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柔性聚合物压电驻极体膜
项目成果/简介:压电驻极体是具有强压电效应的柔性驻极体材料,因其表现出“类铁电性”和,也称为铁电驻极体,是一类新型的人工智能和新能源材料。它的压电性源于双极性空间电荷在聚合物基体上的取向排列,以及材料特殊的微孔结构。压电驻极体膜是具有强压电效应的新型柔性压电功能膜,与传统压电材料的压电效应起源有本质区别。 与压电陶瓷和传统的铁电聚合物(例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物)相比较,压电驻极体具有一些独特的性能:压电驻极体在提高压电活性的同时还拥有聚合物的高柔韧性、薄膜型(厚度可低至40µm)、超轻(体密度可低至330kg/m3)、低成本、低电容率、可大面积成形,以及低声阻抗(0.03MRayl)等特点。经过特殊工艺制备的压电驻极体薄膜的准静态压电系数d33高达1000pC/N,这一数值远远高于PVDF(约25 pC/N)及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此,压电驻极体组合了压电陶瓷和铁电聚合物薄膜各自的优点,在国防、医疗、航空航天、绿色能源(例如宽频带振动能量采集器、生物运动能量采集、海浪发电等)、控制、通讯(例如自供能微型无线传感网络)、智能结构、电声换能器、空气耦合超声换能器等领域有广阔的应用前景。应用范围:柔性薄膜传感器、结构健康监测、人体健康监测、无损检测、触觉传感器、电子肌肤、声呐、空气耦合超声波换能器、微能量采集器等多个领域。项目阶段:小规模生产效益分析:目前芬兰的Emfit公司是唯一能够大批量生产聚丙烯(PP)压电驻极体功能膜的生产商,采用的技术主要由两部分构成:微孔结构薄膜制备和电极化处理。在微孔 薄膜制备阶段,首先将聚丙烯树脂与无机矿物颗粒(例如CaCO3和TiO2)熔融共混,然后挤出成聚丙烯-矿物颗粒复合薄板,最后双向拉伸形成微孔结构的薄膜。在电极化处理阶段采用电晕极化方式。而我们拟采用的技术是:以低廉价格的商品聚丙烯包装材料为原材料,采用具有自主知识产权的多次压缩气体膨化工艺调控薄膜微结构和机电性能,获得高活性聚丙烯压电驻极体膜。利用该技术生产出功能薄膜的活性远高于芬兰商品膜,最高可达50倍。
同济大学 2021-04-10
考古遗址研究及新型保护材料
土遗址是指人类活动遗留下的由土和以土为主的遗迹和遗物。我国土遗址很多,遍布全国各地,由于自然环境恶劣,许多土遗址的状况较差急待保护。 国内外对于土遗址的保护,可采取的措施包括改善环境、防止地下水的影响、防止生物的破坏,以及本体的化学加固等手段。其中土体的化学加固是解决土遗迹本身强度低,不耐水,容易崩散而采取的有效措施。 对于土体的化学加固,国内外经常使用的材料有:有机硅材料、无机的硅酸钾材料(PS材料),非水分散体材料等。 其中有机硅材料在西亚和南美的一些土遗址的保护中得到应用,但是由于毒性和固化容易受环境影响,在国内没有得到应用。 硅酸钾材料(PS) 是敦煌研究院开发的加固材料,在西部地区的土遗址加固中效果良好,可增加土体的抗雨水冲蚀和风沙磨蚀能力。使用的案例有吐鲁番的交河古城,高昌古城,酒泉的破城子古城,宁夏的西夏王陵等遗址。 对于中国东部的土遗址加固和保护,需要开发新有效的保护材料,满足目前大量遗址需要原地展示的需求。因此自1998年起,北京大学考古文博学院不可移动文物保护课题组,以此为研究任务,开发了有机硅改性的丙烯酸树脂非水分散体材料,成功的用于东部地区的土遗址保护工程,取得了良好的保护效果。这种材料处理的土样在重量增加很少的情况下就有较好的加固效果。加固后颜色变化不大,孔隙率变化小;透气性降低小,土样的抗压强度提高。经过处理的土样在耐水能力上表现优异,1%以上浓度加固剂的土样可在水中长期浸泡,非常稳定。应用案例 近年来,课题组负责的项目多以遗址类的本体保护为主,自2003年的湖南里耶遗址保护开始,分别应用到了很多的考古遗址保护。主要有晋侯墓地车马坑本体保护工程(2013)、哈民忙哈遗址本体保护(2013)、临淄战国车马坑遗址本体保护(2014)、内丘邢窑遗址本体保护工程(2018)等,均采用非水分散体材料对遗址进行加固。 晋侯墓地1992年发现,K1车马坑清理后发现殉车总数48辆,这是目前国内已发掘的商周时期车马坑殉葬车子最多者。晋侯墓地车马坑遗址状况基本完好,但是仍有很多的病害,最严重的病害是开裂和附属文物的错位和无依托。因此,北京大学考古文博学院和敦煌研究院合作进行了车马坑遗址本体保护方案的编写,并与河北文物保护中心实施了晋侯墓地车马坑本体保护工程。哈民忙哈遗址,迄今为止在内蒙古乃至东北地区发现面积最大的一处大型史前聚落遗址,具有重要的考古和历史价值。北京大学考古文博学院编写了哈民忙哈遗址本体保护方案,并与河北文物保护中心实施了哈民忙哈遗址本体保护工程。本次保护的对象包括13个房基遗址,合计面积500平方米。遗址保护土体和人骨部分,使用SD-528乳液制作的非水分散材料,环己酮作溶剂对土体进行整体加固,加固深度10厘米,提高强度和耐水能力;对于人骨的保护,采用SD528溶液混合土作为人骨的修补材料,人骨及周围土体均采用从低到高浓度的PVB溶液进行加固。合作方式 非水分散体加固材料经过多年的研究和应用,证明是合适有效的土遗址加固材料,可以进行技术咨询与技术服务,并可以参与遗址本体保护项目。
北京大学 2021-04-11
压电精密驱动控制系统
一、项目简介团队依托西安交通大学航空航天学院机械结构强度与震动国家重点实验室组建,以学院副院长、实验室主任徐明龙为带头人,经过十余年的积累,在压电驱动原理、驱动方案、驱动结构、驱动控制等方向取得了丰硕的研究成果与深厚的应用经验。形成了多自由度精密作动平台,大行程高精度作动器件、驱动控制算法与硬件三个方面系列化成果,在压电驱动的精密作动领域能够提供国际领先的压电精密驱动解决方案。二、多自由度精密驱动平台1.二自由度精密组东平台在卫星光通信中,两自由度精确指向调节结构用于快速调整角度的精密偏转定位机构,它是用于精密瞄准,相对于传统光学伺服系统,其精度和带宽都有大幅度提高,弥补了传统光学系统惯量大、带宽窄的缺陷,因此这种机构在军事、航空航天、光学工程以及精密检测等领域都有广泛应用。本团队采用压电陶瓷作为驱动系统,设计了小体积直驱型高带宽压电直驱的精指向执行机构两自由度精-- 30 --西安交通大学国家技术转移中心确指向调节结构。该机构利用单个压电堆直接驱动,不引入放大机构,通过单轴下一对压电堆推-拉”工作模式实现镜面偏转。该机构采用直驱作动方式,与位移放大式执“行机构相比,该设计很大程度上减
西安交通大学 2021-04-10
通用型继电保护测控装置
属于通用型的保护、控制、测量、通信一体化装置,以32位微处理器为核心,可提供低压线路保护及电容器保护功能,以及测量监视功能、事件记录及故障录波功能、人机接口功能及远程通信功能。符合EMS检测要求。预计近几年国内市场的用量将逐年增加,尤其是农电,单台售价4000元左右,投资规模约150万元。
东南大学 2021-04-10
柔性聚合物压电驻极体膜
压电驻极体是具有强压电效应的柔性驻极体材料,因其表现出“类铁电性”和,也称为铁电驻极体,是一类新型的人工智能和新能源材料。它的压电性源于双极性空间电荷在聚合物基体上的取向排列,以及材料特殊的微孔结构。压电驻极体膜是具有强压电效应的新型柔性压电功能膜,与传统压电材料的压电效应起源有本质区别。 与压电陶瓷和传统的铁电聚合物(例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物)相比较,压电驻极体具有一些独特的性能:压电驻极体在提高压电活性的同时还拥有聚合物的高柔韧性、薄膜型(厚度可低至40µm)、超轻(体密度可低至330kg/m3)、低成本、低电容率、可大面积成形,以及低声阻抗(0.03MRayl)等特点。经过特殊工艺制备的压电驻极体薄膜的准静态压电系数d33高达1000pC/N,这一数值远远高于PVDF(约25 pC/N)及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此,压电驻极体组合了压电陶瓷和铁电聚合物薄膜各自的优点,在国防、医疗、航空航天、绿色能源(例如宽频带振动能量采集器、生物运动能量采集、海浪发电等)、控制、通讯(例如自供能微型无线传感网络)、智能结构、电声换能器、空气耦合超声换能器等领域有广阔的应用前景。
同济大学 2021-02-01
压电精密驱动控制系统
团队依托西安交通大学航空航天学院机械结构强度与震动国家重点实验室组建,以学院副院长、实验室主任徐明龙为带头人,经过十余年的积累,在压电驱动原理、驱动方案、驱动结构、驱动控制等方向取得了丰硕的研究成果与深厚的应用经验。形成了多自由度精密作动平台,大行程高精度作动器件、驱动控制算法与硬件三个方面系列化成果,在压电驱动的精密作动领域能够提供国际领先的压电精密驱动解决方案。二、多自由度精密驱动平台1.二自由度精密组东平台在卫星光通信中,两自由度精确指向调节结构用于快速调整角度的精密偏转定位机构,它是用于精密瞄准,相对于传统光学伺服系统,其精度和带宽都有大幅度提高,弥补了传统光学系统惯量大、带宽窄的缺陷,因此这种机构在军事、航空航天、光学工程以及精密检测等领域都有广泛应用。本团队采用压电陶瓷作为驱动系统,设计了小体积直驱型高带宽压电直驱的精指向执行机构两自由度精-- 30 --西安交通大学国家技术转移中心确指向调节结构。该机构利用单个压电堆直接驱动,不引入放大机构,通过单轴下一对压电堆推-拉”工作模式实现镜面偏转。
西安交通大学 2021-04-10
大流量阻流体无阀压电泵
大流量无阀压电泵,其泵座上呈圆周均布有多个阻流体组,沿泵座侧壁具有贯通泵座长度方向的流体流出通道,泵座上具有一出液孔,出液孔与流体流出通道相通;还包括分流环,安装在泵腔的分流环安装槽上,沿分流环的侧壁的一周设置有侧进液孔;分流环上端面设置有至少一个上进液孔;泵腔上端面设置有至少一个进液孔,与分流环上进液孔的数量相同,位置相匹配。本发明改进了泵座的结构,增加了分流环,可实现大流量流体输出及多种流体的混合,扩大了无阀压电泵的应用领域。
青岛农业大学 2021-04-11
水泥基压电智能复合材料
水泥基压电智能复合材料是近年来才刚刚发展起来的一种新型的功能复合材料,它能克服传统的压电材料(压电陶瓷、压电聚合物和聚合物基压电复合材料)与土木工程领域中最主要的结构材料——混凝土相容性差的问题,可有效对重大土木工程建筑(如大跨桥梁、高耸建筑和核建筑等)实施在线健康监测和预报,避免一些灾难的发生。
济南大学 2021-04-22
可剥离防污染保护涂料
无标题文档本发明涉及一种可剥离防污染保护涂料,其主要成分是丁醛改性聚乙烯醇和聚乙烯-醋酸乙烯两种高分子材料,辅以去污剂、滑剂、颜料、表面活性剂、填料、溶剂等以一定比例混合而成。本涂料可用多种方法涂布于多种基材表面,其涂膜相当牢固附着在表面,因有防水、抗弱酸、弱碱及防核素穿透能力,又易完整剥除而使基材得以保护。
清华大学 2021-04-13
通用多功能陶瓷保护膜
1.工艺过程及设备 (1)制备原理:在基体材料表面浸涂液体,经过低温干燥,形成多功能陶瓷保护,保护薄膜与基体材料为分子间结合,构成牢固结合的整体。 (2)工艺过程:对需要制膜的基体材料或部件进行清洗—涂覆陶瓷膜涂覆液—低温干燥。 (3)投资特点:生产模式决定设备投资,最小规模的非自动化生产模式,设备投资10-15万元(不包括厂房基础建设),大规模的自动化生产模式,设备投资约600万元。 (4)设备:基体材料、零部件清洗设备;喷涂、浸涂或刷涂设备;干燥设备;中间运输传送设备;车间要求无尘干燥。 2.膜的功能及特点 (1)高硬度及良好的耐磨性:多功能陶瓷保护膜具有比钢铁等金属材料更高的硬度,涂于非金属材料、金属材料及其零部件上能防止其表面被磨损。 (2)良好的耐腐蚀性:多功能陶瓷保护膜具有良好的耐盐雾腐蚀、耐酸碱腐蚀、和耐氧化腐蚀的能力,可以避免钢铁表面的腐蚀和锈蚀,可以避免铝、铜等有色金属表面因腐蚀而失去原有光泽。 (3)任意可调的表面颜色:多功能陶瓷保护膜为无色透明膜,涂于金属、非金属表面能显示其原有材料的品质,也可以加入颜色,使基材显示出比原表面更加亮丽的色彩。 (4)可用于任意的基材:多功能陶瓷保护膜与各种基材表面都具有良好的结合性能,可制备于各种金属和非金属表面。 (5)良好的耐高温特性:多功能陶瓷保护膜具有良好的耐高温性能,不会因为高温、辐照而老化、变性、脱落而失去原有的保护能力。 (6)良好的韧性:多功能陶瓷保护膜具有良好的韧性,制备于金属表面不会因为金属部件的弯曲而破裂,制备于玻璃等脆性非金属材料表面能提高其韧性,减少脆性损坏。 (7)美观特性:多功能陶瓷保护膜具有良好的平流特性,涂在基体材料表面能够形成平滑的表面,掩盖原表面的微观不平的形貌,使其美观亮丽。 (8)任意可调的膜厚:多功能陶瓷保护膜膜厚可在1-50微米范围内变动,对于需要保持紧密尺寸的零部件,可以涂薄层膜,其余情况可以根据需要涂覆多层膜,以达到需要功能目的厚度。 应用范围: (1)用于装饰性铝合金:装饰性铝合金表面受到大气的腐蚀会变色,一些装饰性铝合金部件在使用过程中还会经受不同酸碱度的洗涤液的清洗和人工的擦拭,在其表面留下小的腐蚀痕迹,慢慢改变其表面状态,失去它初始时的光泽和装饰效果。在装饰性铝合金表面制备多功能陶瓷保护膜,可以有效的保护装饰性铝合金表面,经长期使用和不同酸碱洗涤液清洗而不改变其初始光泽。 (2)用于装饰性铜合金:铜合金由于其金黄色的表面,经常被用作为装饰性的部件使用,但由于其在空气的氧化作用,随着使用时间的延长,颜色会逐步变暗,从而失去其装饰性的功能。在装饰性铜合金表面制备多功能陶瓷保护膜,可以有效地隔离铜合金表面与外界气氛的接触,从而能长久的保持其金黄色的初始的表面,同时,由于多功能陶瓷保护膜的制备过程的平流特性,能掩盖装饰性铜合金表面的微观不平,使装饰性铜合金看起来更加有光泽。 (3)用于钢铁材料表面:钢铁材料一个共同的特点,就是容易生锈,虽然不锈钢可以解决这一问题,但毕竟其价格和性能的关系,大部分的钢铁材料还都是以非不锈钢的状态使用,防止其生锈就成为必然的问题。在钢铁材料表面制备无色透明的多功能陶瓷保护膜可以有效地隔离钢铁表面与大气的接触,有效的解决氧化生锈的问题,还保留了钢铁的原始表面,同时,由于多功能陶瓷保护膜的膜厚可以在1-50微米内选择,即使精密的零部件也不会因为增加了膜而需要改变其装配关系。 (4)用于玻璃容器表面:多功能陶瓷保护膜既有硬度又有柔韧性和润滑性,制备于啤酒瓶等玻璃容器表面,会减少瓶罐间划伤以及外部的划伤,同时使瓶罐的耐内压强度、耐冲击强度都有大幅度的提高,耐内压强度提高25%以上。 (5)用于着色的目的:多功能陶瓷保护膜具有着色功能,制备于医用及化学用玻璃瓶上,可以达到避光的目的,同时因为膜的着色元素含量很少,这些玻璃瓶熔化再造时仍然是无色玻璃,从资源利用和减少能耗方面说是有利的。多功能陶瓷保护膜也可以用在其它只需要满足着色功能的表面,如窗玻璃等。 (6)用于工艺品:工艺品需要解决的一个问题是其初始外观经长时间摆设能不改变,另一个问题是看起来晶莹亮丽,在工艺品表面制备多功能陶瓷保护膜,由于其透明的特点和平流特性,可以使工艺品看起来比原件更加晶莹亮丽,同时,其良好的防腐保护特性,能免于工艺品受到大气的腐蚀,使它经长时间摆设而不改变初始外观。
北京交通大学 2021-04-13
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