基于柔性超声传感器的骨质状况检测系统

失重环境会造成骨质钙类流失,导致骨质状况显著下降,因此定期对骨质进行检测是必要的;针对传统骨质检测设备大多基于金属和半导体材料,柔韧性和可穿戴性较差且检测部位不全面的现状,提出一种基于便携式柔性超声传感器的人体骨骼状况检测系统;该系统采用定量超声和轴向检测理论,由超声传感器、FPGA控制电路和移动端APP构成,传感器封装改为柔性基底,能够全面检测身体的各个部位,在30名受试者的胫骨处进行实验测量;实验结果表明:该柔性超声骨质数据采集系统能量传递效率高达35%;在0.2 s内可完成检测和实时显示检测结果,误差小于0.3%;该系统在轻量化骨质检测系统领域有重要应用前景,有望取代传统骨质检测设备,为可穿戴器件的应用提供技术支持。

薄膜微结构的近红外透射诱导增强特性

在SiNx薄膜中引入微金字塔结构,综合利用包含界面的薄膜光学微结构的折射、衍射与干涉现象,实现透反射的调控.通过单点金刚石切削与纳米压印、等离子体各向异性刻蚀技术相结合,将大面积、高效率、低成本的微结构制备方法推广至光学薄膜中,实现了多种尺寸的金字塔薄膜微结构的制备,结构单元尺寸可以在1.5~10μm之间进行调控.光谱特性检测结果表明,SiNx薄膜微金字塔结构阵列在近红外至长波红外波段,表现出超宽波段的减反射特性;在0.8~2.5μm的近红外波段,反射率低于1.0%;在3~5μm的中红外波段,反射率小于2.5%;在10~12μm长波红外波段,平均反射率低于5%;与传统的四分之一波长抗反射膜系相比,SiNx薄膜微金字塔结构阵列的减反射效果的实现,无需膜系设计时的折射率匹配,简化了膜系结构.研究发现SiNx薄膜微金字塔结构阵列的近红外透射诱导增强特性,高度为2~4μm的SiNx薄膜微金字塔结构阵列,均在2.1μm波长处出现明显的透射诱导增强效应,且高为4μm,底宽为8μm的微金字塔结构阵列的透射增强作用最为明显,透射率达到了96%以上.实验检测与仿真分析证明,透射增强的位置和强度由微结构的形貌尺寸及其结构比例关系决定.

凝胶注模法制备多孔BiScO_3-PbTiO_3高温压电陶瓷及性能研究

为了拓展BiScO_3-PbTiO_3体系陶瓷的应用领域,采用凝胶注模工艺,对初始固相体积分数10%的准同型相界附近的BiScO_3-0.642PbTiO_3(记作BS-PT642)/混合物经球磨、注模、脱模、烘干、排胶,在1 100℃烧结,制备出多孔高温压电陶瓷.利用X射线衍射仪对多孔陶瓷进行物相分析,通过扫描电子显微镜观察样品的新鲜断面和抛光热腐蚀后表面的显微结构,并对其压电、介电和水声性能进行研究.研究表明,多孔BS-PT高温压电陶瓷为立方钙钛矿相结构,具有高静水压优值(HFOM)和高孔率结构,孔隙通道密实化清晰可见,没有显著的缺陷,且气孔之间相互连通,其中一个活跃的压电陶瓷相和一个被动空气相呈三维互连.样品的气孔率为31.8%,静水压优值为1 020×10^(-15)Pa^(-1),介电常数和压电常数分别为εr=620,d_(33)=213 pC/N.

氧化锌压电纳米发电机的频域特性仿真

ZnO压电纳米发电机是一种可在纳米尺度将机械能转换成电能的绿色能源器件,具有敏感度高、响应迅速、制备工艺简单等特点。如何有效提高压电纳米发电机的输出性能是该领域的研究热点。为了确定ZnO压电纳米发电机在构成电路系统时的输出特性,采用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics,针对两种不同形貌的ZnO纳米线结构,建立了相应的电路系统。在频域中,分析了振动频率、外接负载阻值、振动加速度、纳米线斜度与形貌五种因素对外接负载输出电压和功率的影响。结果表明:倾斜角为15°的平顶圆柱纳米线模型为最优模型结构,振动频率为400 Hz时,单根纳米线的峰值电压和峰值功率分别达到1.64 V和42.51 nW。

铌镁酸铅-钛酸铅薄膜的钙钛矿结构及介电特性

为了提高铌镁酸铅-钛酸铅(Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3,PMN-PT)薄膜的铁电特性,采用单一醇盐溶胶-凝胶法制备了PMN-PT薄膜,分析了铌镁酸铅-钛酸铅薄膜的钙钛矿结构纯度及介电特性.结果表明:PMN-PT薄膜具有(100)择优取向,钙钛矿结构纯度达到97.7%,晶粒尺寸为95~105 nm;室温下,其相对介电常数达到1 135,介电损耗低于4%,弥散相变温度为85~120℃.