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双光子聚合打印三维光子晶体的研究进展(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 178-190页

作者：赵晗彤苏思华李琛周明霞张泽政张晨阮琦锋宋清海哈尔滨工业大学(深圳)微纳光电信息系统理论与技术工信部重点实验室广东深圳518055 哈尔滨工业大学(深圳)广东省半导体光电材料与智能光子系统重点实验室广东深圳518055 鹏城实验室广东深圳518055

双光子聚合光刻技术和光子晶体的研究相辅相成。本文首先简述了三维光子晶体的概念及其典型结构以及双光子聚合光刻技术的原理与特点;然后回顾了双光子聚合光刻技术打印三维光子晶体在分辨率、打印速度和材料扩展等方面的研究进展,并重... 详细信息

双光子聚合光刻技术和光子晶体的研究相辅相成。本文首先简述了三维光子晶体的概念及其典型结构以及双光子聚合光刻技术的原理与特点;然后回顾了双光子聚合光刻技术打印三维光子晶体在分辨率、打印速度和材料扩展等方面的研究进展,并重点介绍了三维光子晶体在光学领域的应用情况;最后总结了双光子聚合光刻在制备三维光子晶体方面存在的一些问题,并对其在未来的研究方向进行了展望。

关键词：激光技术 3D打印光子晶体双光子聚合

Fe-N-C氧还原电催化剂的失活机制及延寿策略

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化学进展 2024年第3期36卷 376-392页

作者：李隆浩周伟谢亮杨潮伟孟晓晓高继慧哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,Fe-N-C催化剂是最有希望替代Pt的非贵金属氧还原(ORR)催化剂。然而目前高活性Fe-N-C催化剂的实际应用仍然受限于其稳定性不足。本文系统总结了Fe-N-C催化剂常见的合成方法(空间限制法和模板法等),概括了... 详细信息

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,Fe-N-C催化剂是最有希望替代Pt的非贵金属氧还原(ORR)催化剂。然而目前高活性Fe-N-C催化剂的实际应用仍然受限于其稳定性不足。本文系统总结了Fe-N-C催化剂常见的合成方法(空间限制法和模板法等),概括了用于评估催化剂稳定性的半电池与单电池测试方法,分析了两种测试结果存在差异的原因,阐述了Fe-N-C催化剂的4种失活机理,从构筑稳定的碳载体、构筑稳定的活性位点和避免发生Fenton反应三个角度总结了提升稳定性的方法。最后展望了Fe-N-C催化剂未来的发展方向。

关键词：质子交换膜燃料电池氧还原 Fe-N-C催化剂稳定性失活机制延寿策略

面向在轨建造的空间机器人末端执行器及适配接口设计与验证

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机械工程学报 2024年第3期60卷 1-10页

作者：赵亮亮刘子毅赵京东段启帆王梓睿刘宏哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对大型空间设施在轨建造任务需求,以空间多分支机器人为应用对象,设计了一种末端执行器及三种适配接口,用于完成识别、定位、捕获、搬运、装配、攀爬和探测等任务。通过分析在轨建造任务需求,以装配对象参数、机器人性能等为依据提出... 详细信息

针对大型空间设施在轨建造任务需求,以空间多分支机器人为应用对象,设计了一种末端执行器及三种适配接口,用于完成识别、定位、捕获、搬运、装配、攀爬和探测等任务。通过分析在轨建造任务需求,以装配对象参数、机器人性能等为依据提出了设计指标。制定了末端执行器机械结构、电气系统的总体方案,并设计了三种适配接口;针对容差需求,分析了对接过程的容差条件和力学条件,优化了关键部件几何参数;针对锁紧需求,建立了锁紧过程运动学、力学模型,并采用组合运动规律,优化了圆柱凸轮曲线槽。通过仿真及试验,验证了容差、锁紧设计的正确性,并进行在轨装配、在轨攀爬的地面模拟试验,进一步验证了末端执行器及适配接口的性能,为大型空间设施的在轨建造奠定了基础。

关键词：在轨建造空间机器人末端执行器适配接口对接锁紧

矩形平面投影气膜结构风振响应特性及风振系数研究

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振动工程学报 2024年第7期37卷 1115-1125页

作者：陈昭庆魏超王爽赵军宾武岳苏宁东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132012 东北电力大学吉林省电力基础设施安全评估与灾害防治重点实验室吉林吉林132012 中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司吉林长春130021 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 交通运输部天津水运工程科学研究院天津300456

近年来,矩形平面投影气膜结构被广泛应用于大跨度气膜煤仓等设施中,但是规范中尚无该类结构的风振系数。本文通过风洞测压试验,测量了典型矢跨比矩形平面投影气膜结构的风荷载;运用非线性动力时程分析法分析了结构的风振响应。研究了风... 详细信息

近年来,矩形平面投影气膜结构被广泛应用于大跨度气膜煤仓等设施中,但是规范中尚无该类结构的风振系数。本文通过风洞测压试验,测量了典型矢跨比矩形平面投影气膜结构的风荷载;运用非线性动力时程分析法分析了结构的风振响应。研究了风速、风向、跨度、矢跨比和内压等参数对结构变形和响应极值的影响。结果表明:结构呈现迎风面及背风面凹陷、顶部和两侧向外凸的平均变形特征;极值响应的分布受结构参数和风向角的影响;响应的大小与跨度和矢跨比呈正相关;增大内压在一定程度上可以提高结构的抗风性,内压调控区间建议为400~500Pa;给出了可供抗风设计参考的位移风振系数及应力风振系数。

关键词：充气膜结构风洞试验风振响应风振系数

双光子聚合打印三维光子晶体的研究进展（特邀）

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中国激光 2024年第12期 186-198页

作者：赵晗彤苏思华李琛周明霞张泽政张晨阮琦锋宋清海哈尔滨工业大学(深圳)微纳光电信息系统理论与技术工信部重点实验室哈尔滨工业大学(深圳)广东省半导体光电材料与智能光子系统重点实验室鹏城实验室

双光子聚合光刻技术和光子晶体的研究相辅相成。本文首先简述了三维光子晶体的概念及其典型结构以及双光子聚合光刻技术的原理与特点；然后回顾了双光子聚合光刻技术打印三维光子晶体在分辨率、打印速度和材料扩展等方面的研究进展，并... 详细信息

双光子聚合光刻技术和光子晶体的研究相辅相成。本文首先简述了三维光子晶体的概念及其典型结构以及双光子聚合光刻技术的原理与特点；然后回顾了双光子聚合光刻技术打印三维光子晶体在分辨率、打印速度和材料扩展等方面的研究进展，并重点介绍了三维光子晶体在光学领域的应用情况；最后总结了双光子聚合光刻在制备三维光子晶体方面存在的一些问题，并对其在未来的研究方向进行了展望。

关键词：激光技术 3D打印光子晶体双光子聚合

中间层对GH5188高温合金TLP扩散焊接头的影响

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中国有色金属学报 2024年第2期34卷 443-452页

作者：滕俊飞周惠焱李家豪伍大为陈伟兼林铁松黄永德中国航空制造技术研究院航空焊接与连接航空科技重点实验室北京100024 南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 浙江工业大学化工机械设计研究所杭州310014 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

通过自主研发制备了三种不同W含量KCo7、KCo8、KCo9中间层,采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)对中间层进行表征,并在1180℃保温60 min的条件下进行GH5188高温合金真空瞬间液相扩散焊试验验证;分别研究了中间层厚度以及不同中... 详细信息

通过自主研发制备了三种不同W含量KCo7、KCo8、KCo9中间层,采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)对中间层进行表征,并在1180℃保温60 min的条件下进行GH5188高温合金真空瞬间液相扩散焊试验验证;分别研究了中间层厚度以及不同中间层接头显微结构及力学性能的影响。结果表明:当KCo7中间层厚度为20μm时,接头存在大量未焊合缺陷,室温抗拉强度仅有568 MPa;当KCo7中间层厚度增加至40μm时,焊缝填充良好,室温抗拉强度达到941.3 MPa。此外,随着中间层中W含量由0增加至8%(质量分数)时,焊缝中心富W的M_6C析出量明显增加,室温抗拉强度先上升后下降。其中,采用厚度为40μm的KCo8中间层获得的接头具有最高的室温抗拉强度1033 MPa,且断裂发生在母材区。

关键词：钴基高温合金 TLP扩散焊中间层微观组织力学性能

微生物碳链延长技术转化合成中链脂肪酸研究进展

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应用与环境生物学报 2024年第3期30卷 642-652页

作者：常博然邓琳陈茹岚薛会英西藏农牧学院高原生态研究所林芝860000 哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150000 西藏农牧学院资源与环境学院林芝860000

环境污染和资源短缺是人类当下面临的重大难题.为了实现经济效益和环境友好策略、开发清洁可再生的化学品,推动绿色生态理念下可持续的能源供应显得尤为重要.微生物碳链延长(CE)技术以微生物作为接种物生产中链脂肪酸(MCFAs),是一种新... 详细信息

环境污染和资源短缺是人类当下面临的重大难题.为了实现经济效益和环境友好策略、开发清洁可再生的化学品,推动绿色生态理念下可持续的能源供应显得尤为重要.微生物碳链延长(CE)技术以微生物作为接种物生产中链脂肪酸(MCFAs),是一种新兴转化技术.首先综述微生物CE技术的原理和过程,着重介绍电子供体氧化过程、逆β氧化(RBO)及脂肪酸生物合成(FAB)途径.进一步分析影响CE反应的关键因素,包括电子供体和受体、pH值、温度、接种物来源、反应器设计以及运行参数(SRT/HRT).最后详细总结CE性能强化技术的最新研究进展.以微生物作为CE的接种物,能够生成具有高附加值的MCFAs,且在导体材料、特异性药剂和加电的性能强化以及数学模型、多组学分析等技术的加持下,MCFAs的产率明显提高.CE技术在资源化领域已展现出巨大潜力,未来需要针对性地研究微生物群落结构及其功能与环境间的相互作用关系,着力开发新的分离提纯技术和工程策略,同时寻找具有可持续性的低廉原料作为电子供体,以实现降低成本的同时提高MCFAs的产率和特异性.微生物转化生产MCFAs能够补充碳源,减缓全球气候变暖,为资源化处理提供新的指导思路.

关键词：碳链延长微生物群落中链脂肪酸影响因素资源化

初始pH对AQS介导剩余污泥暗发酵产氢特性的影响

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环境科学学报 2024年第9期44卷 311-318页

作者：张立国宁艺璇刘琦李建政白雅楠岳嘉欣班巧英山西大学环境与资源学院太原030006 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

为探讨pH对蒽醌-2-磺酸钠(AQS)介导剩余污泥暗发酵产氢的影响,本研究采用间歇方式考察了中温条件(35℃)下,初始pH(4.5~7.0)对AQS介导剩余污泥暗发酵产氢效能的影响,并通过Illumina MiSeq测序揭示了暗发酵产氢相关微生物的演替规律.结果... 详细信息

为探讨pH对蒽醌-2-磺酸钠(AQS)介导剩余污泥暗发酵产氢的影响,本研究采用间歇方式考察了中温条件(35℃)下,初始pH(4.5~7.0)对AQS介导剩余污泥暗发酵产氢效能的影响,并通过Illumina MiSeq测序揭示了暗发酵产氢相关微生物的演替规律.结果表明,在初始pH 4.5~7.0范围内,AQS介导剩余污泥暗发酵产氢效能随pH提高呈先增加后降低再增加的变化趋势.其中,在初始pH 6.0时,剩余污泥的产氢效能最佳,其累计产氢量和最大产氢速率(Rmax)分别为41.9 mL·g^(-1)和16.2 mL·g^(-1)·d^(-1).在该条件下,挥发酸总量也达到最高值590.9 mg·L^(-1),其中乙酸占63.8%.Illumina MiSeq测序揭示了暗发酵系统中优势菌群的丰度存在一定差异,Longilinea、Hyphomicrobium和Pelospora在初始pH 6.0条件下富集,相对丰度分别达到了21.7%、2.6%和1.5%.冗余分析(RDA)表明,氢气产量与Longilinea、Aminivibrio、Guggenheimella、Proteiniclasticum、Pirellula、Youngiibacter、Gimesia和Hyphomicrobium呈正相关性.

关键词：剩余污泥初始pH 蒽醌-2-磺酸钠产氢量微生物群落

基于变速GTAW焊接温度场解析模型的熔深预测研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第1期57卷 64-72页

作者：武少杰曲皇屹程方杰天津大学材料科学与工程学院天津300350 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 天津市现代连接技术重点实验室天津300350

焊接热过程解析模型是一种能够直观反映焊接过程中工件内部的热行为、明确焊接工艺参数与熔池形貌间的物理关系、快速计算得到熔深的方法.目前常用的焊接温度场解析模型通常将电弧近似为一个功率恒定的匀速运动热源进行计算,而非参考实... 详细信息

焊接热过程解析模型是一种能够直观反映焊接过程中工件内部的热行为、明确焊接工艺参数与熔池形貌间的物理关系、快速计算得到熔深的方法.目前常用的焊接温度场解析模型通常将电弧近似为一个功率恒定的匀速运动热源进行计算,而非参考实际焊接过程,即通过实时调整焊接热输入(焊接电流或焊接速度)来保证熔透.因此,目前的焊接温度场解析模型并不适用于焊接熔透控制.为了使解析模型能够计算时变速度下的熔深,本文针对钨极氩弧焊(GTAW)工艺建立了适用于计算时变焊接速度的焊接温度场解析模型.首先以匀速移动点热源的温度场解析模型为基础,推导出了时变焊接速度移动点热源在热源作用时间内引起的温度变化公式,通过连续性证明验证了公式的连续可积性并进一步推导出了适用于时变焊接速度运动单椭球热源的焊接温度场解析模型.为了提高计算速度,减少计算量,采用坐标变化方法实现了热源及其附近温度场的快速求解.基于数值积分法得到了解析模型求解方法,实现了熔池温度场的准确计算,并通过提取等温线实现了熔深和熔宽的预测.最后,通过工艺试验验证了解析模型的精度.结果表明:在0~4 s阶段,计算熔深基本与实际测得的熔深相同,误差控制在6%以内;在速度发生改变的4~16 s阶段,由于热源系数不再适用,计算误差增大,但熔深计算误差仍控制在17%以内,熔宽计算误差在12%以内.因此,建立的焊接温度场解析模型基本可以满足时变速度下的熔深预测.

关键词：钨极氩弧焊解析计算焊接温度场熔深预测