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基于形状记忆聚合物的一种新型的 “万能抓手”策略
浙江大学航空航天学院宋吉舟教授团队,便基于形状记忆聚合物,提出了一种新型的“万能抓手”策略。这个“万能抓手”的载体非常简单,就是一块智能“塑料”。别瞧它结构简单,本领可不小,它可以把目标物体“锁”在体内,轻松地抓取1微米到1米大小之间任何形状的物体。 目前这一研究成果已发表在知名学术期刊《科学进展》(Science Advances)上,文章共同第一作者为浙江大学航空航天学院硕士生令狐昌鸿和博士生张顺,通讯作者为浙江大学航空航天学院宋吉舟教授。 宋吉舟教授团队的“万能抓手”何以做到“探囊取物”?靠的便是形状记忆聚合物。形状记忆聚合物是一种特殊的智能材料,论其特殊,就特殊在它的“逆来顺受”:在外部刺激作用(如光、热)控制下,形状记忆聚合物可软可硬,在受到一定的外力作用导致变形后,它就能保持这个变形后的形状,可谓“顺其自然”;然而在一定的外部刺激作用下,它又会变回原来的样子。目前形状记忆聚合物已经被广泛用于智能织物、电子包装管的热收缩膜、航空器太阳能帆板展开机构、智能医药器件等领域。 宋吉舟教授团队的新策略:第一步,就是抓取物体时,先在外部刺激作用下,让形状记忆聚合物变得柔软,趁此机会将物体或者物体表面的结构嵌入其中;第二步,去掉外部刺激,让形状记忆聚合物变回刚硬的状态,保持住该变形的临时形状,将物体“锁住”,从而把物体抓取起来;第三步,等把物体转移到目的地之后,再次施加外部刺激,形状记忆聚合物就会恢复初始形状,将物体“解锁”释放。 形状记忆聚合物万能抓手抓取和释放物体的流程示意图 形状记忆聚合物这块智能 “ 塑料 ” ,就好像是一把有魔力的万能锁,能锁住世间万物:为了获取 “ 猎物 ” ,它 先 变成柔软的橡皮泥,把物体柔柔地包住,然后变成坚硬的石头,把物体牢牢地锁住,等把物体 “ 押送 ” 到目的地,又会重新变成软软的橡皮泥并释放物体。宋吉舟教授介绍,这把 “ 万能锁 ” 能在典型的三维结构物体上产生很大的抓力,包括球体、方块、管状物体、螺栓、螺母、枣核、钥匙串等;更厉害的是,它还能像壁虎一样, 粘附在物体表面 ,不论物体表面光滑还是粗糙。 形状记忆聚合物万能抓手对典型宏观物体的抓力   那么对于尺寸小的物体,这个抓手又是如何发挥功效的呢?当物体尺寸小到微观尺度(100微米左右或者更小),物体受到的表面力,特别是与抓手的粘附作用强,会给物体的释放带来较大的挑战。在该设计中,抓手通过把物体或者物体表面的结构锁在其内部实现抓取,不依赖抓手的粘附力,所以当粘附力给物体释放带来挑战时,就可以在抓手表面镀上一层特殊材料,或者增加抓手表面粗糙度来减弱粘附,从而实现物体释放。这样,即使是75微米大小的不规则铁颗粒或者是直径10微米的二氧化硅球,也能顺利从形状记忆聚合物万能抓手上得到释放。 使用形状记忆聚合物万能抓手操纵75 微米的不规则铁颗粒和10微米直径的二氧化硅球 “微观抓手就像微观世界里的吊车,可以用它在微观世界里搭建‘建筑’,制作特殊的光电器件。”令狐昌鸿说,“这个抓手在微观视角下还有一个优势,就是一个抓手就是数以万计的微观吊车,可以高效地在微观世界工作。” 谈及具体应用,宋吉舟教授表示,在柔性电子制备中,最重要的一步就是微观元器件的快速组装,即把制备基底上数以万计或者更多的维纳元器件转移到柔性的使用基底上。以往的方法都依靠粘附来一次性抓取这些元器件,但是释放的时候粘附就变成了限制因素。而宋吉舟教授课题组提出的这个策略,完全不依赖粘附,为柔性电子的制备提供了一种新思路,有望推进柔性电子的工业化进程。 使用形状记忆聚合物万能抓手组装柔性电子器件的简单展示 该项目得到了国家973计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金等的支持。
浙江大学 2021-04-10
一种用于窄间隙焊接的能自动调节导电咀伸出长度的焊枪
本发明公开了一种用于窄间隙焊接的能自动调节导电咀伸出长 度的焊枪,尤其适用于激光-电弧复合焊。它包括喷咀、气体分流器、 导电咀、高度传感器、中央处理器以及执行机构;气体分流器上开有 裸露在外的出气孔,气体分流器通过保护喷咀的紧箍力防止滑落;导 电咀呈扁平状,与气体分流器相连,在导电咀端部安装两个对称布置 的高度传感器,用以检测它与焊缝表面之间的距离;中央处理器根据 高度传感器的采集信号控制执行机构以调节导电咀的伸长和收缩。本 发明可以通过高度传感器检测焊缝底部与导电咀之间的距离,以自动 调节导电咀伸出的长度,保证焊丝干伸长在合理的范围内,使得在激 光-电弧复合焊过程中电弧能稳定存在,最终实现厚板的高质量焊接。
华中科技大学 2021-04-13
大功率复杂波形激光脉冲种子源
大功率复杂波形激光脉冲种子源主要用于产生高功率的复杂波形激光脉冲。在MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)系统中的输出光脉冲,会因系统内部的多次光放大而带来波形劣化。克服该技术缺陷的主要手段是对种子光脉冲进行整形,以修正最终的高功率脉冲波形。这要求种子源系统输出的光脉冲能同时满足大功率和复杂波形。 MOPA系统主要应用于需要强激光脉冲的激光标记、材料加工、或其它特殊领域,大功率复杂波形激光脉冲种子源是提升输出激光脉冲质量的核心技术。
电子科技大学 2021-04-10
新型Zn-NiOOH高功率原/充电电池
推出了适用于数码产品的新一代原电池—Zn-NiOOH碱性原电池。这种新电池的大功率放电能力很强,在大功率放电情况使用时间可达碱锰电池的数倍以上。这种新电池利用NiOOH材料替代EMD正极材料在碱锰电池生产线上组装而成,NiOOH是制备这种新电池的关键。国内南孚电池公司在本课题组第一代NiOOH生产技术的基础上于2003年底面向市场推出了数码聚能镍干原电池的产品。但镍是战略性资源,价格比较贵,仅用作一次性电池正极材料,不仅是对资源的浪费,而且在成本上也不是具有很大的优势。因此本课题组进一步研制了高性能充电态的NiOOH正极材料并与Zn直接组装成高功率的Zn-NiOOH新型原/充电电池。这种电池具有工作电压高、大功率放电能力强、比能量高、免维护、环保等优点。Zn-NiOOH新型原/充电电池即可以象干电池一样买来不用充电就可方便的直接使用,又能反复充放电作为充电电池使用,与Zn-AgO电池的性能很接近,但成本却要要低。
厦门大学 2021-04-11
大功率激光照明用新型发光材料
研究团队以钇铝石榴石体系(YAG:Ce3+黄色荧光材料)和氮化物体系(CaAlSiN3:Eu2+红色荧光材料)为研究对象,率先开发出高导热YAG:Ce3+基复相黄色荧光陶瓷,其在50W∙mm-2的高光通量密度蓝光激光激发下,仍能保持优异的可靠性,该产品已与企业合作开发出汽车前照大灯。为了获得高显色指数的激光白光,通过考察晶粒择优取向、烧结助剂和组合烧结工艺等对材料致密化、微观结构的影响,首次制备得到致密的CaAlSiN3:Eu2+红色荧光陶瓷。
厦门大学 2021-04-11
柴油发电机保护与功率平衡控制技术
该技术采用独有的发电机控制与保护算法,具体表现形式为一种基于嵌入式系统的 新产品。 技术创新点: 完善的柴油发电机保护功能,包括电压保护,电流保护和过载保护等。 发电机实时并网技术。可以根据需求自动投入柴油发电机并网,并保持电网电压、 频率等参数稳定。 发电机解列控制。根据实际情况,可以实时退出部分柴油发电机,降低系统能耗,并能 维持电网参数稳定。 能够实现不同柴油发电机有功功率和无功功率均衡。 具有先进的 CAN 通讯功能,能够实现多台联网工作,也可以和上位机控制系统联网 通讯。 具有友好的人机界面,完善的显示内容,并可以根据需要定制。 与同类相关技术相比,具有以下优点: 控制与保护算法更加完善,功能一体化; 采用 DSP 技术和高性能 A/D 器件,测量精度高; 模块化和工程化设计,电磁兼容性能优越,性价比高。 技术的实用性和适用领域 本研究组一直从事配电网监控与保护相关技术研发工作,柴油发电机保护算法具有 自主知识产权,相关技术和算法已经成功应用到多个产品中,产生了大量的经济效益和 良好的社会效益。发电机并列和解列技术可以根据实际功率需求,实时投入、撤除柴油 发电机,不仅可以保持电网电压、频率稳定,而且可以节能降耗,新开发的技术还适用 于新能源应用。 应用领域: 军用/民用船舶发电机保护与控制; 独立电网多台柴油发电机保护与控制; 带新能源应用的柴油发电机保护与功率平衡控制; 工厂后备发电机并网控制。
同济大学 2021-04-13
大功率碳纤维电热板浴霸
近几年出现的碳纤维电热板是采用碳纤维或者碳晶作为发热材料,与高强 度绝缘材料经加热压制而成的一种板状复合材料。然而,目前商品化的碳纤维 电热板绝缘材料采用环氧树脂,功率功率比较低,只有 300~500w,而四灯浴 霸的功率一般为 1100w。碳纤维电热板的功率低会造成人们感觉到热的距离变 小,这严重阻碍了碳纤维电热板在浴霸方面的应用,迄今尚未见到碳纤维电热 板用于浴霸的产品。 我们采用苯并噁嗪新型耐热树脂来代替环氧树脂,制备了大功率的碳纤维 电热板,功率可达 1100~1500w。基于这种大功率碳纤维电热板,我们研发了一 种采用碳纤维电热板制备的新型浴霸。相关成果,已经申请专利。
山东大学 2021-04-13
工业用高功率超短脉冲光纤激光器
北京工业大学 2021-04-14
高效和高功率密度电机驱动系统(产品)
成果简介:高功率大转矩交流感应电机驱动系统峰值转矩达1400Nm,应用效果良好;车用高效大功率永磁同步电机驱动系统填补了国内该领域的空白,突破了高速稳定弱磁调速技术难,比功率大于1.45kW/kg。该成果已在大洋电机、北京公交集团、627厂、福田、618厂、山东华盛集团、北京飞驰绿能、安徽安凯公司等企业得到推广应用。 项目来源:自行开发 技术领域:电气工程、新能源汽车 应用范围:电动环卫车、电动公交车、电动轿车、工程机械以及特种工程作业机械等。
北京理工大学 2021-04-14
高功率密度光伏集成式优化器
开发了一款300W的可以与光伏板背板接线盒完全集成的光伏能量优化器,达到的效果:效率98%,可以追踪光伏最大功率,可以适用于多种负载(逆变器、孤岛负载、储能负载等)。技术特点及创新点(1)功率密度大,可以和现有光伏电池板完全集成(2)快速追踪光伏最大功率,无净差(3)自动判别不同负载,针对负载情况快速切换运行状态应用领域: 新能源   
扬州大学 2021-04-14
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