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多尺度柔性钛酸钡/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及介电性能优化

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1288-1300页

作者：胡海龙孟令晗约索夫中南大学航空航天技术研究院长沙410083

介电电容器具有重量轻、充放电速度快、功率密度高等优点,在航空航天储能器件领域的作用日益凸显。采用模板法与电泳沉积法相结合制备了多尺度结构的柔性复合电介质材料钛酸钡/聚二甲基硅氧烷(BTO/PDMS),研究了其微观无序、有序结构对... 详细信息

介电电容器具有重量轻、充放电速度快、功率密度高等优点,在航空航天储能器件领域的作用日益凸显。采用模板法与电泳沉积法相结合制备了多尺度结构的柔性复合电介质材料钛酸钡/聚二甲基硅氧烷(BTO/PDMS),研究了其微观无序、有序结构对介电性能的影响,并通过理论模拟对其介电与介电强度性能进行了系统分析,为提高复合电介质储能密度的研究提供了理论铺垫。结果表明:当BTO含量达到10.16%(质量分数)时,复合材料的相对介电常数在1000 Hz时提升到85(纯PDMS的相对介电常数仅为2.75);当BTO的体积分数在5%∼20%之间变化时,介电常数随BTO含量的增加呈线性增加;此外,通过调控BTO形貌的有序定向结构(如四方或蜂窝定向结构),介电性能得到提升,某些特定方向的介电强度性能显著提高;将聚偏氟乙烯(PVDF)和PDMS复合形成核壳结构,常数略有提升,填料与基体的介电性能差异减小,介电强度性能得到提升。

关键词：复合材料多尺度结构介电性能有限元理论柔性器件

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生态环境替代性修复责任研究

生态环境替代性修复责任研究

作者：孟令琪山东师范大学

学位级别：硕士

替代性修复责任在新时期生态文明建设中应当起到重要作用,但囿于法律规定不完善以及法律理念不统一等原因,司法实践中出现了适用混乱的局面和偏离环境修复目标的事实。替代性修复制度的完善应该坚持以修复为中心的环境司法理念,从替代... 详细信息

替代性修复责任在新时期生态文明建设中应当起到重要作用,但囿于法律规定不完善以及法律理念不统一等原因,司法实践中出现了适用混乱的局面和偏离环境修复目标的事实。替代性修复制度的完善应该坚持以修复为中心的环境司法理念,从替代性修复责任的立法目的即实现任何环境损害皆可修复的目标出发,实现环境公共利益最大化。第一章为生态环境修复责任和替代性修复责任的理论分析。首先明确生态环境修复责任的内涵及其特殊性,表明生态环境修复责任的独立必要性。其次从替代性修复责任的立法目的和我国修复责任的分类对其内涵进行论述。认为替代性修复责任的主要作用为完善环境修复方式,使任何环境损害都有对应的救济手段。第二章对替代性修复责任的立法和司法进行分析。在立法上,按照相关法律适用范围的不同分为国家规定和地方规定两个层面,总结出规律和可以作为将来相关法律修改的启示。在司法上,对收集到的替代性修复案例从案例分布和判决理由两个方面进行分析,总结出替代性修复责任的判决规律以及建立替代性修复方案的模型。第三章对替代性修复责任在理论和实践中存在的问题进行综合梳理。首先在理论上,民法中“恢复原状”与环境责任体系中“生态环境修复责任”混同,难以实现环境修复的目标。其次实践中,替代性修复责任的适用条件不清,司法解释中“无法完全修复”存在多种解读,更有环境侵权人不具有修复能力能否作为适用条件以及环境自我修复后是否需要开展替代性修复等特殊情形。最后,间接补偿型替代性修复方案以及替代性修复费用被高频率使用使得替代性修复方案有逐渐偏离环境修复目标的趋势。第四章对上文存在的问题提出相应的建议,是本文的重点章节。首先确定生态环境修复责任体系的独立性,以适应环境侵权的特殊性,进而实现环境修复的目的。其次对替代性修复的概念提出本文的观点。再次,确定替代性修复的适用情形,将“永久性损害”纳入替代性修复的范围,以实现环境修复的闭环;对于环境侵权人不具有修复能力的情形,应当区分法人和自然人主体,分别设置不同的判断标准;受损生态环境自我修复后应当以其他方式承担修复责任;“技改”不利于已受损环境的修复,因此不宜作为替代性修复方案。关于制定合理的替代性修复方案应当确定直接补偿型替代性修复优先于替代性修复费用和间接补偿型替代性修复。此外替代性修复方案还要符合目标可达性、技术可靠性、使受损生态环境具有较强的自我恢复能力。最后对替代性修复责任的履行进行程序设计,以保障其产生良好的修复效果。

关键词：生态环境修复责任替代性修复责任替代性修复方案

西安市城郊河流廊道鸟类多样性与环境因子关系研究

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西安市城郊河流廊道鸟类多样性与环境因子关系研究

作者：孟令微西北农林科技大学

学位级别：硕士

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ABS/BN导热复合材料的制备及性能研究

ABS/BN导热复合材料的制备及性能研究

作者：孟令功中北大学

学位级别：硕士

基于生成对抗网络的心源性疲劳雷达监测与预警系统的设计与实现

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基于生成对抗网络的心源性疲劳雷达监测与预警系统的设计与实现

作者：孟令一北京邮电大学

学位级别：硕士

含芴基的磺化聚芳醚酮砜/功能化MOFs杂化型质子交换膜的制备与性能研究

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含芴基的磺化聚芳醚酮砜/功能化MOFs杂化型质子交换膜的制备与性...

作者：孟令鑫长春工业大学

学位级别：硕士

质子交换膜（PEMs）是决定质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的电化学性能和寿命的重要因素之一。磺化芳香族聚合物因为具有优异的力学性能、化学稳定性和热稳定性成为最有希望被开发应用的PEMs材料。但是,高离子交换容量的磺化芳香族聚合... 详细信息

质子交换膜（PEMs）是决定质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的电化学性能和寿命的重要因素之一。磺化芳香族聚合物因为具有优异的力学性能、化学稳定性和热稳定性成为最有希望被开发应用的PEMs材料。但是,高离子交换容量的磺化芳香族聚合物在拥有高H传导率的同时会导致PEMs的尺寸稳定性变差。因此,通过在磺化芳香族聚合物中引入具有孔径可调、易功能化和可容纳客体分子的金属有机物骨架（MOFs）有望获得具有高H传导率和优异尺寸稳定性的PEMs。本文从分子结构化设计出发,制备了含芴基的磺化聚芳醚酮砜（F-SPAEKS）,并设计了三种不同功能化MOFs,通过物理共混的方式制备了三种不同系列的杂化膜,研究每种功能化MOFs对杂化膜性能的影响。在ZIF-8的内部引入具有高效质子传导能力的1-丁基磺酸-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐离子液体（IL）并通过磺化聚多巴胺（SPDA）进行纳米衣包覆制备ZIF-8@IL-SPDA。通过在F-SPAEKS中引入ZIF-8@IL-SPDA制备了一系列的杂化膜。ZIF-8@IL-SPDA内部在IL的作用下能够形成长程有序的质子传输通道。同时,ZIF-8@IL-SPDA与聚合物主链之间的相互作用既能够促进膜内的质子传输又能够提高膜的力学性能。其中,FSZIS-1.5（ZIF-8@IL-SPDA在F-SPAEKS中的添加量为1.5wt%）具有最高的H传导率和电池性能。FSZIS-1.5的H传导率达到了149.87 m S cm（80 ~oC,100%RH）,功率密度为818 mW cm。并且其尺寸稳定性低于14%。为了进一步提高质子传输位点在MOFs上的稳定性和杂化膜的H传导率,以Ui O-66-NH为模板通过席夫碱反应将磷酸基团固定到MOFs上制备POH-Ui O-66-NH（PUIN）。并将PUIN引入到F-SPAEKS中制备杂化膜。通过PUIN与F-SPAEKS之间的静电相互作用和氢键网络构建了连续的质子传输通道促进质子传输并且增强了杂化膜的力学性能。其中,FSPUIN-5（PUIN在F-SPAEKS中的添加量为5wt%）的H传导率最高为174.22 m S cm（80 ~oC,100%RH）,FSPUIN-5的功率密度为504 m W cm。此外,FSPUIN-5在具有高的H传导率的同时其溶胀率仍低于14%。为了进一步通过增加MOFs的质子源来提高杂化膜的H传导率,通过1,3-丙磺酸内酯开环在PUIN上的氨基位点上引入磺酸基团制备了SOH-POH-Ui O-66-NH（SPUIN）。SPUIN上的-SOH与-POH能够增加杂化膜内的质子传输位点和质子源。将SPUIN引入F-SPAEKS中制备了一系列杂化膜。其中,FSSPU-7（SPUIN在F-SPAEKS中的添加量为7wt%）表现出了最优异的电化学性能。在80 ~oC和100%相对湿度下FSSPU-7的H传导率被提高到了247.38 m S cm,功率密度也达到了1140m W cm。同时,FSSPU-7的溶胀率低于17%。以上的结果表明,通过在F-SPAEKS中引入功能化MOFs有望制备出电化学性能和理化性能优异的PEMs。

关键词：燃料电池质子交换膜磺化聚芳醚酮砜功能化MOFs 质子传导率

基于滑模观测器无刷直流电机无传感器控制研究与设计

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基于滑模观测器无刷直流电机无传感器控制研究与设计

作者：孟令尚吉林化工学院

学位级别：硕士

在现代工业自动化和电机控制系统中,无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDC)因其高效率、高动态响应和长寿命而备受青睐。然而,传统的无刷直流电机电机控制策略依赖于位置传感器来获取转子位置信息,这不仅增加了系统的成本和复杂性,而... 详细信息

在现代工业自动化和电机控制系统中,无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDC)因其高效率、高动态响应和长寿命而备受青睐。然而,传统的无刷直流电机电机控制策略依赖于位置传感器来获取转子位置信息,这不仅增加了系统的成本和复杂性,而且限制了其在一些极端或紧凑空间场合的应用。因此,开发一种可靠的无传感器控制技术对于拓展无刷直流电机的应用范围至关重要。本研究针对无刷直流电机基于滑模观测器的无感控制策略进行研究,主要做了以下工作:首先,分析并建立了无刷直流电机(BLDC)的控制机制及其数学模型,主要阐述了无刷直流电机的结构组成、工作原理以及在不同坐标系下的数学描述。通过详细解析其内部结构和工作机制,并通过数学模型的构建,为后续的无传感器控制系统设计奠定了理论基础。并以此设计了电机控制器的实验样机,控制器硬件电路主要由STM32F407VET6单片机核心控制电路、三相半桥逆变驱动电路、电流电压检测电路、速度检测电路、电磁隔离RS485通信电路以及系统供电电源等电路组成,文中详细阐述了各单元硬件电路的工作原理、主要元件选型以及电路参数计算等设计过程,为算法的理论研究提供了测试基础平台。其次,深入研究了无刷直流电机的矢量控制方法,提出改进的滑模观测器速度预测设计方案;采用空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)技术和PI(Proportional Integral)控制器,优化电流环和速度环的控制效果;采用改进的滑模观测器,估计电机的转速和位置。经实验测试,该观测器通过调整变趋近律滑模反电动势观测器与锁相环相结合的策略,有效提高了估算的精度和系统的稳定性;与以往经典滑模观测器的方法对比,通过MATLAB/Simulink进行仿真验证,并构建实验样机测试平台。最后,经仿真与硬件实验平台测试,并对实验现象及实验数据进行详细分析,结果表明,改进的滑模观测器能准确估计电机的转速和位置,且在动态性能和抗干扰能力方面表现优异,验证了本研究提出的方案的可行性,实验过程也表明以此方案设计的无刷直流电机控制器良好的控制精度与可靠性。

关键词：无刷直流电机矢量控制滑模观测器 STM32 无位置传感器

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基于翼型风洞实验的湍流模型参数同化研究

基于翼型风洞实验的湍流模型参数同化研究

作者：孟令庭扬州大学

学位级别：硕士

球坐标起伏地形快速磁矢量反演方法及月球磁性结构特征研究

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球坐标起伏地形快速磁矢量反演方法及月球磁性结构特征研究

作者：孟令玮吉林大学

学位级别：硕士

星球的三维磁矢量结构(磁化强度、磁化倾角和磁化偏角)可有效用于分析其磁场的形成和运行机制。卫星磁数据具有覆盖范围全的优势,可利用卫星磁测三分量数据进行联合磁矢量反演以获得星球的三维磁矢量结构。但是,要快速获取地形起伏较大... 详细信息

星球的三维磁矢量结构(磁化强度、磁化倾角和磁化偏角)可有效用于分析其磁场的形成和运行机制。卫星磁数据具有覆盖范围全的优势,可利用卫星磁测三分量数据进行联合磁矢量反演以获得星球的三维磁矢量结构。但是,要快速获取地形起伏较大的大区域行星磁矢量结构,需要考虑星球曲率、地形起伏及效率问题。因此,本文提出了一种球坐标起伏地形快速磁矢量反演方法。在反演过程中利用Toeplitz矩阵的性质,将大型矩阵的相乘计算转换为基于快速傅里叶变换的卷积运算提高反演的计算效率。此外,在反演过程中考虑起伏地形的影响,将观测面与地形之间的网格的磁化强度约束为零。理论模型试验表明,磁化强度可以恢复70%,倾角和偏角误差在3°以内,与真实模型接近。与常规反演方法相比,磁化强度的均方根误差仅为0.003,磁化倾角和磁化偏角的误差在0.2°以内。但在60×60×10的网格划分中,本文方法能有效提高23.78倍的计算效率,具有更好的实用性。利用上述方法对月球的Mare Australia和Mare Crisium两个区域进行了磁矢量反演。磁化矢量结构显示Mare Australia地区最大陨石坑直径不超过340 km,磁异常振幅远高于目前的陨石撞击模拟结果,磁源深度小于10 km,这是撞击模拟实验无法解释的。此外,相邻磁源的磁化方向相差122°(或238°),月球的高频发电机和短寿命发电机可能是造成这一现象的原因。Mare Crisium地区三个相邻源的磁化方向相互接近,但是深度不同,意味着冷却时间也不同,因此很难记录到陨石撞击产生的瞬态场。除上述特点外,两个区域磁源的磁化方向均匀分布,没有反映出陨石撞击磁场的磁化方向的发散性。因此,可以推断这两个区域的磁异常与发电机假说有关。为了研究Mare Australia地区磁化方向的剧烈变化,对月球全球的磁异常进行磁矢量反演,利用古地磁的计算和分析方法判断发电机偶极子轴的位置和变化特点,推断月球的磁极漂移程度。首先对月球分布广泛的简单磁异常进行了古极点的分析,但是结果分布广泛难以确定磁极漂移的存在。随后对Catena Dziewulski和Aitken两个复杂磁异常进行古极点分析。依据Aitken的古极点分布推断出变化分别达到21.8°和34.9°的两条磁极漂移路径。Catena Dziewulski和Mare Crisium的古极点位置发现存在磁极倒转现象,可以解释Mare Australia地区相邻磁源的磁化方向相差122°的情况。通过统计分析全部34个古极点的结果,发现32个古极点位置分布在中、低纬度,说明发电机偶极子轴存在大部分时期偏离目前的旋转轴。此外,还有28个古极点分布在月球背面,这可能导致月球发电机磁场发生反转的频率较低。本文认为由于月球正背面的分化程度不同引起的核心-地幔边界热通量的非均匀分布可能是导致偶极子轴偏离目前的旋转轴并集中于月球背面的可能原因。上述发现对于研究月球磁场和热物质的演化历史具有借鉴意义。

关键词：磁矢量反演起伏地形快速计算月球弱磁异常起源月球磁极漂移