Author Affiliations
Abstract
1 School of Future Technology and Henan Key Laboratory of Photovoltaic Materials, Henan University, Kaifeng 475004, China
2 Zhenjiang Mars Photoenergy Technology Co., Ltd, Zhenjiang 212011, China
The TiO2 with nanoparticles (NPs), nanowires (NWs), nanorods (NRs) and nanotubes (NTs) structures were prepared by using a in-situ hydrothermal technique, and then proposed as a photoanode for flexible dye-sensitized solar cell (FDSSC). The influences of the morphology of TiO2 on the photovoltaic performances of FDSSCs were investigated. Under rear illumination of 100 mW·cm?2, the power conversion efficiencies of FDSSCs achieved 6.96%, 7.36%, 7.65%, and 7.83% with the TiO2 photoanodes of NPs, NWs, NRs, and NTs and PEDOT counter electrode. The FDSSCs based on TiO2 NRs and NTs photoanodes have higher short circuit current densities and power conversion efficiencies than that of the others. The enhanced power conversion efficiency is responsible for their nanotubes and rod-shaped ordered structures, which are more beneficial to transmission of electron and hole in semiconductor compared to the TiO2 nanoparticles and nanowires disordered structure.
dye-sensitized solar cells photoanode TiO2 morphology Journal of Semiconductors
2024, 45(2): 022801
Author Affiliations
Abstract
1 School of Biomedical Engineering (Suzhou), Division of Life Sciences and Medicine, University of Science and Technology of China Hefei 230041, P. R. China
2 Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, Suzhou, Jiangsu 215163, P. R. China
Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) has been widely used to image the three-dimensional (3D) structures and functions of various millimeter-size bio-specimen such as zebrafish. However, the sample adsorption and scattering cause shading of the light-sheet illumination, preventing the even 3D image of thick samples. Herein, we report a continuous-rotational light-sheet microscope (CR-LSM) that enables simultaneous 3D bright-field and fluorescence imaging. With a high-accuracy rotational stage, CR-LSM records the outline projections and the fluorescent images of the sample at multiple rotation angles. Then, 3D morphology and fluorescent structure were reconstructed with a developed algorithm. Using CR-LSM, zebrafish’s whole-fish contour and blood vessel structures were obtained simultaneously.
Light-sheet microscope zebrafish blood vessels morphology Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(2): 2350022
1 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳 110169
3 中国科学院大学，北京 100049
为了改善水导激光制备单晶镍合金微孔的表面形貌，降低微孔锥度，采用控制变量法研究了在单步螺旋打孔方法下，激光单脉冲能量、扫描速度、进给次数和扫描圈数对微孔表面形貌及锥度的影响规律。提出了多步螺旋打孔方法，并在优选加工参数组合下与单步螺旋打孔方法进行了比较。结果表明，增加单脉冲能量和降低扫描速度可以改善微孔表面形貌，减小微孔锥度。随着进给次数的增多，微孔表面形貌逐渐变好，微孔锥度先减小后饱和。随着扫描圈数的增多，微孔表面形貌逐渐变差，微孔锥度先增大后减小。采用多步螺旋打孔方法加工的微孔锥度仅为0.29°，比单步螺旋打孔方法降低了70%，且尺寸偏差和圆度都控制在20 μm以内。
激光技术 水导激光 螺旋打孔 高温合金 表面形貌 锥度 中国激光
2024, 51(16): 1602404
1 航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司工艺研究所，辽宁 沈阳 110850
2 大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室，辽宁 大连 116024
GH3536高温合金具有优异的耐腐蚀性和高温强度，常用于燃烧室和燃气轮机等高温零部件的制造。增减材复合制造（ASHM）技术综合了增材成形灵活性高和减材表面质量好的优势，是制造高性能GH3536零件的有效途径。由于ASHM采用增材和减材交替进行的方式，因此确定最优的增材工艺参数，选择合适的刀具类型对提高GH3536零件的制造质量具有重要意义。利用激光选区熔化制备了增材试样，检测了试样的相对致密度以获得GH3536的最优增材成形参数。利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射对最优增材成形参数下加工的GH3536的微观结构进行了观察。开展了GH3536的ASHM实验，研究了球头刀、圆鼻刀、平面铣刀三种不同类型刀具对试样减材加工表面质量的影响。结果表明：当激光功率为400 W、扫描速度为1750 mm/s时，增材试样无明显缺陷，相对致密度达到99.93%，是增材成形的最优参数；采用圆鼻刀加工的GH3536表面粗糙度可达0.211 μm。本研究可为GH3536零件的ASHM参数和刀具类型确定提供指导和参考。
GH3536高温合金 增减材复合制造 激光选区熔化 刀具类型 表面形貌 激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0914001
1 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
2 芜湖长信科技有限公司，安徽 芜湖 241007
3 合肥工业大学 光电技术研究院，安徽 合肥 230009
反射式液晶显示具有功耗低、绿色环保的优点。但由于没有增亮膜等光学膜系对视角进行调控，常见的网点形貌下视角曲线存在跳变、不均匀等问题。为了改善反射式液晶显示的视角问题，本文建立了反射式液晶模组仿真模型进行探究。首先，分析了前光模组存在的视角问题。接着，以圆锥形和圆台形网点为例分析了网点形貌对视角的影响，并提出棱柱形网点以改善视角。仿真结果表明，棱柱形网点可以有效解决垂直于入射光方向±35°视角的曲线跳变及不均匀问题，且将视角中心亮度相比于圆锥形网点提升了52.3%。本研究对反射式液晶显示设备的视角设计具有重要参考意义。
前光模组 网点形貌 导光板 视角 front light module dot morphology light guide plate viewing angle
1 钢铁研究总院有限公司，北京 100081
2 北京钢研高纳科技股份有限公司，北京 100081
3 北京工业大学材料与制造学部，北京 100124
激光粉末床熔融（LPBF）技术具有成形精度高、表面粗糙度低、成形件性能优异等特点，是目前金属增材制造领域中应用最广泛的一种成形技术。其中，铺粉过程作为LPBF技术的关键环节，粉末床铺粉质量对铺粉致密度及成形件性能具有重要影响，基于此，本文综述了LPBF技术中铺粉致密度的影响因素。首先，总结了粉末床铺粉质量的表征评价方法，如图像分析法、X射线原位监测法和取样器法等。在此基础上，从粉末特征和铺粉工艺出发，分别阐述了粉末粒度、粉末形貌、粉末制备方法、粉末再循环及铺粉工艺参数对粉末床铺粉致密度的影响规律。其中，粉末的粒度分布和形貌是影响铺粉致密度关键因素，较宽的单峰分布和粗细颗粒混合的双峰分布有利于提高粉末堆积密度。粉末的形貌越接近球形，粉末流动性越好，越有利于提升粉末铺展性和铺粉均匀性。粉末堆积密度和铺粉均匀性共同作用将提升粉末床铺粉致密度和成形样品的致密度。铺粉工艺条件的变化可以影响粉末床的铺粉质量及密度，其中控制合理的铺粉速度、选用滚筒类型的刮刀和增大基体的粗糙度将进一步提升粉末床的铺粉致密度。最后，本文对进一步提升粉床的铺粉致密度的方法和技术进行了展望。
激光技术 激光粉末床熔融 铺粉致密度 粉末粒度 粉末形貌 离散元模拟 成形缺陷 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514009
为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响，选用3 mm光斑直径与50%搭接率，分别在1.1 GW/cm2与2.6 GW/cm2的激光功率密度下，采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理，结合表面形貌、化学成分、微观组织、物相、残余应力等，探索了不同激光功率密度下试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果显示：经过功率密度为1.1 GW/cm2的无吸收层激光喷丸处理后，试样表面形貌与微观组织得到了改善，表面形成了凸起与孔洞交错的多级结构及2~3 μm厚的致密重熔氧化层，深度方向出现晶粒细化现象，在100 μm深度处出现最大残余压应力。此外，相较于未处理试样与2.6 GW/cm2喷丸试样，1.1 GW/cm2喷丸试样的腐蚀电流密度分别降低了97.30%与82.46%，同时腐蚀后试样表面保持着完整的具有多孔特征的微纳结构，展现出最佳的抗腐蚀性能。无吸收层激光喷丸工艺显著提高了2024-T351铝合金表面的耐腐蚀性能。
激光技术 激光喷丸 2024-T351铝合金 电化学腐蚀 表面形貌 中国激光
2024, 51(12): 1202204
1 浙江大学 工程师学院，浙江杭州3005
2 中航西安飞机工业集团股份有限公司，陕西西安710089
3 中国科学院 福建物质结构研究所 泉州装备制造研究中心，福建泉州62100
4 浙江大学 机械工程学院，浙江杭州310058
为了实现复杂环境下航空零件孔特征的高效高精度检测，提出了一种集成视觉显著性和群决策的检测方法。在经典FT显著性检测算法中引入图像增强步骤，并为每个像素赋予以最大显著区域中心为参考的权重，使用改进后的方法对图像进行孔区域分割。设计具有多尺度多结构元素的新型数学形态学边缘检测算法，结合轮廓细化算法对孔区域进行轮廓提取。最后，利用Meanshift算法寻找轮廓点的圆心位置，建立新的基于群决策的圆半径计算模型，获得孔特征的关键几何参数。结果表明：改进的视觉显著性特征检测算法能够生成更加突显孔特征的全分辨率显著图；新型数学形态学边缘检测算法能获得简化且可靠的轮廓点；该方法在不均匀光照、各类孔缺陷和孔内壁干扰等条件下均显示出较好的稳定性；即使在噪声密度高达30%时仍能成功完成孔检测，且圆心坐标和半径的误差均小于0.012 mm；平均检测时间仅为0.236 s。该方法能够在复杂环境下对航空零件孔特征进行准确、稳定的检测。
航空零件 孔特征检测 显著性检测 数学形态学 群决策 aircraft part hole feature detection saliency detection mathematical morphology group decision making
中航光电科技股份有限公司，河南 洛阳 471003
为了分析影响光纤机械可靠性和寿命的主要因素，通过模拟试验条件对比分析了引起光纤断裂的原因；将试验光纤断裂表面形貌与在实际工作状态下出现的光纤断裂源形貌特征进行对比，定性分析了引起光纤断裂形成的主要原因。分析认为是在外加应力的作用下，工作环境中水分或水汽的存在加速了光纤表面裂纹的生长、扩展，最终导致光纤断裂。
裂纹 应力腐蚀 断裂形貌 crack, stress corrosion, fracture morphology
