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汤渊源教授在有机-无机杂化铁电体精准设计上取得重要进展
南昌大学汤渊源教授在熊仁根教授提出的“托氟效应”理论的指导下,与江苏科技大学陈立庄教授合作,在有机-无机杂化型铁电体领域取得重要进展。通过精准修饰有机阳离子,成功地合成了新型非钙钛矿结构ABX3(A、B为阳离子,X为阴离子)铁电体[(CH3)3NCH2F]ZnCl3,这是首例ABX3锌卤盐铁电体。 钙钛矿型ABX3有机-无机杂化材料拥有丰富的性能,比如铁电性、压电性、光致发光、铁磁性等。其中,铁电性作为一种重要的物理性质,在非挥发性存储器、电容器、传感器等领域具有广泛的应用。除了钙钛矿结构,ABX3型化合物也可以结晶在其他结构里。比如无机的ABX3化合物可以结晶成辉矿石结构、刚玉结构、六方锰矿结构等。相应地,有小部分有机-无机杂化ABX3型化合物可以结晶成由BX3五面体或四面体构成的非钙钛矿结构。但是,在这些非钙钛矿型的ABX3化合物中却很少有铁电性的报道。这主要是由于对铁电体结构与性能的关系认识不够所导致的。因此,深入探究铁电体的构效关系,对于精准设计有机-无机杂化型铁电体具有重要意义。 根据诺埃曼原则,铁电体必定属于10个极性点群。因此,在晶体中引入极性分子或是极性无机骨架将会是设计铁电体一个非常有效的策略。团队基于前期工作的系统筛选,锁定了拥有极性结构的[(CH3)4N]ZnCl3。它的晶体结构中,所有ZnCl4四面体沿着同一个方向以共角的方式排列,形成极性的[ZnCl3]-n链。这与一维钙钛矿结构和硅酸盐结构不同,在这两种结构中偶极子被相互抵消。然而进一步的表征表明,[(CH3)4N]ZnCl3没有相变,且不具铁电性。另一个精准设计有机-无机杂化铁电体的策略是“托氟效应”理论,用电负性最强的F原子取代分子中的H原子,可以改变分子中原子间的相互作用,进而引入铁电性。受该理论的启发,研究者对[(CH3)4N]ZnCl3进一步修饰,用电负性较强的卤素原子F、Cl、Br、I来取代准球形有机阳离子[(CH3)4N]+上的H原子,获得了4例非钙钛矿结构的ABX3型化合物。其中,[(CH3)3NCH2F]ZnCl3被证明具有铁电性。对于[(CH3)3NCH2X]ZnCl3 (X = Cl, Br, I),没有可靠的证据显示他们具有铁电性。[(CH3)3NCH2F]+阳离子中电负性更强的F原子影响了[ZnCl3]n-链中的Cl原子,形成相对较强的F…Cl作用,这种卤-卤键连接了阳离子和无机链。这样,阳离子的翻转将会带动极性阴离子链的翻转,使得体系在两种极化状态之间转换的能量降低,所以[(CH3)3NCH2F]ZnCl3具有在外电场作用下可翻转的自发极化,即铁电性。相比于F原子,Cl、Br、I原子的电负性较弱,这种卤-卤作用在[(CH3)3NCH2X]ZnCl3 (X = Cl, Br, I)中不足以诱导出铁电性。这项研究为精准设计新型有机-无机杂化铁电体提出了新的思路。
南昌大学 2021-02-01
复旦大学魏大程团队提出“分子机电系统”,实现精准生物检测
魏大程课题组长期致力于研究新型晶体管材料、器件及其在生物、化学和光电传感等领域的应用。他们提出的“分子机电系统”(MolEMS),即一种通过DNA分子自组装而成,通过外电场驱动,能精准调控分子识别和信号转化过程的微型装置。
复旦大学 2022-02-11
高杆作物柔性喷杆式喷雾机系统的精准施药控制方案
针对喷杆振动造成的喷雾不均匀等问题,基于压电智能结构,利用动力学理论、混沌优化技术、提出基于自抗扰的超高地隙自走式喷雾机柔性喷杆结构振动主动控制方案,进而达到高秆作物的高效安全农药施用控制。振动抑制下降 15dB,施药准确性提高 50%。
扬州大学 2021-04-14
控制与保护开关在交通领域的应用研究
在交通领域,特别是轨道交通领域,存在大量的电动机性质的负载。如大型交通枢纽中用于消防控制的的风机、水泵;轨道交通领域用于信号控制的转辙机等等。这些负载的正常运行直接关系着交通系统的安全可靠运行。然而由于种种原因,当前的交通领域电动机负载仍然使用着传统的分立元器件构成构成控制 与保护系统。其构成图如图1(a)所示。图1 电动机电控系统的构成a)分立器件构成的电控系统       b)CPS构成的电控系统 在采用传统的分立器件构成电控系统中(如图1 a所示),其主要电器元件构成为:熔断器(FU)+断路器(QF)+接触器(KM)+热继电器(FR)。基本工作原理是:在正常情况下,由KM控制电路的通断,当过载或断相时,由FR控制KM切断电路,当短路故障出现时,由QF(FU)断开故障电路。 在分立元器件构成的系统中,由于采用不同考核标准的电器产品之间组合在一起使用时,保护特性、控制特性配合不协调;设计人员选择电器元器件可能匹配不当;成套厂购置不同生产厂家的元器件产品的质量不同和装配调整不当;用户现场整定不当;元器件生产厂家推广和技术服务不到位。因此要达到完善的选择性保护或是各种保护特性的协调配合的目标,难度很大。而一旦出现上述情况,通常会造成接触器的主触头烧毁、甚至造成飞弧,使故障扩大,影响邻近供电回路;断路器在系统出现短路故障时不能正常分断电路;保护装置不能起到保护电动机的功能,造成误动或拒动等。 近年来,由本项目负责人所参与的新型多功能集成化的控制与保护开关(CPS)已经在其他领域取得了大量的使用,并且取得了良好的效果。控制与保护开关结构图如图2所示。 由控制与保护开关电器(CPS)构成的电控系统如图1 b所示。 CPS具有多种分立器件的组合功能,且这些功能在产品内部具有协调配合的特性,因此,由CPS构成的电控系统与由分离器件构成的系统有以下不同: 具有控制与保护自配合的特性:CPS集控制与保护功能于一体,相当于断路器(熔断器)+接触器+热继电器+辅助电器。很好的解决了分立元件不能或很难解决的元件之间的保护与控制特性匹配问题,使保护与控制特性配合更完善合理,只要根据负载功率或电流即可正确选择单一产品,代替以往的包括自电源进线至负载端的各种电器;大大减轻了设计人员的工作量。 具有较高的运行可靠性和系统的连续运行性能: CPS在分断短路电流后无需维护即可投入使用,即具有分断短路故障后的连续运行性能,CPS在进行了不小于1500次的AC-44操作性能后(相当于AC44电寿命)紧接着完成分断额定运行短路电流(Ics:O-CO-CO)试验后,仍具有不小于1500次的AC-44操作性能,这是由断路器等分立器件构成的系统所难以达到的,CPS的这一特性极大地提高了系统的运行可靠性和系统的连续运行性。 本项目拟研究: 研究交通领域的电动机负载的控制与保护的基本要求; 提出CPS应用与交通领域电动机控制与保护的特殊要求; 设计制作符合交通领域电动机控制与保护的CPS; 构建基于CPS的交通领域电动机的监控系统; 本项目前期研究成果丰富。拥有授权发明专利13个,累计发表文章13篇。随着国家战略的实施,未来将建设更多的高速铁路,也有更多的高铁站、地铁站等等。需要在交通领域安装更多的电动机。每一台电动机都需要一个控制与保护系统。如能用CPS来替代传统的分立元器件,将会产生显著的效果。具有很大的应用前景和社会效益。
同济大学 2021-04-11
本安防爆型不间断直流开关电源
“ 本安防爆型直流开关电源 ” 项目先后获得国家自然科学基金、国家科技部计划、西安市科技攻关及陕西省教育厅产业化培育基金等的资助,通过了陕西省科技厅组织的验收,所取得成果达到了国内领先水平。已获发明专利 5 项,获各类科研成果奖励 5 项,其中省部级科学技术奖励及发明专利奖励各 1 项,发表高水平学术论文 40 余篇,出版专著 2 部。
西安科技大学 2021-04-11
一种软开关逆变电路及其控制方法
目前,大多数桥式逆变器采用硬开关脉冲宽度调制(PWM)技术,在PWM逆变器中,输出变压器、滤波电感和散热器的体积和重量占主要部分,为了减小电力电子装置的体积与重量,提高逆变器的功率密度,必须提高逆变器功率开关器件的开关频率。但是高频化后,功率开关器件的开关损耗急剧增大,导致功率开关器件的结温急剧上升,阻止了功率变换电路的高频化;而且高频化后功率开关器件很大的电压、电流变化率将产生较大的电磁干扰,影响电路的正常运行。 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种附加成本低、易于工程实现,提高逆变器的工作效率和功率密度,降低电磁干扰,简化控制方法的软开关逆变电路。
西安科技大学 2021-04-11
有气囊式开关的经皮元件的制备方法
研发阶段/n该发明提供一种安全、简便的带开关的经皮元件,选用医用液体硅橡胶压铸成形,并以HA粒子掺杂复合进行增强。可得到生物相容性和 力学性能良好的经皮元件。它包括经皮元件本体(1),乳胶气囊(2),单向充气阀(3)、排气阀(4),安全帽(5),乳胶气囊安置在经皮元件本体内腔,经皮元件本体上端中部有I、II、III三孔,I、II孔同乳胶气囊相连,I孔内设单向充气阀(3),II孔内设排气阀(4),III孔为导管或导线通道,安全帽(5)与III孔相配,经皮元件本体用聚甲基乙烯基硅氧烷、含氢硅油、羟基磷灰
武汉理工大学 2021-01-12
低速电动汽车用开关磁阻电机及其电控系统
本项目所开发的一台用于轻量型纯电动汽车用三相4kW开关磁阻电机及其控制器,在同样的外径、铁心尺寸下,开关磁阻电机的爬坡能力、转矩出力、功率密度、效率等性能均优于同规格的串激有刷电机和无刷直流电机,得到了有关整车企业的浓厚兴趣,并正在组织装车测试以期待后续能有进一步的推广应用。能够实现无刷化,调速范围宽,启动转矩大,且可以灵活调整定子结构,形成一系列功率等级不同电机规格,包括48V、60V、72V等。此外,采用普通变频器驱动的双极性开关磁阻电机以完成研发。
东南大学 2021-04-13
一种双输出反激式开关电源
本实用新型公开一种双输出反激式开关电源,包括主控制电路、变换器和输出整流滤波电路;主控制电路包括控制芯片UC3842以及与控制芯片UC3842连接的功率管驱动电路、电流采样电路和电压反馈电路;变换器包括功率开关管、高频变压器、第一缓冲吸收电路和第二缓冲吸收电路,功率开关管的输入端分别与功率管驱动电路、第一缓冲吸收电路连接,输出端与高频变压器的输入端连接;高频变压器分别与电流采样电路、第二缓冲吸收电路和输出整流滤波电路连接。本实用新型提供的双输出反激式开关电源,可有效消除高频电压和电流对功率开关管造成
安徽建筑大学 2021-01-12
一种降压型直流开关稳压电源
本实用新型涉及直流稳压电源技术领域,具体涉及一种降压型直流开关稳压电源,包括两路输入电 压,还包括单片机模块、降压芯片模块、控制电路供电模块、AD 数据采样模块、反馈回路模块和负载 识别模块;两路输入电压分别连接控制电路供电模块和降压芯片模块,控制电路供电模块为系统供电, 降压芯片模块用于输出电压;反馈回路模块分别连接降压芯片模块、输出电压和 AD 数据采样模块;负 载识别模块连接 AD 数据采样模块;AD 数据采样模块连接单片机模块;单片机模
武汉大学 2021-04-14
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