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油气装备仿生织构设计理论与超快激光制备关键技术研究及应用示范
仿生表面织构起源 传统摩擦学认为光滑表面具有较低摩擦力和磨损,反之,非光滑表面会带来较大的摩擦力和磨损。而自然界进化过程中,某些生物的表面微观结构具有优异的自润滑和抗磨减磨性能,如鲨鱼皮表面微沟槽表现的超低流体阻力,穿山甲表面微结构的优异耐磨抗磨性能。因此,如能掌握其机理,则可进行工业应用。 钻头轴承及压裂泵柱塞密封系统仿生织构润滑减磨设计及应用 织构化钻头轴承 钻头作为破碎岩石形成井眼的重要工具之一,在高温高压、冲击动载及贫脂润滑的恶劣环境下,其核心部件钻头滑动轴承易发生黏着磨损从而最终导致钻头整体失效破坏,亟需降耗增寿的新技术来为其安全、可靠使用和延寿经济运行保驾护航。 发明了基于多物理场耦合的超快激光精准高效制备的冰霜辅助超快激光刻蚀分束技术(US17026096,ZL202011229792.1),形成了钻头轴承轴径曲面仿生织构的纳秒/皮秒的激光加工与表征评价方法;目前正在与中国科学院上海光学精密机械研究所和中石化江钻石油机械有限公司开展钻头轴承织构工业化的超快激光加工与质量检测流水线建设和现场应用研究测试,可满足织构化钻头2000支的年产量需求。 建立了织构钻头轴承润滑减磨性能优化设计的理论研究与实验测试评价方法(ZL201310416270.6,ZL201710973537.X,.ZL201810946598.1)。以摩擦系数、磨损量、油膜厚度、温升和无量纲承载能力等为评价指标,基于理论研究、单元实验和全尺寸的台架实验,模拟测试工况下初步优选的圆形、椭圆形、人字形沟槽织构可使钻头轴承减磨性能和寿命提升50%以上。 织构化柱塞密封系统 柱塞动密封系统是油气增产压裂作业实施中压裂泵装备的关键部件之一,其在超高压、冲击动载及交变往复运动工况下,压裂泵柱塞动密封系统易发生磨损失效而导致密封刺漏等失效,是制约压裂泵工作性能、可靠性和作业成本的关键因素, 亟需创新的设计方法来提升压裂泵柱塞动密封系统的寿命及可靠性。 发明了柱塞表面仿生织构大尺寸拼接刻蚀工艺规划及参数优化设计方法(ZL201910892024.5), 创新研发了柱塞织构批量化激光分束加工的软件控制系统和配套夹具系统。 发明了表面织构化压裂泵柱塞及其动密封系统性能抗磨减磨性能优化设计的理论研究与试验测试评价方法(ZL201310423514.3),基于理论模拟、单元及全尺寸台架实验,初步优选的圆形和椭圆形织构布置于压裂泵柱塞表面可实现柱塞动密封系统的摩擦系数和温升降低45%以上,寿命延长30%以上,目前正在与中石油第四石油机械有限公司和中油国家钻井装备工程技术研究中心有限公司开展现场应用试验测试。 未来应用前景及市场规模预测 该技术垂直应用领域为油气勘探开发装备、油气集输装备、通用机械装备的润滑、密封、抗冲蚀与减阻等领域,摩擦消耗了一次能源的1/3以上,80%的装备失效是由磨损引起的。两者造成的损失相当于GDP2%-7%,2019年我国的GDP为99万亿元,按5%计算约为4.95万亿元。
西南石油大学 2021-05-10
基于光力相互作用的非互易声子耦合的新原理
学谐振子在现代科技和生活中具有广泛的应用,大到引力波探测装置,小到我们身边的手机,涉及传感、变频、滤波等重要器件。一般的谐振子器件是互易的,即器件内部或者两个器件之间的声子传递和方向无关。而非互易的谐振子器件对于全双工声子信号收发、声子隔离等有着非常关键的作用,甚至还可以用来对热能进行单向传递,使冷的物体更冷,热的物体更热。图a,基于光力相互作用的非互易声子耦合机制。b,通过控制激光相位,声子隔离度±30分贝连续可调。 光力学是光学和力学相结合的新兴科研领域。光力相互作用可以用于光学和力学模式的精密调控和测量,有着重要的物理意义和实际应用。这个工作中的光力学系统由超高品质因子的氮化硅纳米薄膜和高精细度光学腔构成。激光将声子从纳米薄膜的一个谐振模式转化为光子,再变回另一个谐振模式中的声子。多束激光的物理效应互相干涉,使声子传递增强或者减弱。通过控制激光相位,实现了声子隔离度在±30分贝范围内连续可调(如图所示)。在徐海潭等人之前的工作(Nature 537,80 (2016))中,他们通过拓扑操作实现了瞬态的非互易声子传递,而在最新的工作中,他们通过光力相互作用产生了声子模式间静态的非互易耦合,从而实现了稳定的非互易声子传递。
北京大学 2021-04-11
深圳博升光电科技半导体垂直腔体激光器(VCSEL)光芯片
深圳博升光电科技有限公司是由美国工程院院士常瑞华创办的中外合资企业,致力于研究生产用于3D感知领先世界的半导体垂直腔体激光器(VCSEL)光芯片。博升光电的创始团队来自加州大学伯克利分校、斯坦福大学、清华大学等国际知名高校。其中研发团队来自硅谷,工程生产团队来自台湾,市场运营团队来自美国及中国,在产品研发、生产、商业运营等方面经验丰富。博升光电成立后即获得业界顶级投资公司武岳峰资本、力合创投、嘉御资本、联想之星等超过1亿元人民币的A轮融资。点击上方按钮联系科转云平台进行沟通对接!
清华大学 2021-04-10
主动式偏振目标增强的共光路全景环带光学成像装置
本实用新型公开了一种主动式偏振目标增强的共光路全景环带光学成像装置,包括全景环带偏振照明系统与全景环带偏振成像系统;全景环带偏振照明系统与全景环带成像系统共光路,由全景环带透镜、后续镜组、偏振分光组件及靶面依次排布组成;偏振分光组件一侧的靶面为照明光源,另一侧的靶面为成像相机。本实用新型实现了大视场范围高对比度的关键目标探测,利用目标物体和背景物体保偏性能的差异,可增强关键目标物体与背景环境的对比度,有利于目标探测与追踪。采用主动成像方式可以提供更真实有效的物体保偏性能信息。本实用新型采用共光路设计,提高了对振动等环境因素的稳健性,装置结构紧凑,体量轻巧,可适用于较为恶劣的工作环境。
浙江大学 2021-04-13
一种间距调整装置及视网膜光适应治疗仪
本实用新型公开了一种间距调整装置及视网膜光适应治疗仪,间距调整装置包括连接块,所述连接块上设置有螺栓孔,所述螺栓孔用于实现对应连接螺栓在连接块上的连接位置可调,所述螺栓孔的形式为以下两种形式中的任意一种:所述连接块上的螺栓孔为条形孔,且所述条形孔的长度方向平行于连接块左右侧的连线方向,且条形孔为通孔,所述条形孔的数量至少为一个;所述连接块上的螺栓孔的数量至少有三个,且沿着连接块左右侧的连线方向,不同螺栓孔位于连接块的不同位置,所述螺栓孔为内螺纹孔;视网膜光适应治疗仪包括所述间距调整装置。本治疗仪采用如上所述的连接块,可实现光源盒之间间距可调整,利于佩戴者在使用时的佩戴舒适性和利于治疗疗效。
浙江大学 2021-04-13
一种光伏发电系统环境自适应式 MPPT 方法及系统
本发明公开了一种光伏发电系统环境自适应式 MPPT 方法,本发明的方法引进电压修正参数ΔU, PI 控制环节,实时调节直流斩波器占空比 D,加快最大功率点电压 Um 寻优速度,减小功率损耗,并使 最大功率点电压 Um 实时跟随环境条件变化,减小增量电导法(I&C)寻优步长,快速、准确实现光伏电 池 MPPT,既改善传统 MPPT 算法易受环境影响,鲁棒性差,功率损耗较大的缺点,又避免智能型 MPPT 算法复杂,易陷入局部最优的劣势。
武汉大学 2021-04-13
光载边比自适应的光纤无线单边带调制系统
光载边比自适应的光纤无线单边带调制系统,涉及到光纤通信、长周期光纤光栅、微波光子技术领域,该系统包括:连续波激光器(1)、双电极马赫增德尔调制器(2)、正弦波本地振荡器(3)、90度功分器(4)、偏置稳压源(5)、动态偏振控制器(6)、偏振分束器(7)、第一长周期光纤光栅(81)、第二长周期光纤光栅(82)、偏振合束器(9)、Y分器(10)、光纤(11)、第一光检测器(121)、光交织器(13)、第二光检测器(122)、第三光检测器(123)、电流比较器(14)。以上各器件依次相连。该发明可以使得单边带调制信号的光载边比自适应系统参数的变化,始终保持在0dB,维持系统性能在最优状态。
青岛农业大学 2021-04-13
构建用于乏氧肿瘤光动力疗的铱配合物光敏剂
构建了一例线粒体靶向的蒽醌铱(III)配合物并用于乏氧肿瘤光动力治疗。具有蒽醌基团的配合物Ir4在乏氧条件下可被NADPH及蒽醌还原酶还原,生成具有二羟基蒽结构的Ir4-red。通过电子顺磁共振波谱、碳自由基俘获、DNA光断裂实验证明Ir4-red在双光子激发时产生碳自由基。利用瞬态吸收光谱和TD-DFT计算结合初步探索了碳自由基的产生机理。细胞水平实验表明,配合物通过主动运输方式被肿瘤细胞摄取并富集在线粒体区域。在乏氧条件下,Ir4被快速还原并在双光子(730 nm)激发下产生碳自由基,损伤线粒体最终诱导肿瘤细胞凋亡。此外,利用Ir4-red的强磷光发射,在细胞层次还实现了对肿瘤细胞的选择识别。Ir4在裸鼠肿瘤模型中同样表现出了非常优异的双光子光动力疗抗肿瘤活性。
中山大学 2021-04-13
一种新型的光伏一体化轻质建筑外墙
课题组研发的光伏一体化轻质墙体,采用结构化技术,将光伏板与轻质墙体材料连接,设置内保温与隔音层,从而达到极为优秀的保温与隔音效果。同时,轻质墙体内部设置通风层,起到墙内通风排湿的作用,有效降低墙体结露和发霉。同时,该墙体具有安装方便,价格低廉和经久耐用等诸多有点。
上海理工大学 2021-04-13
一种基于金属纳尖阵电极的电调透射光薄膜
本发明公开了一种基于金属纳尖阵电极的电调透射光薄膜,其包括:由纳米尺度间隔的纳尖高密度排布构成的一层纳米厚度的金属纳尖阵阴极和一层纳米厚度的平面阳极,该阳极由透光的纳米厚度的金属氧化物导电膜制成,阴阳电极间填充有由纳米厚度的透明光学介质材料制成的电隔离膜;在加电态下,金属纳尖阵阴极上可自由移动的电子被电极间所激励的电场驱控,向纳尖顶聚集,纳尖底部及相邻尖端间的平坦区域上的自由电子分布密度因部分甚至绝大多数自由电
华中科技大学 2021-04-14
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