中一组参数设计了实际的测试组件,支撑的结构热阻达到了220 K/W,对组件进行了5~2 000 Hz的正弦扫频试验、总均方根为9 g RMS的XYZ三个方向的随机振动等力学环境试验,最终组件通过了空间环境适应性试验验证,组件的基频达到了560 Hz,并且测试结果与仿真结果趋势符合较好。结果表明:对称式八杆氧化锆支撑结构解决了超大面阵型红外探测器冷平台组件既需要高力学性能又需要低漏热的难题,满足工程化应用需求。
超大面阵红外探测器 支撑结构 杜瓦封装 冷平台组件 large format infrared detector support structure Dewar packaging cold platform 红外与激光工程
2023, 52(2): 20220445
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210670
光学 精密工程
2022, 30(12): 1429
在同轴三反射镜消像散(TMA)大口径长焦距相机中,次镜支撑为大质量悬臂结构,该相机系统对次镜的位置精度有较高要求,为提高次镜支撑的动力学特性,保证结构尺寸稳定性,采用理论研究和有限元分析相结合的方法设计了一种轻质高刚度高稳定支撑结构,组件质量为4.5 kg。分析及试验结果表明,组件一阶频率较高达到104 Hz,动力学特性较好。同时设计了结构稳定性试验装置及测试方法,结果表明:经过多次振动,结构尺寸稳定在3 μm以内,组件具有较高抗振稳定性;热真空循环试验前后,结构尺寸亦未发生改变,支撑结构具有较高稳定性,满足空间应用要求。目前该支撑结构已应用于某些高分辨率空间相机中,并为高分辨率、轻质、敏捷空间相机设计提供参考。
成像系统 次镜 支撑结构 高稳定性 力学试验 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0712004
针对吉林一号某轻型空间遥感相机的任务需求,以碳纤维复合材料的薄壁筒与桁架杆一体式成型为设计思路,基于拓扑优化、尺寸优化以及铺层优化设计了一种高稳定性的次镜支撑结构。工程分析和实验结果表明一体式碳纤维次镜支撑结构具有较好的结构稳定性,整体质量仅为1.3 kg,其在轨成像质量良好,这进一步验证了一体式碳纤维次镜支撑结构的可靠性和设计方法的正确性。
遥感 碳纤维复合材料 支撑结构 稳定性
红外与激光工程
2021, 50(10): 20210476