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碳纤维增强复合材料多孔阵列薄壁圆管的抗冲击与吸能性能
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作者 金跃 缪馥星 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期103-111,共9页
为改善薄壁圆管的抗冲击与吸能性能,设计一种多孔阵列薄壁碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites,CFRP)管,研究其分别在轴向和横向冲击载荷下的抗冲击与吸能性能。基于有限元法建立CFRP多孔阵列薄壁管在冲击载荷作用... 为改善薄壁圆管的抗冲击与吸能性能,设计一种多孔阵列薄壁碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites,CFRP)管,研究其分别在轴向和横向冲击载荷下的抗冲击与吸能性能。基于有限元法建立CFRP多孔阵列薄壁管在冲击载荷作用下的有限元模型,并分析不同铺层角度对此结构的抗冲击与吸能性能的影响。数值分析结果表明:相比普通薄壁CFRP圆管和方管,在轴向和横向冲击载荷作用下,CFRP多孔阵列薄壁圆管有更高的比吸能和峰值载荷,而过高的峰值载荷对被保护的结构不利,但可通过改变CFRP的铺层角度而改变冲击峰值载荷和比吸能值;在轴向冲击载荷下,多孔阵列薄壁圆管铺层角度由[90°/45°/90°/0°]2S变为[90°/0°/90°/0°]2S时,有效压缩位移内的最大压缩载荷降低约10.1%,比吸能值提高约15.1%。研究结果将对CFRP薄壁管的轻量化和抗冲击性能提升的工程应用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 多孔阵列薄壁圆管 抗冲击性能 能量吸收 有限元分析
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弛豫铁电薄膜储能特性的调控策略
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作者 吴琼 董蜀湘 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第2期123-137,I0001,共16页
弛豫铁电薄膜电容器具有功率密度高、充放电速度快、质量轻、体积小和易集成等特点,符合微电子器件高储能密度的发展趋势.目前,弛豫铁电薄膜的可释放能量密度已经超过100 J/cm^(3),充放电效率达90%以上,且击穿电场强度较高,抗疲劳特性优... 弛豫铁电薄膜电容器具有功率密度高、充放电速度快、质量轻、体积小和易集成等特点,符合微电子器件高储能密度的发展趋势.目前,弛豫铁电薄膜的可释放能量密度已经超过100 J/cm^(3),充放电效率达90%以上,且击穿电场强度较高,抗疲劳特性优异,初步形成实用价值.基于弛豫铁电薄膜的储能原理,从实验角度出发,探讨了弛豫铁电薄膜储能特性的调控方法(元素掺杂、复合结构与固溶体),从微观、介观与宏观尺度探讨了3种调控方法的物理机制,及在储能特性提升方面的优势与局限性.分析认为元素掺杂虽易实现,但限于调控维度低,对弛豫铁电薄膜储能特性的改善并不理想.复合结构利用两种或多种材料相关性能的近似线性叠加,对储能特性改善有了进一步提高,但宏观层间耦合的晶格失配导致缺陷密度增大,降低了薄膜的击穿强度与可靠性.固溶体策略通过将不同材料体系在微观晶格尺度进行匹配,高效调控出多相共存与极性纳米微区,显著提升了弛豫铁电薄膜的储能特性.研究成果可为弛豫铁电薄膜储能特性的提升提供全面的研究策略指导. 展开更多
关键词 材料物理与化学 电容器 弛豫铁电薄膜 储能 可释放能量密度 充放电效率 元素掺杂 复合结构 固溶体
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铅基织构压电陶瓷研究进展
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作者 吴琼 沈炳林 +3 位作者 张茂华 姚方周 邢志鹏 王轲 《无机材料学报》 北大核心 2025年第6期563-574,共12页
铅基织构压电陶瓷因其制备成本远低于单晶且性能显著高于非织构压电陶瓷,被视为最有潜力的锆钛酸铅多晶陶瓷替代者,成为近年来材料领域的重点研究课题。基于过去数十年的研究进展,本文详细介绍了铅基织构压电陶瓷的生长原理与表征方法... 铅基织构压电陶瓷因其制备成本远低于单晶且性能显著高于非织构压电陶瓷,被视为最有潜力的锆钛酸铅多晶陶瓷替代者,成为近年来材料领域的重点研究课题。基于过去数十年的研究进展,本文详细介绍了铅基织构压电陶瓷的生长原理与表征方法、模板的制备工艺与铅基织构压电陶瓷制备过程中的关键工艺,进而全面汇总了具有代表性的铅基织构压电陶瓷研究成果,讨论了不同改进策略的特点。从材料配方的角度来看,三元体系与二元体系织构压电陶瓷的各组分比例通常选择在相界处,使各极性态在外电场下较易翻转,进而获得高压电系数(d_(33))。虽然两种体系的d_(33)接近,但三元体系的居里温度普遍高于二元体系,体现出更高的应用价值。从烧结等制备工艺的角度看,添加助烧剂可以显著促进晶粒定向生长,后退火处理可以消除晶界和孔洞缺陷内的杂相,淬火处理可以使电偶极子从无序状态中固定。这些改善工艺都显著增强了铅基织构压电陶瓷的性能。最后,本文分析了目前存在的问题与发展的挑战,认为模板与基体材料的晶格参数和B位离子价态的差异是限制铅基织构压电陶瓷性能提升的主要原因,针对不同基体材料定制匹配性好的模板将有助于进一步改善其性能。 展开更多
关键词 织构压电陶瓷 钛酸钡模板 晶粒取向 晶格失配 相界 综述
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非化学计量溶液区熔法生长大尺寸InSe晶体及表征
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作者 金敏 马玉鹏 +4 位作者 魏天然 林思琪 白旭东 史迅 刘学超 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期554-560,共7页
硒化铟(InSe)是一种具有奇异物理性能的III-VI族半导体材料,在光伏、光学、热电等领域有着广泛的应用潜力。由于InSe的非一致熔融特性及InSe、In6Se7和In4Se3之间复杂的包晶反应,制备大尺寸InSe晶体十分困难。本研究采用区熔法制备了InS... 硒化铟(InSe)是一种具有奇异物理性能的III-VI族半导体材料,在光伏、光学、热电等领域有着广泛的应用潜力。由于InSe的非一致熔融特性及InSe、In6Se7和In4Se3之间复杂的包晶反应,制备大尺寸InSe晶体十分困难。本研究采用区熔法制备了InSe晶体,该方法具有成本低、固液界面优化等优点。基于In-Se体系的包晶反应,发现In与Se的初始物质的量比对InSe晶体生长非常重要,本工作使用精确非化学计量的In0.52Se0.48溶液生长晶体,使InSe晶体的获得率达到83%左右。实验最终获得了ϕ27 mm×130 mm的晶棒,并成功剥离出尺寸ϕ27 mm×50 mm的片状InSe单晶,XRD图谱中检测到(00l)衍射峰,说明晶体的质量良好。InSe晶体呈现六方结构,各元素在基体中均匀分布,在1800 nm波长下的透射率为~55.1%,带隙能量为~1.22 eV。在800 K下,InSe晶体沿(001)方向的最大电导率σ约为1.55×10^(2)S·m^(-1),垂直于(001)方向的最低热导率κ约为0.48 W·m^(-1)·K^(-1)。上述结果表明,区熔法是制备大尺寸InSe晶体的一种有效方法,可用于制备多类材料。该工作制备的InSe的电学和热学行为也为今后InSe晶体的应用提供了重要参考。 展开更多
关键词 InSe晶体 区熔法 非化学计量 电导率 热导率
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钛酸钡三维复合材料微观结构与电学性能研究
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作者 吴超峰 龚文 +5 位作者 耿进锋 崔建业 秘立鹏 聂京凯 何强 裘旭挺 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期28-35,共8页
压电材料可实现机械能与电能的相互转换,采用增材制造的方式,将具有压电性能的钛酸钡(BaTiO_(3),BT)功能陶瓷材料打造为三维结构。通过对比PDMS、BT/PDMS和三维(BT)/PDMS柔性复合材料的介电频谱测试结果,发现三维结构有助于提升复合材... 压电材料可实现机械能与电能的相互转换,采用增材制造的方式,将具有压电性能的钛酸钡(BaTiO_(3),BT)功能陶瓷材料打造为三维结构。通过对比PDMS、BT/PDMS和三维(BT)/PDMS柔性复合材料的介电频谱测试结果,发现三维结构有助于提升复合材料的介电性能。同时,在一定的循环压力下对比了以上三者的输出电压,表明三维结构能大幅提升复合材料的输出电压,且极化后内部电势场的建立将3D-BT/PDMS的输出电压提升至250mV。可见3D-BT/PDMS复合柔性聚合物具有优异的电能转换能力,在柔性电容器和柔性传感器等领域有巨大的应用潜力。 展开更多
关键词 压电陶瓷 增材制造 柔性复合
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Ⅲ-Ⅵ族InSe半导体晶体生长研究进展 被引量:1
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作者 何峰 白旭东 +6 位作者 陆欣昱 郑树颍 李荣斌 刘学超 魏天然 史迅 金敏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第9期1722-1731,共10页
Ⅲ-Ⅵ族InSe晶体是一种非常重要的化合物半导体材料,在高性能纳米电子器件、红外光探测、光电器件及柔性电子等领域有广泛应用。本文简要介绍了In-Se相图的发展历程,InSe具有非一致熔融特性,可通过包晶反应从准化学剂量比或非化学剂量... Ⅲ-Ⅵ族InSe晶体是一种非常重要的化合物半导体材料,在高性能纳米电子器件、红外光探测、光电器件及柔性电子等领域有广泛应用。本文简要介绍了In-Se相图的发展历程,InSe具有非一致熔融特性,可通过包晶反应从准化学剂量比或非化学剂量比溶液中析晶获得,其中In/Se摩尔比对InSe转化率有重要影响。迄今,垂直布里奇曼法、提拉法、水平梯度凝固法、低温液相法及气相输运法等多种技术被成功用于制备InSe晶体。为全面了解InSe晶体生长的历史和现状,本文从工艺原理、技术要点、晶体生长结果等方面将国内外相关工作进行了梳理,并对各种方法的优缺点进行了比较。研究分析表明:垂直布里奇曼法因对设备要求简单,操作简易,现已成为制备高质量大尺寸InSe晶体的主流技术,水平梯度凝固法则在ε型InSe晶体生长方面颇具特色,未来可在新材料性能研究与应用探索上与垂直布里奇曼法形成一定补充。 展开更多
关键词 INSE 半导体 晶体生长 垂直布里奇曼法
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铌酸钾钠基无铅压电陶瓷纵振换能器 被引量:2
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作者 张秀侦 吴超峰 +2 位作者 姚方周 王轲 柴勇 《应用声学》 CSCD 北大核心 2023年第4期674-682,共9页
高性能环境友好型无铅压电陶瓷及其应用是当前压电材料研究的热点之一。为了探究其在水声换能器领域的应用潜力,该文对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷和锆钛酸铅压电陶瓷纵振式换能器进行了对比研究。依据仿真结果优化结构尺寸,制作了两种换能... 高性能环境友好型无铅压电陶瓷及其应用是当前压电材料研究的热点之一。为了探究其在水声换能器领域的应用潜力,该文对铌酸钾钠基无铅压电陶瓷和锆钛酸铅压电陶瓷纵振式换能器进行了对比研究。依据仿真结果优化结构尺寸,制作了两种换能器样机并测试了其在空气中和水中的电声性能。测试结果表明,铌酸钾钠基无铅压电陶瓷换能器的谐振频率为35 kHz,最大发送电压响应为151 dB,声源级可达190 dB,在26-67 kHz的频率范围内发送电压响应的起伏不超过-4:5 dB,谐振频率处-3 dB的指向性开角约为76◦。该无铅压电陶瓷换能器具有和锆钛酸铅压电陶瓷换能器相当的发射性能,有望推动无铅压电材料在水声换能器领域的应用进程。 展开更多
关键词 铌酸钾钠 无铅压电陶瓷 锆钛酸铅 换能器
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