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定向排布银纳米线透明导电薄膜的制备及性能研究

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定向排布银纳米线透明导电薄膜的制备及性能研究

作者：闵志坚景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

在过去的十几年中,透明导电薄膜（Transparent Conducting Films,TCFs）被广泛利用在众多应用领域,例如触摸屏、太阳能电池和加热器等。现在市场上使用规模最大、最成熟的透明导电薄膜是氧化铟锡薄膜（ITO）。但由于其脆性和铟在自然界... 详细信息

在过去的十几年中,透明导电薄膜（Transparent Conducting Films,TCFs）被广泛利用在众多应用领域,例如触摸屏、太阳能电池和加热器等。现在市场上使用规模最大、最成熟的透明导电薄膜是氧化铟锡薄膜（ITO）。但由于其脆性和铟在自然界存量少,难以满足当前的透明导电薄膜应用需求。所以人们正在寻找一种可替代的导电薄膜材料,如其他金属氧化物、石墨烯、碳纳米管和金属纳米线等。金属纳米线中的银纳米线（AgNWs）具有优异的光电性能、超高的长径比以及良好的柔韧性,被视为最有希望替代ITO的下一代柔性导电薄膜材料。但是,AgNWs材料有3个缺点限制了其应用。1)AgNWs薄膜与衬底之间的附着力不强,日常使用过程中容易造成剐蹭或脱落;2)AgNWs的线结处过高的结电阻容易产生电阻分布不均匀和电学性能的下降;3)过大的比表面积会出现易氧化、通电熔断等问题,影响其使用的稳定性。针对上述存在的问题,本课题以钠钙玻璃为主要衬底来制备AgNWs-TCFs,首先研究衬底预处理对AgNWs-TCFs的附着力影响,然后采用剪切涂覆的方式来制备具有定向排布的AgNWs-TCFs,再使用磁控溅射法溅射SnO粒子来对薄膜进行修饰,最后比较溅射前后的光电性能、电学性能以及热学性能的变化。主要包括以下几个方面:针对衬底采用不同的预处理方式,在食人鱼溶液中浸泡来改变其亲水性、溅射SnO粒子来改善衬底粗糙度以及使用PEI溶液提高衬底的带电性。结果发现:食人鱼溶液虽然侵蚀PET、PDMS等柔性衬底表面,但对玻璃的亲水性改善效果非常好,其静态接触角能够从未处理的63.7°降至处理后的13.2°,平均方阻的降幅达到了31%;采用溅射SnO粒子来改善衬底粗糙度,通过对比几种衬底溅射前后的AFM图和R值,发现溅射粒子对较为粗糙的马赛克陶瓷、PDMS改性效果最好,对于玻璃则不明显;使用PEI溶液提高衬底的带电性然后制备AgNWs-TCFs,发现传统的旋涂方式容易使AgNWs发生团聚,而剪切涂敷法则能规避这个问题且制备出的AgNWs薄膜平均方阻可以低至22Ω/sq。使用剪切涂敷法来制备定向排列的AgNWs-TCFs,在制备过程中通过对溶液温度粘滞系数的测试和薄膜R方向和R方向的方阻测量,发现随着温度的增加,AgNWs-TCFs更容易实现定向排列,溶液温度在40℃时方阻的各向异性（R/R）达到4.31,但是溶液温度超过40℃后,由于多种因素的共同干扰,各向异性有所下降。然后对剪切涂敷的时间进行了探究,发现涂敷时间在20min时,AgNWs-TCFs的光电性能最优异,在R方向上的方阻值为23.29,薄膜非均匀度低至9.3%。最后使用多次涂覆退火工艺来解决化学残留物问题,发现二次涂敷退火时薄膜方阻有所下降,但三次及以上时会影响AgNWs-TCFs的各向异性。为实现AgNWs-TCFs薄膜性能的进一步增强,在定向排布的AgNWs薄膜基础上利用磁控溅射法沉积了一层SnO粒子。实验结果表明溅射后虽然电阻的各向异性有所下降,但其溅射后的平均方阻降幅均达到了30%以上,并且在空气中放置两周薄膜方阻值只提高10%左右,同时薄膜的失效电压由5V提高至8V,电压温度负载也由4V的60℃提高到8V时能保持在120℃左右。

关键词：银纳米线附着性剪切驱动力定向排列电热响应

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临近空间太阳能无人机增升减阻技术综述

航空学报 2024年第5期45卷 185-201页

作者：李广佳王红波张凯仪志胜中国航天空气动力技术研究院创新与应用中心北京100074

临近空间太阳能无人机是介于航空器与航天器之间的特殊飞行器。受太阳能电池的光电转换效率和储能电池能量密度的约束,提升临近空间太阳能无人机气动效率和螺旋桨推进效率是保证该类型无人机平台任务执行能力、具备永久飞行能力的重要... 详细信息

临近空间太阳能无人机是介于航空器与航天器之间的特殊飞行器。受太阳能电池的光电转换效率和储能电池能量密度的约束,提升临近空间太阳能无人机气动效率和螺旋桨推进效率是保证该类型无人机平台任务执行能力、具备永久飞行能力的重要技术途径。然而低雷诺数效应给全机增升减阻技术攻关和节能降耗的设计目标带来了严重困难和挑战。针对这一问题,本文从翼型设计、气动布局设计、螺旋桨/机翼气动耦合设计、流动控制技术、螺旋桨增效设计5个方面调研了临近空间太阳能无人机增升减阻技术的研究现状,梳理了现有增升减阻措施的技术路线,分析了不同增升减阻方法的优势与不足,最后针对临近空间太阳能无人机增升减阻技术的发展趋势给出了建议。

关键词：临近空间太阳能无人机增升减阻气动设计流动控制技术

改进人工势场引导的双向扩展随机树路径规划算法

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探测与控制学报 2024年第3期46卷 86-93页

作者：衷卫声闵志豪权略熊剑郭杭张强南昌大学先进制造学院江西南昌330000 南昌大学信息工程学院江西南昌330000

针对地面移动机器人在复杂环境之下要求规划路径实时性强、路线平滑度高、避障精确完备等需求,在快速扩展随机树算法(RRT)的基础之上,提出一种由改进人工势场法(APF)引导的双向扩展随机树算法(APF-Bi-RRT~*)。首先,在每次迭代的过程之... 详细信息

针对地面移动机器人在复杂环境之下要求规划路径实时性强、路线平滑度高、避障精确完备等需求,在快速扩展随机树算法(RRT)的基础之上,提出一种由改进人工势场法(APF)引导的双向扩展随机树算法(APF-Bi-RRT~*)。首先,在每次迭代的过程之中两棵随机树同时分别从起始点和目标点进行扩展,以加快算法收敛速度;其次,在算法随机树生长方向上,引入目标偏置策略来优化随机子节点的选取,并在随机树和障碍物中加入人工势场分量,限制路径方向选择的随机性,改进算法克服引力和斥力过大导致陷入局部最优值或目标不可达的问题;最后,在形成锯齿型规划路径之上应用一种采样优化和关键节点平滑策略,进一步缩短和平滑原路径的总距离。对比实验结果证明,该算法既克服了传统随机树算法的节点盲目扩展的问题,又兼顾了生成路径的效率和平滑性,与目标偏置RRT算法相比,在规划路径长度上减少了9.7%左右,在运行时间上缩短了65.3%左右,在算法迭代次数上减少了78.2%左右。

关键词：改进人工势场法双向快速扩展随机树路径规划曲线采样优化

利用X-射线荧光光谱研究钕铁硼磁钢晶界扩散后铽的分布

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中国稀土学报 2024年

作者：高伟波谢志斌岑志波张俊良张毅宁波市计量测试研究院(宁波新材料检验检测中心) 南开大学电子信息与光学工程学院宁波大学信息科学与工程学院

钕铁硼晶界扩散后，Nd2Fe14B晶粒被(Nd，Tb)2Fe14B外壳包覆，形成了核-壳结构。扫描电镜中的背散射(BSE)与X-射线荧光能谱(EDX)对钕铁硼磁钢晶界扩散后的样品断面(沿扩散方向)的微观结构与Fe、Nd、Tb元素的分布检测结果表明，随着扩散... 详细信息

钕铁硼晶界扩散后，Nd2Fe14B晶粒被(Nd，Tb)2Fe14B外壳包覆，形成了核-壳结构。扫描电镜中的背散射(BSE)与X-射线荧光能谱(EDX)对钕铁硼磁钢晶界扩散后的样品断面(沿扩散方向)的微观结构与Fe、Nd、Tb元素的分布检测结果表明，随着扩散深度的增加，核-壳结构以及Tb元素含量均逐渐减少。利用X-射线荧光(XRF)，结合金相磨抛技术，沿扩散方向逐层测试了钕铁硼磁钢中Tb元素的“面浓度”。结果表明，Tb元素的扩散满足“菲克第二定律”。通过对浓度随扩散深度变化曲线的拟合，得到两者之间的定量关系式。为了得到整个磁钢中Tb元素的“体浓度”，对此关系式进行积分，积分结果为0.41%。此结果与扩散处理前后磁钢的质量增重比相一致(0.4%)。本研究结果表明，X-射线荧光分析不仅可以定性分析钕铁硼微区中Tb元素含量与分布，也可以定量分析整个磁钢在宏观尺度下的Tb元素含量与分布。

关键词：钕铁硼磁钢晶界扩散 X射线荧光分析元素分布

Inconel718合金激光熔覆Co/TiN复合涂层摩擦学及氧化行为

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材料工程 2024年第3期52卷 71-81页

作者：庄宿国贺泊铭刘秀波张飞志张诗怡刘志远西北工业大学机电学院西安710072 中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室长沙410004

为了研究拓展Inconel718合金在高温环境下的应用,使用激光熔覆在其表面制备Co/TiN复合涂层,并结合XRD、SEM和EDS等分析方法,探究其在室温和600℃下的摩擦学行为及800℃下的抗氧化性能。结果表明:制备的涂层硬度相对基体有所提高,约为基... 详细信息

为了研究拓展Inconel718合金在高温环境下的应用,使用激光熔覆在其表面制备Co/TiN复合涂层,并结合XRD、SEM和EDS等分析方法,探究其在室温和600℃下的摩擦学行为及800℃下的抗氧化性能。结果表明:制备的涂层硬度相对基体有所提高,约为基体的1.3~1.4倍。另外,涂层中的物相主要为固溶体及金属间化合物。对涂层的摩擦学性能进行测试,当TiN添加量为4%(质量分数,下同)时,涂层的减摩性能最好;而添加量为6%时,涂层的耐磨性最好,磨损率最大可降低90.02%。此外,氧化实验表明:Co/TiN复合涂层具有一定的抗氧化性能,氧化速率为8.7634mg^(2)·cm^(-4)·h^(-1),与基体相差不大。由此说明该复合涂层在保留基体抗氧化性的同时,能够大幅降低高温下的磨损率,且磨损率随着TiN的增加而减小。通过磨损机理分析可知,在600℃下各涂层均发生氧化磨损,其表面氧化膜的产生一定程度上也有助于降低磨损率。

关键词： Inconel718 激光熔覆复合涂层摩擦学行为抗氧化性

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作战仿真混合实验方案设计研究

系统仿真学报 2024年第3期36卷 735-742页

作者：刘飞赖鹏陆营波汪敏陆志沣华南理工大学软件学院广东广州510006 上海机电工程研究所上海201109

作战仿真实验方案设计指的是基于基准的作战想定,利用各种实验设计方法对实验因子的取值进行抽样,形成一组实验方案,供后续仿真使用。作战仿真的复杂性包括实验因子数目众多,因子类型多样,既有连续数值类型,又有离散数值类型,这对高效... 详细信息

作战仿真实验方案设计指的是基于基准的作战想定,利用各种实验设计方法对实验因子的取值进行抽样,形成一组实验方案,供后续仿真使用。作战仿真的复杂性包括实验因子数目众多,因子类型多样,既有连续数值类型,又有离散数值类型,这对高效的混合实验设计方法提出了迫切的需求。针对这些需求,对作战仿真混合实验方案设计技术展开了研究。对实验设计方法做了简单的分类和综述,给出了3种混合实验方案设计方法的流程及其优缺点分析;介绍了一个面向作战仿真的实验设计系统,包括软件架构设计、功能组成及实验设计流程;以一个作战想定为例,演示和分析了3种混合实验方案设计方法的具体应用。上述方法和工具将有效指导复杂作战仿真中具有离散和混合类型因子的实验设计问题,并在多个仿真项目得到了应用和验证。

关键词：作战仿真想定实验方案设计混合实验设计实验设计系统

表面技术提高农林机械耐磨性能及应用研究进展

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中国表面工程 2024年

作者：王志文刘秀波周安张飞志张世宏中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室

农林机械如割草机刀片、深松铲犁铧铲尖、旋耕机松土刀片等关键运动部件在使用中，受到长期严重的磨损、腐蚀、冲击等而导致失效，阻碍其进一步发展。表面改性技术应用潜力巨大，但针对农林机械的研究进展尚缺乏系统综述。阐述了农林机... 详细信息

农林机械如割草机刀片、深松铲犁铧铲尖、旋耕机松土刀片等关键运动部件在使用中，受到长期严重的磨损、腐蚀、冲击等而导致失效，阻碍其进一步发展。表面改性技术应用潜力巨大，但针对农林机械的研究进展尚缺乏系统综述。阐述了农林机械使用工况及其关键运动部件在服役过程中的失效原因，重点概述了四种表面技术（热喷涂、喷焊、堆焊、激光熔覆）的优缺点及其在农林机械上的应用示例，提炼出针对不同工况表面技术的选择依据。通过对四种表面技术的特点和适用场合的归纳总结，激光熔覆作为一种新型的金属表面功能涂层制造技术，具有较高效率、高强度冶金结合和较高性价比，在提高农林机械关键运动部件耐磨性能上的应用具有较大前景。综述相关研究现状不仅能指出现有研究的不足及未来研究的展开方向，还可为表面技术提高农林机械关键运动部件耐磨性提供全面理论依据。

关键词：表面技术农林机械摩擦学性能研究进展

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核测量系统关键电路故障诊断与预测方法研究

核电子学与探测技术 2024年第2期44卷 262-268页

作者：何佳佶万波闵渊李昆黎刚蔡娇核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

探讨了一种可实现核测量系统关键电路故障诊断与预测的方法。以核测量系统放大电路为研究对象,采用PSPICE对电路进行建模,通过小波包变换从电路脉冲响应信号中提取出代表电路状态的故障特征信息,将故障特征信息输入BP神经网络模型开展... 详细信息

探讨了一种可实现核测量系统关键电路故障诊断与预测的方法。以核测量系统放大电路为研究对象,采用PSPICE对电路进行建模,通过小波包变换从电路脉冲响应信号中提取出代表电路状态的故障特征信息,将故障特征信息输入BP神经网络模型开展故障诊断研究,同时,基于相关向量机模型(RVM)开展故障预测研究。研究结果表明:该故障诊断模型对不同故障模式的识别准确率高达99%,且基于量子粒子群滤波算法(QPSO)的RVM模型能够实现电路故障指标发展趋势的准确预测。本项研究可为核测量系统关键电路的维护、保障提供更充实的理论支撑。

关键词：核测量系统模拟电路故障诊断故障预测小波包变换

骨料母岩中绿泥石含量对水工混凝土性能影响研究

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水电能源科学 2024年 88-92+79页

作者：曹郎郎闵永涛贺晶晶赵坤龙樊李浩袁晓波中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司

骨料母岩中粘土矿物绿泥石对混凝土性能影响不可忽视,采用5种不同绿泥石含量的母岩破碎制成骨料拌制混凝土,研究绿泥石含量对混凝土工作性能、力学性能、耐久性能、体积变形的影响规律及作用机理。结果表明,随绿泥石含量增高,混凝土坍... 详细信息

骨料母岩中粘土矿物绿泥石对混凝土性能影响不可忽视,采用5种不同绿泥石含量的母岩破碎制成骨料拌制混凝土,研究绿泥石含量对混凝土工作性能、力学性能、耐久性能、体积变形的影响规律及作用机理。结果表明,随绿泥石含量增高,混凝土坍落度减小,经时损失增大,绿泥石对聚羧酸减水剂掺量有明显影响,当含量超过6.3%后减水剂掺量大幅提高;混凝土抗压强度、轴拉强度及静压弹模随绿泥石含量增高均呈下降趋势,且绿泥石含量越高降低幅度越大,同组混凝土轴拉强度降低幅度大于抗压强度,早期强度降低幅度大于后期强度;混凝土抗冻、抗渗性能均随绿泥石含量增高而降低,当含量超过9.8%后混凝土抗冻性能明显劣化;随绿泥石含量增高,混凝土干缩/湿胀变形及压缩徐变均增大,且含量越高增大幅度越大。研究结果可为水工混凝土配合比的设计提供参考。

关键词：绿泥石含量水工混凝土力学性能耐久性能体积变形