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LiFePO4电极表面织构化设计与表面润湿性研究

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表面技术 2025年

作者：于凯王守仁王英姿济南大学机械工程学院济南大学材料科学与工程学院

目的为提高锂离子电池电极表面的润湿性，改善锂离子扩散动力学，进一步探究织构对电极表面润湿性的影响规律。方法通过超快脉冲激光技术在LiFePO4电极表面制备沟槽织构，借助扫描电子显微镜、非接触式三维光学轮廓仪、接触角测量仪、X... 详细信息

目的为提高锂离子电池电极表面的润湿性，改善锂离子扩散动力学，进一步探究织构对电极表面润湿性的影响规律。方法通过超快脉冲激光技术在LiFePO4电极表面制备沟槽织构，借助扫描电子显微镜、非接触式三维光学轮廓仪、接触角测量仪、X射线光电子能谱等测试手段，系统研究了织构对电极表面形貌和润湿性的影响。此外，使用电池测试系统和恒电位仪评估了锂离子电池放电性能和锂离子扩散动力学。结果织构电极表面的润湿性得到了显著改善，接触角降低至7.1°，润湿时间缩短至6s，扩散面积增加至26.52mm2，润湿过程表现出各向异性。仿真结果证明电解液在织构电极表面处于Wenzel润湿状态，并且拟合得到的接触角方程能较好解释接触角的变化趋势。织构化电池在0.5C下的容量保持率从58.4%提高到99.4%，显示出最大的锂离子扩散系数(2.67×10-13cm2s-1)。结论织构对电极表面润湿性的改善具有显著效果，并且接触角与织构深径比成负相关；激光烧蚀增加了电极的表面能，而C═O是提高电极表面亲液性的关键因素；电极材料的进一步润湿改善了锂离子扩散动力学，提高了锂离子电池放电性能，为制备高性能的锂离子电池提供了一定指导。

关键词：表面织构锂离子电池润湿性磷酸铁锂超快脉冲激光刻蚀形貌接触角

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主路式水肥一体机施肥系统的设计与试验

农机化研究 2025年第2期47卷 68-74页

作者：李擎李家春熊贤沙蔡家斌贵州大学机械工程学院贵阳550025

针对现阶段水肥一体化设备存在施肥不均、自动化程度不高及滞后性严重的问题,根据现代化农业节水省肥和减少环境污染的灌溉要求,设计了一款可实现自动混肥、施肥、节水灌溉的主路式水肥一体化施肥机。根据液肥的EC和pH值调节过程的特点... 详细信息

针对现阶段水肥一体化设备存在施肥不均、自动化程度不高及滞后性严重的问题,根据现代化农业节水省肥和减少环境污染的灌溉要求,设计了一款可实现自动混肥、施肥、节水灌溉的主路式水肥一体化施肥机。根据液肥的EC和pH值调节过程的特点,开发了以SIEMENS S7-1200为核心的液肥控制系统硬件,并结合MatLab设计了以模糊PID为控制器的液肥EC和pH值控制系统。为验证施肥机在实际应用中的精确性和鲁棒性,设计了施肥系统动态调节性能试验,结果表明:在施肥阶段,模糊PID控制系统具有较短的稳态时间和较小的超调量,相比于PID控制系统,对EC和pH值进行调节的稳态时间分别减少了37.7%和52.1%,稳态超调量分别降低了1.2%和2.2%,可实现对混肥溶液进行迅速有效的调节,满足现代农业实际生产需要。

关键词：水肥一体化施肥机模糊PID 过程控制

基于SCARA的柔性葡萄采摘机械臂设计与试验

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农机化研究 2025年第1期47卷 72-78,86页

作者：杨语录李长勇新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047

针对现今葡萄种植环境狭小且复杂、常见关节型机械臂空间运动灵活度较小和避障能力较弱等问题,为了适应葡萄植株下层枝叶较少、障碍物较少,上层枝叶较多、障碍物较多的特点,设计并开发一款基于SCARA的柔性葡萄采摘机械臂,其底部为SCARA... 详细信息

针对现今葡萄种植环境狭小且复杂、常见关节型机械臂空间运动灵活度较小和避障能力较弱等问题,为了适应葡萄植株下层枝叶较少、障碍物较少,上层枝叶较多、障碍物较多的特点,设计并开发一款基于SCARA的柔性葡萄采摘机械臂,其底部为SCARA机械臂,上部为柔性机械臂部分;同时,设计了SCARA与柔性机械臂的协调运动控制系统。通过分析机械臂的机械结构和工作原理确定机械臂的末端空间位置和机械臂的运动学关系,利用MatLab绘制其工作空间,并绘制柔性机械臂在随机两个空间点运动的轨迹、速度、加速度图,从而实现SCARA机械臂与柔性机械臂的运动控制。

关键词：采摘柔性机械臂运动空间运动学求解 SCARA机械臂葡萄

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钨合金弹丸侵彻钢靶的数值模拟方法

爆炸与冲击 2025年

作者：位国旭崔浩周昊杨贵涛郭锐南京理工大学机械工程学院

为了更好地量化表征钨合金弹丸侵彻靶板过程，分别采用FEM、SPG、SPH、FE-SPH自适应数值仿真方法，对钨合金弹丸侵彻Q235A钢靶开展了数值仿真计算，对比了四种数值仿真方法在描述弹丸侵彻穿靶后，弹丸剩余速度、靶板穿孔孔径以及弹丸穿... 详细信息

为了更好地量化表征钨合金弹丸侵彻靶板过程，分别采用FEM、SPG、SPH、FE-SPH自适应数值仿真方法，对钨合金弹丸侵彻Q235A钢靶开展了数值仿真计算，对比了四种数值仿真方法在描述弹丸侵彻穿靶后，弹丸剩余速度、靶板穿孔孔径以及弹丸穿靶后二次破片生成及其分布方面的优势和不足。结果表明：在描述弹丸剩余速度方面，由于FEM方法在处理材料失效问题时基于单元侵蚀算法，因此FEM方法以及FE-SPH自适应方法严格依赖于失效准则以及失效参数的选择，而SPG方法在键失效模式下无需调整失效参数就可以得到相对准确的结果；在描述靶板穿孔孔径上，FEM以及FE-SPH自适应方法具有精确的物质边界，可以精确刻画穿孔形貌特征，但不同失效准则下的靶板穿孔直径相差较大；SPG方法对失效参数不敏感，可以准确预测靶板的穿孔直径；在弹丸穿靶后二次破片的生成及其分布方面，FE-SPH自适应以及SPH方法均能对二次破片进行表征，FE-SPH自适应方法可以直接获取大质量破片信息，但相比于SPH方法，求解效率低下。

关键词：数值模拟方法 SPG SPH 二次破片侵彻

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空间微小载荷在轨发射动力学特性及影响因素

系统工程与电子技术 2025年

作者：谈曾巧杨海波廖文和陆正亮陶晓宇南京理工大学机械工程学院

针对一种新的基于固体推力器的空间微小载荷在轨发射动力学特性问题，基于多刚体理论建立了考虑惯性主轴偏移和附加扰动力矩的载荷在轨发射系统动力学模型，提出利用边界条件计算载荷与卫星平台间接触内力进而求解动力学参数的方法，通... 详细信息

针对一种新的基于固体推力器的空间微小载荷在轨发射动力学特性问题，基于多刚体理论建立了考虑惯性主轴偏移和附加扰动力矩的载荷在轨发射系统动力学模型，提出利用边界条件计算载荷与卫星平台间接触内力进而求解动力学参数的方法，通过数值仿真并与辅助软件仿真结果对比，验证了动力学模型及求解方法的准确性。同时针对载荷与平台间运动耦合效应，基于所建立的动力学模型研究了载荷安装位置、推力偏心和摩擦系数对初始扰动的影响，提出了对载荷发射系统设计参数的相关要求，为空间微小载荷在轨发射的工程实践提供一定的理论指导。

关键词：空间微小载荷固体推力器在轨发射发射动力学初始扰动

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■并联机构运动学建模与性能评价

机械工程学报 2025年 330-339页

作者：汪满新李正亮王明昊南京理工大学机械工程学院

研究一种新型五自由度混联机器人的主机构■并联机构运动学建模与性能评价方法，该机构由一条1T2R(T表示移动，R表示转动)空间混合运动链和两条空间无约束主动支链组成。基于位置解析解以及几何约束，建立工作空间的参数化模型并提出任... 详细信息

研究一种新型五自由度混联机器人的主机构■并联机构运动学建模与性能评价方法，该机构由一条1T2R(T表示移动，R表示转动)空间混合运动链和两条空间无约束主动支链组成。基于位置解析解以及几何约束，建立工作空间的参数化模型并提出任务空间/机构体积比指标；采用矢量法建立其解耦雅可比矩阵，进而得出并联机构末端速度与驱动关节速度之间的映射关系，借助矩阵论提出一套可衡量此类机构切向和法向速度传递特性的运动学性能评价指标；在此基础上，研究尺度参数对机构全域运动学性能及任务空间/机构体积比指标的影响规律，并以运动学性能和几何干涉等为约束得出机构尺度参数可行域。最后，通过比对分析验证所提出的■并联机构与著名Tricept机器人和TriMule机器人中的并联机构具有相似的运动学性能，表明■并联机构具有良好的应用前景。

关键词：并联机构运动学建模性能评价

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聚乙二醇基定型复合相变材料的研究进展

储能科学与技术 2025年

作者：全瑞星缪文晶袁长顺程广贵赵彦琦江苏大学机械工程学院南京工业大学能源科学与工程学院

基于相变材料的潜热储热技术近年来得到了广泛关注。聚乙二醇是一种高潜热的无毒有机固-液相变材料。其良好的生物相容性、相变温度与焓值可调节性，相对其他有机相变材料，在热管理、可穿戴设备等领域有着更广阔的应用场景。但聚乙二... 详细信息

基于相变材料的潜热储热技术近年来得到了广泛关注。聚乙二醇是一种高潜热的无毒有机固-液相变材料。其良好的生物相容性、相变温度与焓值可调节性，相对其他有机相变材料，在热管理、可穿戴设备等领域有着更广阔的应用场景。但聚乙二醇会发生固-液相变导致泄露和自身热导率较低的问题限制了其实际应用。为了解决这些问题，许多聚乙二醇的定型方法应运而生。除了常用于制备定型相变材料的共混、包裹、吸附等物理方法，聚乙二醇两端的活性羟基使得通过化学改性将聚乙二醇转化为固-固相变材料具有了可行性。本文首先综述了物理共混法、微胶囊法、纤维法、多孔材料吸附法、化学改性法等制备聚乙二醇基定型复合相变材料的不同手段并比较了性能。然后介绍了聚乙二醇基定型复合相变材料在电子器件热管理、光热转换、建筑节能、可穿戴设备等领域的应用进展。最后分析了聚乙二醇基定型复合相变材料仍然存在热导率低、复合后相变焓值下降等问题与挑战，并指出了未来研究方向。

关键词：相变材料聚乙二醇定型相变复合材料

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低轨质量矩航天器姿态动力学与气动补偿控制

系统工程与电子技术 2025年

作者：陆正亮李镓彤胡远东廖文和南京理工大学机械工程学院

针对气动偏心力矩严重干扰超低轨卫星姿态控制性能的问题，提出一种基于质量矩技术的微纳卫星气动干扰力矩自适应动态补偿控制方法，实现对气动偏心力矩的精确观测与快速补偿。针对基于滚珠丝杠副的质量矩驱动方式，考虑机构传动摩擦，... 详细信息

针对气动偏心力矩严重干扰超低轨卫星姿态控制性能的问题，提出一种基于质量矩技术的微纳卫星气动干扰力矩自适应动态补偿控制方法，实现对气动偏心力矩的精确观测与快速补偿。针对基于滚珠丝杠副的质量矩驱动方式，考虑机构传动摩擦，建立质量矩卫星转动、平动和执行机构平动的完整动力学模型，明确各项参数对扰动力矩的影响。针对气动环境不确定和卫星质心未知问题，设计基于神经网络(Radial basis function，RBF)干扰观测器、滑模控制器与积分分离式比例积分微分(Proportional integral derivation，PID)控制器的自适应动态补偿方案。仿真结果表明，该补偿控制方法能精确估计并补偿气动力矩干扰，有效消除质量矩机构摩擦力影响，验证了气动补偿控制方法的有效性。

关键词：超低轨卫星姿态控制气动力矩摩擦特性滑模控制

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增强现实3D显示的技术路径及产业化分析

激光与光电子学进展 2025年

作者：李颖泉华鉴瑜陈林森乔文苏州大学光电科学与工程学院

增强现实（Augmented reality, AR）三维显示（3D display）是面向未来“元宇宙”场景的关键技术。凭借高透明、真3D、自然交互等优点，AR-3D显示在赋能智慧医疗、智慧文旅、智慧交通、智能制造等创新应用方面具有广阔的前景。本文首先... 详细信息

增强现实（Augmented reality, AR）三维显示（3D display）是面向未来“元宇宙”场景的关键技术。凭借高透明、真3D、自然交互等优点，AR-3D显示在赋能智慧医疗、智慧文旅、智慧交通、智能制造等创新应用方面具有广阔的前景。本文首先回顾了现有AR-3D显示技术，并按照3D显示的不同实现方式进行分类，包括视差型AR-3D显示技术、多平面型AR-3D显示技术、光场型AR-3D显示技术。阐述了不同AR-3D显示技术的发展过程。最后，结合未来元宇宙场景应用，对AR-3D显示技术做出产业化分析。AR-3D显示的快速发展，对于我国抢占新型显示产业的技术制高点具有重要意义，本文旨在为这一领域的快速发展建言献策。

关键词：增强现实3D显示光场显示多平面显示双目视差