不同环境条件下铝合金微弧氧化陶瓷膜的摩擦磨损性能

在2A12铝合金表面通过微弧氧化制备氧化铝陶瓷膜。用X射线衍射仪分析薄膜的相构成,用涡流测厚仪测量膜层的厚度,用自动转塔显微硬度计测量薄膜的显微硬度,利用微摩擦磨损试验机研究Al2O3薄膜/Si3N4球在干摩擦及水润滑下的摩擦磨损特性,用非接触表面三维形貌仪测量薄膜的磨损体积,并采用扫描电镜观察磨痕的表面形貌。结果表明:2A12铝合金微弧氧化陶瓷膜主要由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成;干摩擦时,薄膜主要发生磨粒磨损和疲劳磨损,摩擦因数随法向载荷和滑行速度的增大分别从0.79和0.82增加到0.87,磨损率则分别从4.07×10?5mm3/(N.m)和4.36×10?5mm3/(N.m)增加到9.69×10?5mm3/(N.m);水润滑时,薄膜主要发生摩擦化学磨损和疲劳磨损,摩擦因数随法向载荷和滑行速度的增大分别从0.69和0.67下降到0.65,磨损率则分别从3.84×10?5mm3/(N.m)和2.89×10?5mm3/(N.m)增加到4.47×10?5mm3/(N.m);薄膜在干摩擦时的摩擦因数和磨损率都大于相同实验参数下水润滑时的摩擦因数和磨损率,表明水介质有效地改善了体系的摩擦条件,降低了薄膜的磨损。     

基于微机电惯性传感器的四足机器人姿态检测

提出了一种基于微机电惯性传感器的四足机器人姿态检测系统和方法,由加速度传感器和角速度传感器模块组成,经数据计算可获取静态姿态、动态加速度、静态欧拉角和动态欧拉角检测等。对加速度传感器和角速度传感器参数标定和信号调理,建立了四足机器人姿态检测模块的硬件系统。通过在四足机器人上进行了姿态检测模块的测试,表明该姿态检测系统能有效检测到四足机器人的关键姿态特征量,为四足机器人的姿态稳定性控制提供设备保障。     

高速重载下三种固体润滑膜耐磨性的实验研究

用销盘摩擦实验机研究三种固体润滑涂层;喷涂NF-1、粘结PEF及粘结Teflon-S涂层在高速（5.6m/s）、重载（初始接触应力400MPa)干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明：这三种涂都具有接近30min的使用寿命,具有较低的摩擦系数和磨损率,提高了抗咬合能力,基点NF-1和Teflon的摩擦系数从0.08分别增加到0.14和0.15。PEF涂层摩擦系数从0.1降低到0.08。     

纳米有序体系膜分子动力学模拟系统的研究

纳米有序体系膜(超薄膜即膜厚趋于分子量级)的摩擦特性与宏观薄膜有很大的不同,但与纳米有序膜的微观结构有密切的关系。利用分子动力学模拟方法可以研究超薄膜(纳米有序体系膜)宏微观特性,本文主要研究了用VC 6．0与OpenGL结合模拟纳米有序膜的微观运动状态和特性,模拟纳米有序膜的失效机理,显示分子膜结构的变化对分子膜摩擦力的影响。同时,纳米有序膜系统中的能量损失也可得到。     

四种甲虫鞘翅的力学参数测定及微结构观测

研究了4种甲虫(白星花金龟、 东方龙虱、 独角仙、 毛黄鳃金龟)鞘翅的材料力学参数及其微结构。鞘翅截面微观结构观察表明, 这4种甲虫鞘翅均由鞘翅背壁、 中空夹芯层和鞘翅腹壁构成, 背、 腹壁之间由桥墩状几丁质纤维空心柱体结构连接, 两鞘翅间以凹凸啮合结构联接。用纳米压痕仪测得这4种甲虫鞘翅背壁致密层的弹性模量均值分别为9.08、 8.21、 4.76、 6.00GPa, 硬度分别为0.44、 0.48、 0.18、 0.18GPa。用多功能材料性能实验机测定白星花金龟、 东方龙虱、 独角仙鞘翅之间的联接强度分别为46.43、 7.38、 11.34mN/mm。该研究为轻质结构的设计提供了仿生学基础。      

磺酸化石墨烯掺杂的离子交换聚合物电致动器

合成了磺酸化石墨烯单分子膜, 并按不同质量分数浇注了约200 μm厚的石墨烯/全氟磺酸杂化膜, 全反射衰减红外光谱验证了全部合成和掺杂过程; 对影响杂化膜电致动性能的相关物理参数进行了测试。 利用化学还原沉积技术在杂化膜两侧嵌入Pt纳米颗粒, 制成石墨烯/全氟磺酸-金属复合材料, 并进行了扫描电子显微镜观测。引入低频正弦电信号, 得到聚合物电致动器, 利用力和位移传感器测试其电致动性能。结果表明: 石墨烯掺杂后, 离子交换膜的柔韧性、 离子交换能力、 含水量均得到了一定程度的提高。金属Pt纳米电极表面平整; 颗粒较精细、 均匀; 电极与基底膜结合紧密。杂化膜具有高度的电致形变性能; 相同条件下, 最大输出位移可增加2.38倍。     

甲虫生物材料的仿生研究进展

在经过长达百万年的进化过程中, 甲虫类生物材料形成了具有优异力学性能的优化的结构设计, 精巧而强韧的材料拓扑几何和满足多功能需求的表面结构, 成为当今材料仿生学新的研究对象之一。本文中从仿生学的角度出发, 对甲虫生物材料的微细结构、力学性能测试、功能形态学及材料几何构型拓扑等方面, 回顾了近年来国内外对甲虫的脚爪、鞘翅及飞行翅等甲虫生物材料的研究状况和进展, 并探讨了在各项研究中存在的问题及今后该领域的重点研究方向。      

仿壁虎机器人研究综述

首先,详细介绍和分析了国内外仿壁虎机器人的研究现状．然后,讨论比较了仿生壁虎机器人所涉及的关键技术的优缺点．最后,在前面分析比较基础上对未来的发展趋势进行了预测．     

离子液体对IPMC性能的影响

离子聚合物金属复合材料（Ionic Polymer Metal Composite）作为新型的电致动材料具有巨大的应用潜力。但就目前国内外研究结果显示,现有的IPMC电致动材料仍具有一个显著的的缺点：非水工作时间短。本文通过用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐（EMImSCN）替代水作为IPMC中的溶剂,以此来提高IPMC的非水工作时间。实验结果表明：在4V正弦交流电压下,当IPMC在空气中作用时间延长至320s时,以水为介质的IPMC位移减小了93%,位移大小几乎为0,而以[EMIm]SCN为介质的IPMC位移减小了63%,并长期处于一个稳定的位移值不变。