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基于分子动力学的氮化镓/石墨烯/金刚石界面热导研究

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物理学报 2024年第15期73卷 49-58页

作者：刘东静胡志亮周福王鹏博王振东李涛广西制造系统与先进制造技术重点实验室桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004 桂林研创半导体科技有限责任公司桂林541004

为解决氮化镓芯片散热问题,采用非平衡分子动力学法,研究工作温度、界面尺寸、缺陷率及缺陷类型对氮化镓/石墨烯/金刚石异质界面热导的影响,通过计算声子态密度和声子参与率,分析界面热传导机理.研究发现,在100—500 K范围内,温度升高... 详细信息

为解决氮化镓芯片散热问题,采用非平衡分子动力学法,研究工作温度、界面尺寸、缺陷率及缺陷类型对氮化镓/石墨烯/金刚石异质界面热导的影响,通过计算声子态密度和声子参与率,分析界面热传导机理.研究发现,在100—500 K范围内,温度升高使界面热导增大2.1倍,重叠因子随温度增加而增加,界面间声子耦合程度增强,界面热导相应增大.当氮化镓层数从10层增加到26层时,界面热导降低75%,分析认为是界面声子耦合程度下降导致.另外,添加5层石墨烯会导致界面热导降低74%,分析认为是声子局域化程度加重造成;当缺陷率从0增大到10%时,金刚石碳原子缺陷使界面热导提高40%,缺陷散射增加低频声子数量,改善界面热传导;但镓、氮和石墨烯碳原子缺陷会加重声子局域化程度,均导致界面热导降低.研究结果有助于提升氮化镓芯片散热性能,同时对高可靠性氮化镓器件设计具有指导意义。

关键词：界面热导温度效应尺寸效应空位缺陷

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石墨烯/氮化镓异质结构界面热输运性质的分子动力学研究

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物理学报 2024年

作者：刘东静周福胡志亮黄家强广西制造系统与先进制造技术重点实验室桂林电子科技大学机电工程学院

异质结构界面热输运的性能决定微纳米器件工作的可靠性。本文采用分子动力学方法，研究石墨烯/氮化镓三明治结构异质界面的热输运特性，分析温度、缺陷以及尺寸对异质结构界面热导的影响。研究发现，随着温度的升高，界面热导增加；当... 详细信息

异质结构界面热输运的性能决定微纳米器件工作的可靠性。本文采用分子动力学方法，研究石墨烯/氮化镓三明治结构异质界面的热输运特性，分析温度、缺陷以及尺寸对异质结构界面热导的影响。研究发现，随着温度的升高，界面热导增加；当温度为1100 K时，三层石墨烯异质结构的界面热导增加61%，分析认为这主要是温度增加导致晶格振动增加，进而激发更多的平面外声子。氮化镓中的少量空位缺陷导致界面热导增加，当缺陷率为20%时，界面热导达到最大值0.0357 GW/(m2·K)，分析认为缺陷会增加额外的热输运通道；随后界面热导开始降低，分析认为缺陷率增大导致界面耦合强度降低。随着氮化镓层数从8层到24层的增加，界面热导下降，计算声子模态发现参与界面热输运声子数量减少；而石墨烯从2层到6层时，界面热导先上升后下降，分析认为这是与声子匹配和耦合强度的初期提高和后期声子散射及局部化增加有关。该研究结果为调控微电子器件界面热输运提供理论依据。

关键词：异质结构界面热导空位缺陷尺寸效应

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喷印金属微滴撞击粗糙表面的分子动力学模拟

原子与分子物理学报 2025年第4期 79-86页

作者：苏仁健陈小勇游自浩桂林电子科技大学机电工程学院广西制造系统与先进制造技术重点实验室

研究金属微滴撞击固体表面的行为对预测微滴形态和实现高精度的喷印制造具有重要的意义.然而，由于微纳尺度下金属微滴撞击实验的难以开展，目前涉及金属微滴撞击粗糙表面的形态变化和热毛细效应机理尚不清楚.本文采用分子动力学模拟研... 详细信息

研究金属微滴撞击固体表面的行为对预测微滴形态和实现高精度的喷印制造具有重要的意义.然而，由于微纳尺度下金属微滴撞击实验的难以开展，目前涉及金属微滴撞击粗糙表面的形态变化和热毛细效应机理尚不清楚.本文采用分子动力学模拟研究了镓铟微滴撞击粗糙表面的动态行为，定量分析了撞击速度、粗糙结构和不同温度对微滴撞击行为的影响.结果表明：随着撞击速度的提高，微滴先后呈现沉积、弹跳和破碎飞溅三种模式，且微滴的最大铺展因子与韦伯数呈幂函数关系.此外，通过修饰基底粗糙结构发现，结构间距或高度的变化对微滴的弹跳行为存在不同的影响机制，可以有效促使或抑制微滴的弹跳行为.最后，分析得出随着温度的提高，微滴的铺展直径会变大，产生的黏性耗散也会增大.研究结果对金属微滴撞击行为的有效预测提供了理论基础.

关键词：金属微滴撞击粗糙基底分子动力学

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基于本体的几何误差检验操作构建与推理

计算机应用与软件 2024年第10期 58-64页

作者：黄美发裴永琪刘振辉桂林电子科技大学机电工程学院广西制造系统与先进制造技术重点实验室

针对新一代产品几何技术规范与认证(Geometrical Product Specification and Verification, GPS)标准在实际工程中的应用程度较低、各操作之间难以集成使用、过度依赖检验者经验的问题，开展几何误差检验操作的本体构建与推理研究。根据... 详细信息

针对新一代产品几何技术规范与认证(Geometrical Product Specification and Verification, GPS)标准在实际工程中的应用程度较低、各操作之间难以集成使用、过度依赖检验者经验的问题，开展几何误差检验操作的本体构建与推理研究。根据新GPS检验操作和零件测量信息，建立几何误差检验操作信息表示模型，基于信息表示模型来构建相应的几何误差检验操作本体，接着采用语义网规则语言(Semantic Web Rule Language, SWRL)建立检验操作智能推理的SWRL规则，以实例在Protegé中验证该方法的可行性。

关键词：检验操作信息表示模型本体推理规则

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基于本体的箱体类零件形位公差语义智能推理

组合机床与自动化加工技术 2024年第5期 156-161页

作者：黄美发陈源庆唐哲敏柴鹏靳尚坤桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004 桂林电子科技大学广西制造系统与先进制造技术重点实验室桂林541004

为解决当前箱体类零件形位公差语义仍然依赖人工理解,造成公差理解分歧,导致测量认证不一致的问题,引入本体技术,实现箱体类零件形位公差语义的智能推理。构建了箱体类零件形位公差语义层次表示模型,采用邻接矩阵表示层内信息或层次关系... 详细信息

为解决当前箱体类零件形位公差语义仍然依赖人工理解,造成公差理解分歧,导致测量认证不一致的问题,引入本体技术,实现箱体类零件形位公差语义的智能推理。构建了箱体类零件形位公差语义层次表示模型,采用邻接矩阵表示层内信息或层次关系;将其转化成计算机可读可解释的元本体模型;根据几何规范应用的公差原则,推理出相应的形位公差语义(公差带或实效边界);以减速器箱体几何规范为例,展示形位公差带或实效边界自动生成过程,验证了该方法的有效性。

关键词：本体箱体零件公差语义公差带

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基于本体的箱体孔同轴度测量认证方案的自动生成

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机床与液压 2024年第12期52卷 1-9页

作者：黄美发陈源庆唐哲敏柴鹏靳尚坤桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004 广西制造系统与先进制造技术重点实验室广西桂林541004

针对箱体孔同轴度测量认证方案过度依赖人工经验确定,造成认证过程不一致,测量结果可对比性差的问题,提出一种基于本体的箱体孔同轴度测量认证方案自动生成方法。构建测量认证工程语义模型,将它转化为计算机可读可解释的元本体模型;建... 详细信息

针对箱体孔同轴度测量认证方案过度依赖人工经验确定,造成认证过程不一致,测量结果可对比性差的问题,提出一种基于本体的箱体孔同轴度测量认证方案自动生成方法。构建测量认证工程语义模型,将它转化为计算机可读可解释的元本体模型;建立测量认证方案生成规则库,根据几何要素类型、公差项目、公差原则推理生成测量认证标准范式、操作参数、测量参数;最后,通过减速器上尺寸信息和同轴度几何规范,展示箱体孔同轴度测量认证方案自动生成过程,并验证了其有效性。结果表明:所提方法可以不依赖人工决策,简单高效地实现测量认证方案的自动生成。

关键词：同轴度标准范式自动生成测量认证方案

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基于模糊综合评判和本体的测量仪器智能优选研究

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组合机床与自动化加工技术 2024年第6期 156-160页

作者：黄美发柴鹏唐哲敏张晗桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004 桂林电子科技大学广西制造系统与先进制造技术重点实验室桂林541004

针对当前测量仪器的种类逐渐增多且各仪器都有不同的性能影响因素问题,提出了一种基于模糊综合评判和本体的测量仪器智能优选研究。首先,利用模糊综合评判对测量仪器的性能影响因素进行模糊划分;其次,依据本体领域知识,将模糊划分模型... 详细信息

针对当前测量仪器的种类逐渐增多且各仪器都有不同的性能影响因素问题,提出了一种基于模糊综合评判和本体的测量仪器智能优选研究。首先,利用模糊综合评判对测量仪器的性能影响因素进行模糊划分;其次,依据本体领域知识,将模糊划分模型转化为测量仪器智能优选的本体模型,运用SWRL规则和protégé工具推理出最优的测量仪器;最后,通过工程实例展示该方法的工作过程,验证了该方法的可行性。实验结果表明,提出的方法可以为仪器选择提供参考,并可自动推理结果。

关键词：模糊综合评判本体测量仪器智能优选

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基于CBDC优化超声辅助水下激光切割单晶硅的工艺

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激光技术 2024年

作者：周嘉周辽欧阳励焦辉黄宇星龙芋宏桂林电子科技大学电子工程与自动化学院桂林电子科技大学机电工程学院广西制造系统与先进制造技术重点实验室

为了对超声辅助水下纳秒激光切割工艺进行快速的优化，通过分析空化气泡动力学特性(CBDC)对工艺效果的影响，采用数值仿真分析、正交实验和高速摄像方法进行了理论分析和实验验证，得到了超声辅助水下激光切割工艺的优化参数，并验证了C... 详细信息

为了对超声辅助水下纳秒激光切割工艺进行快速的优化，通过分析空化气泡动力学特性(CBDC)对工艺效果的影响，采用数值仿真分析、正交实验和高速摄像方法进行了理论分析和实验验证，得到了超声辅助水下激光切割工艺的优化参数，并验证了CBDC是影响切割工艺主要因素。结果表明，随着空化气泡对激光束的干扰程度增加，切槽深度降低速度增加；随着切槽深宽比的增加，空化气泡脉动冲击对切槽底部产生的等效应力越大；当超声功率PU=65W、水层厚度hW=1mm、激光脉冲频率fq=20kHz、激光扫描速度v=1mm/s时，可以获得最大深宽比约为1.71，槽宽约为99.88μm，槽深约为170.18μm，热影响区大小约为31.71μm，微裂纹长度约为33.42μm，此时空化气泡周期较短(约为100μs-160μs)。该研究可为多能场水下激光复合加工工艺参数的优化提供参考。

关键词：激光技术超声辅助水下激光切割空化气泡工艺优化

基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法研究

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电机与控制学报 2024年第5期28卷 163-172页

作者：范兴明韩冬阳张鑫桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004

为了解决目前干式空心电抗器匝间短路检测方法灵敏度和准确度不足的问题,根据故障发展期探测线圈感应电压的异常变化,提出一种新的基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法。首先,对电抗器故障发展期探测线圈电压信号进行仿真分析... 详细信息

为了解决目前干式空心电抗器匝间短路检测方法灵敏度和准确度不足的问题,根据故障发展期探测线圈感应电压的异常变化,提出一种新的基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法。首先,对电抗器故障发展期探测线圈电压信号进行仿真分析,得到电抗器不同位置匝间短路时探测线圈信号变化特征。再基于信号分解小波系数中有用信号与噪声相对比值最大的原则,逐层自适应选取最优小波基函数,利用小波变换对信号进行阈值去噪,提取故障特征量从而实现对电抗器匝间短路发展期及时准确地判断,避免故障进一步发展。通过搭建电抗器匝间短路故障检测系统实验平台,验证了基于小波分析磁场探测法的灵敏度和可靠性,为电抗器的安全稳定运行提供有效保障。

关键词：空心电抗器匝间短路探测线圈小波分析最优小波基故障检测

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