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折叠结构的PVDF/BTO复合薄膜压电纳米发电机的制备及性能研究

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材料导报 2024年第6期38卷 234-239页

作者：张昌松王向阳魏立柱王如鹏陕西科技大学机电工程学院西安710016

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电输出性能,将钛酸钡(BTO)纳米颗粒引入到PVDF溶液中,使用流延法制备PVDF/BTO复合压电薄膜,采用高温拉伸与电极化工艺处理复合薄膜。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热... 详细信息

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电输出性能,将钛酸钡(BTO)纳米颗粒引入到PVDF溶液中,使用流延法制备PVDF/BTO复合压电薄膜,采用高温拉伸与电极化工艺处理复合薄膜。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪和准静态压电常数测试仪对复合薄膜的形貌和压电性能进行表征,探究BTO含量对PVDF/BTO复合薄膜的影响,研究BTO诱导PVDF链条偶极子重新排列形成β晶型的机理。结果表明,当BTO含量为10%(质量分数)时,PVDF/BTO复合薄膜的晶体结构中β晶型的含量最多,压电性能最强。最后设计了不同层数的折叠结构并组装制成压电纳米发电机(PENG),发现折叠层数越多,PENG的最大输出电压越高。

关键词：聚偏氟乙烯钛酸钡压电纳米发电机压电性能

基于PECVD技术的石墨烯可控制备与应用:现状与展望

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科学通报 2024年第14期69卷 1893-1905页

作者：郝朝旭王雪东何燕慈海娜青岛科技大学机电工程学院青岛266061

石墨烯因其优异的物理/化学特性,在众多领域有着广泛的应用前景.为了推动石墨烯材料的实际应用,需要寻找稳定可靠、可扩展和低成本的石墨烯材料制备方法.等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)... 详细信息

石墨烯因其优异的物理/化学特性,在众多领域有着广泛的应用前景.为了推动石墨烯材料的实际应用,需要寻找稳定可靠、可扩展和低成本的石墨烯材料制备方法.等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)技术是一种借助外加能量辅助反应前驱体裂解产生等离子体,进而实现石墨烯制备的方法. PECVD技术在沿袭了传统化学气相沉积法工艺产物设计性强、反应途径灵活、可批量化、高品质制备石墨烯等优点的基础上,可以实现石墨烯在更低的生长温度、更多样化的生长衬底上以更快的生长速度制备合成,从而能够有效降低能耗,提高制备效率,拓展石墨烯的应用场景.本文综述了近年来利用不同等离子体源(射频、直流和微波)PECVD技术制备石墨烯的研究进展,讨论了其生长机理,以及PECVD制备石墨烯在储能、器件散热和光热转化等相关领域的应用,进一步对PECVD技术在石墨烯制备和应用中面临的挑战和未来的发展前景进行了总结.

关键词：等离子体增强化学气相沉积二维石墨烯薄膜三维石墨烯纳米片储能散热光热转化

基于GA-BP神经网络模型预测水基炭黑-胶原蛋白纳米流体热导率和黏度

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化工进展 2024年第7期43卷 4138-4147页

作者：李凯魏鹤琳尹志凡左夏华于晓宇尹宏远杨卫民阎华安瑛北京化工大学机电工程学院北京100029

纳米流体由于其独特的强化传热性能,已广泛应用于各个领域。而热导率和黏度直接影响纳米流体在实际工程中的适用性,因此在考察纳米流体的强化传热特性前首先要分析研究其热导率和黏度。本研究利用炭黑和胶原蛋白,采用两步法制备了水基... 详细信息

纳米流体由于其独特的强化传热性能,已广泛应用于各个领域。而热导率和黏度直接影响纳米流体在实际工程中的适用性,因此在考察纳米流体的强化传热特性前首先要分析研究其热导率和黏度。本研究利用炭黑和胶原蛋白,采用两步法制备了水基炭黑胶原蛋白纳米流体。实验分析了炭黑和胶原蛋白质量分数、温度对纳米流体热导率和黏度的影响。采用灰色关联方法对这些参数的权重进行了数学计算,基于实验数据建立了三输入两输出的BP神经网络预测模型,并利用遗传算法(GA)对BP模型进行优化。结果表明,遗传算法优化后的BP神经网络模型对预测输出具有更高的准确性和更好的稳定性,回归系数和最大偏差分别为0.99918和0.002。本研究不仅对于理解和控制水基炭黑-胶原蛋白纳米流体的热物理性能有重要意义,而且为工程设计和材料科学等方面的应用提供了新思路。

关键词：纳米流体炭黑胶原蛋白 BP神经网络热导率黏度

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基于近红外光谱技术的空苞山核桃快速识别

中国食品学报 2024年第2期24卷 292-302页

作者：俞储泽翁定康曹烁森孙通浙江农林大学光机电工程学院杭州311300

空苞山核桃是指果实没有种仁或者发育受阻的山核桃,严重影响山核桃产品品质。为实现空苞山核桃的快速无损识别,利用2种近红外检测装置在200~1160 nm波长范围采集带壳山核桃样本的光谱,采用8种预处理方法进行光谱预处理,利用竞争自适应... 详细信息

空苞山核桃是指果实没有种仁或者发育受阻的山核桃,严重影响山核桃产品品质。为实现空苞山核桃的快速无损识别,利用2种近红外检测装置在200~1160 nm波长范围采集带壳山核桃样本的光谱,采用8种预处理方法进行光谱预处理,利用竞争自适应重加权采样(CARS)方法筛选空苞山核桃的特征波长变量,最后应用线性判别分析(LDA)、二次判别分析(QDA)和马氏距离判别分析(MDA)建立空苞和正常山核桃的分类模型。结果表明,使用检测装置1所建立的空苞山核桃分类模型性能优于检测装置2的分类模型,经多元散射校正(MSC)预处理后建立的分类模型的识别结果最好,LDA、QDA及MDA模型的特异性、敏感性和正确率均为1,优于其它预处理方法建立的分类模型。经CARS变量筛选后,建模所用的光谱变量数目大大减少,有效简化了分类模型,而模型性能仍与全波长模型性能持平。本文为空苞山核桃的快速、无损识别提供了一种可行的方法。

关键词：山核桃近红外光谱空苞竞争自适应重加权采样

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金属钼圆基片平面研磨及其表面创成机理研究

表面技术 2024年第12期53卷 181-192页

作者：阎秋生陈缘靓夏江南雒梓源汪涛广东工业大学机电工程学院广州510006

目的实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,... 详细信息

目的实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,对比钼材与高硬脆和高塑性材料,揭示其研磨工艺特性、探究其表面创成机理。结果钼圆基片材料去除快慢和表面形貌受各因素作用的综合影响。CeO_(2)磨料适合钼圆基片的研磨加工,材料去除方式为二体、三体摩擦塑性去除;在研磨过程中,MRR随研磨盘转速、研磨压力的递增而先增大后减小,在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa条件下MRR达到最大;除磨料因素外,其他工艺因素对表面粗糙度的影响较小;MRR和Ra随加工时间的延长而趋于稳定;使用粒径W1 CeO_(2)磨料在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa下研磨40 min后,表面粗糙度Ra由46 nm降至9.53 nm,MRR达1.16 mg/min。结论采用游离磨料研磨方法在优化工艺条件下可以有效降低表面粗糙度,获得良好表面。

关键词：钼圆基片研磨工艺参数材料去除率表面粗糙度加工机理

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基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定

焊接学报 2024年第4期45卷 86-92,I0008页

作者：胡嘉成於双飞张涛管贻生朱海飞广东工业大学机电工程学院广州510006

针对目前基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人焊接研究中,焊缝路点的焊枪空间姿态确定方法针对性强、局限性高等问题,提出了一种基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定方法.首先描述了焊枪的空间姿态参数模型,然后... 详细信息

针对目前基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人焊接研究中,焊缝路点的焊枪空间姿态确定方法针对性强、局限性高等问题,提出了一种基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定方法.首先描述了焊枪的空间姿态参数模型,然后通过考虑传感器的前置安装距离确定kd-tree的最小搜索半径,获取焊缝路点处的局部点云,并逐步确定该路点处焊枪的偏摆平面与倾斜平面,从而确定焊枪在该焊缝路点处与工件的无碰空间姿态.结果表明,该方法适应性强、有效性好.由于点云表面质量的原因,姿态确定结果与真实姿态存在一定波动,后续经过平滑处理可以满足机器人焊接需求,有望提升基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人自主焊接作业水平.

关键词：三维点云焊枪姿态机器人焊接

油莎豆联合收获机合页筛片式升运装置设计与试验

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农业机械学报 2024年第5期55卷 148-157页

作者：何晓宁张方焱尚书旗王东伟董彤彤张子轩青岛农业大学机电工程学院青岛266109

针对油莎豆机械化收获过程中升运振动装置除杂效果不明显,导致油莎豆与土壤杂质等分离不彻底,漏土率较低,伤果率较高的问题,以及在升运输送过程中存在土壤堵塞、回带等问题,结合油莎豆果-土-秧团聚体特性,设计了一种合页筛片式升运装置... 详细信息

针对油莎豆机械化收获过程中升运振动装置除杂效果不明显,导致油莎豆与土壤杂质等分离不彻底,漏土率较低,伤果率较高的问题,以及在升运输送过程中存在土壤堵塞、回带等问题,结合油莎豆果-土-秧团聚体特性,设计了一种合页筛片式升运装置,通过筛片折弯部分增大筛孔面积,对团聚体提供与链筛运动方向相同的推力,使合页式升运装置提高漏土效率且有效避免了回带现象。对其倾角和固定位置进行了分析和设计,运用EDEM进行仿真试验,以油莎豆链筛线速度、链筛板折弯高度、链筛振动频率为试验因素,以油莎豆团聚体漏土率和伤果率为试验指标,通过三因素三水平正交仿真试验,最终得到输送筛片最佳结构参数组合为:链筛线速度1.151 m/s、折弯高度27.779 mm、振频9.561 Hz,此时升运装置漏土率为96.524%、伤果率为2.439%。田间验证试验结果表明:当链筛线速度为1.2 m/s、折弯高度为28 mm、振频为9.5 Hz时,合页式升运装置平均漏土率为96.05%,平均伤果率为2.38%,与仿真试验所测结果基本一致,满足油莎豆升运链筛工作要求。

关键词：油莎豆收获机升运装置合页式筛片

基于YOLO v5的直播油菜激光间苗系统设计与试验

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农业机械学报 2024年第4期55卷 40-52页

作者：张昌松李伟陕西科技大学机电工程学院西安710021

间苗是保证直播油菜增产的一项关键技术措施,为解决人工间苗劳动强度大、机械间苗不精确的问题,采用机器视觉的方式,基于深度学习算法YOLO v5平台,设计并搭建自动间苗装置。机器视觉系统评估幼苗种群的合理密植情况,间苗算法以间距和幼... 详细信息

间苗是保证直播油菜增产的一项关键技术措施,为解决人工间苗劳动强度大、机械间苗不精确的问题,采用机器视觉的方式,基于深度学习算法YOLO v5平台,设计并搭建自动间苗装置。机器视觉系统评估幼苗种群的合理密植情况,间苗算法以间距和幼苗叶展为评估标准,实现控制幼苗间距和筛选优质苗的功能。选用遗传算法对间苗行进路径进行规划,相较于未规划路径可缩短最低为50%的行进距离,最终采用激光器高温烧除的方式完成间苗作业。选取油菜苗作为试验材料,间苗阈值α是划定幼苗最小间距的参数,设置不同的间苗阈值α进行试验。结果表明,间除苗的数量随着间苗阈值α的增加而增加,幼苗平均密度下降的同时种群分布趋于均匀,对间除苗的叶展长度分类统计,α为0~75 mm时,间除苗叶展长度全部在0~20 mm范围;α为75~200 mm时,间除苗叶展长度为0~40 mm,其中叶展长度为20~40 mm的最高占比约为76%;α为200~350 mm时,间除苗叶展长度在40 mm以上的幼苗开始增加,最高占比约为14%,间除苗叶展长度梯次分布证明了间苗算法具备筛选优质苗的性能。间苗执行阶段耗时占据间苗作业总耗时的90%以上,以激光走线参数L、激光器功率P、间苗距离阈值为试验因素,三因素三水平正交试验结果表明:选择合适的激光走线参数L能有效提高间苗死亡率、降低间苗误伤率和减少间苗耗时,在参数L为30 mm、P为7.5 W、α为250 mm下开展土槽台架性能验证试验,激光间苗平均死亡率为93.29%,平均误伤率为5.19%,平均总耗时为15.19 min,为开发基于机器视觉的激光自动间苗机提供了理论基础和技术支撑。

关键词：油菜自动间苗 YOLO v5 激光器遗传算法

圆柱绕流对W/O型乳状液电聚并特性影响的研究

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工程热物理学报 2024年第7期45卷 2103-2110页

作者：孙启杰安贵明徐腾张岩王鸿雁陈海龙李涛青岛科技大学机电工程学院青岛266061

为探究圆柱绕流形成的尾涡对液滴聚并的影响,本文采用水平集方法,建立了W/O型乳状液在圆柱绕流场中的流动模型。通过分析圆柱直径、流速、电场强度变化而引起的分散相体积分数变化,研究了绕流场对水滴聚并的作用。对不同圆柱直径下的不... 详细信息

为探究圆柱绕流形成的尾涡对液滴聚并的影响,本文采用水平集方法,建立了W/O型乳状液在圆柱绕流场中的流动模型。通过分析圆柱直径、流速、电场强度变化而引起的分散相体积分数变化,研究了绕流场对水滴聚并的作用。对不同圆柱直径下的不同流速进行了研究,结果表明当流速为1 m/s时聚并效果最理想。在1 m/s速度下叠加不同的电场强度,当电场强度为6 k V/cm时液滴聚并效率最高。对比流场、静电场&流场、圆柱绕流、绕流场&静电场四种物理场下的最优工况,聚并效率从大到小的顺序为:联合场>圆柱绕流场>静电场>流场。

关键词： W/O型乳状液水平集圆柱绕流液滴聚并