基于热超构材料的能量收集与热电转换特性

针对温差发电器的局限性,利用热超构材料的热场调控特性,提出了将温差发电器与二维扇形热超构材料能量收集结构进行集成,从而改善温差发电器的热电转换效率.基于有限元多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics研究了不同材料对能量收集结构热场调控性能的影响,确定材料后对其进行热电性能仿真,仿真结果表明,能量收集结构可实现热流的有效调控,在同一仿真条件下能量收集中心的温度梯度相比自然材料提高了8倍.对不同尺寸温差发电器发电量进行研究,在此基础上综合考虑加工精度和测试难度,完成了能量收集结构3维建模及加工制造.搭建实验测试系统,使用热成像仪观测能量收集结构的温度分布,测试实验结果显示该能量收集结构可以有效调控热场,在相同冷热源条件下相比自然材料结构可以将温差发电器的工作效率提高3.2倍,对推动温差发电技术更加迅速地发展具有一定的现实意义.     

低温辐射计热结构设计与分析

低温辐射计利用低温超导下的电替代测量原理,将光辐射计量溯源到可以精确测量的电参数测量,是目前国际上光功率测量的最高基准.本文实验研究了低温辐射计的热路结构,系统分析了腔体组件与热链材料的热学特性对低温辐射计响应率和时间常数特性参数影响的机理.在此基础上,设计了由黑体腔、热链和支撑结构组成的热结构机械件,搭建了低温辐射计特性参数测试系统,并针对OHFC铜、6061铝、304不锈钢和聚酰亚胺四种不同热链材料测试了低温辐射计的时间常数和响应率,时间常数跨度为23—506 s,响应率跨度为35.5—714.8 K/W.结果表明,在腔体组件确定的情况下,通过调节热链的材料和结构,可以实现对低温辐射计特性参数的调控.实验结果对低温辐射计特性参数指标分配和指导下一代低温辐射计的研制具有一定参考价值.     

X43高超声速飞行器的飞行热走廊研究

建立飞行器的热走廊物理模型和求解方法对于设计飞行器防热结构、确定飞行轨道和优化气动外形等均有重要的工程应用价值,本文对X43高超声速飞行器的飞行热走廊的物理含义进行了分析,初步建立了飞行热走廊的物理模型,给出了该物理模型下飞行热走廊的控制方程和求解方法,通过对X43高超声速飞行器典型位置的飞行热走廊的计算,研究了高超声速飞行器的热走廊规律和特征,研究了防热材料的性能对飞行走廊的限制,明确了防热材料的关键防热参数,通过研究发现: (1)防热材料的发射系数越大,其对应的热走廊越宽阔,飞行轨道的选择余地也越大; (2)不同位置、不同流态对应的热走廊边界不同,推迟转捩发生可以增加热走廊区域,有利于防热.     

基于变换热力学的任意形状热集中器研究与设计

如何灵活地控制和操纵热流是目前研究的热点.本文根据变换热力学方法,导出了具有任意横截面形状热集中器的材料参数表达式,并在此基础上设计了具有圆形、椭圆形、正五边形等规则横截面形状的热集中器和具有共形、非共形任意横截面形状的热集中器.全波仿真结果表明,这些热集中器使等温线和热通量向其压缩区弯曲,靠近热源的一侧热扩散加快而相反的一侧热扩散减慢,在很小的区域内表现出对热量的集中作用,这一特点在热能工程中有潜在应用.此外,研究了圆柱形热集中器的层化实现方法.结果显示,热集中器可通过将同性材料沿角向分层交替填充来实现.这项工作对热集中器的设计及制备具有指导意义.     

一维异质结构的瞬态热整流效应

瞬态条件下的热整流有广阔的实际应用背景,本文建立了一维板状复合结构热整流器的瞬态热整流模型,并利用有限元方法研究了不同恒定热阻、不同界面间隙、周期性温度边界条件以及材料和几何参数对瞬态热整流效果的影响规律.研究结果表明,界面热阻的存在可以提高系统的瞬态热整流系数,而初始界面间隙的引入让瞬态热整流系数实现了量级的飞跃.通过几何以及材料参数的合理设置有利于优化结构的热整流效果,针对周期性高温边界条件,温差和频率的变化可进一步提升复合结构的热整流系数.本文所提出热整流机制可以指导瞬态下热整流器的优化设计.     

考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理

建立了考虑变截面、变热导率及界面接触热阻效应的组合热整流结构的温度场及热整流系数的理论模型和有限元解.数值算例证明了本文模型及算法的可靠性,进而通过参数影响研究确定了若干几何及材料参数对结构热整流系数的影响规律,揭示界面接触热阻对热整流效果的影响机理.研究结果表明长度比、截面半径变化率、热导率、边界条件温差和界面接触热阻等因素必须通过优化设计才能得到最大的热整流系数,同时界面接触热阻的引入也为调控热整流系数提供了一条新的途径.     

热驱动微光学

通过实例研究和近期报道的文献,论述了热驱动微光学的研究进展。驱动器主要通过应用在液体和液气界面的压力来调控光学微流体,包括微镜片和薄膜微透镜,热驱动器利用芯片上的温度变化产生所需要的压力差,从而对微透镜进行调控。同时还讨论了用于微光学结构的各种设备、结构、液体和膜材料,并提供了典型操作特性。     

高分子聚合物热输运调控的研究进展

高分子聚合物基热界面材料对高密度集成电路的散热起到至关重要的作用。本文主要阐述 高分子聚合物热导率的理论及实验研究进展,重点介绍近年来关于调控高分子聚合物热导率的相 关工作。此外,本文还对高分子聚合物热输运调控的发展趋势进行了展望,讨论目前研究中尚未 解决的问题及瓶颈。     

智能材料——材料科学发展新趋势

材料的智能化代表了材料科学发展的最新方向，智能材料的研究主要是依照仿生学方法，采用各种先进复合技术，实现复杂材料体系的多功能复合，并最终实现材料智能能化和器件集成化，文章在简要介绍有关材料概念的基础上，总结了智能材料的设计思想，路线及合成技术途径，综述了最近国内外有关智能材料的发展动向及研究进展，指出了一些应用背景及现在面临的问题。     

具有形状记忆效应的新型智能阻尼材料及其热弹性力学性能研究

将传统金属橡胶制备工艺和形状记忆合金材料相结合, 研制了一种新型智能阻尼材料——-记忆合金金属橡胶, 并对其成型工艺、形状记忆效应、热弹性力学性能及参数影响规律进行了试验研究. 研究表明, 作为一种特殊的金属橡胶, 该材料不仅具备普通金属橡胶高阻尼、低密度、孔隙度可控等优点, 同时具备普通金属橡胶所不具备的智能材料特征: 1)良好的单程形状记忆效应, 该材料在大载荷加载后的残余塑性变形可以在升温过程中完全恢复; 2) 弹性模量和损耗因子具有温变特性, 在相变温度区间内弹性模量和损耗因子随温度近似线性变化. 由于同时具备金属橡胶和形状记忆合金两大金属类功能材料的优点, 形状记忆合金金属橡胶成为一种可应用于振动主动控制、 集良好承载能力和阻尼特性于一身、具有结构功能一体化优 势的新型智能阻尼材料.     

白光LED智能调光数学模型

LED灯的光通量不仅受电流的影响,还受到结温变化的影响。针对传统LED调光存在只改变电流大小而忽略结温变化对光通量影响所存在的不足,结合LED结温和管脚温度存在特定的关系,利用实验装置采集HL001WY型Ga N基白光LED在不同管脚温度和正向电流下的光通量实验数据并进行二次项趋势回归,利用定标和归一化方法建立光通量、电流以及管脚温度三者变化关系的数学模型。计算结果表明,利用该方法建立的模型得到的计算数值与实验实际测量值的相对误差小于4.5%。     

Selection of the Optimal Smart Meter to Act as a Data Concentrator with the Use of Graph Theory

Changing the construction of mart Meter (SM) devices, more specifically equipping them with more than one communication module, facilitates the elimination of a Transformer Station Data Concentrator (TSC) module, moving its function to one of the SMs. The opportunity to equip a chosen device in an additional communication module makes it possible to use it as an acquisition node. The introduction of this solution creates a problem with the optimum selection of the above-mentioned node out of all the nodes of the analyzed network. This paper suggests the criterion of its location and, as per the criterion, the way of conduct using the elements of the graph theory. The discussion is illustrated with the examples of the possibility to use the method for the optimization of the architecture of the network. The described method makes it possible to choose the location of a backup acquisition node as well as locate intermediary nodes (signal repeaters) in case of a failure (removal) of some SM devices. In the era of the common introduction of dispersed telemetric systems requiring an adequate level of performance and reliability of information transmission, the offered method can be used for the optimization of the structures of Smart Grids.     

智能剥离——有竞争力的SOI制备新技术

ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｎ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技术被认为是２１世纪的硅集成电路技术，近年来，国际上出现了一种引人注目的ＳＯＩ制备新技术－智能剥离（Ｓｍａｒｔｃｕｔ）技术，它的出现为解决ＳＯＩ技术中质量与价格的矛盾带来了新的希望，将会有力地堆动ＳＯＩ技术的进一步发展，文章简要回顾了目前存在的几种ＳＯＩ制备技术，并结合我们的工作重点介绍了智能剥离这种有竞争力的ＳＯＩ制备新技术。     

基于APP的智能家居环境监测系统的设计与实现

设计并实现了一种基于APP的智能家居环境监测系统,实时监测室内CO、CO₂、O₃及PM2.5的浓度;当被检测气体或PM2.5浓度超过标准值时,系统会立即推送报警消息到用户的智能手机,提醒用户启动相应的空气净化程序对室内进行净化处理;系统利用MQ7、MG811、MQ131及GP2Y1010AU 4种气体检测传感器分别检测室内CO、CO₂、O₃及PM2.5的浓度,然后将污染气体及PM2.5浓度信息通过GPRS传送到后台服务器,智能手机端APP通过WIFI或3G查询后台服务器即可获取污染气体及PM2.5浓度信息;经实践证明,该系统所测得污染气体及PM2.5浓度的精确率达到98%,并能将浓度变化情况用曲线展示给用户,让用户方便及时地了解到室内环境状况。     

Identification of micellar stability zones and structural inversion process of thermoresponsive polymeric micelles by dissipative particle dynamics simulations

The stimuli-sensitive polymeric micelles have huge applications to industrial and technological level, know their behaviour under the influence of a pure stimulus, such as the temperature is an important aspect to control and amplify its application field. In this paper, we investigate the micellar stability zones together with the structural inversion process of thermoresponsive polymeric micelles formed by a diblock copolymer (poly(N-isopropylacrylamide-b-3-[N-(3-methacrylamidopropyl)-N,N-dimethyl]ammoniopropane sulphonate (PNIPA-b-PSPP)) in an aqueous environment employing dissipative particle dynamics simulations. Our outcomes show that the PNIPA-b-PSPP copolymer has the ability to form thermodynamically stable micelles with different core-shell structure (PSPP-core/PNIPA-shell and PNIPA-core/PSPP-shell) depending on the direction of the applied stimulus (low or high temperature), the duality of this micellar behaviour is controlled by temperature effect and by the double hydrophilic character that exhibit the PNIPA and PSPP polymeric segments. Four micellar stability zones and one zone where only exist free unimer chains were detected during the thermal scan. The micellar inversion process is triggered by purely temperature effect, is totally reversible and involves three main stages: (1) micellar dissociation, (2) stabilisation of free unimer chains and (3) formation of inverse micelles, all transitory and metastable stages of micellar inversion process are described and analysed in this paper.     

扫描热显微镜测量机理的研究

从理论上分析了扫描热显微镜的传热过程和测量原理,建立了两种工作模式下的热阻网络模型,并对热阻网络中各热阻进行了具体分析,得出了样品本身热阻的表达式;用多种参考材料样品进行了系列实验,结果表明仪器的输出信号与热导率的倒数成线性关系,对理论分析作出了部分验证,为亚微米尺度的热导率测试打下了基础。     

用扫描热显微镜测量微小区域热导性质的探讨

随着高新技术的迅速发展,许多研究对象已进入亚微米和纳米范畴。在对这些对象的热性能和热可靠性的研究中,亚微米尺度的热物性测量已成为关键技术之一。例如：在微电子、微电子机械系统（MEMS）领域中,已使用纳米量级厚度的材质和做出纳米尺度线宽的器件。在材料科学、生物学、医学和化学等许多领域,高空间分辨率下的热物性测量也具有重要意义。本文经过实验;初步用扫描热显微镜判定了微小区域材料热导性质的差别,并从理论上探讨了用该仪器测量微小区域热导性质的方法原理。     

灵巧结构与蒙皮中的特种光纤

介绍适用灵巧结构与蒙皮的几种特殊光纤的结构，特性，埋置技术及使用情况，讨论今后可能的发展趋势。     

Logic Programming with Post-Quantum Cryptographic Primitives for Smart Contract on Quantum-Secured Blockchain

This paper investigates the usage of logic and logic programming in the design of smart contracts. Our starting point is the logic-based programming language for smart contracts used in a recently proposed framework of quantum-secured blockchain, called Logicontract (LC). We then extend the logic used in LC by answer set programming (ASP), a modern approach to declarative logic programming. Using ASP enables us to write various interesting smart contracts, such as conditional payment, commitment, multi-party lottery and legal service. A striking feature of our ASP implementation proposal is that it involves post-quantum cryptographic primitives, such as the lattice-based public key encryption and signature. The adoption of the post-quantum cryptographic signature overcomes a specific limitation of LC in which the unconditionally secure signature, despite its strength, offers limited protection for users of the same node.     

机敏材料与结构中的准分布式光纤传感阵列

介绍适用于机敏材料与结构中状态监测和损伤估计的三种简单的强度调制型准分布式光纤传感阵列，并比较其各自的优缺点。