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一种基于条纹相位特征的印刷电路板三维重建方法

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光学学报 2024年第14期 152-161页

作者：吴福培彭俊龙叶玮琳郑志丹李昇平汕头大学工学院机械工程系

重建印刷电路板（PCB）表面元器件的三维形貌对确保其贴装质量具有重要意义。为提升PCB表面三维重建的精度和可靠性，本文提出了一种基于条纹相位特征的PCB三维重建方法。首先，基于自适应权重法建立多曝光图像的融合规则，进而合成高... 详细信息

重建印刷电路板（PCB）表面元器件的三维形貌对确保其贴装质量具有重要意义。为提升PCB表面三维重建的精度和可靠性，本文提出了一种基于条纹相位特征的PCB三维重建方法。首先，基于自适应权重法建立多曝光图像的融合规则，进而合成高质量的条纹图像，并构建异步多频相移法以求解视场内各像素点的相位值；其次，针对结构光三角立体模型因标定误差而影响PCB重建精度的问题，由相机和结构光发生器视线映射关系建立高度重建模型；在此基础上，基于标准量块的测量值标定并拟合出最终的三维重建参数。实验结果表明，所提方法可有效提升高动态范围复杂表面的三维重建效果；在精度评价实验中，采用所提三维重建方法测量陶瓷标准球的平均直径误差为0.0188 mm，且能准确可靠地恢复PCB表面元器件的三维形貌，进一步检验了所提方法的有效性。

关键词：三维重建条纹结构光印刷电路板参数标定图像融合

紫外光催化辅助Ga面GaN化学机械抛光试验研究

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表面技术 2024年第6期53卷 157-167页

作者：杨友明周海胡士响夏丽琴任相璞盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

目的探究在紫外光催化辅助抛光过程中,相关因素对氮化镓晶片Ga面去除率(MRR)及表面粗糙度(Ra)的影响规律,提高单晶氮化镓高效率低损伤的超光滑表面质量。方法通过结合紫外光与化学机械进行抛光,采用单因素试验方案,对GaN晶片的Ga面进行... 详细信息

目的探究在紫外光催化辅助抛光过程中,相关因素对氮化镓晶片Ga面去除率(MRR)及表面粗糙度(Ra)的影响规律,提高单晶氮化镓高效率低损伤的超光滑表面质量。方法通过结合紫外光与化学机械进行抛光,采用单因素试验方案,对GaN晶片的Ga面进行紫外光催化辅助化学机械抛光试验,比较在无光照、光照抛光盘、光照抛光液3种抛光方式和不同TiO_(2)浓度、pH值、H_(2)O_(2)含量、抛光压力、抛光盘转速和抛光液流条件下的抛光效果。最后通过正交试验进行抛光工艺参数优化,通过测量不同条件下紫外光催化辅助化学机械抛光过程中的MRR值和Ra值,探究GaN晶片Ga面抛光效果。结果在紫外光催化辅助抛光条件下,通过对单因素试验和正交试验的抛光参数进行分析和优化,GaN晶片材料去除率可以达到698.864nm/h,通过白光干涉仪观测可以获得表面粗糙度Ra值为0.430nm的亚纳米级超光滑GaN晶体表面。结论基于紫外光催化辅助GaN晶片Ga面化学机械抛光试验,紫外光辅助化学机械的复合抛光方式能够促进GaN表面生成物Ga_(2)O_(3)快速去除,其中光照抛光液方式能够极大地提高抛光效率。紫外光催化辅助Ga面GaN化学机械抛光可以获得高效低损伤的单晶氮化镓抛光加工表面质量。

关键词：氮化镓紫外光催化抛光 MRR 表面粗糙度单因素试验正交试验

由质子化D-A型聚合物和MoS_(2)构建S型异质结实现高效光催化析氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 180-193页

作者：潘劲康张艾彩珺张莉华董鹏玉盐城工学院江苏省新型环保重点实验室江苏盐城224051 盐城工学院化学化工学院江苏盐城224051 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制... 详细信息

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制氢技术能够将太阳能转化为可储存的清洁能源,被视为未来解决能源和环境问题的可行性方案.在过去几十年里,众多科学家致力于研发各种高效的析氢光催化剂,以推进光催化分解水制氢技术的实际应用.其中,S型异质结光催化剂因其快速的光生电荷转移效率和出色的氧化还原能力,被认为是提高光催化析氢性能的有效途径之一.本文以质子化、具有供体-受体(D-A)构型的PyDTDO-3共轭聚合物和二维层状MoS_(2)为原料,构建了一种S型异质结(PPMS),并将其用于光催化分解水制氢.红外光谱结果表明,质子化处理导致PyDTDO-3表面吸附了大量H^(+),使其Zeta电势降低,表面负电荷减少,更有利于MoS_(2)的吸附,进而形成具有紧密接触界面的PPMS S型异质结.在可见光照射下,PPMS-0.5%(即MoS_(2)占PyDTDO-3的质量百分数为0.5%)S型异质结的性能最佳,其光催化析氢效率达到75.4 mmol g^(–1)h^(–1),是纯PyDTDO-3的4.6倍.此外,在550 nm光激发下,PPMS-0.5%异质结的光催化析氢表观量子效率最高达到19.6%.光电流响应和电化学阻抗谱结果表明,PPMS异质结展现出了显著提升的光生电荷分离效率.通过密度泛函理论计算发现,PyDTDO-3和MoS_(2)具有不同的功函数,这导致费米能级间隙的产生,从而形成了内建电场.该内建电场有助于MoS_(2)上的电子自发转移到PyDTDO-3上,从而在PyDTDO-3与MoS_(2)的界面上产生了明显的差分电荷密度分布:PyDTDO-3表面带有负电荷,MoS_(2)表面则带有正电荷.在可见光激发下,得益于PyDTDO-3独特的D-A型结构,光生电子可以快速从供体(芘供体)的最高占据分子轨道传递到受体(DTDO受体)的最低未占据分子轨道(LUMO);随后,这些被激发的光生电子进入MoS_(2)的表面.利用飞秒瞬态吸收光谱研究动力学行为,结果表明,来自PyDTDO-3的LUMO电子转移加速了MoS_(2)价带的空穴消耗,这进一步证实了S型光生电荷分离机制.此外,与单组分PyDTDO-3和MoS_(2)相比,PPMS S型异质结具有较低的吉布斯自由能(ΔGH*,0.77 eV),表明它更有利于过渡态(H*)的形成以及分子氢在PPMS上的有效解吸.总之,PPMS S型异质结表现出促进的电荷定向迁移和增加的活性位点,共同增强了其光催化析氢性能.综上,本文首先对D-A构型的PyDTDO-3进行质子化处理,再与MoS_(2)复合,制备了具有紧密接触界面的S型PPMS异质结.该异质结结构显著促进了PyDTDO-3和MoS_(2)之间的电荷定向迁移;此外,通过引入MoS_(2)中丰富的S原子,增加了光催化析氢活性位点,从而大大提高了光催化析氢效率.本文为设计和开发新型高效的光催化析氢材料提供了新的思路和参考.

关键词： S型异质结质子化D-A型聚合物 MoS_(2) 光催化析氢密度泛函理论计算

Gd^(3+)掺杂调控BiFeO_(3)-BaTiO_(3)高温无铅压电陶瓷的结构与性能

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材料工程 2024年第4期52卷 43-53页

作者：唐蓝馨王芳周治李双池左鑫李凌峰杨柳谭启陈渝成都大学机械工程学院成都610106 广东以色列理工学院材料科学与工程系广东汕头515063

用于监测航空发动机、重型燃气轮机等重大技术装备高温部件振动状态的压电加速度传感器,需要一种高居里温度压电陶瓷作为敏感元件,而电子元器件的无铅化是环境保护的迫切要求。采用传统的固相反应法制备一种Gd/Mn共掺杂的BF-BT((0.67BiF... 详细信息

用于监测航空发动机、重型燃气轮机等重大技术装备高温部件振动状态的压电加速度传感器,需要一种高居里温度压电陶瓷作为敏感元件,而电子元器件的无铅化是环境保护的迫切要求。采用传统的固相反应法制备一种Gd/Mn共掺杂的BF-BT((0.67BiFeO_(3)-0.33Ba_(1-x)Gd_(x)TiO_(3))+0.5%(质量分数)MnO_(2),x=0~0.02)高温无铅压电陶瓷,并研究Gd^(3+)掺杂浓度(x)对BF-BT陶瓷的相组成、微观结构、压电性能、介电弛豫行为及交流阻抗特征的影响。结果表明:所有样品均为单一钙钛矿结构,三方相(R)和四方相(T)共存,且T相含量随x增加而增加;适量的Gd^(3+)(x<0.02)固溶进入钙钛矿点阵之中能够促进BF-BT陶瓷晶粒的生长。掺杂Gd^(3+)的样品表现出增强的弛豫相变行为,相变温度(T_m)随x的增加而减小,而介电弛豫程度(ΔT_(relax))随x的增加而增大。采用R-CPE等效电路模型对BF-BT陶瓷的高温复阻抗谱(Cole-Cole图)进行拟合分析,发现样品在高温下的交流阻抗主要来自晶界的贡献。并且随着Gd^(3+)掺杂浓度的提高,样品的介电弛豫激活能不断增大,证实Gd^(3+)取代Ba^(2+)减少了晶格中氧空位浓度的施主掺杂效应。综合来看,x=0.01的样品具有最优的电学性能:T_(C)=425℃,d_(33)=126 pC/N,k_(p)=25.9%,tanδ=0.059,有望作为一种合适的高温压电材料被应用。

关键词： BiFeO_(3)-BaTiO_(3) 高温无铅压电陶瓷离子掺杂介电弛豫交流阻抗

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润滑条件对TC4钛合金切削加工影响的实验研究

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工具技术 2024年第1期58卷 13-18页

作者：国秀丽吴贵军张程焱安阳工学院机械工程学院许昌学院电气与机械工程学院

为了研究冷却润滑条件及切削参数对TC4钛合金的切削力和表面粗糙度的影响,分别开展CMQL、冷风、浇注式冷却润滑条件的TC4钛合金高速切削实验、四种不同润滑环境的粗/半精/精加工实验以及CMQL条件下TC4钛合金正交切削试验,通过单因素分... 详细信息

为了研究冷却润滑条件及切削参数对TC4钛合金的切削力和表面粗糙度的影响,分别开展CMQL、冷风、浇注式冷却润滑条件的TC4钛合金高速切削实验、四种不同润滑环境的粗/半精/精加工实验以及CMQL条件下TC4钛合金正交切削试验,通过单因素分析和正交试验法研究冷却润滑条件及切削参数对切削加工性的影响。研究表明:CMQL冷却润滑条件可在TC4钛合金高速切削时有效降低切削阻力和改善表面粗糙度,并在高速精车削阶段体现出降低切削阻力的优势。考虑CMQL条件下高速精车TC4钛合金加工效率,最佳参数组合为较高的切削速度、较小的精加工余量和合适范围内较大的进给量。

关键词：润滑条件 TC4钛合金切削力表面粗糙度

GaS/Mg(OH)异质结电子结构的第一性原理研究

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物理学报 2024年

作者：刘俊岭柏于杰徐宁张勤芳盐城工学院物理系

基于第一性原理计算方法研究了GaS/Mg(OH)2异质结的稳定性、电子和光学性质。结果表明，GaS/Mg(OH)2异质结具有较小的晶格失配率，负的结合能和热力学稳定性而容易构建。异质结的带隙有效地降低至2.021 eV，而且具有Type-II型能带结构... 详细信息

基于第一性原理计算方法研究了GaS/Mg(OH)2异质结的稳定性、电子和光学性质。结果表明，GaS/Mg(OH)2异质结具有较小的晶格失配率，负的结合能和热力学稳定性而容易构建。异质结的带隙有效地降低至2.021 eV，而且具有Type-II型能带结构，有利于光生电子-空穴对的空间分离。层间电荷转移诱导的内建电场进一步的促进载流子的分离，同时有助于抑制层间电荷的复合。在双轴应变下，异质结的导带最小值和价带最大值的位置分别产生了不同程度的平移，导致带隙发生显著的变化，变化量达到了0.5 eV。而且在拉伸应变下，异质结由间接转变为直接带隙半导体，同时异质结仍保持Type-II型能带结构。此外，应变还可以有效的调控异质结的带边位置与水分解的氧化还原电位相匹配(pH=0-7)。光吸收谱显示异质结具有较强的光吸收性能，尤其在拉伸应变为3%时，光吸收发生了明显的红移现象。这些结果表明，GaS/Mg(OH)2异质结具有可调的电子性能而在光电领域有着广阔的应用前景。

关键词：异质结电子结构应变第一性原理

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热风干燥细胞尺度水分传输及收缩数值模拟

工程热物理学报 2024年第2期45卷 543-550页

作者：范芃佐王鹏李政赢董冰北京石油化工学院机械工程学院北京102617

目前植物物料热风干燥过程中品质变化机理未得到充分地研究,原因之一是对细胞尺度上干燥特性认识不足。本文基于模型细胞,针对细胞中不同的结构建立水分传输模型,并建立力学模型模拟细胞失水过程中的收缩现象,实现热风干燥过程植物细胞... 详细信息

目前植物物料热风干燥过程中品质变化机理未得到充分地研究,原因之一是对细胞尺度上干燥特性认识不足。本文基于模型细胞,针对细胞中不同的结构建立水分传输模型,并建立力学模型模拟细胞失水过程中的收缩现象,实现热风干燥过程植物细胞尺度上的水分传输和收缩变形的模拟。通过与文献结果对比验证了本文模拟结果的正确性,分析了植物细胞中不同结构在水分传输和失水收缩过程的规律,以及细胞收缩变形对其水分传输的影响,为从细胞尺度分析物料的干燥特性打下基础。

关键词：热风干燥植物细胞水分传输失水收缩数值模拟

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艾草制绒后剩余物粉体综合特性分析

沈阳农业大学学报 2024年第2期55卷 224-230页

作者：秦军伟张玮玮佟瑞栋任德志宁晓峰王丹阳白雪卫安阳工学院机械工程学院河南安阳455000 安阳工学院工程训练中心河南安阳455000 朝阳市第六中学物理组辽宁朝阳122000 沈阳农业大学工程学院沈阳110161

目前,艾草制绒后的剩余物没有被深度利用而造成了中药材资源的浪费,而且艾草粉体学性质的研究鲜见文献报道,在一定程度上阻碍了艾草产业的可持续发展。为粉体的分级、分散、包装以及制粒等处理工艺及相关加工机械提供参考依据,有必要分... 详细信息

目前,艾草制绒后的剩余物没有被深度利用而造成了中药材资源的浪费,而且艾草粉体学性质的研究鲜见文献报道,在一定程度上阻碍了艾草产业的可持续发展。为粉体的分级、分散、包装以及制粒等处理工艺及相关加工机械提供参考依据,有必要分析其粉体学特性。以石磨制取艾绒后的艾草剩余物为试验材料,通过剪切粉碎法制备多尺度粉体,采用BT-1000粉体综合特性测试仪测定休止角、崩溃角、松装密度、振实密度、分散度等粉体学参数,分析粒度和含水率对流动性、压缩性及喷流性的影响规律。试验分析表明:粒度和含水率对艾叶制绒后剩余物的粉体综合特性影响明显。随粒度增大,流动性呈现先降后升的趋势,而压缩性和喷流性则表现出先增后减的特征;随含水率增加,流动性和喷流性逐渐降低,而压缩性逐渐增大。根据休止角θr机械的结构优化提供设计依据,促进中药材加工剩余物的再利用。

关键词：艾叶剩余物粉体流动性压缩性喷流性

紧凑型感应电磁驱动的液态金属高热通量散热技术研究

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中国科学:技术科学 2024年第7期54卷 1305-1317页

作者：刘传科何志祝中国农业大学工学院机械工程系

本文提出了一种用于高热流密度电子器件热管理的新型液态金属小通道散热方法,研制了一种可提供4.55 L/min流量和64.2 kPa驱动压头的紧凑型感应电磁泵.搭建了基于电磁驱动高热通量液态金属热控平台,实现了热流密度高达249 W/cm2的散热需... 详细信息

本文提出了一种用于高热流密度电子器件热管理的新型液态金属小通道散热方法,研制了一种可提供4.55 L/min流量和64.2 kPa驱动压头的紧凑型感应电磁泵.搭建了基于电磁驱动高热通量液态金属热控平台,实现了热流密度高达249 W/cm2的散热需求.发展了三维流固耦合的多参量优化仿真模型并实验验证了数值模拟有效性.研究发现,低流量下液态金属热容热阻是影响液态金属散热的主要因素（约占总热阻23.6%）,优化热源相对位置有利于提高其表面均温性.

关键词：液态金属高热流密度电磁驱动小流道散热