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高速水润滑径向滑动轴承的壁面滑移设计

西安交通大学学报 2013年第9期47卷 72-76,99页

作者：张辉张朋波 MENG Hua 董光能西安交通大学机械工程学院西安710049 香港城市大学机械生物及医学工程学系中国香港999077

为了研究高速水润滑条件下具有不同边界滑移表面的径向滑动轴承的摩擦学特性,运用二元滑移理论建立了相应的数学模型。模型考虑了流体边界的滑移效应,对经典雷诺方程进行了修正,并将流量守恒边界条件应用于空化区。通过仿真对比不同滑... 详细信息

为了研究高速水润滑条件下具有不同边界滑移表面的径向滑动轴承的摩擦学特性,运用二元滑移理论建立了相应的数学模型。模型考虑了流体边界的滑移效应,对经典雷诺方程进行了修正,并将流量守恒边界条件应用于空化区。通过仿真对比不同滑移表面对轴承性能的影响,以大承载力和小摩擦阻力为设计目标,对轴承及滑移表面参数进行了优化设计。结果表明:对于偏心率较小、宽度较小和直径较大的轴承,滑移-非滑移间隔表面能显著地提高承载力,降低摩擦阻力和减小空化区面积;当滑移区域与非滑移区域的分界线在普通轴承压力峰值和最小膜厚位置之间时,承载力可达到最大值。

关键词：径向滑动轴承边界滑移摩擦学特性

表面特性对纯滑弹流油膜形状和摩擦力的影响的试验研究

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摩擦学学报 2013年第2期33卷 112-117页

作者：付忠学郭峰黄柏林香港城市大学机械及生物医学工程学系青岛理工大学机械工程学院摩擦学研究所山东青岛266033

针对界面滑移效应可能产生较低的摩擦力,采用具有不同表面浸润性的玻璃盘,进行了纯滑弹流润滑试验.在采用SiO2镀膜玻璃盘的球-盘接触高聚物纯滑润滑试验中,从弹流到动压润滑的摩擦系数曲线呈现不同于传统Stribeck曲线的两个拐点.两个拐... 详细信息

针对界面滑移效应可能产生较低的摩擦力,采用具有不同表面浸润性的玻璃盘,进行了纯滑弹流润滑试验.在采用SiO2镀膜玻璃盘的球-盘接触高聚物纯滑润滑试验中,从弹流到动压润滑的摩擦系数曲线呈现不同于传统Stribeck曲线的两个拐点.两个拐点分别与凹陷出现及弹性变形消失相关联.在较低载荷下,不同盘表面产生相近的干涉图像和摩擦系数曲线,高聚物的非牛顿效应产生的表观滑移可能是入口凹陷及非典型摩擦系数曲线的主因;在较高载荷下,盘滑试验中铬盘产生的摩擦系数和油膜厚度均较SiO2盘低,具有较低表面能的铬盘产生的界面滑移被认为是产生较低摩擦系数的主因.

关键词：弹流润滑 Stribeck曲线摩擦系数界面效应非牛顿效应

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分子印迹型薄膜体声波谐振毒品检测传感器

光学精密工程 2013年第9期21卷 2272-2278页

作者：陈剑鸣吕启蒙吴光敏楚合群 John D Mai 昆明理工大学MEMS实验室云南昆明650500 香港城市大学机械与生物医学工程学系

针对毒品探测的需求,对高灵敏度、高选择性及可工作于液相环境中的传感器进行了研究,利用分子印迹技术(MIT),结合薄膜体声波谐振器(FBAR)和微流体(micro fluidics)技术构造了新型传感器。首先,阐述了用分子印迹技术制作FBAR吸附层材料... 详细信息

针对毒品探测的需求,对高灵敏度、高选择性及可工作于液相环境中的传感器进行了研究,利用分子印迹技术(MIT),结合薄膜体声波谐振器(FBAR)和微流体(micro fluidics)技术构造了新型传感器。首先,阐述了用分子印迹技术制作FBAR吸附层材料的原理,利用分子印迹技术制备了对特定毒品分子具有专一吸附性的印迹材料,将其作为吸附层涂覆在基于微机电系统(MEMS)及微流体技术的FBAR上。根据压电方程和运动学方程推导出了FBAR压电振子的等效电路及电学端口输入阻抗公式,构建了以AlN为压电材料的微流体结构FBAR毒品检测传感器模型。对该结构的FBAR传感器进行了理论研究和公式推导,并在理论模型的基础上进行了仿真实验,得到了单位面积质量响度达0.8 pg/Hz·cm2的FBAR传感器。得到的实验结果远高于石英晶体微天平这一传统的质量敏感型传感器,可实现对溶液中毒品分子的快速检测。

关键词：微机电系统薄膜体声波谐振器分子印迹技术微流体技术毒品检测传感器

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2D/3D距离选通成像的低对比度目标探测

红外与激光工程 2014年第9期43卷 2854-2859页

作者：王新伟曹忆南刘超孔庆善崔伟周燕李友福中国科学院半导体研究所光电系统实验室北京100083 香港城市大学机械及生物医学工程学系香港00852

低对比度目标探测在司法取证、反恐维安、远距离监控、搜救等应用中具有重要意义,然而传统二维成像方法则难以对其有效探测。由此,提出了基于2D/3D距离选通成像探测低对比度目标的方法:通过2D距离选通成像直接获取目标无背景或背景部分... 详细信息

低对比度目标探测在司法取证、反恐维安、远距离监控、搜救等应用中具有重要意义,然而传统二维成像方法则难以对其有效探测。由此,提出了基于2D/3D距离选通成像探测低对比度目标的方法:通过2D距离选通成像直接获取目标无背景或背景部分滤除的二维选通图像,从而突显目标,简化目标提取图像处理;当复杂背景无法有效滤除时,可进一步通过3D距离选通成像重建二维选通图像中丢失的三维空间信息,通过距离图区分目标与背景,实现目标有效探测。在该方法中,3D距离选通成像是基于上述二维选通图像采用超分辨率三维成像反演实现的,因此无需耗时获取新数据,从而提高了实时性,并压缩了数据量。研究和实验表明:该方法可有效解决低对比度目标探测问题,在低照度及恶劣天气环境下均可有效工作。

关键词：距离选通成像低对比度目标三维成像

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滑块轴承时变润滑油膜厚度测量系统

光电工程 2015年第11期42卷 43-47页

作者：刘海超郭峰郭亮黄柏林青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033 香港城市大学机械及生物医学工程学系香港999077

建立了基于双色光干涉的滑块轴承油膜厚度测量系统,对时变工况下滑块轴承瞬态润滑油膜厚度进行测量。首先,介绍了系统的硬件配置及工作原理。接着,分析了双色光干涉的等效波长测量方法与分辨率。然后,给出了利用双色激光干涉图像中黑色... 详细信息

建立了基于双色光干涉的滑块轴承油膜厚度测量系统,对时变工况下滑块轴承瞬态润滑油膜厚度进行测量。首先,介绍了系统的硬件配置及工作原理。接着,分析了双色光干涉的等效波长测量方法与分辨率。然后,给出了利用双色激光干涉图像中黑色特征条纹对等效波长进行干涉级次计数,并结合红绿光强调制的信息判断出对应的单色光的干涉级次,进而得到滑块轴承瞬态油膜厚度的方法。理论和测量结果表明:所搭建系统能够实现滑块轴承时变膜厚测量,测量分辨力为0.6 nm;油膜测量范围为10 nm^5.5μm,精度为22 nm。

关键词：滑块轴承双色光干涉时变润滑油膜厚度测量

构筑Bi纳米粒子负载BiOCl纳米片欧姆结用于光催化CO_(2)还原

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物理化学学报 2024年第7期40卷 54-57页

作者：刘高鹏李利娜王彬单宁杰董金涛季梦夏朱文帅朱剑豪夏杰祥李华明江苏大学能源研究院化学化工学院江苏镇江212013 香港城市大学物理学系材料科学及工程学系生物医学工程学系中国香港999077

煤炭、石油和天然气等能源的不断增长消耗,不仅导致不可再生能源逐渐枯竭,还使大气中的CO_(2)浓度显著上升,引发严重的能源危机和气候问题。因此,我们必须开发清洁、可持续的能源转换技术,以应对不断增长的能源需求和日益严重的环境危... 详细信息

煤炭、石油和天然气等能源的不断增长消耗,不仅导致不可再生能源逐渐枯竭,还使大气中的CO_(2)浓度显著上升,引发严重的能源危机和气候问题。因此,我们必须开发清洁、可持续的能源转换技术,以应对不断增长的能源需求和日益严重的环境危机。受到自然界光合作用的启发,光催化CO_(2)转化利用太阳能驱动,可以将CO_(2)和水转化为高附加值的化学品。经过多年的发展,人工光合作用已被认为是一种绿色、经济、可持续的方法,有望助力实现国家的碳中和发展目标。然而,现有的光催化剂存在着载流子分离效率低和活性位点不足的问题,从而导致CO_(2)光还原效率较低。为了应对这些科学问题,研究人员发现将金属纳米粒子负载到半导体材料上形成欧姆结,可以产生内建电场,有助于光生电子和空穴的分离。因此,本研究通过溶剂热法在BiOCl纳米片表面负载Bi纳米粒子,构建了Bi/BiOCl欧姆结光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)分析了光催化剂的成分和微观结构。利用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究了催化剂的光吸收性能。通过瞬态光电流响应测试、电化学阻抗谱(EIS)和电子自旋共振谱(ESR)研究了光生电子和空穴的分离能力。由于Bi纳米粒子与BiOCl的功函数不同,二者形成的欧姆结具有优异的电荷转移特性,可以显著提高光生载流子的利用效率。此外,Bi纳米粒子还可以作为助催化剂,促进惰性CO_(2)分子的活化。光催化测试结果显示,经过300 W氙灯照射4 h后,具有最佳活性的复合材料(Bi/BiOCl-2)将CO_(2)还原为CO(34.31μmol·g^(-1))和CH_(4)(1.57μmol·g^(-1))的速率分别是BiOCl纳米片的2.55倍和4.76倍。同位素示踪实验证实,产物是CO_(2)和水分子经过光催化反应得到的。此外,根据原位傅里叶变换红外光谱(in situ FTIR)结果,发现在CO_(2)还原过程中形成了^(*)CHO、^(*)CH_(3)O、b-CO_(3)^(2-)、m-CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)、HCOOH、^(*)COOH和HCOO^(-)等中间体,并进一步提出了可能的光催化CO_(2)还原机制。经过25 h的CO_(2)光还,原反应后,CO和CH_(4)产量持续增加,同时结合XRD、XPS和TEM结果表明,制备的Bi/BiOCl-2材料具有良好的结构稳定性。这项研究为高效CO_(2)光还原催化剂的构建提供了有益的参考。

关键词： BiOCl纳米片 Bi纳米粒子 CO_(2)光还原欧姆结电子传输

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流体润滑条件下BSA水溶液吸附膜的光干涉测量

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摩擦学学报 2014年第6期34卷 658-664页

作者：李霞郭峰黄柏林青岛理工大学机械学院山东青岛266033 香港城市大学机械及生物医学工程系

利用面接触流体润滑光干涉测量装置,对BSA水溶液的润滑和吸附特性进行了试验研究.试验中润滑接触副由静止的钢块和旋转的玻璃盘组成,结果表明润滑膜厚度随速度的增加而增加,随载荷的增加而减小.BSA在钢滑块表面形成两种类型的吸附,一为... 详细信息

利用面接触流体润滑光干涉测量装置,对BSA水溶液的润滑和吸附特性进行了试验研究.试验中润滑接触副由静止的钢块和旋转的玻璃盘组成,结果表明润滑膜厚度随速度的增加而增加,随载荷的增加而减小.BSA在钢滑块表面形成两种类型的吸附,一为连续的薄膜层,二为离散的蛋白质凝聚团簇.同时证实了钢块表面微观腐蚀的发生,并由入口区向出口区扩展,该腐蚀促进吸附膜的增长.吸附层的形成受润滑膜剪应变率和压力的影响,高的剪应变率和低的载荷有利于吸附膜的增长.

关键词：面接触流体润滑光干涉 BSA 吸附

融合SFS和主动视觉技术的未知物体重建方法

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仪器仪表学报 2012年第4期33卷 727-736页

作者：何炳蔚陈志鹏林东艺周小龙福州大学机械工程及自动化学院，福州350108 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072 香港城市大学机械及生物医学工程学系九龙

针对未知三维物体自动重建问题,提出一种结合明暗恢复形状的被动视觉和主动视觉技术的新颖三维重建方法。首先利用摄像机分别获取初始位置及旋转180°位置下的未知物体图像信息,采用改进的Tsai-SFS算法恢复物体表面粗糙轮廓,从而获取未... 详细信息

针对未知三维物体自动重建问题,提出一种结合明暗恢复形状的被动视觉和主动视觉技术的新颖三维重建方法。首先利用摄像机分别获取初始位置及旋转180°位置下的未知物体图像信息,采用改进的Tsai-SFS算法恢复物体表面粗糙轮廓,从而获取未知物体的最大尺寸信息。然后结合单目线激光主动视觉系统沿Z轴旋转方向和绕X轴翻转方向上的可视空间模型,预测出物体未知区域信息。最终依据下一视点的可见性判据,将规划过程分为物体侧表面重建规划和上表面重建规划。其中将能获取最大可视曲面面积和最佳表面重建精度的位置定义为下一最优视点位置。并经过实体模型的三维重建验证所提方法的可行性及有效性。

关键词：三维重建从明暗恢复形状可视空间下一最优视点

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高压条件下界面滑移长度的定量测量

摩擦学学报 2012年第1期32卷 34-39页

作者：栗心明郭峰黄柏林青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033 香港城市大学机械及生物医学工程系香港九龙999077

采用光干涉技术对高压条件下的界面滑移现象进行了试验研究.通过追踪冲击封油核心的运动位移,实现了对滑移长度的定量测量.结果表明:在纯滑条件下封油核心并不以卷吸速度运动,而是在盘纯滑时小于卷吸速度、球纯滑时大于卷吸速度,从而说... 详细信息

采用光干涉技术对高压条件下的界面滑移现象进行了试验研究.通过追踪冲击封油核心的运动位移,实现了对滑移长度的定量测量.结果表明:在纯滑条件下封油核心并不以卷吸速度运动,而是在盘纯滑时小于卷吸速度、球纯滑时大于卷吸速度,从而说明了滑移发生在玻璃盘表面.对封油核心的运动特征进行分析,得出了油膜界面滑移长度及剪应变率.试验分析表明滑移长度随油膜厚度、初始封油压力和润滑油黏度的增加而增加;随速度的增加而呈现减小趋势.

关键词：高压界面滑移滑移长度光干涉