非溶剂致相分离3D打印聚合物的成型工艺研究

采用自行搭建的湿度可控的气辅式三维（3D）打印机,基于非溶剂致相分离原理,实现了常温下、高精度、低成本3D打印耐高温的聚合物材料。以聚醚酰亚胺（PEI）为例,探究了挤出压力、喷头直径、打印速度、打印环境相对湿度、打印层高等打印参数对成型质量的影响。结果表明,挤出丝料的宽度与打印速度、环境相对湿度有关,随打印速度和环境相对湿度的增大而减小;打印层高与挤出丝料的厚度有关,打印层高约等于挤出丝料的厚度的时,成型质量最好;通过多层沉积实验,得到最优的打印参数,成型了表面质量良好、精度高的PEI坯体。     

驱动场作用下光子晶体中的光场—原子束缚态

光子晶体中光子带隙的存在导致光场－原子束缚态的存在，该束缚态的性质与镶嵌在光子晶体中原子的个数，原子的能级结构，能级相对光子带隙边缘的位置以及有无驱动场有关，利用求束缚态本征波函数的方法，讨论了光子晶体中一个三能级原子在相干场驱动下，由于光和原子之间的相互作用产生束缚态的性质，分析了在各种束缚态下原子各能级的粒子数布居随驱动场拉比频率的变化，分析结果表明，系统中存在多重束缚态，而且与上能级相对光子带隙的位置有关，当上能级位于带隙外时，只有一个本征束缚态，且原子几乎不能停留在上能级；当上能级在带隙内时，有两个本征束缚态，且两个本征束缚态的性质截然不同，原子各能级的粒子数布居随驱动场参数变化很明显。     

基于电化学沉积法的金属3D打印工艺初探

初步探究了一种基于电化学沉积法的金属3D打印技术,其原理为利用金属离子溶液在成型平台上有序排布,对离子溶液和平台施以直流电场作用时金属离子在成型平台上发生还原反应形成金属沉积层,沉积物逐层叠加进而形成微米尺度的金属3D打印制品。研究了该工艺的三维成型可行性和不同堆叠层数对制品形貌的影响,同时也提出了该工艺尚待解决的问题和相应的改进方法,为金属3D打印领域提供了一种创新的低成本的微米尺度制品加工工艺和解决方案。     

Co2+掺杂ZnO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的制备及光学性能

本文采用熔融法和热处理制备了Co²⁺掺杂的ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(ZMAS)系透明微晶玻璃,基于X射线衍射的结果确定了微晶玻璃的主要晶相为ZnAl₂O₄/MgAl₂O₄,并且随着晶化处理时间的增加,微晶玻璃的物相构成没有发生明显变化,尖晶石相的结晶度和平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势。吸收光谱和发射光谱的结果表明Co²⁺进入了尖晶石相ZnAl₂O₄/MgAl₂O₄中,并取代了四面体位置(T_d)的Zn²⁺或Mg²⁺。随着晶化处理时间的增加,样品的吸收光谱强度和发射光谱强度均呈现先升高后降低的趋势,这与X射线衍射结果的变化趋势一致,说明可以通过控制微晶玻璃的结晶度来调控光学性能,这对制备性能优良的微晶玻璃材料具有一定的指导意义。对比了采用不同价态Co的氧化物原料制备的微晶玻璃,结果表明无论是掺杂CoO还是Co₂O₃,微晶玻璃尖晶石相中的Co元素均以Co²⁺形式存在。此外,将所制备的微晶玻璃材料在1 540 nm处的基态吸收截面(σ_gas)同Co掺杂的其他基体材料进行了对比,发现它有望作为可饱和吸收体应用于调Q激光器中。     

微层共挤出PP/PPCB导电复合材料的结构与导电性能

利用实验室自行设计制造的微纳叠层共挤出成型设备制备了具有交替层状结构的聚丙烯(PP)/炭黑填充聚丙烯(PPCB)导电复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和绝缘电阻测试仪研究了微层共挤出复合材料的形态结构及其对复合材料导电性能的影响。研究结果表明,通过微层共挤出技术,PP层与PPCB层沿挤出方向呈现连续交替层状分布,且层与层平行排列;PP/PPCB复合材料的逾渗阀值约为7%,比传统共混方法制备的导电复合材料降低了约5%。对于PP/PPCB结构多层试样,导电效果的好坏由CB含量更高的PPCB体系决定。此外,微层结构复合材料的导电性能与复合材料的层数相关。     

3D打印PLA/PCL复合材料的力学性能

以聚己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA)为实验原料,分别配比PCL质量分数在10%,20%和30%的PLA/PCL混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到PLA/PCL复合材料。分别以纯PLA和3种不同配比的PLA/PCL复合材料为实验原料,使用粒料3D打印机制备拉伸、弯曲和冲击试件,并进行力学性能测试。结果表明,纯PLA试件的拉伸强度最大,为50.64 MPa,随着PCL含量的增加,试件的拉伸强度逐渐下降;试件的断裂伸长率随着PCL的含量的增加先增高后降低,当PCL质量分数为20%时,断裂伸长率达到最大值为25%;试件的弯曲强度随PCL含量的增加逐渐下降;试件的冲击强度随PCL含量的增加逐渐增大,当PCL质量分数为30%时,试件的冲击强度达到最大值,为15.80 kJ/m~2。     

光子晶体中Ξ型三能级原子的光场-原子束缚态

光子晶体中光子带隙的存在使得频率在带隙内的光无法通过光子晶体 ,镶嵌在光子晶体中的原子的自发辐射必然不同于在均匀介质中原子的自发辐射。关于二能级原子和V型三能级原子在光子晶体中的自发辐射已有文献报道 ,采用的方法是用拉普拉斯变换求解薛定鄂方程。用求系统本征值的方法讨论了光子晶体中单个三能级原子的自发辐射。讨论的模型为Ξ型三能级原子。由于光的局域化 ,两个上能级的粒子数布居取决于两个上能级之间跃迁频率相对于光子带隙边缘频率ωc 的大小 ,当两个上能级之间跃迁频率位于带隙内时 ,两个上能级的粒子数布居出现了反转。这一性质区别于V型三能级原子在光子晶体中的自发辐射     

层叠流道流场粒子示踪的数值模拟

采用Bird-Carreau本构方程,建立了层叠流道聚合物熔体流动的三维粘弹数值模型,运用有限元法,对示踪粒子在层叠流道中的运动轨迹进行数值模拟,分析工艺参数和流道结构参数对示踪粒子在层叠流道中运动轨迹的影响。并根据分析结果对工艺参数和流道结构参数进行了优化。模拟结果表明,示踪粒子的运动轨迹与理想运动轨迹的偏移值随着入口体积流率(Q)的增大而增大,随着流道水平流程长(L)和流道入口面长宽比(K)的增大而减小。此外,与优化前的层叠流道模型相比,示踪粒子在优化后的层叠流道中流动时产生的偏移值更小。     

纳米复合α-Fe/Pr2Fe14B磁体的磁化机理

利用X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)分别研究了Zr添加对快淬法制备的α-Fe/Pr2Fe14B纳米复合材料的微结构和磁性能的影响规律.通过测量样品的退磁曲线和回复曲线,分析了样品的磁化行为及其交换耦合作用机制.磁性能测试结果表明,当添加1at%Zr时,磁性能明显得到提升,尤其是矫顽力从470.7 kA/m提升到793.2 kA/m,磁能积从66.8 kJ/m3提高到90.8kJ/m3.回复曲线研究表明,当α-Fe/Pr2Fe14B合金在外磁场的作用下时,1at%Zr添加的合金具有最小的磁能量损失.     

轮胎阶梯式直压硫化内模具的疲劳寿命分析

对轮胎阶梯式直压硫化内模具（简称内模具）的疲劳寿命进行有限元分析。结果表明：正常工况下内模具的疲劳寿命为7.682×105次,如果内模具一天24 h不停地工作,每次的硫化时间为20 min,两次硫化工序间隔为5 min,内模具的实际工作时长为29.2年;与传统硫化胶囊相比,内模具的疲劳寿命大幅延长,同时可以提高成品轮胎的硫化精度,改善硫化质量。