抗磁性物质的磁悬浮仿真及密度测量

利用COMSOL、Fluent和EDEM软件,仿真预测出不同磁悬浮装置下样品密度与悬浮高度之间的函数关系.在理论分析磁悬浮检测装置与原理的基础上,采用COMSOL软件模拟装置的磁场分布,通过拟合得到中心线上磁场强度表达式,并利用Fluent与EDEM软件耦合预测样品的悬浮高度.通过不同密度、不同磁铁间距的磁悬浮分组实验,验证数值仿真结果的正确性.实验结果表明,当磁铁间距为45 mm时,样品密度与悬浮高度呈线性关系,测量偏差为-0.001 5~0.013 0 g/cm³;当磁铁间距为60 mm时,样品密度与悬浮高度服从多项式函数关系,测量偏差达到-0.006 4~0.013 0 g/cm³.该数值仿真方法使用方便且密度检测精度高.     

输电线路雾凇覆冰分段爆破除冰方案研究

为研究分段爆破除冰法的安全性能,以及确定分段爆破除冰时合理的脱冰位置,本文在平凤线220 kV退役线路实地试验的基础上,使用有限元仿真软件ABAQUS分别对密度为0.2 g/cm³和0.4 g/cm³的软雾凇及密度为0.8 g/cm³的硬雾凇进行了脱冰工况模拟.结果表明：在对输电线路进行分段爆破除冰时,将导爆索敷设在线路两端,避开档中位置进行爆破除冰可以有效减小导线的跳跃高度,提高爆破除冰的效率以及安全性;同时当导线覆冰密度大于0.8 g/cm³且厚度超过70 mm时,使用分段爆破除冰会使导线跳跃高度超出安全范围且除冰率无法满足要求,因此需采用药量更小长度更短的导爆索,增加起爆次数,以确保在安全范围内进行爆破除冰.     

泡沫镍表面负载NiCo2O4样品的制备及其电化学性能的研究

通过先水热合成,再煅烧的方法在泡沫镍表面原位生长了两种不同形貌的NiCo₂O₄阵列。分别对它们进行了X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）,循环伏安（CV）和恒电流充放电（GCD）等测试。结果显示,样品为纯相的NiCo₂O₄,在泡沫镍表面生长饱满且形貌均匀。同时,制备的样品电化学性能的测试显示：水热反应的混合溶液中的乙醇和水的比例为1：6条件下制备的样品在电流密度为3 mA/cm²的条件下,面积比电容达到了1.57 F/cm²;混合溶液中的乙醇和水的比例为3：4条件下制备的样品在电流密度为3 mA/cm²的条件下,面积比电容达到了1.28 F/cm²。本实验合成的样品倍率性较为良好。     

超声波提高微生物固化砂土效果的试验研究

为了研究超声波对巴氏生孢八叠球菌及其诱导碳酸钙沉积能力的影响,利用超声（20 kHz）开展超声辐照时间（0~30 min）和超声功率强度（0~0.8 W/cm³）的正交试验,用超声处理后的菌液进行水溶液试验和砂柱加固试验. 测定菌液脲酶活性、OD₆₀₀、细菌颗粒分布参数、碳酸钙的产量和加固后砂柱无侧限抗压强度. 分析超声辐照时间、超声功率强度、超声能量强度对碳酸钙产量的影响. 结果表明,超声辐照能够引发细菌产生生理强化反应,提高菌液脲酶活性. 当超声能量强度约为8 W·min/cm³时,超声辐照能够有效地提高菌液诱导生成碳酸钙的能力. 经优化的辐照策略（超声功率强度为0.4 W/cm³,处理时间为20 min）进行超声辐照处理后,水溶液中和砂柱中的碳酸钙产量分别提高了28.5%和35.6%,加固后砂样无侧限抗压强度为1.25 MPa,较对照组提高了91.6%.     

基于MXene气凝胶的微型超级电容器

刻蚀Ti₃AlC₂ MAX相陶瓷粉末得到单层和少层的Ti₃C₂T_x MXene纳米片，通过低温（-50 ℃）冷冻干燥，制备了具有多孔结构的Ti₃C₂T_x气凝胶（Ti₃C₂T_x aerogel）。利用光刻胶技术，在滤纸上刻出叉指状电极阵列，然后以Ti₃C₂T_x气凝胶为电极活性物质构建了全固态微型超级电容器（mSC）。电化学测试表明，当电流密度为0.5 mA/cm²时，基于Ti₃C₂T_x气凝胶的微型超级电容器的面积电容达到77.90 mF/cm²，是相同条件下纯Ti₃C₂T_x MXene微型超级电容器的4.17倍。功率密度和能量密度分别为0.29 W/cm3和9.89 （mW·h）/cm³，循环1 000次电容保持率为91.6%。因此，该高性能的微型超级电容器在柔性微电子器件中显示出巨大的应用潜力。     

动载荷下含水率对黄砂岩的分形特征及比表面能的影响

为了研究含水率对动载荷作用下黄砂岩比表面能的影响,首先设计了6种不同含水率（η=1.8%、2.1%、2.4%、2.7%、3.0%、3.3%）黄砂岩,对该批次黄砂岩利用霍普金森压杆在0.21 MPa气压下进行动态冲击;其次,对试验后碎块进行筛分,利用分形维数法探究其分形维数随含水率变化关系;最后,将不同粒径的碎块转化为该粒径范围内的球体,利用球表面积与耗散能获得黄砂岩的比表面能随含水率的变化关系。结果表明:随着含水率的升高,黄砂岩的粒径变小（由32.56 mm减小至16.83 mm）,减少了48.31%,分形维数变大（由1.875 0增大至2.316 3）,增加了23.54%;黄砂岩碎块的表面积增大（由169.89 cm²增加至510.00 cm²）,增加了200.19%,比表面能下降（从0.06 J·cm^-2到0.01 J·cm^-2）,减少了83.59%。     

用于二氧化碳脱除的酒糟基活性炭的制备

以白酒糟为原料,采用“高温炭化+KOH活化”工艺制备用于CO₂脱除的酒糟基活性炭,考察了活化温度、碱炭比对活性比表面积与孔隙结构的影响,构建了不同孔径微孔与CO₂吸附量之间的关系,得出了用于二氧化碳脱除的酒糟基活性炭吸附性的最佳吸附孔径.实验结果表明：在碱炭比为3∶1,活化温度为850℃,活化时间为60 min条件下,制备得到的酒糟基活性炭具有较高的表面积和孔体积,表面积为2 225 m²/g,孔体积为1.217 1 cm³/g,微孔孔容为1.065 6 cm³/g.在CO₂吸附过程中,吸附量随着微孔孔容的增加而上升,0.8～1 nm的微孔对CO₂吸附最有效.     

半导体器件金属化热电徙动的温度测试

在金属化布线电徙动试验中,采用金属薄膜电阻测温法精确测量了样品的局部温度,在环境温度为150℃,电流密度为3×10⁶A／cm²和5×10⁶A／cm²时,金属薄膜温度分别高于环境温度32.5℃和100℃;提出了扩散电阻测温法,在电徙动试验中精确测量并适时监控样品局部温度,从而实现了电流密度指数因子动态测试.     

核壳结构Au@SnO2的制备及其低温下的正丁醇气敏性能

以SnCl₄·5H₂O和HAuCl₄·3H₂O为原料,以L-半胱氨酸为连接剂,通过水热法制备Au@SnO₂核壳结构纳米颗粒。由透射电子显微镜和X射线衍射结果发现二氧化锡（SnO₂）与金（Au）颗粒的平均粒径分别为4.9 nm和10.5 nm。SnO₂颗粒堆积在Au核表面形成了具有多孔壳结构的复合材料,比表面积达到178.82 m²/g,总孔隙体积为0.165 1 cm³/g。Au@SnO₂核壳结构的存在使得传感器对正丁醇具有优异的气敏性能,在80 ℃时的灵敏度达到8 669.15,检测极限达到3.9×10^-3 g/m³,显著提高了SnO₂的灵敏度,并降低了最佳工作温度。     

镁质黏土对碳化硅-堇青石复相陶瓷结构及性能影响

采用烧结法制备碳化硅-堇青石复相陶瓷。利用TG-DTA分析仪确定原料组成的热行为和反应机理,XRD确定晶相组成,SEM观察形貌结构,PCY高温卧式膨胀仪测定热膨胀系数。结果表明,800℃制备的添加镁质黏土复相陶瓷的抗折强度从0.84 MPa提高到1.91 MPa,表明加入镁质黏土能够提高复相陶瓷在烧制过程中的强度;在1 300℃烧结温度下,添加镁质黏土试样的抗折强度从37.25 MPa提高到40.61 MPa,气孔率从19%降低到16%,体积密度从1.63 g/cm³提高到1.64 g/cm³,热膨胀系数从2.958×10^-6℃^-1降低到2.789×10^-6℃^-1,表明添加镁质黏土对复相陶瓷性能有所改善,堇青石结晶度更高,致密度更好。     

大间隙混合悬浮系统结构设计与特性分析

研制了一种新型电磁悬浮系统装置,该装置利用电磁铁阵列与永磁铁来提供空间三维方向的悬浮驱动力.与传统的电磁悬浮系统相比,该系统具有悬浮力大、磁场分布规律、运动范围广等特点,可明显提高系统的使用效率.基于有限元数值方法对悬浮电磁力特性以及合成磁场特性进行了详细分析,并进行了相关实验.结果表明,新设计的电磁阵列悬浮系统装置可以在大气隙下使用,具有较好的稳定性和可控性.     

Effect of sample radius on stabilityof electromagnetic levitation melting

Based on the power dissipating model of spherical sample in free convection gas medium and the expression of input power, the model of temperature calculation for electromagnetic levitation melting sample was established. Considering the limitation of levitation force and levitation sample temperature, the principle of stability levitation zone computation was determined. A spherical sample (ThDy)Fe2 under the protection of argon gas was examined, and the effect of radius of levitation sample and perturbation on the stable levitation zone was investigated.The results show that longitudinal perturbation and transverse perturbation can shorten the length of stable levitation zone and the range of levitation sample radius. By increasing the sample radius and weakening the perturbation the electromagnetic levitation melting stability of sample can be improved.     

长脉冲激光诱导单晶硅产生等离子体特性

针对毫秒脉冲激光诱导单晶硅产生等离子体演化规律,利用光学阴影成像法研究单晶硅燃烧波膨胀过程,分析不同时刻等离子体状态,采用双端口光谱仪分析等离子体光谱,计算等离子体的主要特征参数.结果表明:随着激光能量密度的增加,燃烧波膨胀距离和膨胀速度增大,径向膨胀速度小于轴向膨胀速度;等离子体主要在单晶硅表面附近加速最大;等离子体膨胀时,观察到长脉冲特有的喷溅现象;激光能量密度在337.0~659.7 J/cm²之间时,电子温度量级为10⁴ K,等离子体电子温度、电子密度随激光能量密度增加而增加.     

基于磁悬浮结构的人体动能采集技术

设计基于磁悬浮结构的电磁能量采集装置,该装置可佩戴于使用者的腕部、肘部和脚踝处,收集人体运动过程中产生的动能. 概述现有的可用于振动能量采集的多种能量采集技术,利用惯性传感器对实验者运动时的关节加速度及角速度进行测量,对磁悬浮结构的非线性能量采集工作原理进行理论分析. 运用有限元工具对振动时结构周边的磁场分布和磁力线变化进行仿真研究,并通过振动实验平台验证装置的共振频率和电压输出范围. 当使用者佩戴该装置进行测试时,装置输出的电压及功率随运动速度的增加而增加,在8 km/h的运动条件下,腕部、肘部和踝部所能俘获的最大瞬时功率分别为0.60、0.30、0.58 mW. 实验结果表明,基于磁悬浮互斥结构的电磁能量采集装置能有效采集人体动能,并为可穿戴传感器等低功耗设备供能.     

磁、气悬浮电机的机制研究及仿真分析

在已有磁悬浮电机原理的基础上提出磁、气悬浮电机,通过气隙（气隙长度）联立磁、气悬浮本构方程,利用虚位移原理建立电机电磁悬浮力模型,建立了定转子气隙流体的雷诺方程。运用有限元分析软件对高速无轴承磁悬浮电机磁感应强度、电磁悬浮力及气隙流体的承载力进行了仿真分析。     

Ni/BiFeO_3超晶格磁电效应的第一性原理计算

为了探究铁磁/铁电超晶格材料的磁电耦合效应,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Ni/BiFeO_3超晶格的电子结构和磁矩.结果表明,Ni/BiFeO_3超晶格界面处Ni-3d轨道与O-2p轨道发生了强烈的电子杂化作用,Ni和BiFeO_3界面主要通过以O原子为中间媒介的电荷转移进行相互影响.在外加电场作用下,由于铁电极化的存在,超晶格结构上下两个界面存在磁化差异,原子成键和电荷转移重新分布能够引起较强的磁电耦合效应. Ni/BiFeO_3超晶格界面磁电耦合系数约为3. 509×10-~(14)T·cm~2/V.     

可加工陶瓷Ti3SiC2的合成和性能

以熔盐法自制Cr₂AlC粉末为原料,加入质量分数为5%的Al和质量分数10%的Cu作为黏接剂,采用真空-热压烧结技术制备Cr₂AlC陶瓷基复合材料,通过SEM、OLYMPUS和HVS-100等方法研究热压工艺、黏接剂、退火工艺对Cr₂AlC基陶瓷复合材料组织和性能的影响。结果表明：在Cr₂AlC里加入质量分数为5%的Al,在800 ℃保温2 min制备的Cr₂AlC基陶瓷复合材料密度4.458 g/cm³,硬度718.3 HV, 电阻率0.042 Ω·m;在Cr₂AlC里加入质量分数为10%的Cu,在900 ℃保温2 min制备的Cr₂AlC基陶瓷复合材料的密度5.188 g/cm³,硬度1 131 HV,电阻率0.019 Ω·m。随着烧结温度的升高,复合材料的综合性能更好。