UV-ozone-treated MoO_3 as the hole-collecting buffer layer for high-efficiency solution-processed SQ:PC_(71) BM photovoltaic devices

The enhanced performance of a squaraine compound, with 2,4-bis[4-（N,N-diisobutylamino）-2,6-dihydroxyphenyl] squaraine as the donor and [6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester （PC71BM） as the acceptor, in solution-processed or- ganic photovoltaic devices is obtained by using UV-ozone-treated MoO3 as the hole-collecting buffer layer. The optimized thickness of the MoO3 layer is 8 nm, at which the device shows the best power conversion efficiency （PCE） among all devices, resulting from a balance of optical absorption and charge transport. After being treated by UV-ozone for 10 min, the transmittance of the MoO3 film is almost unchanged. Atomic force microscopy results show that the treated surface morphology is improved. A high PCE of 3.99% under AM 1.5 G illumination （100 mW/cm2） is obtained.

Fabrication of Perovskite-Type Photovoltaic Devices with Polysilane Hole Transport Layers

Perovskite-type photovoltaic devices with polysilane hole transport layers were fabricated by a spin-coating method. In the present work, poly(methyl phenylsilane) (PMPS) and decaphenylcyclopentasilane (DPPS) were used as the hole transport layers. First, structural and optical properties of the PMPS and DPPS films were investigated, and the as-prepared PMPS and DPPS films were amorphous. Optical absorption spectra of the amorphous PMPS and DPPS showed some marked features due to the nature of polysilanes. Then, microstructures, optical and photovoltaic properties of the perovskite-type photovoltaic devices with polysilane hole transport layers were investigated. Current density-voltage characteristics and incident photon to current conversion efficiency of the photovoltaic devices with the polysilane layers showed different photovoltaic performance each other, attributed to molecular structures of the polysilanes and Si content in the present hole transport layers.

Lowering the driving voltage and improving the luminance of blue fluorescent organic light-emitting devices by thermal annealing a hole injection layer of pentacene

We chose pentacene as a hole injection layer（HIL） to fabricate the high performance blue fluorescent organic lightemitting devices（OLEDs）. We found that the carrier mobility of the pentacene thin films could be efficiently improved after a critical annealing at temperature 120℃. Then we performed the tests of scanning electron microscopy, atomic force microscopy, and Kelvin probe to explore the effect of annealing on the pentacene films. The pentacene film exhibited a more crystalline form with better continuities and smoothness after annealing. The optimal device with 120℃ annealed pentacene film and n-doped electron transport layer（ETL） presents a low turn-on voltage of 2.6 V and a highest luminance of 134800 cd/m^2 at 12 V, which are reduced by 26% and improved by 50% compared with those of the control device.

Dependence of Performance of Organic Light-emitting Devices on Sheet Resistance of Indium-tin-oxide Anodes

The dependence of the performance of organic light-emitting devices（OLEDs） on the sheet resistance of indiumtin-oxide（ITO） anodes was investigated by measuring the steady state current density brightness voltage characteristics and the electroluminescent spectra. The device with a higher sheet resistance anode shows a lower current density, a lower brightness level, and a higher operation voltage. The electroluminescence（EL） efficiencies of the devices with the same structure but different ITO anodes show more complicated differences. Furthermore, the shift of the light-emitting zone toward the anode was found when an anode with a higher sheet resistance was used. These performance differences are discussed and attributed to the reduction of hole injection and the increase in voltage drop over ITO anode with the increase in sheet resistance.

A wireless-communication-based measurement of gas pressure with capsule-slime sealing device

To solve the existing problems of imperfect sealing and the inaccurate measurement of gas pressure in traditional sealing,the present study builds a new model of capsule-slime sealing device based on wireless pressure gauge.The new sealing device is mainly composed of two sets of capsules,a capsule connecting piece and a slime part,measures the pressure through the wireless communication technology,and seals through chemical reaction in the capsule,which generates gas to expand the capsule and extrude the pre-stored slime.Two methods of extruding pre-stored slime are proposed:in the first method,transverse force is generated by the expansion of the capsules at both ends,pushing the capsules toward the middle through the chute and squeezing the pre-stored slime out;in the second,high-pressure gas generated in the capsules is led into the expansion tube,which is inserted into the storage tube,squeezing it and letting the slime out to complete the sealing process.Then the research studies the effect of sealing under the condition of drilling with the structure of slime storage tube.The results indicate that the maximum standing time of slime wrapped in metal net is 2 h,instead of the expected 10 d,failing to meet the sealing requirements.When the slime viscosity is 1200–3000 m Paás in the structure of slime storage tube,the best viscosity of slime is achieved and can simulate sealing the drilling hole(5–4,4–2.36,2.36–1.18,1.18–0.15 mm in diameter),as well as the gap caused by mixed sand accumulation.

Recombination Efficiency and Width in Bilayer Organic Light-emitting Devices

A bilayer model with ohmic anode contact and injection limited cathode contact has been proposed to calculate the recombination efficiency and recombination zone width of the device. The effects of the thickness of hole transport layer and the barriers of organic/organic interface on the combination efficiency and recombination width have been discussed. It is found that： （1） When the electrons are blocked fully and the holes are not blocked significantly at the organic/organic interface, for a given Lh/L, the recombination efficiency increases with increasing the applied voltage, but at a higher applied voltage, the recombination efficiency decreases with increasing Lh/L; （2） The recombination efficiency increases with increasing applied voltage and Hh＇, and when applied voltage and Hh＇ exceed some value, the recombination efficiency appears as a plateau; （3） The recombination width decreases with increasing the applied voltage and Lh/L. This model might explain the relative experiment phenomena.

油菜高速机械离心式集排器设计与试验

针对传统油菜机械离心式集排器高速作业时供种及投种能力不足,导致排种量与作业速度不匹配、排种性能不稳定等问题,设计了一种被动式供种、“圆孔+渐变孔柱”组合式型孔投种的油菜高速机械离心式集排器。构建了供种、投种过程中的力学模型,分析确定了影响排种性能的关键结构参数;利用EDEM离散元仿真开展了供种调节高度对供种速率调节量影响的试验,结果表明当供种调节高度为3~8 mm时,供种速率在64.95~357.54 g/min范围内可调;采用两因素三水平正交试验分析了限种套筒下摆高度及倾角对初始种量、临界转速及环状种层最大高度的影响。通过台架试验确定了较优限种套筒结构参数,结合高速摄影对比了5种型孔结构下动锥体转速与排种量关系,确定最优型孔结构为“圆孔+渐变孔柱”组合式型孔。较优参数组合集排器排种性能验证试验结果表明:当转速为115~205 r/min时,排种速率为60.96~355.76 g/min,油菜各行排量一致性变异系数均低于5.2%,总排量稳定性变异系数均低于1.3%,破损率低于0.5%,满足作业速度6~12 km/h时的排种量要求。田间试验结果表明,当机组作业速度为7.89、11.98 km/h时,油菜各行植株均匀性变异系数低于11%,种植密度为43~58株/m^(2),满足油菜精量播种要求。

谷子穴播机勺链式导种装置设计与试验

针对谷子播种时在导种管内弹跳严重,导致谷子落地后成穴性差的问题,设计了一种谷子穴播机勺链式导种装置。其工作原理为通过约束种子运移轨迹提高其落地后成穴性,对关键零部件进行了设计,对纳种与投种过程进行了运动分析,确定了影响导种性能的重要因素。为获得最佳参数组合,分别以圆形勺、方形勺、方形平嘴勺3种种勺型式和ABS、橡胶、亚克力3种材料为因素进行单因素试验,试验结果表明方形平嘴勺和橡胶材料效果最佳。在此基础上,以纳种角度、纳种高度和链轮转速为纳种试验因素,以纳种合格率为评价指标;以投种高度、投种角度和链轮转速为投种试验因素,以穴径合格率、穴粒数合格率及穴距变异系数为投种评价指标,通过EDEM离散元仿真软件分别进行纳种过程与投种过程的三因素五水平二次正交旋转组合仿真试验。纳种过程最佳参数组合为:纳种角度45.95°、纳种高度74.05 mm、链轮转速1.76 r/s;投种过程最佳参数组合为:投种角度53.51°、投种高度25.96 mm、链轮转速1.98 r/s。为进一步验证导种装置性能,在最佳参数组合下进行台架验证试验与对比试验,验证试验中纳种合格率为95.53%、穴径合格率为93.29%、穴粒数合格率为94.73%、穴距变异系数为7.46%,台架验证试验结果与仿真试验结果基本一致,相对差值均小于5%;对比试验结果表明,安装勺链式导种装置的播种效果明显优于安装导种管的播种效果,穴径合格率、穴粒数合格率、穴距变异系数最大可提高2.75、3.43、3.25个百分点。

单针振动气力式辣椒精量排种器设计与试验

【目的】育苗移栽是辣椒种植普遍采用的方式,针对辣椒穴盘育苗播种环节存在的漏播现象,设计了一种用于漏播补种的单针振动气力式辣椒精量排种器,用于对穴盘中的空穴进行补种,从而提高生产效率。【方法】以“兴蔬皱辣2号”辣椒种子为研究对象,结合种子物理特性测定,对排种器振动供种机构、直线携种机构和控制系统进行分析和设计,并搭建了试验台。以种箱振动频率、气吸针真空度和气吸针直径为试验因素,以排种单粒率为试验评价指标,进行排种器单因素试验,确定种箱振动频率、气吸针真空度和气吸针直径具体取值范围分别为77~89 Hz、15~35 kPa和0.6~0.8 mm。在此基础上进行响应面试验,运用Design-Expert软件对试验数据进行方差分析、响应曲面分析和试验因素优化求解。【结果】确定了排种单粒率影响因素由大到小为气吸针真空度、气吸针直径和种箱振动频率,得出排种器最优作业参数为气吸针真空度27 kPa、气吸嘴直径0.7 mm、种箱振动频率85 Hz,样机试验排种单粒率为98.25%。【结论】该单针振动气力式辣椒精量排种器工作稳定,排种单粒率高,满足辣椒精量播种作业要求。

鸭嘴式谷子穴播排种器设计与试验

针对现有谷子排种器条播时重播严重的问题,结合农艺要求,设计了一种鸭嘴式谷子穴播排种器,并分析了排种器的工作过程,确定了排种器与鸭嘴式扎穴器的组合以及排种器转速、取种管直径、取种管角度。采用响应面优化试验,分析了排种器转速、取种管直径、取种管角度对穴粒数合格率、漏播率及重播率的影响,结果表明:在取种管角度为55°、取种管直径为8.5 mm、排种器转速为60r/min时,穴粒数合格率为96.70%,漏播率为1.74%,重播率为1.56%,排种性能较优。

玉米大豆兼用腔盘组合孔式排种盘设计与充种性能试验

针对玉米大豆带状复合种植条件下传统机械式排种器不易实现二者兼用精量排种要求、现有气力式排种器排种速度提高因型孔漏充存在漏播断条等问题,设计了一种具有腔盘组合孔结构的排种盘,分析确定了排种盘关键结构参数,构建了吸附过程和吸运过程力学模型。应用EDEM离散元仿真与台架试验相结合的方法进行了排种盘型式优选试验,结果得出:腔盘组合孔式排种盘具有提高充种室种群定向运移平均速度和增大拖拽充种角的作用,有效抑制了型孔漏充率。以安装优选种盘的玉豆兼用排种器为对象,以机组前进速度和工作负压为试验因素,以漏充率和充种合格率为试验指标,采用二因素全因子试验设计开展了充种性能试验,结果表明:当机组前进速度为4.0~7.0 km/h、工作负压在3.0~4.0 kPa时,玉米和大豆种子漏充率均小于3.6%、充种合格率均不小于96%。田间验证试验表明,在机组前进速度为4.0~7.0 km/h、工作负压为3.0~4.0 kPa条件下,腔盘组合孔式排种盘的排种器播种玉米和大豆漏充率分别不大于3.8%、4.2%;当工作负压为3.0 kPa、机组前进速度为7.0 km/h时,自扰动腔盘组合孔式排种盘相比无扰动平面排种盘,播种玉米和大豆漏充率分别下降14.8、12.6个百分点。

自张式膨胀管技术的研究与应用

孔内膨胀管钻探技术是保障复杂地层孔壁稳定的有效技术之一。本文针对易出现缩径、坍塌、掉块的强水敏性地层,提出了一种自张式膨胀管护壁方法,并根据该方法的护壁原理研制了相适配的新型扩孔钻具、膨胀管及膨胀管投送装置,在不改变钻孔结构的情况下,对复杂孔段进行局部扩孔,投送膨胀管借助自身张力自然弹开而固定在相应的扩孔段,实现钻进时护壁。通过室内及现场试验对机具进行了优化,最终取得了良好的应用效果。试验证明:该方法操作简单可靠、易于定位,相较于水泥浆护壁具有处理速度快、停待时间短、减少重复处理等优势,适用于岩心钻探领域多孔段复杂地层的固壁与护壁,有利于降低孔内事故处理的成本、提高钻进效率,具有较好的推广应用价值。

基于大型农业机械的后桥壳体深孔加工装置设计

后桥壳体类零件是减速器、差速器、半轴、齿轮装配的基体,主要起到支承保护作用,应用十分广泛,为解决大型农业机械的后桥壳体零件上深孔加工存在的振动难题,设计了后桥壳体深孔加工装置。在分析了后桥壳体零件的加工要求及结构工艺性后,结合机械结构、液压、机械制造相关理论设计了该装置,由刀杆装置、液压弹性活动顶尖装置、工件定位装夹装置、液压装置4部份组成。针对后桥壳体零件的深孔加工时刀杆伸出太长,刀杆容易产生弯曲变形,加工时产生振动的问题,设计的装置采用液压弹性顶尖,加工时顶尖顶住刀杆左端,减轻了刀杆径向力的影响,避免了刀杆弯曲变形和加工时振动的产生,从而提高了零件的加工精度;刀具转速和刀具进给速度也可以相应调高,并且在刀杆上同时安装了粗、精加工刀具,深孔可以一次加工完成,使用新装置后,深孔的加工时间由40 min减少到2 min左右,加工效率提高了20倍。

探管式智能钻头参数测量装置研制与现场试验

现有螺杆上游的测量装置无法获得钻头位置处的真实数据,智能钻井在决策控制层面存在严重的数据偏见与不可预测的实施风险。为此,研制了一种探管式智能钻头参数测量装置,可以安装在钻头内部,在不改变现有钻具组合与施工工艺的前提下直接采集钻头处的真实数据;硬件结构仿真优化结果表明,30 L/s排量与80 MPa环空压力下,理论水力压耗小于0.1 MPa、安全系数为3.06。同时,基于六面法与ARMA+移动Kalman滤波,实现了该装置的误差标定与降噪。该装置在胜利工区现场试验9井次,配套井下工程参数测量短节进行了装置功能验证与井下数据对比,融合综合录井数据进行了试验井提速分析与参数优化决策。试验结果表明,探管式智能钻头参数测量装置能够获取钻头位置处的真实数据,能够为针对性提速提效分析与钻井参数优化提供可靠依据。

高温循环作用含孔砂岩动态力学特性试验研究

为研究高温循环作用含孔砂岩动态力学特性,利用SHPB试验装置对常温和经历200~800℃高温循环作用后含孔和完整砂岩试件开展冲击压缩试验。研究表明:随循环作用温度升高,砂岩试件由灰色逐渐变成褐色;质量损失率、体积膨胀率和密度降低率等物理参数均呈增大趋势,超过400℃时变化幅值显著增加;常温砂岩含有少量微孔隙,随循环作用温度升高试件表面微孔隙数量增多、宽度增大。高温循环作用后含孔试件动抗压强度呈二次函数关系减小趋势;动应变和动弹性模量则分别呈幂函数增大和线性函数关系减小趋势。随循环作用温度升高,试件破碎程度加剧,破碎块度减小,分形维数呈幂函数关系增大趋势;循环作用温度超过400℃时,试件动抗压强度、动应变、平均粒径和分形维数变化幅值均显著增大。研究成果对深部矿山资源开采和地热利用具有一定参考价值。

宝山矿业公司破碎筛分系统优化

随着宝山矿业公司铁精矿、稀土精矿产量的增加,需要提高球磨机处理量来增加产量,而提高球磨机处理能力最有效的措施就是增加球磨机给料的细粒级含量,实现多碎少磨。文章对宝山矿业公司现有破碎筛分系统进行了优化,通过改进破碎机布料器、调整中碎机偏心距、改进振动筛筛网筛孔尺寸,细碎机台时产量提高了40.71 t/h,破碎机作业率大幅度降低;中碎机衬板使用寿命延长了15天,细碎机衬板使用寿命延长了30天;振动筛的筛分效率由81.43%提高至84.70%,其筛下-12 mm含量由81.43%增加至94.12%;球磨机处理量增加至380 t/h,为铁精矿、稀土精矿的增产创造了条件。

封孔器锥面端头与钻孔残留煤渣的力学作用分析及应用

分析封孔器锥面端头与钻孔残留煤渣的力学作用,有助于利用锥面端头的减阻效应,提高封孔器的送入孔深与速度。首先,在锥面端头受力分析基础上,推导了锥面端头移动最小推力计算公式,并通过试验研究验证了其正确性;然后,分析了堆积煤渣承受的侧向力,并揭示了锥面端头减阻机理;最后,应用理论研究结果,提出了锥面端头优化设计思路,改进了封孔器,并开展了现场试验。试验结果表明:锥面端头移动最小推力与端头重力、端头锥面角度、端头锥面与煤渣的最大静摩擦系数、堆积煤渣厚度和端头锥底半径均呈正相关性关系(与锥面角度呈正切函数关系);锥面端头通过降低堆积煤渣厚度及接触面顶端堆积煤渣剪切应力实现减阻;改进型封孔器可以降低阻力、提高送入速度与孔深。

一种主螺栓孔清洗装置的研制

提出一种主螺栓孔清洗装置的研制方案和系统构成,对该清洗装置的基本功能及关键技术进行了理论研究。对清洗装置的行走状态,以及清洗组件和定位干燥组件升降模组进行了分析,分析结果表明,该装置可正常行走且不打滑、可完成升降模组的升降操作。提出一种新型自适应定位系统,该清洗装置通过接近开关感应清洗位置实现粗定位,再利用定位干燥筒的导向定位段实现精定位;支架组件始终提供一个径向拉力,车架组件受拉力有向中移动的趋势,但由于侧轮作用将始终与法兰外圆贴紧,从而实现清洗装置的完全定位。对精定位后的误差进行了分析,清洗组件轴线偏差不超过0.3453mm,满足要求。提出利用弹簧片对清洗刷进行限位和复位的方法,并对其设计参数进行仿真优化分析,结果表明,当弹簧片厚度取0.4mm时可有效清洗螺孔。

反应堆压力容器主螺栓孔的视频扫查装置

反应堆压力容器螺栓孔是压力容器顶盖设备的重要组成部分。由于每次换料大修均需通过主螺栓的旋出和旋入来开关反应堆压力容器顶盖,故主螺栓孔容易产生接触损伤。针对此问题,开发了一套螺栓孔内表面视频扫查装置,介绍了该装置的研制方案和系统构成,并对其进行了功能测试,对压力容器的螺栓孔进行检查,测试结果表明,该装置可以在压力容器法兰表面绕中心轴周向行走,运动准确,可靠性好,采集的视频图像清晰,畸变率低,满足使用需求。同时,该套视频扫查装置集成程度高,操作简单,兼具手动及自动模式,可显著降低现场工作人员承受的辐射剂量,提高在役检查的效率。

核工业遥操作电机快换装置的优化设计与实验

针对核工业热室电机遥操作快速更换存在维修难度大、耗时长等问题,基于现有电机快换装置,进行优化设计与实验。根据电机遥操作快换的设计需求,介绍了其整体结构和快换原理;以轴孔装配为机理分析在更换过程中出现卡阻与楔紧的原因,设计了一关节轴承的五自由度被动柔顺机构和两级轴孔导向装配结构;根据电机遥操作更换的流程,搭建实验平台,对电机快换装置进行各项参数测试。实验结果表明,其快换装置允许的位置误差范围为(-5~5)mm,姿态误差范围为(-0.08~0.08)rad;在位姿误差范围内,其成功率可以保持在90%以上;电机遥操作快换时间保持在190s左右。该研究降低了电机遥操作的操作难度和更换时间,大幅提高了电机快换装置的各项性能指标,为类似的产品提供了参考。