具有高耐蚀性和导电性的掺Cr类金刚石非晶碳的化学式解析

Cr掺杂的类金刚石非晶碳具有良好的导电性和耐腐蚀性,这对于燃料电池金属双极板涂层改性特别重要。使用团簇加连接原子模型对其非晶结构进行了详细解析,在该模型中,良好的玻璃形成材料由覆盖特征性最近邻团簇加上几个下一壳层原子的结构单元来表述。根据文献,在Cr掺杂的类金刚石非晶碳中占优势的团簇是Cr中心和C壳层的[Cr-C4]四面体团簇,然后将该团簇与适当的连接原子匹配,以满足电子轨道饱和原理。由此推导出了两个最优组成式,即[Cr-C4]CrC3(22.2%Cr)和[Cr-C4]Cr3C2(40%Cr),它们显示出良好的非晶态结构稳定性。实验结果显示,所提出的这两组化学组成的涂层材料兼具低电阻率(低至10-4Ω·cm)和优异的耐腐蚀性(腐蚀电流密度~10^-2μA/cm^2)。在sp2键含量和渗流理论的框架内讨论了导电和耐蚀的协同行为。这项工作验证了团簇加连接原子模型在具有高耐腐蚀性和高导电性的涂层材料成分设计中的可行性。     

川南地区五峰组—龙马溪组页岩层序地层及其对储层的控制

随着四川盆地勘探程度的深入,页岩气藏已经成为勘探重点,有必要系统地开展页岩层序地层研究。在岩石地层、生物地层、年代地层研究的基础上,运用露头-钻井-地震、全球海平面变化曲线、地球化学、古生物等资料,在川南地区五峰组—龙马溪组页岩地层中识别出4个三级层序界面,划分了3个三级层序:SQ1相当于五峰组,沉积速率低(1.18~2.19 m/Ma);SQ2相当于龙马溪组下段及上段底部,沉积速率较低(约为15 m/Ma);SQ3相当于龙马溪组上段中上部,沉积速率较高(216.25~340 m/Ma)。建立了该区的层序地层格架。分析了层序对储层的控制作用,主要体现在黑色页岩层序SQ1—SQ2中相对海平面升降与页岩脆性指数呈负相关、与TOC及孔隙度呈正相关,渗透率高值多位于脆性段,渗透率低值多位于塑性段。灰色页岩层序SQ3以塑性段为主,孔、渗均低于SQ1、SQ2凝缩段,其相对海平面与有机质没有明显的相关性。相对海平面变化影响了优质页岩储层发育,SQ1、SQ2海侵期—海退早期为优质页岩储层发育期。综合本次研究成果,明确了层序地层对优质页岩储层的控制作用,对于在层序格架内预测优质页岩储层段具有指导意义。     

一种新型踝关节康复机器人系统设计

脑卒中患者因运动功能神经损伤造成肢体运动功能障碍,对患者日常生活水平造成严重影响.踝关节作为人体下肢的承重关节,是维持人体站立、行走和跑跳等运动的关键部位,也是卒后康复训练的重要内容.人工训练模式治疗师工作强度大,且因治疗师临床经验差异造成康复训练效果不同.现有康复辅助器械以健康者踝关节运动模型为基础,忽略了患者的个性化差异.本文利用人体左右对称的生理特征,提出一种新型的踝关节康复机器人,模拟治疗师康复手法,实现踝关节趾屈/背屈,内旋/外旋和内翻/外翻训练.该机器人由两个对称机构组成,允许脑卒中患者根据个体差异进行踝关节康复训练.通过运动学分析验证了踝关节康复机器人的机构设计的合理性.由于踝关节康复需要恢复力量和关节活动度,开发了两种踝关节训练模式:被动训练和融合训练.实验证明,在被动训练模式下,患者偏瘫侧踝关节可以活动到设定角度.在融合训练模式下,患者可以利用健侧踝关节的运动信息镜像映射到偏瘫侧踝关节进行训练.实验结果表明,新型踝关节康复机器人能够满足踝关节康复训练需求.     

移动机器人导航的路径规划策略

移动机器人是目前科学领域中十分活跃的部分,在农业、工业、医疗产业、物流、军事等多个方面得到广泛的应用.要实现智能机器人在未知空间中自主完成任务,同时识别危险区域、环境信息等多种反馈,路径规划是其最重要的环节之一.因此,研究路径规划技术对于智能机器人的发展具有重要意义.从算法的完备性和概率完备性两个角度对国内外研究现状进行系统地总结和分析,针对智能机器人的发展现状列举各类典型算法的关键性特点.通过列举国和分析内外研究方法,展望和总结了智能机器人未来发展趋势.     

热氢处理炉真空加热温度场数值模拟与分析

钛合金热氢处理技术是利用氢在钛合金中的可逆化作用,改善钛合金微观组织与机加工性能的一种新技术。其中,热氢处理炉是钛合金加热渗氢、脱氢的重要设备,加热均匀性和加热效率是加热室设计过程中需考虑的关键技术,会直接影响钛合金热氢处理过程中的效率和质量。针对适用于钛合金的热氢处理炉进行真空加热过程温度场数值模拟分析,建立真空加热数学模型,对空载状态下的数值模拟和试验结果进行比较,二者基本相符,在此基础上深入研究了负载状态下加热功率、发热带宽度等设计参数对加热均匀性和加热效率的影响。结果表明:选择合理的加热功率、发热带宽度能够适当提高加热效率和加热均匀性。     

20CrMoH钢的真空低压渗碳工艺模拟及优化

利用真空低压渗碳软件对20CrMoH钢的渗碳过程进行模拟,并根据模拟输出在WZSTQ真空渗碳炉上进行了试验。在800 Pa压力和960 ℃温度下渗碳,保压25 s,对比渗碳有效硬化层深度优化工艺。结果表明,最佳渗碳时间为120 min。优化工艺后,试验测得有效硬化层深度与软件预测的深度偏差在+0.23 mm以内,满足设计要求。软件预测的有效硬化层深度更接近齿轮产品的实测深度,最小偏差为+0.10 mm。通过930 ℃下渗碳试验,对比表面碳含量,证明了软件预测表面碳含量为0.75%时,与实测值基本一致,最大偏差为-0.02%。     

一种双频滤波器及其圆柱共形设计

基于无线局域网(WLAN)的应用背景,设计并加工了一款用于WLAN的双频滤波器。滤波器的主体部分采用两阶的阶跃阻抗滤波器(SIR),馈电方式采用0o平行耦合线馈电方式。测试结果跟仿真结果有很好的一致性,滤波器在两谐振频点2.4 GHz和5.2 GHz处的插入损耗为0.85 dB和1.3 dB。在上述平面滤波器的基础上,进一步分析了圆柱共形对SIR结构谐振特性的影响,利用共形器件的仿真与实际加工装配相一致的准确建模方法,设计了一款圆柱共形双频滤波器,其有更好的赋形性能和选择性。该设计可用于共形通信系统中,具有广阔的应用前景。     

PEMFC不锈钢双极板表面改性用Cr-C薄膜的成分设计与制备

目的根据质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)不锈钢双极板的表面镀膜改性要求,探索改性薄膜成分对性能的影响规律,并提供一种行之有效的薄膜成分设计方法。方法首先应用团簇加连接原子结构模型,结合电子轨道饱和原则,理论上设计出Cr-C二元材料体系的最佳团簇式和最佳成分,再利用电弧离子镀技术在316L不锈钢双极板上制备出一系列不同成分的CrxC1-x薄膜,对薄膜的成分、结构及性能进行表征和分析。结果设计所得Cr-C材料体系的最佳团簇式为[Cr-C4]CrC3,对应的最佳原子比成分为Cr0.22C0.78。所制备的CrxC1-x薄膜的成分系数x在0.05~0.23之间变化,薄膜的导电性和耐蚀性能随着成分x的增加,呈明显增加趋势。其中Cr0.23C0.77薄膜的综合性能最好:在1.2MPa压紧力下,接触电阻为2.8 mΩ·cm^2;在模拟腐蚀环境下,腐蚀电流密度仅为9.1×10-2μA/cm^2。该性能已优于美国能源部DOE的标准指标要求。结论Cr-C改性薄膜的成分对导电性能和耐蚀性能有着重要的影响。由于实验制备的性能最佳的薄膜成分Cr0.23C0.77与基于团簇加连接原子模型设计薄膜的最佳成分Cr0.22C0.78基本相同,从而证实了依据此模型进行双极板改性薄膜成分设计是行之有效的。