虚实结合的电池剩余使用寿命预测实验教学研究

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作者 刘强 姜英姿 +4 位作者 种法力 王辉 戴前进 耿金萍 朱军 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第7期246-252,共7页

该实验基于粒子群优化算法(PSO)对BP神经网络进行改进,利用BTS充放电测试仪对锂电池进行加速老化实验,从电池历史老化数据中提取健康因子,将其作为PSO-BP网络的输入,提高网络预测电池剩余使用寿命能力,最后利用多组电池的老化数据将传... 该实验基于粒子群优化算法(PSO)对BP神经网络进行改进,利用BTS充放电测试仪对锂电池进行加速老化实验,从电池历史老化数据中提取健康因子,将其作为PSO-BP网络的输入,提高网络预测电池剩余使用寿命能力,最后利用多组电池的老化数据将传统预测算法与优化的PSO-BP网络的预测精确度进行了对比。针对PSO算法易陷入局部最优陷阱与早熟收敛问题,选择非线性动态自适应惯性权重策略(IPSO)对算法再次进行改进,通过对比改进前后算法的预测效果,验证得出IPSO-BP算法更加优异。该实验过程可以使学生利用机器学习算法预测电池剩余使用寿命,采用虚实结合手段解决实际问题,提高实验的综合效果。 展开更多

关键词 电池剩余使用寿命 粒子群优化算法 虚实结合 健康因子

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应用DOB和自整定的Boost变换器控制策略分析

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作者 李诺薇 邹维科 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期326-331,共6页

针对不使用误差积分器的Boost变换器控制性能提升问题,设计了一种基于扰动观测器(DOB)和自整定的输出电压跟踪控制算法,可应对模型非线性、电路参数变化和负载不确定性。通过更新时变低通滤波器的闭环截止频率可构建自整定律,以提高瞬... 针对不使用误差积分器的Boost变换器控制性能提升问题,设计了一种基于扰动观测器(DOB)和自整定的输出电压跟踪控制算法,可应对模型非线性、电路参数变化和负载不确定性。通过更新时变低通滤波器的闭环截止频率可构建自整定律,以提高瞬态跟踪性能。同时,在比例型非线性控制器中嵌入一阶DOB,可实现高性能控制和无静差。搭建了3kW Boost变换器样机,并开展了与传统反馈线性控制器的对比测试,实验结果表明新型控制算法作用下,系统跟踪性能提高了46%,故验证了新算法作用于变换器闭环控制时的有效性。 展开更多

关键词 BOOST变换器 扰动观测器 自整定 输出电压跟踪

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十字滑台式多维不倒杆自主纠偏实验装置设计

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作者 刘强 耿金萍 +2 位作者 杨子建 戴前进 王娟 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第9期138-145,共8页

为了让学生理解海洋风力发机不倒杆结构,该文设计了基于十字滑台的多维不倒杆自主纠偏实验装置,上位机测量并绘制不倒杆在三维空间中的角度、角速度和角加速度的变化,探究抵御外部干扰的相关物理量。通过研究不同受风力面积、不同材料... 为了让学生理解海洋风力发机不倒杆结构,该文设计了基于十字滑台的多维不倒杆自主纠偏实验装置,上位机测量并绘制不倒杆在三维空间中的角度、角速度和角加速度的变化,探究抵御外部干扰的相关物理量。通过研究不同受风力面积、不同材料的杆的平衡性,得出选用密度较大、迎风面积小的杆可较好抵御外界干扰。该装置的灵敏度较高,能够作为应用物理和新能源等专业的实验教学装备,有助于深入理解新能源领域的控制理论,提高学生动手能力。 展开更多

关键词 多维不倒杆 十字滑台 自主纠偏 角度传感器

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煤矿悬臂式掘进机多信息监测系统设计与研究 被引量：10

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作者 刘送永 刘强 +2 位作者 崔玉明 孟德远 谢奇志 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2564-2578,共15页

针对目前悬臂式掘进机作业数据可视化差、可靠性低的问题,提出了一种基于多传感分布的多信息监测系统,设计了系统整体框架,实现了监测程序的可靠运行。首先,分析了悬臂式掘进机远程监测的工作特性,采用降噪去雾算法对现场图片进行增亮... 针对目前悬臂式掘进机作业数据可视化差、可靠性低的问题,提出了一种基于多传感分布的多信息监测系统,设计了系统整体框架,实现了监测程序的可靠运行。首先,分析了悬臂式掘进机远程监测的工作特性,采用降噪去雾算法对现场图片进行增亮与清晰化处理,提升图像质量,达到远程实时视频监测水平,结合瓦斯与温湿度传感器实现了掘进环境监测;其次,以掘进机截割头位置作为其作业空间边界,建立掘进机截割头位姿与运行轨迹方程,采用油缸位移信号与倾角信号冗余算法,实时监测掘进机截割空间位置,实现截割头空间位置在线监测;然后,基于朗伯-比尔定律,采用透射法,设计了油液污染度实测系统,结合温度、液位与流量传感器,实现了掘进机油液状态的在线监测;进而,基于指数退化方法建立截割部轴承的剩余使用寿命预测模型,嵌入到监测系统中,实时显示掘进机各关键部件的性能曲线,实现了关键部件的寿命监测;最后,利用多传感分布方法采集信号,采用多信息融合方法,通过TCP协议,结合PLC网口通讯,远程采集温度、压力、振动等信号,进行实时可视化及故障趋势分析,形成掘进机工作环境状况、截割状态、油液状态、寿命预测等方面的多信息监测系统,为实现掘进机的智能化提供了理论和技术支撑。 展开更多

关键词 悬臂式掘进机 多信息监测 环境监测 截割状态监测 油液监测 寿命预测

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巷道掘进机健康管理研究现状及展望 被引量：6

5

作者 刘送永 刘强 《工矿自动化》 北大核心 2021年第2期32-37,共6页

掘进机健康管理技术通过对大量监测数据进行分析处理,动态掌握掘进机运行状况,并对各类故障进行预测预报,从而提高掘进机运行的安全性,降低事故发生率及损失,减少设备维护成本。指出巷道掘进机健康管理的关键技术为工作状态参数提取、... 掘进机健康管理技术通过对大量监测数据进行分析处理,动态掌握掘进机运行状况,并对各类故障进行预测预报,从而提高掘进机运行的安全性,降低事故发生率及损失,减少设备维护成本。指出巷道掘进机健康管理的关键技术为工作状态参数提取、全状态健康管理、剩余使用寿命估计和远程监测,总结了4项关键技术的研究现状,指出目前对于复杂机械设备剩余使用寿命预测的研究基本不考虑工况变化,仍停留在理论仿真和实验室试验阶段,若使该技术得到应用,必须考虑变工况条件;提出了掘进机健康管理的研究方向,包括掘进机微弱故障诊断方法、掘进机监测多信息融合技术、掘进机关重件与保养件寿命估计方法及油液污染度评估、数字孪生技术在掘进机健康管理中的应用。 展开更多

关键词 巷道掘进机 故障诊断 全状态监测 剩余使用寿命 健康管理

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钨面对等离子体材料表面喷丸强化性能分析 被引量：2

6

作者 种法力 廖凯 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期6179-6183,共5页

核聚变面对等离子体材料表面损伤、失效是其服役寿命的主要影响因素,利用喷丸技术增强钨面对等离子体材料表面性能。以纯钨为被喷丸强化材料,选择0.5 mm不锈钢丸料,在0.4 MPa喷丸压力、100 mm喷丸距离的喷丸参数下,研究不同喷丸时间(30,... 核聚变面对等离子体材料表面损伤、失效是其服役寿命的主要影响因素,利用喷丸技术增强钨面对等离子体材料表面性能。以纯钨为被喷丸强化材料,选择0.5 mm不锈钢丸料,在0.4 MPa喷丸压力、100 mm喷丸距离的喷丸参数下,研究不同喷丸时间(30,60,120,240 s)对钨材料表面增强效果,主要包括微观组织形貌和粗糙度、表面硬度及其分布、表面残余应力等。结果显示喷丸对钨表面造成损伤,喷丸弹坑直径约20μm;表面粗糙度较原试样有所提高,但增加幅度不明显,不影响钨作为面对等离子体材料的性能;钨表面硬度从原试样的362HV_(0.2)提升到480HV_(0.2),提升幅度达31%,硬化区厚度约40~50μm;表面残余压应力提高到800 MPa,是原试样的5.9倍。喷丸技术能有效增强钨面对等离子材料的表面强度,提高钨疲劳性能,延长服役寿命。 展开更多

关键词 钨 面对等离子体材料 喷丸技术 表面增强

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应力值变化方向约束下的非线性地震成像实验设计

7

作者 陈卿 刘强 魏明 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第6期42-47,共6页

地震成像是获取煤矿井下地质结构和应力分布的有效工具,但在实际应用中往往面临初值和多解性问题。为解决该问题,针对二维地震成像提出一种新型反演方法,即以非线性方法PSO进行寻优,避免了对初值的讨论,同时引入应力值变化方向对成像过... 地震成像是获取煤矿井下地质结构和应力分布的有效工具,但在实际应用中往往面临初值和多解性问题。为解决该问题,针对二维地震成像提出一种新型反演方法,即以非线性方法PSO进行寻优,避免了对初值的讨论,同时引入应力值变化方向对成像过程进行约束以降低多解性。数值实验结果显示,新方法将反演结果与真值间平均距离降低了5.1%,距离方差降低了99.2%;反演结果与频域截断后的真值间平均距离降低了18.8%,距离方差降低了98.7%,表明新方法有效提高了成像结果的可靠性和稳定性。文中所述方法源码以GPL协议开源,可为地震成像教学、科研提供参考。 展开更多

关键词 地震成像 应力值变化方向 快速傅里叶变换 粒子群

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Ce、Ga、La掺杂二维SnO_(2)电子结构及光电性质的第一性原理研究

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作者 朱姗姗 王娟 张丽丽 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2023年第2期139-146,共8页

二维材料具有优异的光学、力学、热学、磁学等性质,成为研究的热点之一.SnO_(2)薄膜中的电子迁移率非常高,兼具透明和良好的导电性能,是一种性能绝佳的半导体材料.本文用密度泛函理论框架下的第一性原理研究了二维SnO_(2)及其掺杂体系... 二维材料具有优异的光学、力学、热学、磁学等性质,成为研究的热点之一.SnO_(2)薄膜中的电子迁移率非常高,兼具透明和良好的导电性能,是一种性能绝佳的半导体材料.本文用密度泛函理论框架下的第一性原理研究了二维SnO_(2)及其掺杂体系的电子结构、电子态密度、导电性能及光学性质,计算结果表明:相比较于三维SnO_(2),二维SnO_(2)的费米能级附近产生很多杂质能级,提高了载流子浓度,带隙明显变窄,电子的局域性增强,导带中电子的有效质量增加了,电子跃迁更容易发生,增加了材料的导电性能;二维SnO_(2)比三维SnO_(2)材料的电极化能力强,在红外区、可见光区、紫外区域的光子吸收性能更优异,光电导率更高,更有利于光生电子-空穴对的分离和迁移,即可以有效地提高其光电转换效率,其中掺杂La元素能更好地提高在红外区、可见光区及紫外区吸收光子的能力,更有利于光电转换的效率,提高导电性. 展开更多

关键词 二维SnO_(2) 电子结构 电学性质 光学性质

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预压缩-反向拉伸加载路径下镁合金AZ31轧制板材的孪生-退孪生行为 被引量：2

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作者 郭晓倩 段星 +2 位作者 马超 张连英 茅献彪 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1047-1062,共16页

为了定量研究孪生和退孪生行为在镁合金塑性变形中的作用,开展了镁合金AZ31板材沿轧制方向单调拉伸、单调压缩及预压缩-反向拉伸下的宏观力学行为及微观EBSD试验,并基于考虑孪生-退孪生行为的弹黏塑性自洽模型(EVPSC-TDT),模拟预测了镁... 为了定量研究孪生和退孪生行为在镁合金塑性变形中的作用,开展了镁合金AZ31板材沿轧制方向单调拉伸、单调压缩及预压缩-反向拉伸下的宏观力学行为及微观EBSD试验,并基于考虑孪生-退孪生行为的弹黏塑性自洽模型(EVPSC-TDT),模拟预测了镁合金板材的宏微观塑性变形行为。结果表明:随着压缩量的增大,(0002)极图在RD附近的强度值逐渐增大,孪晶体积分数增加;反向拉伸时,RD附近的强度值逐渐减弱,孪晶体积分数降低;当反向拉伸量与预压缩量相同时,孪晶体积分数几乎减小到0,几乎所有晶粒c轴均转动至ND方向;随着预压缩量的增加,位错密度逐渐提升,增强了对滑移和孪生的阻碍作用,导致反向拉伸时的屈服应力随着预压缩量的增加而增大。反向拉伸初始阶段各滑移-孪生系的开启率相似,表明拉伸阶段的屈服应力与压缩后各滑移和孪生系的硬化有关;EVPSC-TDT模型可准确预测镁合金在以孪生-退孪生为主导的变形模式下的宏观力学行为、织构演化规律及孪晶体积分数。 展开更多

关键词 孪生-退孪生 镁合金 晶体塑性 反向加载

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密度泛函理论研究苏丹红Ⅲ分子的电子结构、光谱与激发性质 被引量：3

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作者 王一如 高阳 +1 位作者 吴永刚 王波 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2426-2436,共11页

亲脂性偶氮染料苏丹红Ⅲ(Sudan RedⅢ)分子因染色后可使食品鲜艳、不褪色,常被放入食品添加剂中,食用后对人体的肝肾器官有明显的毒性作用,严重影响人类身体健康。苏丹红分子的毒性与其分子几何和电子结构密切相关,对其结构、电子激发... 亲脂性偶氮染料苏丹红Ⅲ(Sudan RedⅢ)分子因染色后可使食品鲜艳、不褪色,常被放入食品添加剂中,食用后对人体的肝肾器官有明显的毒性作用,严重影响人类身体健康。苏丹红分子的毒性与其分子几何和电子结构密切相关,对其结构、电子激发等研究具有重要的指导意义。采用密度泛函理论(DFT)方法结合def2-TZVP基组对苏丹红Ⅲ分子结构、红外与拉曼光谱和紫外光谱进行系统研究,结果表明PBE0和B3LYP杂化泛函方法计算的红外和拉曼光谱与实验值吻合;采用含时的B3LYP杂化泛函计算得到的苏丹红Ⅲ分子的紫外-可见吸收峰为228、353和490 nm,与实验符合较好,它们是基态电子向第2激发态、第6激发态、第30激发态跃迁所致。采用空穴—电子分析法考察电子激发可知,S_(0)→S_(2)激发类型是氧、氮原子到萘环和苯环上的n—π*电荷转移激发,同时伴随着萘环、苯环环内间的π—π*局域激发。S_(0)→S 6激发类型是氮、氧原子到萘环,氮原子到苯环上的n—π*和萘环环内间π—π*电荷转移激发的叠加。S_(0)→S_(2)和S_(0)→S 6激发类型属于电荷转移激发为主的混合激发。S_(0)→S 30激发类型属于萘环环内的π—π*局域激发,同时也伴随着氧、氮原子到萘环上的n—π*和苯环到萘环上的π—π*电荷转移激发,S_(0)→S 30激发类型是以局域激发为主。通过分子片段对空穴、电子的贡献热图分析,进一步证实了上述电子激发转移过程。系统研究苏丹红Ⅲ分子的光谱及电子激发,为实验检测食品苏丹红Ⅲ分子提供理论参考。 展开更多

关键词 密度泛函理论 苏丹红Ⅲ分子 空穴-电子分析法 红外与拉曼光谱 紫外-可见光谱 电子激发

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基于3D激光扫描传感器的焊缝区域跟踪方法设计 被引量：1

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作者 李诺薇 邹维科 种法力 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1650-1656,共7页

一般二维数据传感器在智能焊接领域应用中,跟踪焊缝区域时,焊接枪抖振会导致跟踪误差大的问题,提出基于3D激光扫描传感器的激光焊缝自动跟踪方法,应用3D激光扫描传感器获取到完整的激光焊缝3D位置数据。对采集到的焊缝位置信息展开全局... 一般二维数据传感器在智能焊接领域应用中,跟踪焊缝区域时,焊接枪抖振会导致跟踪误差大的问题,提出基于3D激光扫描传感器的激光焊缝自动跟踪方法,应用3D激光扫描传感器获取到完整的激光焊缝3D位置数据。对采集到的焊缝位置信息展开全局最优解处理,提取激光焊缝的相关特征。对激光焊缝跟踪相关的距离特征进行分类处理:设计模糊跟踪算法,利用基本论域方法建立目标边缘特征模型,调整激光焊缝隶属度参数,实现目标融合特征分类。在激光焊缝特征分类的基础上,利用变论域理论提高焊接跟踪控制准确率和焊缝成形检测效率,完成焊缝区域的控制跟踪,实现无人化焊接。实验结果表明:这种方法在减小跟踪误差中有明显的效果。 展开更多

关键词 3D激光扫描传感器 激光焊缝 自动跟踪 数据拼接 免疫反馈算法

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基于双目视觉技术的激光再制造机器人跟踪系统

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作者 王一如 樊秋波 种法力 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第3期216-220,共5页

为提高激光再制造机器人跟踪性能,研究了一种基于双目视觉技术的激光再制造机器人跟踪系统。首先分析环境信息,再利用激光器采集机器人环境信息,设计机器人跟踪控制单元,然后对机器人的运动进行控制,最后设计机器人跟踪程序。至此,完成... 为提高激光再制造机器人跟踪性能,研究了一种基于双目视觉技术的激光再制造机器人跟踪系统。首先分析环境信息,再利用激光器采集机器人环境信息,设计机器人跟踪控制单元,然后对机器人的运动进行控制,最后设计机器人跟踪程序。至此,完成机器人跟踪系统的设计。实验结果表明,本系统不仅缩小了激光再制造机器人跟踪误差,左右偏差均为0.12 cm,还具有更好的激光再制造机器人避障精度,最高可达到97%,具有更高的实际应用价值。 展开更多

关键词 双目视觉技术 激光再制造机器人 跟踪系统 跟踪偏差 性能测试

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电离能下降对于硅等离子体辐射不透明度影响的研究

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作者 胡峰 孙言 +4 位作者 梅茂飞 韩崇 潘跃武 吴苗 刘浩 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2022年第1期85-89,共5页

电离能下降的现象与等离子体的成分、电离分布、热力学、输运性质息息相关,其精确测量值对于整个实验的模型检验和方案设计都至关重要.本文考虑粒子数的涨落,对经典的Stewart和Pyatt的模型进行修正,并耦合进先前发展的等离子体模型.利... 电离能下降的现象与等离子体的成分、电离分布、热力学、输运性质息息相关,其精确测量值对于整个实验的模型检验和方案设计都至关重要.本文考虑粒子数的涨落,对经典的Stewart和Pyatt的模型进行修正,并耦合进先前发展的等离子体模型.利用修正的模型对熊刚等人的实验进行了解释,发现当前模型所得结果要优于其他理论结果,与实验更加一致. 展开更多

关键词 等离子体 温度 密度 涨落 不透明度

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制备过程对Cu-Fe复合载氧体特性的影响 被引量：1

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作者 蒋守席 沈来宏 闫景春 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1206-1211,共6页

基于燃烧法制备Cu-Fe复合载氧体,在小型固定床反应器上以气体CO作为还原介质,研究了Cu-Fe复合载氧体失氧情况及CO 2产率;采用X射线衍射分析(XRD)的手段,考察了制备过程中煅烧温度和煅烧时间对Cu-Fe复合载氧体物相和循环反应特性的影响... 基于燃烧法制备Cu-Fe复合载氧体,在小型固定床反应器上以气体CO作为还原介质,研究了Cu-Fe复合载氧体失氧情况及CO 2产率;采用X射线衍射分析(XRD)的手段,考察了制备过程中煅烧温度和煅烧时间对Cu-Fe复合载氧体物相和循环反应特性的影响。结果表明:当煅烧时间为8 h、煅烧温度为900℃时,制备的Cu-Fe复合载氧体中的CuO和Fe 2O 3能完全反应生成CuFe 2O 4,且Cu-Fe复合载氧体的氧化还原性能随着循环反应次数的增加而逐渐增加,保持了较好的循环反应性能和较高的反应活性。 展开更多

关键词 化学链 Cu-Fe复合载氧体 煅烧时间 煅烧温度

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玻璃晶化法制备氧化物透明陶瓷研究进展 被引量：1

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作者 周春鸣 陈航 +9 位作者 陈旭 李建强 曹月 李延彬 周天元 邵岑 陈士卫 康健 陈浩 张乐 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第9期1555-1569,共15页

透明陶瓷是一种具有广阔应用前景的无机非金属材料,但以粉末烧结为主的传统制备策略存在依赖高质量原料粉体、需要长时间高温处理、设备和工艺复杂、生产成本高等技术限制。玻璃晶化法是通过调控晶化过程实现玻璃全部结晶并且获得透明... 透明陶瓷是一种具有广阔应用前景的无机非金属材料,但以粉末烧结为主的传统制备策略存在依赖高质量原料粉体、需要长时间高温处理、设备和工艺复杂、生产成本高等技术限制。玻璃晶化法是通过调控晶化过程实现玻璃全部结晶并且获得透明陶瓷的新方法,因其可以克服与传统透明陶瓷加工相关的技术困难,并在合成高致密度、无气孔、非立方相、纳米结构透明陶瓷等方面具有独特的优势,而受到人们的广泛关注。本文首先从玻璃晶化法制备氧化物透明陶瓷的工艺方法和组分体系两方面入手,详细概述了该方法的发展历程和研究现状。接着,指出了目前研究中存在的问题,并对其未来发展前景进行了展望,以期该方法能够广泛应用于制备下一代高性能透明陶瓷材料。 展开更多

关键词 玻璃晶化法 玻璃 氧化物透明陶瓷 非立方相 纳米结构 组分体系

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