一种基于高压静电纺丝工艺制备的P(VDF-TrFE)/PZT压电传感器及其在睡眠监测中的应用

针对日常睡眠监测的需求,提出一种基于高压静电纺丝工艺制备的P(VDF-TrFE)/锆钛酸铅(PZT)压电传感器并对其性能进行了研究。首先,介绍了P(VDF-TrFE)/PZT压电传感器的制作及封装流程。其次对其灵敏度,频率响应特性,瞬时响应和稳定性等进行了测试。结果表明,该传感器不仅具有良好的微观外貌形态,且相比于纯P(VDF-TrFE)压电传感器0.73 V/N的灵敏度,制备的含30%PZT的P(VDF-TrFE)/PZT压电传感器灵敏度是纯P(VDF-TrFE)压电传感器的2.5倍,达到了1.78 V/N。此外在低频下能够保持稳定压电输出且具备2 ms较快的响应时间。最后采用自制的P(VDF-TrFE)/PZT压电传感器测量人体心冲击信号,并通过支持向量机(SVM)训练睡眠分期模型实现了对睡眠质量的监测,四分类模型平均准确率达到72.5%,为可穿戴睡眠监测传感器的选择提供了参考。

P(VDF-CTFE)/DA@BTO层叠式结构复合薄膜的介电与储能特性研究

聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物在高储能密度、高脉冲储能领域具有广泛的应用前景。本文采用钛酸钡(BTO)纳米颗粒掺杂聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(P(VDF-CTFE))溶液,采用流延法制备P(VDF-CTFE)/BTO复合薄膜,探讨了不同BTO掺杂含量对复合薄膜微观结构、介电性能、储能特性的影响;采用多巴胺(DA)改性BTO以提升BTO与聚合物基体的相容性,改善复合薄膜的介电常数和电气强度;同时利用薄膜层间“击穿阻碍效应”制备层叠式结构复合薄膜以提升薄膜的储能特性。结果表明:使用DA改性BTO质量分数为10%的P(VDF-CTFE)/DA@BTO复合薄膜作为中间层、P(VDF-CTFE)作为外层制备的PV-BT-PV层叠式三明治结构复合薄膜,介电常数达到10.44,最大电气强度为362.25kV/mm,在500kV/cm电场强度下的充放电效率达到86.63%。

投影寻踪模型在偏氟乙烯储罐单元火灾爆炸指数评价中的应用

采用道化学公司的火灾爆炸指数法对偏氟乙烯(VDF)储罐单元进行危险分析与评价,定量得出采取安全补偿措施前后的单元火灾、爆炸危险指数,结果显示,采取安全补偿措施前单元的危险等级为Ⅴ级,采取安全补偿措施后单元的危险等级降为Ⅱ级。根据道化学的安全补偿指标体系,建立了基于遗传算法的投影寻踪评价模型,包括工艺、物质隔离和火灾控制3个维度,共24个评价指标,并制定了相应的评价标准。研究结果表明:计算机控制、其他工艺过程风险分析、标准操作程序(SOP)等几项指标对目标层的影响较大并依据评价结果提出了几项提升单元安全水平的建议措施。

1-氯-1,1-二氟乙烷催化裂解制备1,1-二氟乙烯研究进展

1-氯-1,1-二氟乙烷(HCFC-142b)催化裂解制备1,1-二氟乙烯(偏二氟乙烯,VDF)的方法虽已实现工业化,但因所用催化剂在高温下易积碳,导致催化剂失活,或因添加促进剂导致裂解时造成环境污染等问题而存在应用缺陷。本文通过对比研究金属及其盐类催化剂和非金属类催化剂应用于HCFC-142b催化裂解及抗结焦性能,为HCFC-142b裂解催化剂的选择及未来的研究方向提供参考。

共沉淀析出-热压技术制备高储能性能复合材料薄膜

高储能性能的储能电容器因其超快充放电速度、超高功率密度而在船载逆变器、光伏发电、航母弹射系统等领域受到广泛关注。提升现有电容器储能密度(Ue)能够加快实现电力电子技术设备的集成化并促进电力电子技术的快速发展。以聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯[P(VDF-CTFE)]为基体,以线性均聚物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为填料,限制P(VDF-CTFE)的结晶及铁电相变,采用共沉淀析出-热压技术替代传统溶液流延法,以实现复合材料结构的均一性。结果显示PMMA能够在P(VDF-CTFE)中均匀分布且限制铁电弛豫损耗,结合相场模拟分析可知均匀分布的PMMA能够优化电场分布,20vol%填充量时在372 MV/m的电场下获得10.1 J/cm 3的Ue与74%的能量释放效率(η),为高储能复合电介质薄膜的实用化提供科技支撑。

退火对PI/TiO_(2)/Pt/P(VDF-TrFE)/Pt柔性复合膜的铁电性的影响

本文采用溶胶凝胶法制备了PI/TiO_(2)/Pt/P(VDF-TrFE)/Pt柔性复合膜,研究了退火温度对复合膜中β相含量的影响。SEM电镜扫描结果显示,复合膜为截面清晰、结构致密性好、透光性强的二维结构。XRD衍射结果显示,在一定范围内,提高退火温度有助于α晶群转变为β晶群,130℃下β相含量达到最高,超过阈值温度后,结晶过程受到破坏,β相晶群含量明显下降。铁电测试结果显示130℃下,剩余极化强度最高为8.76μC·cm-2;温度继续升高会使铁电极化强度有明显下降,这可能与温度过高导致缺陷增多有关。

氮化铝绝缘层改性的聚偏氟乙烯基复合薄膜储能性能研究

聚偏氟乙烯(poly(vinylidene fluoride),PVDF)及其共聚物因具有高介电常数而备受关注,然而高电场下严重极化损耗和电导损耗限制了其更广泛的应用。在该研究中,应用磁控溅射技术将氮化铝(aluminum nitride,AlN)薄层沉积到聚(偏氟乙烯–三氟乙烯–氯氟乙烯)(poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene),P(VDF-TrFE-CFE),PVTC)薄膜表面,并制备三明治结构复合薄膜AlN/PVTC/AlN(APA)和多层复合薄膜AlN/PVTC/AlN/PVTC/AlN(APAPA)。系统地研究AlN薄层对PVTC薄膜储能性能的影响规律。实验结果表明,APAPA复合薄膜表现出较优异的介电和储能特性,其相对介电常数达到11.28(103Hz),是纯PVTC的1.49倍,介电损耗仍保持较低水平(tanδ=0.016)。此外,施加530kV/mm电场时,薄膜储能密度和效率分别达到16.62J/cm^(3)和63.8%,明显优于纯PVTC薄膜。由于宽禁带AlN薄层可以抑制电极处电荷注入及其在薄膜内部传输及热压工艺导致复合薄膜的晶相转变,使储能性能得到提升。该文所作研究为提高含氟铁电聚合物薄膜的储能性能提供一种表面改性方法。

基于静电纺P(VDF-TrFE)/BaTiO_(3)压电复合薄膜的制备及其性能

为了探究压电纳米发电机在给电子设备供电领域的应用潜力,提出一种在湿度变化的条件下通过静电纺丝法制备聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))/钛酸钡(BaTiO_(3))复合纳米压电薄膜的方法。利用扫描电镜、X射线衍射仪对压电薄膜进行表征,并以薄膜为基材制备纳米发电机,利用激振设备对其压电性能进行评估。激振实验表明,当纺丝环境相对湿度为65%时,由P(VDF-TrFE)质量分数为10%、BaTiO_(3)质量分数为1%的纺丝液制备的复合薄膜纳米发电机的压电响应输出最高,相较纯P(VDF-TrFE)提高了约2.0倍。实验表明,该纳米发电机可从日常运动中收集能量并为单片机供电,因此其在给低功耗电子设备供电领域具有较大的应用潜力。

基于高压静电纺丝法制备的P(VDF-TrFE)/ZnO/GR复合膜压电性能研究

提出了一种利用高压静电纺丝法制备P(VDF-TrFE)/ZnO/Graphene(以下简称GR)复合纳米纤维薄膜的方法,并对其压电性能进行了研究。首先,利用扫描电镜(SEM)观测复合薄膜的表面形貌并分析其X射线衍射(XRD)图谱。其次,将薄膜封装为三明治结构的压电纳米发电机(PNG)并研究了其压电性能。结果表明,含10%ZnO、0.1%GR的P(VDF-TrFE)/ZnO/GR复合薄膜压电纳米发电机开路输出电压和短路输出电流峰值为12.6 V、7.88μA,约是纯P(VDF-TrFE)薄膜的2.7倍、3.1倍。在激振力大小3.5 N,频率为5 Hz的条件下P(VDF-TrFE)/ZnO/GR压电纳米发电机的最大瞬时输出功率为33.85μW,持续激振21 min后,LTC3588-1毫微功率能量收集电源可以稳定输出3.3 V电压1.5 s。P(VDF-TrFE)/ZnO/GR压电纳米发电机具有良好的压电性能,具有成为自供电设备的潜力。

基于电热效应的带状制冷结构的模拟研究

提出了一种基于电热效应的带状电热模块的模块化固体制冷装置。在该装置中,由电热材料P(VDF-TrFE-CFE)三元聚合物制成带状电热模块,在驱动轮带动下依次通过电极、热端蓄热器、冷端蓄热器实现电热效应的4个阶段,实现连续供冷。利用数值模拟对该结构的一个制冷单元进行了研究,研究了电热模块的极化时间、长度、运动速度、温度跨度以及所施加的电场强度的影响。研究结果表明:电热模块的极化时间对获得稳定的制冷功率密度(CPD)至关重要。CPD随着电热模块长度的增大而增大,随着其运动速度的增大而增大,随着两端温度跨度的增加而减小,并且与电场强度表现出很强的正相关性。另外,不同电场强度下存在最佳的COP/COPc值。在温度跨度为3 K、电场强度为160 MV/m的情况下,该制冷单元的CPD达到了6.61 W/cm^(2)。

新能源动力电池与氯碱化工联系的分析

从锂离子动力电池产业与氯碱化工的联系的角度出发,分别介绍了动力电池的核心组成部分正极材料磷酸铁锂和三元锂正极的制备工艺、电解质六氟磷酸锂的制备工艺、聚偏氟乙烯(PVDF)电池隔膜的制备工艺以及下游动力电池湿法回收工艺环节。

基于ZnO掺杂的P(VDF-TrFE)柔性摩擦电压力传感器

通过静电纺丝技术制备聚偏氟乙烯三氟乙烯和氧化锌(P(VDF-TrFE)/ZnO)复合膜作为柔性摩擦电压力传感器的核心层.探究了氧化锌掺杂量对压电性能的影响,场发射扫描电镜(FE-SEM)结果显示氧化锌的分散较为均匀,纳米纤维的平均直径约为425 nm,并呈现有序排列.傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)结果显示,846、1275、1451 cm^(-1)处的吸收峰证实铁电β相的存在.采用X射线衍射(XRD)测定了薄膜晶相,2θ=20.1°处的衍射峰对应P(VDF-TrFE)的β相.氧化锌掺杂量为5、10、15、20 wt%的P(VDF-TrFE)/ZnO的摩擦电压力传感器,其输出电压分别为0.55、1.10、1.50、2.70V.对掺杂量为20 wt%的P(VDF-TrFE)/ZnO器件做冲压及稳定性测试,经过1200次循环测试后,摩擦电压力传感器的输出电压仍为2.70 V,基本保持不变,表明该器件具有较好的机械耐久性.

基于可验证延迟函数的改进实用拜占庭容错算法

针对实用拜占庭容错(PBFT)共识机制的主节点选择不合理和高交易延迟问题,提出一种基于可验证延迟函数(VDF)的改进实用拜占庭容错共识机制VPBFT。首先,针对原有的PBFT算法引入投票机制进行节点选取,并根据随机投票结果将节点划分为普通节点、投票节点、备份节点和共识节点;其次,改进PBFT算法主节点选举机制,即使用VDF进行主节点选举,并利用上一区块哈希值和用户私钥生成随机数,增加主节点的不可预测性,保证共识安全;最后,优化PBFT算法的共识过程,将共识过程简化为三个阶段,从而降低算法复杂度,减少通信开销。实验结果表明,所提出的VPBFT在安全性和共识性能方面优于原有PBFT算法。

P(VDF-TrFE)共聚物结晶性能研究进展

P(VDF-TrFE)凭借其柔性好、频率响应大、化学性能稳定和自发极化强度高,在柔性有机器件中具有广阔应用前景。聚合物的结晶性能直接决定其压电、铁电性能的强弱,本文综述了单体共聚比例、薄膜制备工艺条件及共混物类型与含量等因素对P(VDF-TrFE)共聚物结晶性能的影响,并简要阐述了各种因素对P(VDF-TrFE)结晶性能的影响机理。

P(VDF-HFP)基凝胶电解质染料敏化纳米TiO_2薄膜太阳电池

采用循环伏安法(CV)研究了凝胶电解质中I- 3/I-氧化还原行为, 凝胶电解质中I- 3/I-的表观扩散系数和相应的稳态扩散电流明显低于液体电解质. 通过对阴/阳离子的结合能和孔穴阻塞作用的研究解释了凝胶电解质电导率较液体电解质发生变化的原因. 制备的凝胶电解质电池具有较高的光电转换效率(6.6%), 其短路电流密度( J sc )仅比液体电解质电池低0.3～0.4 mA/cm2, 电池效率也仅低约0.6%.

三I方法综述——它的提出、发展、应用和逻辑版本

对三I方法提出的背景、三I方法的推广与应用作了综述,介绍三I方法在数理逻辑学中的版本。

高压静电纺丝法制备偏氟乙烯聚合物无纺布膜的研究

以高压静电纺丝法制备了具有微孔结构的偏氟乙烯系聚合物无纺布膜,并通过扫描电子显微镜对其微观结构进行了观测,研究了纺丝液的流量和纺丝电压对纤维直径和无纺布网孔直径的影响.扫描电子显微镜的观测结果表明,PVDF无纺布膜纤维的直径分布在30—400nm之间,纤维较细且分布较宽,网孔直径分布在0.5-1μm之间;P(VDF—HFP)无纺布膜的纤维直径分布在300～500nm之间,纤维较粗,分布较均匀,网孔直径分布在2-6μm之间.纤维直径及无纺布网孔直径均随纺丝液流量的增加而增加,随纺丝电压的增加而减小.当纺丝液溶剂为高沸点溶剂时,纤维间易产生搭接,导致无纺布网孔直径减小.

用植被判定流程图法从数码照片中快速提取植被覆盖度

【目的】获得一种基于数码照片的准确、快速估计植被覆盖度的方法,为农林业及生态环境管理提供参数依据。【方法】首先从具有代表性的3个省区(江苏、河南、新疆)获取地表数码照片,然后采用植被判定流程图法(VDF法),对分别在温和及强烈阳光下拍摄的10个样本的共计100张数码照片进行处理,计算植被盖度,将其处理效果及计算结果与归一化差异指数法(NDI法)所得结果进行比较。【结果】在温和阳光照射下拍摄的数码照片,用VDF法和NDI法估计的植被覆盖度的准确度都能够达到90%以上;而在强烈阳光照射下拍摄的数码照片,用VDF法估计的植被覆盖度的准确度(90.01%～92.61%)高于NDI法(81.31%～88.34%)。【结论】相对于NDI法,VDF法是一种提取信息全面、准确、高效的基于数码照片的植被覆盖度估计方法。

典型高分子材料的固体核磁共振研究

本论文通过固体核磁共振(NMR)谱及动力学参量的测量,并结合X-射线衍射技术和DSC测量等研究了两种典型高分子材料的相结构、链的运动以及相与相之间的关系.乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)是最主要的乙烯共聚物之一.研究发现,EVA的相组成非常复杂,共有5个不同的组分.除了PE中所观察到的常规单斜晶相和刚性的正交晶相外,我们发现还存在第三个晶相分量-运动性较强的晶相(SOCP,可能是转动相).它不仅拥有自己的熔点,而且它的化学位移和分子运动性不同于刚性正交晶相(LOCP).另一方面,非晶相也由两种不同的分量组成:运动受限的各相异性的非晶界面相和高度可动的橡胶型的非晶相.我们进一步详细研究了EVA中的晶区链动力学和非晶区的低温冻结行为.实验发现,在正交晶相中,高分子链以180°flip-flop方式运动,同时伴随沿链方向的平移型跳跃运动,并引起正交晶相和非晶相之间的长程链扩散,通过NOE的测量证实了这种相间链扩散的存在,并进一步通过实验证实这种相间链扩散是一种受限扩散而不是自由扩散.同时非晶相的两个组分具有不同的低温冻结行为:当温度低于-弛豫转变温度时,橡胶型的非晶相中的长程分子运动被冻结,但仍存在分子的局域运动;而界面非晶在低温时冻结成一种有序取向结构,并用质子自旋扩散实验证实该有序结构与正交晶相相邻近.少量纳米级片层状粘土分散在聚合物中就可赋予材料许多优异的性能,我们用固体NMR技术对EVA/REC复合材料的结构和其中粘土的分散性质进行研究,发现上述复合材料中所形成的晶体类型不仅依赖于各组分的性质还依赖于所形成的复合材料的类型.偏氟乙烯/三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE))是最主要的铁电高聚物之一.我们利用变温固体19F MAS NMR谱及弛豫数据的测量详细研究了电子辐照对P(VDF-TrFE)共聚物的分子结构、构型、运动性以及相变等的影响.发现,电子辐照不仅改变了分子链段的构型和运动性,同时也改变了局部分子化学结构.电子辐照促使铁电相向顺电相(或者非晶相)转变,与此同时诱发了富含-VDF和含-TrFE链段从全反式的构型到混合的反式-旁式构型的转变.电子辐照加剧顺电区域中的分子运动而在高温熔融态中(>100℃),分子的运动反而受限.

VDF/CTFE共聚物的链段结构研究

用核磁共振 (NMR)法分析了 VDF/ CTFE(1∶ 4)共聚物1H、13 C的化学位移和链节中特征碳原子的链段结构。并从量子化学角度计算了参与反应的两种单体 (偏二氟乙烯和三氟氯乙烯 )的竞聚率 ,讨论了该共聚物具有无序的链节序列分布特征 ,结果表明 ,不同溶解性的该共聚物 。