金属化膜电容器的恒定湿热试验

随着新能源汽车领域的兴起,电动汽车的发展趋势迅猛,金属化膜电容器以其独特优势在此领域的需求量越来越大。电动汽车的集成模块通常结构紧凑,但散热较差,使得金属化电容器在高温度高湿度的恶劣环境下运行,因此如何提高金属化膜电容器的耐高温高湿性能逐渐成为一项重要的研究内容。本文主要介绍恒定湿热的相关概念和标准,研究金属化膜电容器在恒定湿热(双85)试验中电容量衰减反应机理,阐述加速老化使电容器在早期失效期暴露缺陷双85试验的目的。通过恒温恒湿箱对X2产品进行双85试验,解剖产品心子,呈现金属化膜内部金属层缺失情况,并作出相应分析,并提出了金属化膜电容器通过双85试验的建议,为提高电容器的耐高湿热性能提供理论及试验依据。

锂辉石焙烧过程中窑尾高温烟气净化处理装置的工程应用

锂辉石焙烧转型过程中产生的窑尾烟气特性有:高温、夹带有价粉尘、含NOx及SOx等污染性气体。以某企业年产6万吨碳酸锂项目为例,研究锂辉石在焙烧转型过程中高温尾气中有价粉尘回收、热量回收及烟气净化处理的工程应用。采用金属膜除尘器回收有价粉尘,SCR技术脱硝,烘干机回收烟气热量,石灰石石膏法脱硫的综合处理工艺,取得很好的处理效果:金属膜收尘器回收有价粉尘约9,000 t/年,带来直接经济效益约2,700万元;高温烟气的热量回收,为企业节约2,196,000 Nm^(3)/年的燃气量,节约燃气费用约878.4万元/年,NOx的排放指标低于80 mg/Nm^(3),SOx的排放指标低于50 mg/Nm^(3),满足环保排放要求。该工艺不仅实现对烟气中NOx、SOx等污染气体进行净化,同时也实现烟气的有价粉尘的回收及热量回收,为企业实现最大经济效益,同时也为同行业提供相关参考依据。

微尺度热传导理论及金属薄膜的短脉冲激光加热

概述了微尺度热传导理论的几种模型及其求解方法。以金属薄膜的短脉冲激光加热为例,分析了固体材料在微尺度条件下的热响应特征,主要包括短脉冲激光加热条件下金属薄膜中的热平衡时间、薄膜中热传递的波动性特征和微尺度条件下热传递的尺寸效应;同时讨论了对流热损失对金属薄膜热行为的影响。

金属薄膜附着性的改进

根据薄膜附着机理,综述了影响金属薄膜附着性的因素。通过引入中间过渡层,减少应力来提高薄膜与衬底之间的结合强度,改善金属薄膜的性能。适当的热处理不仅能消除内应力,增强界面反应,而且对薄膜的性能有一定的影响。

金属化膜脉冲电容器寿命特性

从热处理工艺、电极结构设计及工作场强等方面对电容器寿命性能加以分析与试验研究。结果表明:金属化膜电容器热处理温度的选择需要综合考虑膜的收缩以及电极厚度;对应不同方阻,热处理温度存在一个最优值,在该值下电容器可获得最佳的自愈性能,进而达到较长的工作寿命;在不同工作场强下,需权衡电极边缘局部放电以及膜中自愈产生的容量损失比例,优化电极结构。在电极结构、热处理工艺等参数优化设计的基础上,研制出的1.0 kJ/L电容器达到10 000次的大电流充放电寿命。

通过电容器层间压强的增强提高电容器寿命

通过对圆柱体电容器内部压强进行计算分析,研究提升电容器寿命的方法。首先分析得出,电容器内部层间压强的提高可以减小自愈能量,降低脉冲放电过程中的电容量损失,因此可以提升电容器寿命。其次,提出了电容器内部层间压强的计算模型。试验结果表明:通过合理的热处理工艺,电容器寿命可提高30%;当外包膜层数从20层增加到100层时,电容器寿命提高38%。

金属化膜电容器层间压强计算

金属化膜电容器的优点是储能密度高、可靠性高及成本低,其自愈特性和端部通流能力与层间压强有关。笔者用理论方法计算了层间压强,并根据液体表面产生附加压强原理,分析和计算了金属化膜电容器热处理前后层间压强的变化。计算结果表明,电容器的层间压强是由里向外是递减的,经热处理后的压强是热处理前压强的3倍以上。

超短脉冲激光辐照下金属薄膜的热行为

对双温模型的重要热学参量电子热容、电子弛豫时间、电子热导率进行量子化处理,使双温模型能适用于自由电子温度比较高的情况.利用前向差分算法,数值求解了电子-晶格双温双曲两步热传导模型,所得的结果更接近实验值.经过分析得出:1)薄膜前表面自由电子温度达到最大值的时间约为0.27 ps,得到的损伤阈值与实验值符合较好.2)电子热容对电子温升规律影响非常大.电子热导率对自由电子温升规律也有较大的影响.3)在趋肤层内自由电子温升非常快,不同厚度自由电子温度达到最大值所需的时间延迟不明显.趋肤层以下自由电子温度升高较慢,不同厚度自由电子达到最大值所需的时间延迟明显.

金属薄膜在短脉冲激光加热下的温度响应

利用非经典的双相延迟 DPL(Dual phase lag)热传导方程,采用稳定的有限差分方法求解了金属薄膜在超短脉冲激光辐射作用下的温度响应．探讨了薄膜内温度响应随温度延迟相与热流延迟相的不同而产生的变化趋势,讨论了在微时间和微空间尺度条件下金属薄膜随不同的激光加热以及薄膜厚度而引起的热响应特征．

超短脉冲激光辐照金属薄膜温升效应的模拟研究

考虑到材料的质量热容、热导率、驰豫时间等热力学参数随温度非线性变化因素的影响,利用具有人工粘性的、自适应时间步长的前向差分算法,数值求解了电子-晶格双温双曲两步热传导模型,讨论了厚度为50 nm的金膜在0.1 ps脉冲激光辐照下的温升规律。数值结果表明:薄膜前表面自由电子的温度在大约0.27 ps时达到最大值,不同厚度上自由电子达到温度平衡所需的时间大约为1.6 ps,而薄膜温度在整个厚度上达到平衡所需时间为60 ps左右。由电子温度及其温度梯度引起的热电子崩力很可能是造成材料破坏的一个主要因素。

新型金属丝网管应用研究

提出了用于降膜蒸发和催化反应的新型金属丝网管型元件 ,探讨了新型元件的结构、强化机理和应用 ,并给出了相关实验结果。

简谐温度边界条件下金属薄膜中的热响应

从金属中电子 声子相互作用的抛物两步热传导模型出发 ,利用非经典的双相迟滞热传导方程 ,推导出了金属薄膜温度响应的拉普拉斯变换解 ,并利用黎曼和近似的方法得到了其拉普拉斯逆变换解 .通过对几种有代表性的温度响应算例进行分析 ,讨论了在微时间和微空间尺度条件下金属薄膜的热响应特征 .计算表明 ,不同的特征参数B预示着不同的热响应温度和热传播速度 ,热传播速度随B的增大而加快 .当B大于等于 0、小于等于 0 .2 5时 ,热响应温度随B的增大而减小 ;当B大于 0 2 5时 ,热响应温度随B的增大而增加 .

电热防护手套研制及其在极端寒冷环境下的工效实验

为了研究电加热手套在极端寒冷环境下抵御寒冷的功能,研制了以金属纤维线和碳纳米管薄膜为加热材料并能抵抗极端寒冷的电热防护手套。采用红外热像仪对电热防护手套进行电热升温实验;并在-30℃的极端寒冷环境中进行螺丝螺母装配作业的人体工效实验,并记录人体主观热感受和疼痛感受。结果表明:金属纤维线电热防护手套和碳纳米管薄膜电热防护手套均具有良好的加热性能,在室温环境60 s能够加热至设计最高温度;在-30℃的极端寒冷环境下,2种电热防护手套均能在规定时间内增加螺丝螺母的装配数量,即工效提高;综合热感受和疼痛感受的主观评价,电热防护手套抵御寒冷的作用是显著的。

热处理对红外窗口镀层金属的影响

采用直流磁控溅射法制备红外透过窗口Ge窗的镀层金属。分别讨论了热处理温度和热处理时间对Ge窗金属化体系力学特性的影响。用纳米压痕仪测试仪测试Ge窗金属化体系的显微力学特性,并用金相显微镜观测金属薄膜的表面形貌,发现退火温度对Ge窗片上的金属薄膜的力学特性有较明显影响。

飞秒激光辐照纳米金膜的导热机制研究

从金属薄膜材料的光热参数的热物性出发,利用具有人工黏滞的、自适应时间步长的前向差分算法,求解了电子和声子双温双曲两步热传导模型下的能量耦合方程,讨论了在100 fs脉冲激光辐照下50nm金膜传热过程的微观机制。结果表明:电子热导率在传热过程中变化相对较大,采用常温下的值会高估其作用。热流迟滞项的引入使得电子热流出现双峰。在不同的激光强度下,电子热流的能量分布出现不同,但在电子温度梯度急剧增大的很短时间内热流变化不大。

制备条件对TiO_2薄膜结构和光学性能的影响

借调节sol-gel法中溶胶的pH值,薄膜的热处理温度,研究了它们对TiO2薄膜的晶相组成、晶粒大小、表面结构和紫外及可见光吸收性能的影响。结果表明:pH为7时有利于TiO2由锐钛矿向金红石相转变,薄膜的孔隙度为94nm,有较高的表面粗糙度。pH值升高,TiO2薄膜的孔隙度和颗粒度增大;热处理温度升高,薄膜的紫外吸收发生红移,可见光波段透射率降低,故最佳热处理温度为500℃。

纺织电加热材料红外热成像的实验设计

为了探究金属纤维线和碳纳米薄膜两种纺织用加热材料及其所制电加热片的加热性能,采用JSM-6700F场发射扫描电子显微镜观察金属纤维线和碳纳米薄膜的外观形貌,通过可移动直流电源和红外热成像仪观察加热材料的电热升温性能,通过红外热成像仪拍摄电加热片各档的温度变化图。得出以下结论:金属纤维线和碳纳米薄膜均为电加热性能良好的材料,在一定的电压下其温度会升高,同时两种材料有各自独特的加热性能;电加热片的热成像图直观地表现出两种加热片灵敏的加热效果。这两种加热材料在电加热纺织品领域有很好的发展前景。

电磁感应加热蒸发金属铈及蒸气密度测量

通过对金属Ce蒸发行为的分析,确定了合适的蒸发温度,在此基础上开展了电磁感应蒸发装置的设计及蒸发技术研究。对金属Ce蒸发速率进行了测定,并采用膜厚法分析蒸气密度分布,称重法测量了蒸气密度。结果表明:2 000℃左右金属Ce蒸发速率约为99~135g/h,实测值略低于理论值;金属Ce原子蒸气密度分布近似为余弦函数高次幂分布,原子蒸气密度约为10^(11) atom/cm^3量级。采用电磁感应加热蒸镀金属Ce薄膜具有应用可行性。

碳纳米管薄膜电加热固化复合材料胶接修补金属结构研究

近年来,复合材料胶接修补技术被广泛应用于金属损伤结构,但传统补片固化工艺有着成本高、能耗大及成型时间长等问题。针对该问题,本文提出将碳纳米管薄膜作为加热元件与复合材料预浸料补片进行集成,通过电加热固化达到修补损伤结构的目的。进行了试验研究,分别采用碳纳米管薄膜电加热和传统烘箱加热的方法固化复合材料补片修补含裂纹铝合金板,对比不同固化方法下所需能耗和成型时间,并进行力学性能测试,评估胶接修补的效果。结果表明:碳纳米管薄膜电加热固化技术是一种节能高效的方法,可以显著降低能耗和材料成型时间;同时碳纳米管薄膜电加热固化修补的试件承载力与烘箱固化修补的试件基本一致,可以达到预期的修补效果,为金属结构低能耗、低成本胶接修补技术提供了一种新的思路。