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钙钛矿基近红外光电探测器

化学进展 2024年第2期36卷 187-203页

作者：高雯欢丁济可马全兴苏郁清宋宏伟陈聪河北工业大学材料科学与工程学院省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子国家重点实验室长春130012

近年来,具有ABX3晶体结构的金属卤化物钙钛矿材料因其可调带隙、高吸收系数、长载流子传输距离等光电学特性而在光电探测领域表现出良好应用前景,尤其是基于纯Sn或者Sn/Pb混合阳离子制备的杂化钙钛矿在760~1050 nm范围的近红外光电响应... 详细信息

近年来,具有ABX3晶体结构的金属卤化物钙钛矿材料因其可调带隙、高吸收系数、长载流子传输距离等光电学特性而在光电探测领域表现出良好应用前景,尤其是基于纯Sn或者Sn/Pb混合阳离子制备的杂化钙钛矿在760~1050 nm范围的近红外光电响应性能非常优异,展现出高灵敏度、低暗电流和高探测率等多方面优势。为进一步拓宽钙钛矿的近红外以及红外响应波长范围,研究人员探索了将有机材料、晶体硅/锗、Ⅲ-Ⅴ族化合物、Ⅳ-Ⅵ族化合物、上转换荧光材料等作为互补光吸收层与钙钛矿结合制备异质结来构筑出宽谱响应的近红外光电探测器。基于以上研究,本文总结了当前拓宽钙钛矿光电探测器的光谱范围的有效途径。同时,对钙钛矿材料的近红外光电探测器的未来发展前景作出了展望。

关键词：光学器件钙钛矿近红外光电探测器窄带隙材料

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双工位针刺机器人系统设计

纺织学报 2024年第7期45卷 204-212页

作者：李皎辛世纪陈利陈小明天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387

针对单工位针刺成型系统中人和机器无法高效协同生产,预制体生产效率较低;现有的直线型双工位针刺机器人设备需要2个外部回转轴带动双工位参与织物针刺,系统编程难度较高,且工位切换时需要占据的空间大的问题。提出一种混合切换双工位... 详细信息

针对单工位针刺成型系统中人和机器无法高效协同生产,预制体生产效率较低;现有的直线型双工位针刺机器人设备需要2个外部回转轴带动双工位参与织物针刺,系统编程难度较高,且工位切换时需要占据的空间大的问题。提出一种混合切换双工位针刺机器人系统,并开展了双工位针刺成形系统的机械结构设计、异型预制体模具和针刺工艺设计、控制系统设计、运动仿真以及预制体制备的实验验证。结果表明:系统成功实现了大尺寸异型曲面预制体的高效针刺成形,直线/旋转混合切换的双工位使得实现预制体的自动换装的同时又能保证系统空间占用量小;双工位中只有针刺工位上的外部回转轴与6关节机械臂联动,系统较为简单,编程方便;同时提高了数控回转工作台的承载力且将针刺末端执行器的布针数量增加至25针,满足了大尺寸预制体的针刺成形,并使得针刺成形效率直接提高2倍。本文系统可应用于批量化制备大尺寸异型曲面复材预制体。

关键词：双工位预制体机器人针刺技术异型曲面复合材料

针刺/缝合多尺度联锁复合材料Ⅱ型层间力学行为

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1567-1576页

作者：苏星兆陈小明郑宏伟吴凯杰辛世纪郭东升天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387

针刺/缝合多尺度联锁复合材料具有优异的层间性能,在航天热结构复合材料中得到越来越多的应用,然而,缝合工艺对于针刺复合材料双切口层间剪切(DNS)性能的影响还不清楚。以石英缎纹基布、石英斜纹半切布为原料,设计制备了3种缝合矩阵、4... 详细信息

针刺/缝合多尺度联锁复合材料具有优异的层间性能,在航天热结构复合材料中得到越来越多的应用,然而,缝合工艺对于针刺复合材料双切口层间剪切(DNS)性能的影响还不清楚。以石英缎纹基布、石英斜纹半切布为原料,设计制备了3种缝合矩阵、4种缝合纤维束的石英纤维增强树脂基针刺/缝合多尺度联锁复合材料,测试并分析了复合材料的DNS性能。采用Micro-CT对织物内部结构进行表征,同时通过扫描电镜(SEM)观察试样断口形貌,阐明层间增强机制。使用内聚力模型(Cohesive zone model,CZM)结合Abaqus软件进一步探究针刺/缝合多尺度联锁复合材料的DNS行为,预测材料的极限破坏强度。研究结果表明:缝合工艺的引入极大地改善了复合材料的层间性能,其DNS的破坏载荷最大可达到32.73 MPa,相比针刺复合材料提升了86.46%。针刺/缝合多尺度联锁复合材料DNS的主要破坏方式是基体开裂、纤维束的脆性断裂和拔出。同时,模拟结果和针刺/缝合多尺度联锁复合材料的DNS实验结果吻合较好,误差最大不超过8%,证明本文建立的内聚力模型能够有效预测针刺/缝合多尺度联锁复合材料的层间剪切性能。

关键词：针刺缝合织物复合材料 Ⅱ型层间力学性能内聚力模型

电化学储能及传感用细菌纤维素及其复合材料的研究进展

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复合材料学报 2024年第6期41卷 2745-2760页

作者：王静李彩云万怡灶天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学复合材料研究院先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 华东交通大学先进材料研究院南昌330013

细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)来源丰富,是一种绿色环保的可再生材料。BC具有优异的物理化学特性,是具有多样性应用潜力的生物聚合物材料,随着能源和生态环境的持续恶化,对于开发先进储能技术亟待实现,BC在电化学储能、传感及能... 详细信息

细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)来源丰富,是一种绿色环保的可再生材料。BC具有优异的物理化学特性,是具有多样性应用潜力的生物聚合物材料,随着能源和生态环境的持续恶化,对于开发先进储能技术亟待实现,BC在电化学储能、传感及能源转换领域展现出广阔的应用前景,受到诸多关注。本文对BC做了简要介绍,以BC及其复合材料在电化学储能及传感领域的种类、不同处理及改性手段对BC结构与性能的影响为线索,系统地对BC在电化学储能及传感领域的应用进展进行了概述,对其在新型电子器件及能源转换领域的发展也有所涉及,最后对BC在电化学储能及传感材料的研究进展及发展方向进行了总结和展望。

关键词：细菌纤维素复合材料储能传感研究进展

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过共晶铝硅合金中硅相细化的研究进展

热加工工艺 2024年第3期53卷 1-6,13页

作者：董天顺马庆亮付彬国李晶琨李国禄陆鹏炜河北工业大学材料科学与工程学院天津300401 河北省新型功能材料重点实验室天津300401

过共晶铝硅合金因其耐磨性能良好而受到关注,但组织中含有粗大的初晶硅和针状的共晶硅,限制了其进一步广泛使用。本文综述了当前过共晶铝硅合金中硅相细化的一些方法,如合金化、变质处理和改进制备工艺等。其中重点介绍了合金化对过共... 详细信息

过共晶铝硅合金因其耐磨性能良好而受到关注,但组织中含有粗大的初晶硅和针状的共晶硅,限制了其进一步广泛使用。本文综述了当前过共晶铝硅合金中硅相细化的一些方法,如合金化、变质处理和改进制备工艺等。其中重点介绍了合金化对过共晶铝硅合金中组织的作用;然后对各种变质剂的细化效果进行了对比分析;并讨论了改进制备工艺对硅相尺寸和形貌的影响;最后指出未来的研究方向应集中开发出适用于广泛使用的新型复合变质剂,并通过变质和改进制备工艺相结合,获得性能更加优异的过共晶铝硅合金。

关键词：过共晶铝硅合金硅相细化

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高熵合金复合涂层研究现状及展望

粉末冶金工业 2024年第1期34卷 117-123页

作者：董天顺刘建辉陆鹏炜付彬国李国禄马庆亮河北工业大学材料科学与工程学院天津300401 河北省新型功能材料重点实验室天津300401

高熵合金涂层能在经济实用的基础上发挥高熵合金的优良综合性能,但其强化方式主要为固溶强化,强化效果有很大局限性,因此有必要在高熵合金涂层中引入硬质颗粒实现复合增强,从而得到性能更加优良的高熵合金复合涂层。综述了制备高熵合金... 详细信息

高熵合金涂层能在经济实用的基础上发挥高熵合金的优良综合性能,但其强化方式主要为固溶强化,强化效果有很大局限性,因此有必要在高熵合金涂层中引入硬质颗粒实现复合增强,从而得到性能更加优良的高熵合金复合涂层。综述了制备高熵合金复合涂层的主要技术,如激光熔覆技术、等离子熔覆技术和氩弧熔覆技术,重点介绍了直接添加和原位合成硬质颗粒增强高熵合金复合涂层的研究现状,分析了其组织与结构,并分别从硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗高温氧化性这几个方面论述了硬质颗粒对高熵合金复合涂层性能的影响,最后针对高熵合金复合涂层研究中存在的问题进行了总结和展望。

关键词：高熵合金复合涂层制备工艺硬质颗粒性能

时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子动态电场畸变抑制

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电工技术学报 2024年第9期39卷 2851-2859页

作者：杜伯学姚航梁虎成董佳楠智能电网教育部重点实验室(天津大学电气自动化与信息工程学院) 天津300072

为了优化时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子的沿面电场分布,基于表层电导梯度材料(σ-SFGM)设计了以室温(RT)电场均化为目标的RT-SFGM绝缘子与兼顾不同温度梯度(GT)条件的GT-SFGM绝缘子。迭代优化后,RT-SFGM绝缘子的涂层厚度从导体... 详细信息

为了优化时变温差工况下直流GIL/GIS盆式绝缘子的沿面电场分布,基于表层电导梯度材料(σ-SFGM)设计了以室温(RT)电场均化为目标的RT-SFGM绝缘子与兼顾不同温度梯度(GT)条件的GT-SFGM绝缘子。迭代优化后,RT-SFGM绝缘子的涂层厚度从导体到外壳梯度减小,而GT-SFGM绝缘子的凸面涂层厚度则呈现U型梯度分布。室温条件下,均匀绝缘子的凹面高压三结合点处电场畸变严重,相同位置处的RT-SFGM绝缘子与GT-SFGM绝缘子电场强度分别下降了53.3%和49.5%。随着高压导体温度的上升,绝缘子最大电场位置逐渐向接地外壳附近转移。在40℃温差条件下,GT-SFGM绝缘子的电场畸变抑制效果明显优于RT-SFGM绝缘子,最大电场强度下降59.2%。在负荷加载与负荷波动工况下,GT-SFGM绝缘子的电场变化率分别仅为7%与13.1%,可实现时变温差工况下绝缘子直流电场分布的稳定控制。

关键词：直流 GIL/GIS绝缘子表面电导梯度材料时变温差电场均化

基于定制纤维铺放工艺的电加热织物制备及其半球成型性能

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纺织学报 2024年第2期45卷 67-76页

作者：居傲向卫宏崔艳超孙颖陈利天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津航空机电有限公司天津300308

为开发既具有电热性能又满足对三维表面具有一定适应性的电加热织物,采用定制纤维铺放(TFP)工艺设计制备直线形、正弦波形、锯齿形和尖角形4种镍铬合金丝排布方式的电加热织物,研究电加热织物的电热性能和半球成型性能。结果表明:10 V... 详细信息

为开发既具有电热性能又满足对三维表面具有一定适应性的电加热织物,采用定制纤维铺放(TFP)工艺设计制备直线形、正弦波形、锯齿形和尖角形4种镍铬合金丝排布方式的电加热织物,研究电加热织物的电热性能和半球成型性能。结果表明:10 V直流电压下通电30 s,4种电加热织物表面最高平衡温度分别达到159.5、92.8、66.7和31.5℃,温度分布均匀;反作用力与镍铬合金丝排布方式密切相关;半球成型最终状态下,直线形电加热织物成型反作用力最小,表面褶皱和细观缺陷最少,且最大面内剪切角为32.26°;与未引入镍铬合金丝玻璃纤维基底织物相近,即直线形电加热织物半球成型性优于正弦波形、锯齿形和尖角形电加热织物。

关键词：电加热织物定制纤维铺放工艺电热性能半球成型面内剪切

含镍铬合金丝纬编电加热层复合材料的层间剪切性能

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纺织学报 2024年第4期45卷 89-95页

作者：冯亚孙颖崔艳超刘梁森张宏亮胡俊军居傲陈利天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津航空机电有限公司天津300308

为开发既具有电加热功能特性又满足承载结构基本力学性能要求的玻璃纤维/环氧层合复合材料,选取3种直径的镍铬合金丝,设计制备了平针、罗纹和双罗纹3种组织结构的纬编电加热织物,以镍铬合金丝纬编织物作为中间电加热层,优选热压罐复合... 详细信息

为开发既具有电加热功能特性又满足承载结构基本力学性能要求的玻璃纤维/环氧层合复合材料,选取3种直径的镍铬合金丝,设计制备了平针、罗纹和双罗纹3种组织结构的纬编电加热织物,以镍铬合金丝纬编织物作为中间电加热层,优选热压罐复合成型工艺,制备了玻璃纤维/环氧层合复合材料。利用红外热像仪和万能试验机分别测试了复合材料的电加热性能和层间剪切性能。结果表明:在8 V直流电压下,6种复合材料均能升温到37℃以上,最高可达72℃,耗时30 s;最高平衡温度与镍铬合金丝直径成正相关,平针组织复合材料最高平衡温度最高,双罗纹组织复合材料表面温度均匀性最好;含镍铬合金丝纬编电加热层的玻璃纤维/环氧层合复合材料层间剪切强度相较于不含电加热层复合材料层间剪切强度保留率为74.1%~97.4%。初步研究工作表明,含镍铬合金丝纬编电加热层复合材料可同时实现玻璃纤维/环氧层合复合材料功能与结构的兼顾,有望满足直升机发动机进气道防/除冰系统的设计需求。

关键词：复合材料纬编织物镍铬合金丝电热性能层间剪切强度