基于几何特征的整体叶轮三维测量模型与CAD模型对齐方法

提出了基于几何特征的模型对齐方法,并应用于整体叶轮三维模型。提取了测量模型的质心。根据整体叶轮对称性,采用最小二乘法对其轴线进行了估算,并采用加工精度高的轴位置数据对轴线进行了修正,从而将测量模型的质心、轴线与CAD模型的质心及轴线对齐。根据整体叶轮的制造精度特征,采用加权最小二乘法,实现了叶片区域测量模型与CAD模型的对齐。经计算,采用上述方法的最大对齐误差为0.2mm。     

高频振动辅助的FDM 3D打印喷头结构设计及其实验研究

由于熔融沉积增材制造技术(fused deposition modeling,FDM)能极大缩短样件的研发制造周期,且能直接打印尼龙PA、聚醚醚酮PEEK等高强度工程塑料,使得FDM技术工艺迅速发展。有研究表明在挤出加工中,振动可以增加相同机头压力下的挤出流率或降低相同挤出流率下的口模压力。针对熔融沉积型3D打印机在打印过程中存在的打印速度慢的问题,引入了高频振动辅助的工作方式,设计了集成压电换能器的FDM 3D打印喷头。通过COMSOL Multiphysics有限元软件优化了集成压电换能器的3D打印机喷头结构,制备了一个打印头原型并进行测试,挤出测试结果表明,高频振动能够有效地降低纯ABS和15wt%碳纤维-PLA流动阻力,提高挤出速度,从而提高打印速度。     

近场静电纺丝制备P(VDF TrFE)压电纤维

采用近场静电纺丝法制备了P（VDF TrFE）（聚偏氟乙烯PVDF和三氟乙烯TrFE的共聚物）压电纤维,研究了不同的电纺工艺参数对纤维直径和形貌的影响。结果表明,近场静电纺丝法的工艺参数对纤维形貌特征有决定性影响。其中,P（VDF TrFE）电纺溶液的质量浓度对纤维的形成起决定性因素,当P（VDF TrFE）电纺溶液质量比小于12%时,液滴下落过程中溶液中的溶剂挥发速度不够,导致电纺工作时溶液沉积到衬底前无法呈纤维状;在合适的驱动电压范围内,施加的电压越大,纤维直径越细;同样,采集器的移动速度越快,纤维的直径越细;电纺获得的P（VDF TrFE）纤维直径可达（0.7~12） μm。此外,根据P（VDF TrFE）自身的压电特性,给以纤维一定的弯曲形变,测试了电纺丝法制备的P（VDF TrFE）纤维是否产生极化。实验结果表明,原位制备的纤维未能表现出明显的压电性。     

基于超声电机的食道胶囊内窥镜光扫描机构

为了实现对食道的光学相干断层成像(optical coherence tomography,简称OCT)扫描,研制了基于直线超声电机轴向运动和旋转超声电机环向扫描的内窥镜光扫描机构。其中,直线电机采用New Scale Technologies公司的squiggle?压电直线电机;旋转电机为基于圆环形薄板面外弯曲模态的中空轴超声电机,利用有限元软件COMSOL Multiphysics优化了旋转电机尺寸,测得该电机在78.5kHz,60Vp-p驱动电压的激励下转速为4 200r/min,满足调制频率200kHz激光食道OCT扫描的要求。设计了包含镜头在内的内窥镜光扫描机构,加工的胶囊内窥镜原型直径为16mm,直线行程超过5mm。因为采用压电超声电机驱动,该医疗设备可以与核磁共振成像(magnetic resonance imaging,简称MRI)相兼容。     

沉积温度和退火处理对脉冲激光沉积的 ZnO∶Al 膜性能的影响

利用脉冲激光沉积法制备了ZnO∶Al透明导电薄膜.通过对膜的霍尔系数测量及 AFM、XRD分析,详细研究了温度和退火处理对薄膜结构、表面形貌及光电性能的影响.结果表明沉积温度影响膜的电学、光学性能和膜的结晶状况.制备的薄膜均具有ZnO(002)择优取向的多晶膜.在240～310℃沉积的薄膜具有最低的电阻率,其值为6.1×10-4Ω·cm,在240℃沉积的薄膜在氩气中退火薄膜的电阻率下降为4. 7×10-4Ω·cm.所有薄膜在可见光区的平均透过率均达到了90%以上.