针对高功率器件、高密度封装等微波通信领域对高性能微波复合基板的迫切需求, 该文提出了一种将双螺杆造粒和热压成型结合的新技术, 制备了以高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为基体、六方氮化硼(h-BN)陶瓷为填料的高导热微波复合基板, 并对基板的显微结构、热学性能和介电性能进行了全面表征。结果表明, 采用大粒径(25 μm)的h-BN(h-BN25)比小粒径(5 μm)的h-BN(h-BN5)填充后更有利于提高复合基板的热导率(λ), 降低其介电损耗(tan δ)。随着h-BN25质量分数(w(h-BN25))从0增加至70%, HIPS/h-BN25微波复合基板的λ从0.13 W·m-1·K-1提高到7.43 W·m-1·K-1(面内)和2.55 W·m-1·K-1(面间), 分别是纯HIPS的57倍和20倍, 表明采用以上制备技术能实现h-BN在HIPS基体中的定向排列, 构建有效的面内导热网络。同时复合基板的tan δ由7.3×10-4降低至5.3×10-4(10 GHz下), 热膨胀系数α从93.8×10-6/K降至18.7×10-6/K。填充w(h-BN25)=70%的HIPS/ h-BN25微波复合基板综合性能优异, 10 GHz时, 其介电常数εr=3.9, tan δ=5.3×10-4, λ=7.43 W·m-1·K-1, α=18.7×10-6/K, 在微波通信领域具有良好的应用前景。

为提高小口径非球面硫系玻璃镜片热压成型质量, 避免成型缺陷, 通过热压过程的有限元分析, 提出了一种新的非等温热压成型法。在上模仁和上加热板之间设置加热间隙, 对上、下加热板设置不同的加热温度, 以实现玻璃预形体的非等温加热。首先, 根据硫系玻璃高温粘弹性本构模型和热传递模型, 结合相关参数建立了镜片热压过程的有限元模型; 接着, 采用所建立的模型, 分析了非等温温差对玻璃预形体内部的温度分布、成型镜片最大残余应力分布及轮廓偏移量的影响, 以确定最佳的温差值; 最后, 进行了镜片的非等温热压成型实验, 并将仿真和实验结果进行了对比研究, 以验证仿真模型和结果的有效性。仿真与实验结果均表明, 最佳的非等温温差值为10 ℃。该条件下, 仿真获得的玻璃预形体内部温度差仅为2.6 ℃, 成型镜片最大残余应力可减至3.375 MPa, 成型镜片ASP1和ASP2的轮廓偏移量最大值分别为0.562 μm和0.615 μm; 实验获得的成型镜片ASP1和ASP2的PV值分别为118.2、194.0 nm, Ra值分别为17.0、37.8 nm, 轮廓偏移量最大值分别为0.583、0.644 μm, 均满足精度要求。仿真与实验结果具有较好的一致性, 采用合理的温差值进行镜片的非等温热压成型, 可有效降低玻璃预形体内部温度差及成型镜片最大残余应力, 避免粘连、气泡等成型缺陷, 提高成型镜片的精度。

研究了基于三结型(InGaP/InGaAs/Ge)高效太阳能电池的太阳能光伏发电的高倍聚光系统。该系统采用高次非球面光学玻璃卡塞格林系统, 运用Zemax和Tracepro光学设计软件完成200~500倍太阳能聚光系统的设计, 同时设计了单片型高倍太阳能聚能光学组件, 用热压成型方法研制了太阳能聚能透镜(副镜)。采用16个性能相同的聚光光学组件和相同数量的三结型太阳能电池组成高倍聚光型太阳能光伏组件, 极大地提高了聚光比, 为太阳能光伏发电的高倍聚光器设计提供参考和依据。

采用热电致冷器作为温度控制的主控元件构建了热压成型系统.针对热电致冷器呈现的复杂热电特性,在对其模型进行小信号线性化的基础上,建立了热电致冷器的控制模型.结合传统PID控制和模糊控制的优点,根据热电致冷器的非线性和可能的不确定性因素,建立了PID参数自调整的推理规则,设计了热压成型装备温控的模糊PID控制器.阶跃响应实验表明:该温控系统具有良好的动态性能和稳态品质,其升降温速率≥1℃/s,温控精度可达0.2℃,满足热压成型装备精密温控的要求.