针对压电叠堆迟滞带来的非线性效应严重制约系统控制精度提升的问题, 该文提出了一种基于复合控制的压电驱动器控制方法, 对系统非线性误差进行建模补偿, 并基于数控芯片实现了嵌入式驱动设计。采用广义PI模型对被控压电促动器进行建模, 利用指数函数作为密度函数, 并基于粒子群算法对包络函数和密度函数进行参数寻优, 最终得到压电促动器的前馈补偿逆模型, 结合比例积分控制率实现系统的复合控制。同时采用数字信号处理结合现场可编程门阵列(DSP+FPGA)的数控架构, 既保证了逆模型求解过程在DSP中实现的便捷性, 又保证了采样及闭环控制在FPGA中实现的实时性及快速性。实验结果证明了所提设计方法的正确性及有效性。
压电陶瓷 迟滞 广义PI模型 复合控制 嵌入式系统 piezoelectric ceramics hysteresis generalized PI model compound control embedded system
1 苏州大学纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215123
2 浙江大学机械工程学院，流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江 杭州 310027
随着可穿戴电子技术的发展，柔性热电器件由于可持续供电能力、可弯曲形变性及便携性等特点成为穿戴能源设备领域的研究热点。然而，目前柔性热电器件存在拉伸性低、透气性缺乏、功能集成性差等问题，限制了其在穿戴设备中的有效应用。一维结构的纤维基可拉伸热电器件具有尺寸小、轻质、可形变性强、可编织等特点，能够实现穿戴织物的集成和人体热能的持续收集。综述可拉伸纤维基热电器件的材料、结构及制备方法，进一步讨论其在自供电传感、热能收集和热电致冷方面的应用，最后对纤维基热电器件的发展前景作出展望，并指出目前存在的关键挑战和难题。
热电材料 可拉伸热电纤维 热能收集 传感 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316010
MAX相是一类具有层状结构的三元碳化物或(和)氮化物，M是过渡金属元素，A主要是ⅢA~ⅤA族元素，X是C或N元素。这类化合物兼具陶瓷材料和金属材料的特点，具有优异的导电、导热、耐腐蚀以及抗氧化等性能，在诸多领域具有潜在应用价值。近年来，新元素、新结构和固溶体MAX相的不断出现，进一步扩展了MAX相家族。固溶体MAX相是将合适的元素固溶到已知MAX相中而得到的新MAX相。本文分四类总结了127种MAX相固溶体，对其结构改变和性能调控进行了概括，并指出目前研究存在的理论问题和亟须解决的关键技术，最后对MAX相固溶体的发展进行了预测和展望。
MAX相 固溶体 单位置固溶MAX相 双位置固溶MAX相 中高熵固溶体 有序MAX相固溶体 MAX phase solid solution singlesite solid solution MAX phase doublesites solid solution MAX phase medium and high entropy solid solution ordered MAX phase solid solution
红外与激光工程
2022, 51(9): 20220602
1 南华大学 衡阳 421001
2 核工业西南物理研究院 成都 610041
磁约束核聚变托卡马克装置来自芯部的高强热流与偏滤器靶板相互作用，不但会直接影响偏滤器寿命，同时会产生大量杂质影响等离子体芯部性能，而抽气是控制等离子体密度和杂质密度的重要手段。本文基于环流2号托卡马克（HL-2A）装置利用SOLPS-ITER程序研究了不同上游电子密度条件下抽气对偏滤器靶板热负载的影响。通过密度扫描发现在脱靶阈值（
）附近抽气对靶板热负载影响更大，在抽气速率分别为12 m
3·s
-1、36 m
3·s
-1和96 m
3·s
-1时，外靶板脱靶阈值和热负载峰值分别为无抽气条件下的1.11、1.24、1.39倍和1.37、1.96、2.54倍。进一步从原子分子碰撞过程分析了
ne，sep=0.19×10
19m
-3、0.6×10
19m
-3、0.9×10
19m
-3上游密度条件下抽气对偏滤器区等离子体和中性粒子参数分布的影响，发现在脱靶后密度条件下抽气会使氘分子密度明显降低，碰撞反应损耗的能量降低，从而导致靶板等离子体温度和能流增加。
1 中国科学院长春应用化学研究所 稀土资源利用国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 东北师范大学 先进光电子功能材料研究中心, 紫外光发射材料与技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130024
为了提高蓝色有机发光二极管的效率, 本文借助溶液法采用TcTa和CzSi混合主体, 制备了蓝色磷光有机发光二极管(PHOLEDs)。此外, 针对三种电子传输材料Tm3PyP26PyB、TmPyPB和TPBi进行了优选, 以进一步优化器件的效率。本文通过优化混合主体材料的掺杂比例和电子传输材料的选择, 不断提高器件的效率。最终, 当TcTa∶CzSi的掺杂比为6∶1、电子传输层TPBi为70 nm时器件性能最优, 其最大亮度(Bmax)、电流效率(CEmax)、功率效率(PEmax)和外量子效率(EQEmax)分别为6 662 cd·m-2、39.40 cd·A-1、23.33 lm·W-1和19.7%。此外, 即使在1 000 cd·m-2的实际亮度下, 电流效率和外量子效率仍高达33.43 cd·A-1和16.7%。
有机发光二极管 高效 溶液法 混合主体结构 蓝光 organic light-emitting diodes high efficiency solution-processed mixed-host structure blue emission
1 北方民族大学材料科学与工程学院, 银川 750021
2 碳基先进陶瓷制备技术国家地方联合工程研究中心, 银川 750021
3 粉体材料与特种陶瓷省部共建重点实验室, 银川 750021
生物质炭是指原料在部分缺氧或绝氧的条件通过特殊方法处理后产生的高度芳香化、高碳和高稳定性的固体产物。同一植物不同部位制备的生物质炭的性能往往具有较大差异, 本论文以胡麻为研究对象, 以KOH、H3PO4为活化剂, 对胡麻不同部位(杆、皮、根)进行活化, 采用水热炭化法、活化法、炭化-活化法制备生物质炭材料, 将产物用于吸附溶液中的罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB), 进一步评价其吸附活性。利用XRD、SEM、TG-DSC、N2-BET、UV-Vis等对产物的性能进行分析, 探究炭化温度、活化温度以及活化剂种类对生物质炭性能的影响。比较不同条件下制备生物质炭材料的微观形貌、比表面积、孔径以及产率。以胡麻杆为原材料, 磷酸为活化剂, 炭化温度200 ℃, 活化温度820 ℃时, 制备的生物质炭孔径分布均匀、数量较多、断面呈管状, 且其表面积最高, 可达1 247.63 m2/g。该产物对RhB和MB都表现出了良好的吸附能力, 在接近1 h时, 10 mg/L的RhB溶液就已经全部褪色, 吸附率高达100%。
胡麻杆 生物质炭 活化剂 吸附 炭化温度 磷酸 炭化-活化法 hemp stem biochar activator adsorption carbonization temperature phosphoric acid carbonization-activation method
1 天津大学微电子学院，天津 300072
2 天津大学智能与计算学部，天津 300072
3 天津市成像与感知微电子技术重点实验室，天津 300072
人工神经网络在各类激光技术中有着广泛应用，但是传统的流水展开架构加速器无法处理激光焊接参数提取、激光诱导击穿光谱分析等计算任务所需的多种反向传播（BP）神经网络。本课题组基于Xilinx PYNQ-Z2开发平台设计并实现了一种面向激光焊接技术的BP神经网络可配置型计算加速器架构。采用可配置架构设计和复用运算单元互连的方式，硬件电路可拟合成多种BP网络结构，加速器具有灵活的可配置性；同时，采用基于多级缓存结构的数据读取方法，解决了加速器运算阵列在读入数据时因多次访问片外存储器而导致的读取速度的瓶颈。基于实际激光焊接参数数据集的计算结果表明，所设计的加速器可以高效地加速具有多种神经元数量的BP神经网络。与嵌入式处理平台相比，加速器的典型网络运算性能平均有10.5倍的提升，神经元数目超过100的大型网络运算性能有56.4倍的提升，并且处理速度优于改进前于同一平台实现的普通加速器。
机器视觉 工业光学计量 BP神经网络 人工神经网络加速器 现场可编程门阵列 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0214001
