Design and Performance Analysis of Micro Proton Exchange Membrane Fuel Cells

This study describes a novel micro proton exchange membrane fuel cell(PEMFC)(active area,2.5 cm2).The flow field plate is manufactured by applying micro-electromechanical systems(MEMS) technology to silicon substrates to etch flow channels without a gold-coating.Therefore,this investigation used MEMS technology for fabrication of a flow field plate and presents a novel fabrication procedure.Various operating parameters,such as fuel temperature and fuel stoichiometric flow rate,are tested to optimize micro PEMFC performance.A single micro PEMFC using MEMS technology reveals the ideal performance of the proposed fuel cell.The optimal power density approaches 232.75 mW·cm-1 when the fuel cell is operated at ambient condition with humidified,heated fuel.

微正压条件下板式降膜MVR蒸发装置的工艺设计与应用

传统负压蒸发技术存在传热效率低、设备投资大、真空稳定性差、水质不稳定、最终乏汽冷凝成本高等问题。深入研究微正压蒸发理论依据及应用条件,提出热能平衡因子Δqz是控制微正压蒸发系统稳定运行的关键因素,不凝气外排所携蒸汽热能及冷凝水、外排浓水热能的回收是保障微正压工况下MVR系统平稳运行的重要措施。MVR板式降膜蒸发工艺在微正压条件下运行,装置产水矿化度小于等于30 mg/L,降膜蒸发板换热系数相较于微负压蒸发提高10%以上,总体设备投资减少约6%~8%,消泡剂、pH调节剂加药量大幅减少。通过对比微负压与微正压两种工况下的运行数据表明:微正压控制蒸发工艺参数具有产水水质更优、换热系数更大、投资更省、能耗更低、降低药剂耗量等优势。

改良3D数字化导板辅助穿刺在微球囊压迫术治疗原发性三叉神经痛中的应用

目的探讨改良3D打印数字化导板在微球囊压迫术(percutaneous microballoon compression,PMC)治疗原发性三叉神经痛(primary trigeminal neuralgia,PTN)的应用价值。方法纳入2019年9月至2022年1月于徐州市中心医院口腔科治疗的42例原发性三叉神经痛患者,按随机数字表法分为试验组(采取3D打印技术制作导板引导穿刺,共22例)和对照组(采取传统Hartel前入路法定位穿刺,共20例)。比较两组患者术中一次穿刺成功率、穿刺时间、手术时间及患者承受辐射量、术后并发症等,记录患者术后巴罗神经病学研究所疼痛强度表(Barrow Neurological Institute Scale,BNI)评分、面部麻木、角膜反射减退及咀嚼无力等情况。结果试验组患者在术中一次穿刺成功率(χ^(2)=21.51,P<0.001)、穿刺时间(Z=-5.51,P<0.001)、手术时间(t=9.37,P<0.001)及C形臂扫描次数(Z=-4.59,P<0.001)等方面明显优于对照组;试验组患者术后BNI评分Ⅰ级21例(95.5%)、Ⅱ级1例(4.5%),对照组患者术后BNI评分Ⅰ级17例(85.0%)、Ⅱ级2例(10.0%)、Ⅲ级1例(5.0%),差异无统计学意义(P>0.05);试验组术后出现咀嚼无力16例、结膜炎1例、唇周疱疹10例,对照组术后出现咀嚼无力18例、结膜炎2例、唇周疱疹11例、单眼失明1例,两组术后并发症差异无统计学意义(P>0.05);术后平均随访12个月,试验组和对照组均无复发。结论改良3D数字化导板引导经皮穿刺微球囊压迫术治疗原发性三叉神经痛,能在一定程度上提高穿刺的准确性和安全性,明显缩短手术时间,减少患者辐射损伤,提高手术成功率,有较高的临床应用价值。

各向异性导电胶膜新型填充粒子的研究

用分散聚合法合成了直径为3μm左右的聚苯乙烯核,在核表面化学镀形成带小突起的镍合金导电层,制成ACF新型填充粒子,对聚合物核做了粒径分布、比表面积测试,对核以及导电微球做了环境扫描电镜(ESEM)测试。结果表明:制备的导电微球密度小,呈单分散,镀层结构致密,镀层表面形成了近球形、锥形及其它不定形突起。这些突起可以刺穿电极的氧化膜。实践证明通过控制工艺参数实现控制镀层结构是一条可行方法。

LCD导光板微结构成型技术及发展趋势

导光板表面的微结构是实现其导光功能的光键,随着计算机模拟技术的发现,微结构的新型设计不断涌现,而微结构成型技术随之不断发展。文章介绍了导光板微结构的基本形式、微结构的成型方法及发展情况,对导光板微结构成型技术的发展趋势做出展望。

金属表面自纳米化及其复合改性技术研究进展

结合国内外表面自纳米化的研究成果,综述了表面纳米晶层产生的机理及表面自纳米化对材料表面硬度、摩擦磨损性能、抗疲劳性能以及耐腐蚀性能等的影响,总结了表面纳米晶层的优势,并针对表面纳米晶层性能及单一表面处理技术的不足,详细介绍了金属表面自纳米化与等离子体扩渗、微弧氧化及化学镀等常规表面处理相结合的复合改性技术研究进展,阐明了复合处理技术在材料性能提升上的巨大优势。最后,指出了复合处理技术面临的挑战,并从加强作用机理的研究、复合处理工艺系统性研究以及推进工业化应用等方向着手,提出应充分发挥金属材料表面自纳米化这一普适性的表面处理手段与其他表面改性技术复合的优势。希望为实现金属材料结构功能一体化,促进高性能新型材料和高性能复相表层的研究开发,加快复合改性技术工业化应用的进程提供借鉴与支撑。

换热技术从大型化向微小化的发展

在分析传统换热器结构特点的基础上,具体分析了目前常用紧凑式换热器的结构、性能及应用情况,阐述了微型化学(化工)机械系统的发展及应用情况。以氨冷器为例,分别进行了板翅式换热器和另一种高效的小型换热装置———热管换热器的设计,表明板翅式换热器具有更加高效的换热效率和紧凑的结构,由此综合说明了换热技术从大型化向紧凑化、微小化发展的必然趋势。进一步以典型的微型化换热器装置———微通道换热器、微通道蒸发器和微通道加热器为例,具体分析了微型换热技术广阔的应用前景。

基于准LIGA工艺的微型传动齿轮制作

研究了结合多层光刻胶工艺和金属牺牲层法制作微型传动齿轮的加工工艺,并给出了部分实验结果。

新型细晶强化Q460级中厚板的研制

为减少传统的Nb -V复合微合金化Q4 6 0级低合金高强度结构钢板中的合金含量,利用细晶强化和析出强化机理,研制了不添加V而Nb含量为0 0 1%～0 0 2 %的新钢种UP4 6 0。同时通过合理的控冷工艺设计,使钢板获得良好的力学性能和金相组织。

微小型齿轮加工技术

微小型齿轮是微机电系统的主要零部件,其加工工艺是微机电系统的重要技术。总结并分析了微小型齿轮加工的各种工艺方法,包括LIGA和准LIGA、WEDM工艺、微塑性成形、微刻蚀加工、微细切削加工等方法,介绍了各种方法加工微小型齿轮的研究成果,并指出了其适用范围及优缺点。微细切削微小型齿轮的加工技术又分为微细成形铣削和微细滚削加工,对应齿轮的仿形加工和范成加工方法,与其他加工方法相比,微细切削尤其是微齿轮的滚削加工,具有加工精度高、效率高、成本低、材料适用范围广等优点,更易实现零件批量柔性化的需求。

微弧氧化陶瓷层后处理技术的研究现状及展望

微弧氧化陶瓷层表面孔隙的存在加速了陶瓷层的腐蚀,后处理技术有效地提高了微弧氧化陶瓷层的耐蚀性、耐磨性和功能性。本文介绍了水热处理、溶胶凝胶技术、化学镀和有机涂覆技术等在微弧氧化陶瓷层后处理中的应用情况,展望了微弧氧化陶瓷层的后处理技术的发展方向和前景。

多物理场耦合粉末成形中电热聚焦效应

为研究多物理场耦合粉末成形技术的低温超快速致密化成形机理,采用多物理场耦合粉末成形技术制备了微型铜齿轮。对铜粉末在600℃烧结过程的动力学曲线进行了分析,观察铜粉末分别在300、500和600℃烧结时试样断口的微观形貌,同时针对铜粉末烧结过程中的电流密度分布和温度场分布进行了数值模拟。研究发现,多物理场耦合粉末成形技术快速升温过程中,电场和热场在粉末颗粒中分布极不均匀,粉末颗粒接触处的电流密度和温度均远远高于颗粒其它位置的电流密度和温度,为此首次提出了"电热聚焦效应"。结果表明,电场和热场耦合并在颗粒接触点处高度聚焦产生的电热聚焦效应是多物理场耦合粉末成形过程中粉末材料实现低温超快速致密化成形的重要原因。

新型细晶强化Q420q宽厚板的研制

为减少传统的Nb-V-Ti复合微合金化Q420q钢中的合金含量,利用细晶强化和析出强化机理,在某4300 mm宽厚板轧机上生产出了不加微合金元素V、Ti且低Nb含量（0.02%-0.04%）的Q420q钢板。通过采用合理的控轧控冷工艺,使钢板获得良好的金相组织和力学性能,从而降低了生产成本。

纯钛超声微弧氧化-化学镀铜涂层的制备及抗菌性

为了赋予纯钛口腔种植体表面涂层生物活性及抗菌性,发挥酸蚀、微弧氧化技术、碱处理及化学镀铜技术各自优势,在TA2纯钛表面制备载铜生物涂层。研究了镀铜时间和温度对载铜含量及涂层表面形貌、结合力和抗菌性的影响。结果表明:钛基体酸蚀获得表面腐蚀均匀的微纳米结构,为超声微弧氧化提供了更多的氧化物生长空间;钛超声微弧氧化涂层碱处理使陶瓷层Ti O2活化,并利于载铜;利用多孔涂层进行化学镀铜时,涂层中铜元素含量随化学镀铜温度的升高和时间增长而增大,而涂层结合力随着化学镀铜时间增长而下降;50℃下化学镀铜3 min时,涂层抗菌率为98.3%,表面铜含量适宜,载铜破坏生物膜的形成使细菌黏附的微环境发生改变,造成细菌难以正常生长,实现了抗菌效果。

微型质子交换膜燃料电池构造技术进展

从膜电极组件的构造技术、双极板加工技术和整体制作与组装技术3个主要方面较为详尽地介绍了微型燃料电池构造技术的最新进展状况,对其技术特点以及发展前景开展了分析与讨论。

纳米材料绿色制版技术的版材研究

制版技术是印刷产业的关键技术之一。目前的印刷制版技术主要有激光照排制版技术和计算机直接制版技术。这两项制版技术是基于感光成像原理,需要显影、冲洗等化学处理过程。基于纳米材料的绿色制版技术无需感光成像,省略了显影、冲洗等化学处理过程,是一项环境友好、低成本的制版技术。其中,版材的纳微米结构对印刷质量有重要影响。简要介绍具有纳微米结构的版材的制备过程,通过优化版基制备条件,可以有效提高印版的分辨率和印刷适应性。

高性能桥梁用钢的研制

为满足桥梁载重、抗震、耐蚀等性能要求,济南钢铁集团总公司开发出了高性能桥梁用钢;介绍了其选用的化学成分和采用的控轧工艺,并通过力学性能和组织检测,证明该种钢能完全满足上述性能要求。

基于准LIGA技术的微齿轮制作

利用准LIGA技术可制造出固定的或可转动的金属微结构,被看作是影响下世纪微机械加工的一项重要技术。介绍了基于准LIGA技术的微齿轮的制作工艺,制作出了m=0.1mm,z=20的微齿轮,齿轮结构清晰,表面和齿廓曲线平滑,侧壁陡直。

微小型齿轮的微细滚削加工研究

用自行设计的微小型硬质合金齿轮滚刀进行了模数为0.175mm的微小型齿轮滚削加工研究。首先设计了相应模数的微小型齿轮滚刀,并详细阐述该刀具的设计过程,包括刀具材料的选择、结构形式的设计、齿形设计和刀具局部强度的校核等。简述了该滚刀的制造加工工艺,在微小型数控滚齿机上进行了微小型齿轮的滚削加工试验研究。结果表明,采用范成法即采用滚削工艺比仿形法即成形铣削加工出的微小型齿轮具有齿形分布均匀、渐开线齿廓精度高、光洁度好、毛刺少等优点,进一步证明了齿轮范成加工的优越性;微小型齿轮滚刀的合理设计和精确加工是微齿轮成功加工的关键环节和可靠保证;微细滚削加工仍是微小型齿轮批量加工较好的工艺方法之一。

集成器件化纳微结构炸药片制备及性能研究

为满足微型爆炸元件中含能材料集成化的需求,以RDX、HMX为研究对象,采用溶剂/非溶剂重结晶和软模板方法相结合,得到片状的RDX和HMX晶形。用扫描电镜（SEM）分别观察其表面形貌,发现RDX片有两种结构：六边形RDX片晶厚度约3μm,长在20~50μm范围内;四边形RDX厚度约1μm,长在10~50μm范围内;HMX片晶为长方形,厚度小于1μm,长在3~10μm范围内。对3种含能片进行撞击感度和热分解性能测试,结果表明：片状含能材料的撞击感度比类球形含能材料高,但分解放热峰值基本不变化。