自供电山体滑坡监测传感器的研制及应用

偏远山区作为滑坡易发区,受限于供电困难和安装成本高等问题,难以普及设站观察、卫星遥感等山体滑坡监测方法,为此提出一种基于摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator, TENG）的自供能传感器,用于预警山体滑坡．该传感器为圆管状自供能传感器,使用聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene,PTFE）和铝（Al）作为传感单元的摩擦层,通过圆管内外磁铁的磁力作用使两摩擦层接触并跟随磁铁发生相对滑动．通过COMSOL软件仿真分析该传感器工作原理,并设计实验确定摩擦层材料宽度最优值．该自供能传感器具有磁体材料驱动内部TENG的新颖的结构和传感机制,分析其在不同相对滑动速度和分离距离下的输出电信号可得,当相对滑动速度为0.05 m/s时,输出电压为1.31 V,输出短路电流为0.17μA．在实验室模拟山体滑坡时,该自供能传感器输出电压为2.5 V,能够准确检测滑坡位置．研究拓展了TENG在地质灾害监测领域的发展和应用,为构建自供能传感器和自驱动系统提供了良好的选择．     

纳米Al2O3/玻璃纤维/聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料非等温结晶行为研究--(Ⅱ)结晶动力学

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米A l2O3粒子对纳米A l2O3/GF/PBT复合材料非等温结晶动力学的影响。结果表明,纳米粒子含量约为1.5%时,在降温速率较低的情况下,结晶速率Zc值明显增加,半结晶时间t1/2值明显减小;相对结晶度较低时,纳米粒子对F(T)值和a值的影响较大。同时,对复合材料的结晶活化能和纳米粒子成核活性的定量研究表明,含量约为1.5%的纳米A l2O3粒子的异相成核活性较强,此时复合材料的结晶活化能较小。     

CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金微观组织性能研究

目的研究冷金属过渡技术(Cold metal transfer,简称CMT)增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织成形规律。方法采用CMT电弧增材的方式制备了Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的薄壁试样件,研究了试样件在不同位置、不同方向的微观组织。结果 CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织分为3个区域,前3层的不稳定区域主要是由基材树枝晶到柱状晶的转变区域;第3层到最后一层的稳定区域主要是外延生长的柱状晶区;在最后一层靠近空气侧约360μm厚度范围内,出现转向枝晶。交替往复电弧增材的Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金,在每层顶部均会形成转向枝晶,但随后新一层电弧增材的熔池会熔化顶部形成的转向枝晶,最终在微观组织形貌上表现出柱状晶外延生长的形式。结论通过控制合适工艺参数,可以获得致密无缺陷的CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金薄壁试样,在试样的稳定区域,微观组织是外延生长的柱状晶,柱状晶的晶界上Al,Ni,Mn元素产生富集现象,质量分数高于平均值。在柱状晶的晶内,Cu元素高于均值,而Al,Ni,Mn元素质量分数均低于均值,这与柱状晶的形核顺序有关。     

纳米Al2O3/玻璃纤维/聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料非等温结晶行为研究--(Ⅰ)结晶与熔融行为

通过熔融共混法制备了纳米A l2O3/玻璃纤维(GF)/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)复合材料,利用差示扫描量热仪(DSC)对其非等温结晶过程、熔融行为及结晶度进行了研究。结果发现,纳米A l2O3粒子的异相成核作用有利于复合材料结晶速率的增加,使得非等温结晶温度提高,双熔融峰现象中的低温熔融峰的熔融温度也有所提高。同时,在PBT基体中,纳米A l2O3粒子在一定程度上可以改变玻璃纤维对复合材料结晶行为的影响而使结晶度发生改变。