Synergistic improvement of mechanical and thermal properties in epoxy composites via polyimide microspheres

Achieving synergetic improvements of mechanical strength, toughness, and thermal stability of epoxy resin has been a crucial but very challenging issue. Herein, to explore a new solution for circumventing this issue, polyimide microspheres were successfully prepared through the inverse nonaqueous emulsion process, and the structure, size distribution and morphologies of polyimide (PI) microspheres were comprehensively investigated. Then the PI microspheres were incorporated in epoxy resin matrix to systematically investigate the mechanical and thermal properties of obtained epoxy/PI microspheres composites. It was found that the PI microspheres can not only enhance the mechanical strength of epoxy resin, but also significantly improve the toughness. Specially, the epoxy-based composites containing 3 wt% PI microspheres exhibit a 47% increase in tensile strength, while the G_IC and Charpy impact strength increase by 106% and 200%, respectively. The toughing mechanism of epoxy/PI microspheres composites was discussed. Moreover, the PI microspheres can also endow the epoxy resin with excellent thermal stability and heat resistance. Thus, this work may open a new opportunity to synergistically enhance the mechanical and thermal properties of epoxy-based composites and may also give some valuable inspiration for the rational design of other high-performance thermosetting composites.     

Enhanced wear resistance of ultra-high molecular weight polyethylene fibers by modified-graphite oxide

A simple and feasible method to enhance the wear resistance of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers was reported. The graphite oxide (GO) prepared using improved Hummer's method was surface modified with hexadecylamine to improve its compatibility with UHMWPE. Combined with well-dispersion of modified-GO (m-GO) in dichloromethane and the fact that the viscosity of UHMWPE suspension can be decreased by dichloromethane, the well dispersed m-GO/dichloromethane was added into UHMWPE suspension to improve m-GO dispersion in UHMWPE fibers. Finally, UHMWPE fibers with different m-GO concentration were prepared using gel spinning technology. The effect of m-GO concentration on the structure and properties of modified UHMWPE fibers were investigated. The results indicated that the melting temperature and crystallinity of m-GO modified UHMWPE fibers increased with increasing of m-GO concentration, while the fiber's crystal sizes and orientation increased, thus the tensile strength of m-GO modified UHMWPE fibers remained almost undamaged. The introduction of m-GO is beneficial to the formation of smooth transfer film on fiber's surface, which enhanced the self-lubrication of UHMWPE fibers. Compared with pure UHMWPE fiber, the UHMWPE fiber containing 1.5 wt% m-GO had enhanced wear resistance by 55.4% and still maintained high tensile strength of 29.98 cN dtex⁻¹.     

基于STM32的可穿戴式无线体域网信息监测系统设计与实现

针对传统疾病诊疗模式中疾病监护实时性差的缺点,以低功耗、高速STM32处理器为核心,设计一款可穿戴式无线体域网信息监测系统.系统由无线传感网络、中央监测模块和手机终端组成,具有实时采集、数据存储、无线传输和监测人体生命体征信 息的功能.测试结果表明,系统运行稳定,性能指标均达到系统设定要求,应用于医疗监测可起到实时监护、早期预防的作用.     

低温等离子体化学毒剂洗消技术研究进展

该文主要探究低温等离子体化学毒剂洗消技术的研究进展.首先指出化学毒剂的种类、危害性以及洗消化学毒剂的必要性,并探讨传统洗消技术和催化剂洗消技术的可行性与发展状况,分析其优势和不足;其次介绍了低温等离子体技术并总结了等离子体射流、介质阻挡放电、微波等离子体等放电形式在化学毒剂洗消中的应用,归纳了等离子体洗消毒剂的反应对象、反应条件、放电时间、降解效率;然后,对等离子体协同催化洗消化学毒剂技术进行了展望,并探讨等离子体洗消化学毒剂机理;最后指出了等离子体洗消技术发展成为大型洗消设备和系统存在的技术难题.该研究对促进低温等离子体技术在化学毒剂中洗消应用具有一定的参考价值.     

适用于非整数次幂的高精度混合基FFT谐波测量算法

快速傅里叶变换(FFT)是目前谐波分析中常用的分析算法,加窗插值FFT算法能够改善频谱泄漏和栅栏效应,但是FFT对采样数据序列有一定的长度要求.以基2为例,针对非2整数次幂数据序列无法采用快速傅里叶变换的问题,在分析研究常规混合基FFT算法频谱分布的基础上,提出一种适用于非整数次幂的高精度混合基FFT谐波测量算法.该算法采用四根谱线对混合基结果进行插值校正计算,该文详细分析推导了该算法的原理和修正过程.仿真及试验结果表明,在非2整数次幂条件下,与常规混合基FFT算法、补零FFT算法相比,该算法具有更高的谐波分析准确度,并且参数设置更加灵活.     

LCC-HVDC送端电网等值方案研究

大规模新能源经电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)送出时,极易引发送端电网暂态过电压.通过建立LCC-HVDC及送端等值电网电磁暂态仿真模型,可以详细分析其暂态过电压特性,进而优化其控制策略.目前,针对LCC-HVDC送端电网等值的相关研究较少.结合工程需求,给出一种适用于LCC-HVDC送端电网的等值方案.首先,根据主干网各梯级断面点节点残压大小与LCC-HVDC电气耦合强弱的关系,提出一种基于节点残压的内部系统主干网确定方法.该方法在快速确定内部系统范围的同时,可有效避免等值过程中可能因人为因素而引起的等值误差;然后,以梯级断面点为依据划分拓扑区域,以等值前后各拓扑区域电气特性一致为原则,提出内部系统中包括新能源电源在内的等值电源、负荷及变压器等元件的详细参数确定方法;最后,给出LCC-HVDC送端电网多端口戴维南等值方法,简化了外部系统.基于国内某LCC-HVDC送端电网等值方案实际算例,验证了所提等值方案的有效性.     

基于机械力化学的热固性塑料再资源化

针对热固性塑料再资源化困难的问题,提出了热固性塑料机械力化学法回收的工艺流程,对热固性酚醛树脂进行超细粉碎回收,分析了机械力对酚醛树脂物化性质的影响,将再生粉末和聚氯乙烯按照比例混合后模压成再生板材,并对再生板材的表面形貌和力学性能进行表征测试。结果表明,粉碎腔内流场处于紊流状态,颗粒间相互混掺,运动无序且应力场分布不均,材料受到反复的挤压、摩擦、冲击等形式的机械力作用,产生的内应力使部分交联键发生断裂,材料恢复了部分塑性成型的能力,回收的再生粉末颗粒和聚氯乙烯之间有较强的结合力,制备的再生板材具有较好的力学性能,其拉伸强度为3.78~19.02 MPa,弯曲强度为11.72~36.85 MPa,可以实现较为理想的回收再利用。     

聚酰胺6扩链改性及其超临界CO2模压发泡研究

以扩链剂KL–E4370、抗氧剂1010对线型尼龙6(PA6)进行改性,制备出具有高熔体强度的改性PA6材料。采用固态发泡的发泡方法,通过超临界CO₂模压发泡制备相应发泡材料。通过差示扫描量热仪,流变仪来表征改性材料的可发泡性,并通过扫描电子显微镜来观测发泡材料的泡孔形貌。探究不同工艺条件对PA6泡沫泡孔结构的影响,分析了不同泡孔结构对发泡材料力学性能的影响。在饱和压力为10~20 MPa、发泡温度为223~231℃的范围内制备的PA6泡沫泡孔直径在18.3~143.6μm之间,泡孔密度为7.42×10⁶~1.75×10⁹个/cm³,发泡倍率为5.6~22.4。所得PA6泡沫的拉伸强度为1.5~5.8 MPa,断裂伸长率为22%~51%,压缩强度为0.03~2.47 MPa。     

计及直流微电网扰动抑制的残差动态分散补偿控制策略

针对直流微电网电能质量问题与环流问题,提出一种计及直流微电网扰动抑制的残差动态分散补偿控制策略.此策略在直流下垂控制的基础上,首先分析直流微电网扰动问题及并联状态下的环流问题;其次建立Buck型与Boost型多DC-DC变换器并联的状态空间模型,推导基于残差的变换器动态分散补偿结构,该结构直接在电压环输出端进行补偿,通过扰动抵消计算补偿控制器Q*(s).采用小信号稳定性分析方法证明本文补偿结构的稳定性;最后基于RTDS搭建数字物理实验平台,以相同与不同类型变换器并联为例进行实验验证.该结构能够加快分布式电源及公共负荷投切时直流母线电压动态响应速度,有效地抑制了环流影响和交流侧不平衡情况引起的直流母线电压二倍工频扰动,维持了电压的一致性,保证了母线电压的稳定,有助于实现分布式电源的"即插即用"技术.     

数据驱动的航天器故障诊断研究现状及挑战

总结了基于数据驱动的故障诊断技术理论、方法及其在航天器上的应用现状,指出其面临的挑战并提出一种解决方案。将基于数据驱动的故障诊断方法按照技术发展顺序分为基于传统机器学习的方法、基于深度学习的方法以及基于迁移学习的方法。基于传统机器学习的方法需要大量的人工参与和丰富的专家经验,在小样本数据上有着优异的性能,但不适合处理大数据。在大数据背景下,重点介绍了卷积神经网络、循环神经网络、深度自编码器以及深度信念网络的基本概念以及原理,对其在航天器故障诊断领域的研究现状进行了阐述和总结。针对深度学习严重依赖于带标签数据这一问题,介绍了基于迁移学习的故障诊断技术,并提出适应航天器应用的场景,为数据驱动的故障诊断技术工程应用提供了一种方法和思路。