基于非对称电极的镁/钛电阻点焊接头的组织与性能

采用非对称电极对2 mm厚的AZ31B镁合金和TA2钛板进行了电阻点焊,研究了焊接电流和焊接时间对接头熔核直径和抗剪载荷的影响,分析了接头焊接区的微观组织。结果表明:随焊接电流的增大和焊接时间的延长,AZ31B/Ti接头的熔核直径增大,抗剪载荷呈先增大后稍微减小的变化趋势;当焊接时间为180 ms、焊接电流为16 kA和电极压力为3 kN时,接头的抗剪载荷最大,约为5.9 kN;在镁合金侧熔核内的靠近界面处形成了富Al的层状物,其内部形成了较多的结晶裂纹。基于非对称电极电阻点焊的AZ31B/Ti接头的形成过程是熔钎焊过程,熔核内靠近界面处的富Al层是制约接头性能的主要因素。

非对称电极交流电渗微泵流体驱动研究

通过非对称电极等效电路的理论模型获得了交流电渗流微泵的流速计算公式;分析结果和数值仿真具有较好的一致性,从而验证了该模型的正确性。等效电路的理论模型为非对称电极交流电渗流微泵的研究提供了有效的理论分析方法。

TEA CO_2激光器非对称电极系统的电场分布

设计了一种非对称电极,这种非对称电极的阳极是Chang电极或Ernst电极,阴极是由直线和圆弧构成的简单电极。通过比较和分析非对称电极和对称电极的特点发现,非对称电极系统中简单电极的边缘电场起伏最大。采用有限元方法计算了非对称电极系统中的简单电极取不同的直线长度和弧线半径时,非对称电极系统的电场分布,给出了选择非对称电极系统中的简单电极参数的依据。结果表明:这种非对称电极系统结合了解析电极和简单电极的优点,通过选择非对称电极系统的简单电极参数,它可以在TEA CO2激光器中产生边缘电场起伏小于0.06,且满足电极表面均匀场面积宽度要求的电场。

一种新型非对称电极的非接触压电微马达

提出一种基于非对称电极驱动的非接触压电微马达.圆盘型压电陶瓷作为激励源以产生周向行波.研究了该电极激励行波的条件.根据理论分析,设计了马达样机进,行了实验,并比较了对称电极和非对称电极两种情况下转子转速与频率的关系,得知非对称电极驱动明显提高了压电微马达的转速.

通过非对称电极实现IPMC单向弯曲

针对常规对称电极的离子聚合物-金属复合材料(IPMC)在交流信号的作用下仅能够产生往复摆动这种单一运动形式对其开发利用的限制,通过在传统IPMC铂电极表面的一侧镀铜制备出非对称电极IPMC,实现了IPMC的单向弯曲。利用扫描电镜对样品铂电极层表面镀铜的厚度观察,结果显示在IPMC电极一侧分别电镀1.01μm、2.59μm、3.80μm铜层;通过激光位移传感器对样品末端的位移进行测试,结果表明,在正弦电压信号的激励下,非对称电极的IPMC有单向弯曲的趋势,当镀铜层厚度达到3.80μm,即铜层厚度与铂层厚度之比达到2.06时,IPMC正向最大位移与负向最大位移相差5倍,单向弯曲的趋势明显,且倾向于向更厚的铂铜复合镀层方向弯曲。

非对称电极交流电热泵的流体输运及混合

为满足微流控芯片在化学分析、细胞培养、药物测试等领域中流体驱动与混合的需要,对传统经典非对称交流电热泵进行改进,提出多种样式具有混合功能的非对称电极交流电热泵.通过COMSOL三维建模,对不同种类的电热泵在不同电压下的输运效率、温度和混合效率进行定性及定量分析,并对其中混合效率最高的交替倾斜偏向电极的角度偏转参数进行讨论.结果表明:几种改进的非对称电极交流电热泵可实现输运与混合双功能,其中倾斜交替偏向电极的混合效率明显优于其他样式;在有限的区域内以25°倾斜度时交替偏向电极的混合效率最高,此时在有效值为7.070 V交流电压下,泵送速度可达69.53μm/s,比传统无混合功能的非对称交流电热泵速度67.16μm/s高出3.5%.

非对称电极数字光开关

提出了一种新型的数字光开关电极结构.用两组不对称的电极作用于Z切割LiNbO3Y分叉波导上,其中一组电极从Y分叉波导的顶端就开始对波导进行作用,由于开关电极加强了对Y分叉强耦合区的作用,因此开关的串扰有了很大的降低.用光束传输法(BPM)软件模拟了该结构的性能,与对称电极结构相比,开关电压在6V左右时串扰降低了约6dB,开关电压在6～9V之间时开关串扰<-20dB.

LiNbO_3 1×2非对称电极Y分叉数字光开关的研究

文章提出一种关于非对称电极低串扰数字光开关的新型设计方案,在Y分叉后端引入S弯曲波导,通过在Y分叉处的非对称电极和弯曲波导的弯曲电极处施加一定的同步电压,实现了比没有S弯曲的开关更低的串扰。此种设计采用有限差分光束传播方法(FDBPM)来分析,模拟结果显示,在光波长为1.55μm时,开关电压8 V,串扰<-25 dB。

孔有效利用的活性炭基非对称电极膜/电容脱盐系统(英文)

采用活性炭纤维为原料制备出膜/电容脱盐系统,提纯含氯化钠的水。OG系列活性炭纤维作为电极的活性材料,其比表面积和孔分布不同而呈现不同的活化程度。将这些材料用于膜/电容脱盐系统,评价了他们对钠离子或氯离子的脱盐性能。膜/电容实验在不同操作电位窗口、含盐溶液的进料速率和浓度下进行。OG系列活性炭纤维对每种离子的脱盐效率和电吸附量来评价膜/电容性能。结果表明,BET比表面积是确保高性能的必要因素。另外,炭材料最上端的浅孔有助于活性炭纤维比表面积的充分利用。OG7A样品的孔结构适合于钠离子吸附,OG10A和OG15A适于大量孔吸附氯离子。因此,非对称电极排列施加于吸附离子的尺寸,应考虑炭材料比表面积和孔面积的有效利用,以得到高性能的膜/电容脱盐系统。

非对称面电极硅基锗金属-半导体-金属光电探测器的设计

针对金属-半导体-金属(MSM)光电探测器暗电流抑制的机理,本文提出了一种具有非对称面电极结构的硅基锗MSM光电探测器的设计方法,利用ATLAS仿真软件分析了电极结构参数对暗电流的影响,并通过实验得出样品器件的暗电流降低至微安量级。实验结果表明,采用非对称面电极结构设计可以有效抑制硅基锗MSM光电探测器的暗电流,提高器件性能。

基于氧化改性煤粉的水伏发电机的构筑及其性能

煤的燃烧发电伴随有大量污染物和温室气体的产生,因此开发煤炭的新型绿色发电模式具有重要意义。水伏发电技术是利用材料与流体界面的相互作用来产生电能的新型发电模式,因其绿色、可持续和低成本的优势在近年来引起了研究人员的广泛关注。以煤粉为原材料,通过氧化改性调控煤粉表面的含氧官能度,利用抽滤的方法制备了改性煤粉/滤纸复合材料,组装了基于改性煤粉的蒸发发电装置。当器件被浸入水中时,水分子在蒸发和毛细力作用下由煤粉/滤纸复合膜底部向上定向传输,同时在表面呈电负性的氧化煤粉堆叠形成的通道中不断解离,氧化改性煤粉可排斥带相同电荷的阴离子而吸引带相反电荷的阳离子并在煤粉−水流表面形成双电层,流体中的离子因为移动速率的差异会在其传输的上下游位置分别形成阳离子和阴离子富集的区域并由此产生持续的流动电势。采用傅里叶红外光谱仪和纳米粒度分析仪对煤粉表面含氧官能团进行了表征。采用扫描电子显微镜对复合材料的微观形貌进行了观察。利用数字源表对器件发电性能进行了测试。当结合不对称电极工作时,其在纯水中工作能够产生高达0.72 V的电压,输出电流为0.4μA,输出功率最高达到29.28μW/m^(2)。以改性煤粉制作的发电机还克服了传统水伏发电机在高浓度盐溶液中发电性能下降的问题,经测试,在浓度为1 mol/L的NaCl溶液中依然可以保持0.9 V的稳定输出电压。通过多个水伏发电装置的串联还可实现对低耗能装置的供电,展现了其潜在应用价值。

交流电渗微泵理论模型与数值仿真

通过交流电渗流的产生机制及对非对称电极交流电渗微泵驱动原理的分析,建立了交流电渗微泵的物理模型和数学模型.根据微通道内电势分布满足Laplace方程,确定了交流电渗微泵微通道内电势及电场分布.并且利用设定的微通道内流场的边界条件,对Navier-Storks方程进行了数值仿真计算,获得了微通道内电渗流流场,分析表明其仿真计算与实验结果具有较好的一致性.从而验证了交流电渗微泵理论模型的正确性,为进一步研究和分析非对称电极交流电渗微泵提供了理论工具和仿真手段.

交流电渗微泵流速影响因素的研究

影响交流电渗微泵流速的因素很多,如电极参数、驱动信号参数、溶液的导电率等。通过分析非对称电极交流电渗驱动理论,揭示了交流电渗微泵非对称电极表面流速的计算方法。在分析电极表面流速计算方法的基础上,探讨了以上参数对交流电渗微泵流速的影响规律,这对设计非对称电极交流电渗微泵、驱动信号参数的选择及溶液性质的影响具有指导意义。

连续变焦的聚合物分散液晶电控透镜

介绍了一种基于聚合物分散液晶材料的连续调焦电控透镜.在聚合物分散液晶盒的上表面电极上刻蚀圆孔,形成一个非对称电极,在液晶盒上下极板之间,诱发一个非均匀电场,从而引起聚合物分散液晶材料的折射率非均匀分布,形成电控变焦透镜.阐述了聚合物分散液晶可调焦透镜的基本原理,分析了透镜孔径对聚合物分散液晶透镜焦距的影响,在直径3mm和6mm的圆孔条件下,分别测量了透镜焦距随电压的变化关系.结果表明:电压从50V加到170V的过程中,透镜焦距逐渐减短,刻蚀3mm圆孔的聚合物分散液晶盒焦距从1.361 63m到0.429 21m,刻蚀6mm圆孔的聚合物分散液晶盒焦距从1.769 92m到0.548 43m.

三维交流电渗流泵的流量增强效果

在交流电渗流(ACEO)泵的研究中,一般忽略电极厚度的影响;而三维交流电渗流泵通过将电极厚度设计成台阶形式后,可以大大提高电渗流泵的流量。数值研究了电极台阶高度对三维交流电渗流泵流量的影响。研究发现:在驱动电压幅值不变的条件下,随着台阶高度的增加,三维交流电渗流泵流量也会增大;而当台阶高度增加到一定程度后,流量又会随着台阶高度的增加而减小。因此,在三维交流电渗流泵的设计制造中,需要优化电极的台阶高度,选择合适的台阶高度可以极大地提高电渗流泵的流量。通过和传统交流电渗流泵的比较,还研究了三维交流电渗流泵对流量的增强效果。结果表明:在相同模型尺寸参数下,优化台阶高度后的三维交流电渗流泵能极大提高流量。

非线性及粒子空间效应对交流电渗流泵的影响

在交流电渗流(ACEO)泵的研究中,一般采用Debye-Huckel(D-H)线性近似法。但该方法只在电压很小时才成立,这和实际情况不符;此外,交流电渗流泵在大电压、高频率下的反向流现象也不能由D-H近似法给出正确的预测。当电压较大时,一般采用非线性的Poisson-Boltzmann(P-B)模型。但是,P-B模型也无法对交流电渗流泵在大电压、高频率下的反向流现象进行预测。在P-B模型中,溶液粒子被当作一个空间点,忽略了粒子间的相互作用以及粒子本身的空间体积效应。实际的粒子都有一定的空间体积,当电压较大、溶液浓度较高时,粒子的空间体积不应被忽略。由于粒子的空间体积,通过引入粒子空间效应对P-B模型进行修正后,给出了交流电渗流泵在较大电压下的数值模型,并对交流电渗流泵在较大电压下的高频率反向流现象进行了成功的预测。

碰撞对非对称射频鞘层特性的影响

对于大多数活性射频等离子体刻蚀工艺 ,由于放电室中两个电极的面积不等 ,使得两个电极附近的等离子体鞘层是非对称性的 .考虑离子与中性粒子的碰撞效应 ,建立了一种描述这种非对称射频鞘层动力学特性的自洽动力学模型 .数值结果显示碰撞效应对极板上的瞬时电压降、瞬时电子鞘层厚度。

测量不锈钢电化学噪声的非对称表面方法

提出一种基于同种材料不同表面处理的电极配对模式,采集非对称EN时域信号,主要反映单个电极的局部腐蚀扩展动态,从而拓展EN测量在不锈钢点蚀传播过程中的应用。结合EN与各个电极腐蚀电位的交替测量,提供各电极表面状态随浸泡时间的不同发展趋势的证据。研究结果有望提供一种EN测量局部腐蚀扩展过程的新模式,并建立EN信号与单电极上电化学腐蚀过程对应的电化学暂态模型,为测量、分析及预测钝性工程合金在海水中的局部腐蚀行为提供新的思路。

基于交流电场驱动的微流体运动特性模拟研究

为研究在交流电场驱动下微沟道中流体的运动特性,采用有限元的方法建立了非对称电极驱动流体的数学模型。微管道高为40μm,出口在交流微电极以后100μm处,通过多物理场耦合软件研究了交流微电极对数、驱动电压、频率与微沟道出口平均速度之间的关系,其中交流微电极对数、驱动电压与出口速度成正比,对于几何尺寸一定的微管道,在特定频率下可以得到最大出口速度。实例中微管道在1V电压下,最佳驱动频率为3500Hz,可获得的最大出口速度为9.6×10-8m/s。

柔性纺织基定向导湿电渗复合材料制备及性能测试

智能可穿戴纺织品的核心问题是柔性智能器件的研发。基于微通道电渗透原理,选取导电性好、耐久性良、化学稳定性突出的碳纤维为柔性阳极材料,导电性良好、柔性佳且具有一定疏水性的金属无纺布为柔性阴极材料,设计并研发了柔性非对称式定向导湿电渗复合材料,该柔性器件可在低电压(1?6 V)下驱动水分定向流动,水流通速率在6 V电压下可达到147.26μL/(min·cm2),该柔性器件具有低电压和高水通量的优点,可实现快速吸湿排汗,且具有良好的穿着舒适性,可广泛应用于运动服装、医疗防护等领域,安全性高,市场前景广阔。