炭黑填充导电橡胶的力敏传感器灵敏系数

以通用有效介质理论为基础, 给出了炭黑填充导电橡胶(炭黑/橡胶)的力敏传感器灵敏系数计算方程。采用该方程并结合应变和压阻效应对"负压力-电阻特性"(NPC)的影响程度, 分析了力敏导电炭黑/橡胶的灵敏系数和工作原理。结果表明: 炭黑体积分数在临界体积分数附近时, 力敏导电炭黑/橡胶的灵敏系数在2.5～13之间, 其工作原理主要为压阻效应。当炭黑体积分数在渗流区时, 灵敏系数在2.5～4.5之间, 其工作原理与接触压力的大小有关。压力较小时, 其工作原理主要为压阻效应; 压力较大时, 其工作原理主要为应变效应。炭黑体积分数在传导区时, 灵敏系数在2.0～2.5之间, 其工作原理主要为应变效应。      

空气污染排放视角下中国核电的健康效益

核电在改善空气质量方面具有重要的作用。本文对比了核电与煤电的空气污染物排放系数,根据空气污染物引起的死亡率与人均燃煤发电量的负指数幂关系,评估了中国通过发展核电在改善空气质量方面对居民的健康效益,并对未来的健康效益进行了分析。结果显示,发展核电能够避免的死亡人数在增加。据估算,1995—2018年,中国核电累计可避免约4.7万人因空气污染物死亡,可避免约22.6万人因空气污染物患病。2020—2030年,预计会避免8.3万~9.4万人死亡,避免39.7万~45.1万人患病。     

柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度模型

以通用有效介质理论为基础,得出柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度计算模型。采用炭黑-硅橡胶导电复合体系(导电/炭黑橡胶)作为实验材料,对该模型进行了实验验证。结果表明,在填料分布均匀、体积分数接近渗流体积分数等边界条件下,电阻-温度计算模型与实验结果吻合,表现出一致的"电阻-正温度系数"(PTCR)变化规律。在温度场的作用下,基体的体积膨胀而导致炭黑浓度被稀释的过程对PTCR效应存在重要影响;基体的体积膨胀导致材料形状的改变对PTCR效应无显著影响。     

新型汽车扭振减振器扭振特性试验研究

对一种新型汽车扭振减振器的动态工作特性进行试验研究,通过试验与理论相结合的方法,系统的研究了该减振器动态扭振特性。研究表明：减振器恢复扭矩与扭振振幅成典型的迟滞非线性,而且其动刚度是振幅的非线性函数;阻尼是振幅、频率的非线性函数,阻尼成分较丰富,既有干摩擦阻尼,又有粘性阻尼;建立的恢复扭矩混合阻尼动力学模型能够很好地描述这类非线性扭振减振器的迟滞特性,理论回线与试验回线吻合较好,为优化设计出高性能的汽车扭振减振器提供了理论依据。     

用于机器人皮肤的柔性多功能触觉传感器设计与实验

为实现智能机器人皮肤对三维力和温度的检测,设计并制作了一种柔性多功能触觉传感器.基于碳黑-硅橡胶显著的压阻效应设计了四电极对称结构的三维力传感器,基于碳纤维-PDMS(聚二甲硅氧烷)显著的温度敏感效应设计了叉指电极结构的温度传感器,分析了检测三维力和温度的工作原理.针对两种导电复合材料存在的力学/温度敏感特性交叉干扰问...     

多壁碳纳米管／硅橡胶复合材料的湿度敏感特性

采用多壁碳纳米管和硅橡胶制备多壁碳纳米管／硅橡胶复合材料。研究了该复合材料的导电网络和湿敏特性。通过透射电镜观察经过化学修饰和未修饰的多壁碳纳米管的表面形貌,扫描电镜观察多壁碳纳米管／硅橡胶复合材料形成的导电网络结构;分析该复合材料的导电机理,研究多壁碳纳米管／硅橡胶感湿特性。结果表明,相对湿度在11％-98％的范围,...     

GDT聚变中子源驱动的嬗变系统的初步物理设计与包层中子学分析

随着核裂变能的不断发展,在提供清洁能源的同时也带来了核废料处理的问题,特别是长寿命的高放射性核素安全处置变得越发重要,通过核嬗变处理核废料是一种公认的行之有效的方法。基于Gas Dynamic Trap(GDT)磁镜装置的聚变中子源具有物理与工程技术难度小、中子通量高、结构紧凑成本低的优点,非常适合作为嬗变系统的聚变驱动器。本文初步设计一套GDT聚变中子源驱动的次锕系核素嬗变系统,其中,GDT聚变中子源作为嬗变系统的驱动器,能够提供两个长度达4 m、总中子产额达5.23×10~(18) n/s的高中子通量区;次临界包层设计采用现有成熟的裂变反应堆技术。本文采用自主研发的中子输运设计与安全评价软件系统Super MC及混合评价核数据库HENDL进行了中子学计算及性能分析,初步分析结果表明该嬗变系统能够实现年处理95.1 kg的次锕系核素,嬗变支持比达到4.8,同时产生450 MW的电能,该嬗变系统具有较优的应用前景。     

基于改进遗传算法的风电场并网容量方法研究

重点讨论了包含风力发电机组的配电网规划问题及各种约束条件，建立了一种考虑电能质量的规划模型，提出基于遗传算法的模型求解方法，并利用混沌产生初始种群，使开始迭代就能产生较好的解，提高了算法的速度和精确度。通过仿真计算表明上述模型和算法的有效性和实用性。     

发展动量分辨的含时密度泛函理论,实时模拟石墨烯纳米带的激发态

实时的密度泛函理论 (real-time Time Dependent Density Functional Theory,或称 rt-TDDFT) 是基于含时 Kohn-Sham 方程,从实空间实时模拟体系激发态性质的第一性原理计算方法。本文介绍如何利用自主开发的动量分辨的含时密度泛函理论计算方法和软件 Time Dependent ab initio Package (TDAP),研究具有较大尺寸的石墨烯纳米体系的激发态性质。以石墨烯扶手椅型纳米带 (Armchair graphenenanoribbons,AGNRs) 为例,通过直接模拟外加光场下多电子体系的波函数实时演化,得到了体系的光吸收谱以及激发态的动力学过程。这样的计算方法大大提高了周期性体系的计算效率,且不再受微扰论的限制,实现了对大规模、真实体系的动力学性质的实时模拟。     

炭黑填充导电橡胶的温度传感器灵敏系数

以通用有效介质理论为基础,给出了炭黑填充导电橡胶(导电炭黑/橡胶)的温度传感器电阻-温度计算模型。利用该模型得出材料的灵敏系数计算公式,并结合形变和电阻率的变化对正电阻-温度特性(PTCR)的影响分析材料的灵敏系数特性。结果表明:在炭黑分布均匀、体积分数在渗流体积分数附近等条件下,电阻-温度计算模型与实验吻合,表现出一致的PTCR变化规律。导电炭黑/橡胶的PTCR效应主要源于基体膨胀导致炭黑体积分数的稀释作用,若炭黑体积分数在渗流区,导电炭黑/橡胶的灵敏系数为280~420;当炭黑体积分数在传导区时,其灵敏系数为32.5~62.0。导电炭黑/橡胶的PTCR效应是热-形变与形变-电导过程的乘积效应,导电炭黑/橡胶的灵敏系数高,但其体积膨胀系数低,使材料的电阻温度系数较低。