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弹性柱销齿式联轴器

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  • 李侠:科技体制改革弹性有多大
    时至今日,科技体制改革面临的最大理论问题就是变革的弹性:即集中与自由是以二元形式存在,还是集中为主,自由为辅?或者反之,自由为主,集中为辅。其实,这个问题也是国际科学界长期以来没有根本解决的问题。个人和组织常常会陷入某种既有的观念框架中,以至于无法想象出其他的选择模式,这就是典型的&ldquo 认知路径依赖现象&rdquo 。人是自己所拥有的观念的奴隶,作任何决策时我们都不应该忽略认知模式所施加的影响。  回首即将过去的一年,新一轮科技体制改革的大幕已经徐徐拉开,一些关键信号已经释放出来。例如,在今年由科技部、财政部共同起草的《关于深化中央财政科技计划(专项、基金等)管理改革的方案》中,最引人关注的就是方案提出的&ldquo 科技计划体系主要包括国家自然科学基金、国家科技重大专项、国家重点研发计划、技术创新引导专项(基金)、基地和人才专项5个方面&rdquo 。这5方面的科技计划都要纳入公开统一的国家科技管理平台,中央财政加大支持力度。这则信息内涵丰富:一方面,其界定了未来研究类型的划分 另一方面,明确提出了资源的重新集中化。这实在是近年来科技体制改革少见的大动作。  资源的集中管理解决了前期宏观管理上的&ldquo 九龙治水&rdquo 局面,在微观实践层面则解决了个体重复申报等问题。但现在的问题是,未来政府将不再直接管理科研项目,那么资源集中后将由谁来管理?按照2013年的科技统计公报数据,这笔中央财政拨款达2728亿元之巨,即便5个平台均分也各有约540多亿元。这无疑是一个庞大的资源平台。就目前口碑最好的国家自然科学基金委来说,它的资源总量也就200亿元左右。很难想象500多亿元的平台要拥有怎样的气概?如果仍用原班人马、原有管理模式,那些曾经的&ldquo 973&rdquo &ldquo 863&rdquo 换个名义重新出现在新的机构里,那么这些平台的权力实在太大了,完全有可能演变为霍布斯意义上的新的&ldquo 利维坦&rdquo 。如果这种可能性不能得到有效防止的话,那么只能说此次改革未来将充满不确定性。而且,如果试验失败的话,其后果将是灾难性的。举国科研被SCI牵引的局面就是一个典型例子,终结一项有问题的政策的成本将是巨大的。  其实,资源配置方式从分散到集中,只解决了表面问题,而未触及科技体制改革的实质,即&ldquo 状态&mdash &mdash 结构&mdash &mdash 绩效&rdquo 的根本性改变。集中是我们所熟悉的管理模式,并且凸显了权力的自信,而分权恰恰是我们所不熟悉的。对于以往的&ldquo 集中型分散&rdquo 模式带来的问题,国家作为委托人的极度不满是可以被体会到的:投入与期望的产出严重不对称,同时各种不端行为发生,这种状况必须得到改变。历史的吊诡之处在于,当改变成为所有人的共识时,恰恰意味着谁都不知道该怎么改。但是&ldquo 变&rdquo 又成为双方可化解尴尬局面的唯一出路。改革的潜在陷阱在于,我们所解决的问题远远不及我们所带来的新问题多。那么,如何预防这些潜在的风险?这就是我们所关注的改革的弹性问题,即收与放的问题。  在决定放与收的边界时,要考虑到科技事业的固有特点:科学与自由探索有关,而技术与目标导向与关。前者的产出具有公共物品的属性,适合国家支持,而后者的产出具有商业价值,因此与市场机制匹配。如果完全被市场模式主导,就会出现遏制科学发展的情形。另外,两者的研究属性也不同,前者崇尚自由,后者则是集中约束下的目标定向行为。这些特点决定了科技体制改革的弹性问题,而改革弹性约束了改革的潜在边界。基于此,科技体制改革就是要解决好实践层面的资源分配与激励机制。只有如此,才能带来国人期盼的&ldquo 状态&mdash &mdash 结构&mdash &mdash 绩效&rdquo 的根本性改变,否则片面追求绩效与状态只能是缘木求鱼。  在具体措施方面,我们不妨把资源的竞争性分配与保障性分配区分出来。以往的项目申报都属于竞争性的分配模式,这方面已有很多研究,不再多谈。这里只谈保障性供给模式的建设。科技界不能搞平均主义,保障性供给如何避免吃大锅饭并实现激励机制?笔者曾建议,中国科技界应向国际体育界学习,对各领域的科研人员实行排名制,而排名是定期动态调整的。该项工作可由行业协会与第三方独立机构完成。只有进入排名的才可以申请保障性供给,这样就解决了吃大锅饭与激励机制的问题。  客观地说,如果完全采用竞争模式,其危害主要有两点:其一,带来整个科技界的急功近利与浮躁气息 其二,落后的管理体制无法有效分配资源,只能靠简单地增加资助额度来化解新增资源带来的日益增大的评审成本,从而导致资源的边际效用递减。实行各学科人才排名制,其优点有二:其一,管理部门能时刻掌握人才家底的库存,便于关键时刻解决国家之需 其二,排名制提供的激励机制,最大限度地集聚了当下的智力资源,并能永续地成为国家储备人才的蓄水池。  中国科技已到了从量的扩张到质的提升阶段,如何提升质恰恰是当下破题的关键所在。众所周知,知识产品的生产是有周期的,让科技工作者安静下来,有时间打磨自己的知识产品,就需要从制度层面入手,塑造群体的质量偏好。美国政治学家盖伊· 彼得斯曾说:市场模式的胜利只是意味着市场取向的解决方法已经取得了合法性。问题在于大科学时代,科技内在结构是非常复杂的,任何单一模式都不是包治百病的万能胶囊,我们必须在集中(举国体制)与分散(市场体制)之间寻找一种建设性的均衡。(作者系上海交通大学教授)
  • 面条被曝添加食用胶增加弹性 湿面条能燃烧
    面条店使用的柠檬黄、蓬灰等添加剂,在粮油店调料店就可买到  近日读者投诉称,卖面条的在面条里掺食用胶,买回的湿面条能点着燃烧!记者调查时发现,确有一些经营者在使用化工添加剂,一些粮油店也销售这些添加剂。不法商贩在面条中添加化工产品如食用胶、柠檬黄、蓬灰、复合磷酸盐等,以增强面条的筋度和弹性,有的加入明矾使面条白亮光洁。  绝对猛料  面条掺食用胶,湿面条能燃烧  19日,郑州的赵女士向记者投诉称:“有个亲戚做面条生意,里面掺有食用胶。这样的面条咋煮都不会断,亲戚说卖面条的都加有这种东西,米线里也掺有食用胶,吃起来很筋。我上网一查,很多人说吃一碗米线等于吃进一个塑料袋。”  20日,家住经三路的张先生对记者说:“中午我从农贸市场买回湿面条,做饭时两根面条掉火旁很快被燃着了。我拿几根面条用火机点燃,想不到面条都燃烧了,烧后有股刺鼻的气味,烧后的粉末发硬,面条里到底添加的是啥东西?”  骇人调查  面条店用得多,添加剂卖得俏  3天来,记者在枣庄农贸市场和都市村庄暗访10多家面条店,发现做面条的在面条里掺有添加剂。在一家面条店记者看到,面条里掺有一种叫“蓬灰”的添加剂。记者问:“这东西添进去能吃吗?”女店主说:“现在都用这种东西,拉面、面条和米粉中都加有这东西。”  记者在枣庄市场一面条店以买面粉为名进入店内,见地上放着一瓶落满灰尘的玻璃瓶,内装铁红色添加剂。拂掉灰尘后记者看到是半瓶柠檬黄。记者问这是干啥用的,老板说:“是往热干面里加的。”  记者在另几家面条店调查时,有店主直言不讳地说:“现在有哪家不用添加剂?”  记者调查时了解到,面条店使用的柠檬黄、蓬灰、复合磷酸盐等,在粮油店调料店都可买到。记者在枣庄农贸市场问几家粮油店,果真有卖的。记者分别买几种后,与一店主攀谈:“这些东西卖得好吗?”  女店主:“卖得可好了,市场卖面条的都用这个。卖面条的有的在面中加有明矾,这样面条看上去白亮光滑,好卖。明矾加到油条里,炸出的油条好看还不塌架。”  另一调料店老板告诉记者:“我这里添加剂都卖完了,马上要进货。”记者买来湿面条试验,湿面条一点就烧出了火苗  眼见为实  记者亲自试验,面条烧出火苗  记者分别购买了5种面条,在点燃试验后发现湿面条真的可以燃烧,还烧出了火苗,如不人为熄灭,长长的面条可全部烧完。面条烧后发出皮毛烧焦的气味,很刺鼻,剩下发黑的灰烬用手捏感觉非常硬。  为验证购买的面条与自己做的手工面有无区别,记者和面后做成面条用火点燃,面条着火后很快自动熄灭,燃后的灰烬一捏即成碎末。
  • 动态弹性模量测试仪研制
    table width="600" border="1" align="center" cellpadding="0" cellspacing="0"tbodytrtd width="115"p style="text-indent: 0em " dir="ltr"成果名称/p/tdtd width="499" colspan="3"动态弹性模量测试仪br//td/trtrtd width="115"p单位名称/p/tdtd width="499" colspan="3"p中国建材检验认证集团股份有限公司/p/td/trtrtd width="115" valign="top"p联系人/p/tdtd width="185" valign="top"p艾福强/p/tdtd width="161"p联系邮箱/p/tdtd width="153"pafq@ctc.ac.cn/p/td/trtrtd width="115"p成果成熟度/p/tdtd width="499" colspan="3"p□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 √ 可以量产/p/td/trtrtd width="115"p合作方式/p/tdtd width="499" colspan="3"p□技术转让□技术入股□合作开发 √其他/p/td/trtrtd width="614" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong成果简介:/strong/pp style="line-height: 1.75em "strong /strong/pp style="text-align: center line-height: 1.75em "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/2951acd4-0cb9-42bb-ba31-1bc4d37da508.jpg" style="width: 300px height: 226px " title="弹性模量检测仪1.jpg" width="300" height="226" border="0" hspace="0" vspace="0"//pp style="text-align: center line-height: 1.75em "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/ba13ec0a-c570-4f8f-b857-abc41b0a226e.jpg" style="width: 300px height: 256px " title="弹性模量检测仪2.jpg" width="300" height="256" border="0" hspace="0" vspace="0"//pbr/p style="line-height: 1.75em " 本方法利用脉冲激励器来激励矩形截面的梁试样,测量样品的弯曲或扭转频率。作用在试样上的瞬时激励是通过自动激发装置或手动小锤的敲击来实现的。激励引起样品的自由振动,通过试样上方的信号接收器得到振动信号,进而通过快速傅立叶变换得到自由振动的前几阶频率,首先利用弯曲振动的基频算出试样的弹性模量,进而利用扭振主频率计算出剪切模量。由于梁试样自由振动的基频是由样品尺寸、弹性模量和样品质量所唯一确定,因此当基频已经测到后并且试样的质量和尺寸已知的情况下可以计算出弹性模量。弹性模量取决于弯曲响应频率,剪切模量取决于扭曲响应频率。泊松比由材料的杨氏模量和剪切模量决定,三者只有两项是独立的。 br/ 该仪器测试精度高、操作方便,通过一次敲击(激励)能够快速而准确地同时得到材料的共振频率、弹性模量、剪切模量和泊松比以及内耗等基本弹性参数。测试结果重复性好,对样品完全没有破坏,也可连接高温炉进行高温弹性性能测试(高温炉为选购件)。 br/ 该仪器高度集成,使用USB接口进行数据通讯、实现了热拨插和即插即用,采用全新工艺,实现硬件的高可靠性、强抗干扰能力和高信燥比,机型外观美观、性能稳定、能方便扩展高低温测试模块。 br/ 性能指标 br/ 最高采样频率:2MHzbr/ 增益设置:1-128(1、2、4、8、16、32、64、128) br/ 频响范围:20-20kHzbr/ 灵敏度: 50 mv/pabr/ 输入阻抗: 1Ω与27pF并联 br/ 时基范围: 10ns至1 sec/div br/ 时基精确度: 50ppmbr//p/td/trtrtd width="614" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景: /strongbr/ 本产品适用于航空航天、汽车工业、工矿企业、科研部门、大专院校、技术监督、工程监测等,对各种陶瓷、玻璃以及各种陶瓷基复合材料的弹性模量,采用脉冲激励法可以实现对样品的无损检测,在准确测量样品的弹性模量的同时又不会对样品其他力学性能造成影响,应用前景广泛。/p/td/trtrtd width="614" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况: /strongbr/ 实用新型专利两项: br/ 一种用于测量材料弹性性能的固定装置。 br/ 专利号:ZL 2015 2 0392701.4br/ 一种样品激发装置及材料弹性性能测试系统 br/ 专利号:201520860414.1br/ 行业标准一项 br/ JC/T 678-1997 玻璃材料弹性模量、剪切模量和泊松比试验方法。/p/td/tr/tbody/table
  • 浙大攻克世界性难题:让石墨烯有弹性
    p  在80后90后的童年记忆中,有一个著名的历史故事,司马光砸缸。当陶土做的水缸被石块砸了一下,就破了一个洞,水流出来了,掉在缸里的孩子也得救了。/pp  而对于女孩子来说,跳皮筋是洋溢着欢快笑声的集体游戏,在牛皮筋的一勾一拉中,旋转,跳跃,不停歇。/pp  这两个童年记忆,其实包含着一个自然界的普遍规律,玻璃、陶瓷这样的无机材料通常都是又脆又硬的,没有什么弹性,而橡胶这类的有机材料韧性好,弹性足,可以反复拉伸。/pp  如何让无机材料变得像有机材料那样可以回弹,是世界很多科学家的努力目标。/pp  这其中就有浙江大学高分子科学与工程学系的高超教授团队。最近,他们的研究取得了突破性进展,设计制备出了高度可拉伸的全碳气凝胶弹性体,并且表现出优异的性能,今后有望应用在柔性器件、智能机器人及航空航天等多个领域。/pp style="text-align: center "  img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/99d0c873-4a30-4542-90ee-86367a879173.jpg" title="3.jpg"//pp  论文发表在国际著名期刊《自然通讯》,共同第一作者为博士生郭凡、姜炎秋,通讯作者为许震特聘研究员、高超教授。br//pp  strong打破物质的本性/strong/pp  材料科学的发展一直与人类文明密切相关。现如今我们已经拥有了各种各样的材料。可是让科学家烦恼的是,无机材料耐高低温但没有弹性,有机材料有弹性却又不耐高低温。/pp  如果能研究出一种无机材料,在保持耐高低温的同时具备一定的弹性,该多好啊。“这样就能扩大材料的使用范围。我们做科学研究就是要打破物质的本性,这样才能发现新性能,寻找新用途。”/pp  研究团队在研制这一新材料时,聚焦的无机物材料为碳。因为碳所特有的导电性能,为未来应用提供了更多可能性。他们发现,高分子弹性体,比如橡胶,分子是链状结构,就像柔软的棉线团,有很多缠结的地方可以被拉开,当外力去除,这些高分子的“棉线”又重新缠结变成线团。无机物之所以不能拉长再回弹,就是因为没有相似的结构。/pp  这时候,高超团队搬出了他们的研究老伙伴,石墨烯。他们希望能在“一片片”的石墨烯中制造出一些褶皱,将高分子的可拉伸“线团结构”拓展成为石墨烯中可拉伸的“纸团结构”,来提高石墨烯的延展性。/pp  团队借鉴生物学理念,从肌肉和关节的拉伸中寻找答案,设计出类似传统拉缩式灯笼的结构,并用3D技术打印出来,通过限位压缩定型,形成一些“褶皱”。这时候,石墨烯材料可以拉伸100%。/pp style="text-align: center "  img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/96def27c-0e76-4da6-b6ea-cf62831f59ba.gif" title="PT180405000012hNkQ.gif"//pp  继续拉伸,石墨烯的“一片片”分子结构之间就会出现裂纹。怎么办?团队引入了另外一种纳米材料——碳纳米管,在石墨烯的片层之间打上“补丁”。这样一来,石墨烯就可以拉伸200%了。br//pp  高超教授说,这种全碳气凝胶弹性体具有优异的抗疲劳性能,在拉伸200%的状态下,可稳定循环至少100圈 在100Hz、1%应变的状态下,可稳定循环至少百万次。“之前一些研究是在有机材料上涂一层无机材料,以此来实现可拉伸。我们这套方法是改变了材料的本身特性。”/pp style="text-align: center "  img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/eb23600f-2e7b-4eed-b973-5aac366964dd.jpg" title="4.jpg"//pp  对于这一新型材料的未来发展前景,高超教授表示,可以应用到与仿真机器人相关的导电弹性体上,比如电子皮肤等等。“更大的意义,我们希望开拓一个新的研究领域。当大家都在研究气凝胶的压缩性能时,我们希望换一种思路,从拉伸这个方向开展研究。”br//pp  strong从一只雁到一群雁/strong/pp  高超团队与石墨烯的情缘已有十年之久。“石墨烯本身是一个‘很小’的材料。国际科研领域已经对它的纳米级结构分析得非常透彻了,我们想看看,把它组装起来变‘大’后会怎么样。”10年前的2008年,高超被引进加入浙大高分子系后,为自己定了一个清晰的全新研究方向——石墨烯宏观组装。/pp  他用一首儿歌来解释这项研究。“秋天到了,一行大雁往南飞,一会排成一字形一会排成人字形。”当一群大雁在飞行时,我们一眼就能看出雁群的形状,反倒是一只大雁在空中飞的时候,我们很难看清楚它的结构。/pp  通过群效应团队发现了氧化石墨烯的液晶现象。在一次实验中,团队成员把氧化石墨烯倒进一个杯子,偶然对着光一晃,发现杯中出现了彩色带。这是什么原因呢?团队顺藤摸瓜,发现氧化石墨烯在溶液中的浓度达到某个临界值时,会自发进行取向排列,不但可以流动还高度有序。/pp  又有一次实验,成员把两条氧化石墨烯纤维放在一起,过了一会儿,这两条纤维居然“焊”在一起了。原来氧化石墨烯有一种“自融合”的本领。/pp  从这两大发现出发,团队“倒腾”出了四大发明:石墨烯纤维、石墨烯组装膜、石墨烯泡沫、石墨烯无纺布,科研成果发表在《自然通讯》和《先进材料》等国际著名期刊上。/pp style="text-align: center "  img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/4097cb8e-708a-4cfb-ae4d-85994a64a7d4.jpg" title="5.jpg"//pp  高超说,一流是要不断奋斗出来的,“不是说做好一个工作就行,而是要不断推进”。在团队建设中,高超也非常强调“一流”,认为要有一流的文化、一流的平台、一流的待遇,最终产出一流的成果。他经常跟学生说:“科研首先要发奋,拼搏了才能有所发现,有所发明。还要努力让科研成果转化为对社会有用的产品,让科技发达起来,让国家发达起来。”br//pp  从最初的几个人,到现在的几十人,高超团队也从“一只大雁”发展到了“一群大雁”。对于过去没钱买研究设备的窘况记忆犹新,对于未来,高超说,他会坚持在首创、极致和影响力三个层面上继续努力。/pp style="text-align: center "  img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/2ca1ddb9-ed63-40a0-8d43-cff98afbd069.jpg" title="6.jpg"//pp strong 科学也可以诗情画意/strongbr//pp  对于石墨烯宏观组装研究,高超今年1月还专门写了一首诗来解释其中的奥妙。/pp  氧化石墨烯/pp  插层氧化银成金,/pp  水洗超声片片新。/pp  纵是千疮身百孔,/pp  组装修复变烯神。/pp  高超说,这首诗的大意就是,氧化石墨烯通过插层、氧化、水洗、超声等过程制得,尽管缺陷很多,但可以通过组装及结构修复形成有重要应用价值的石墨烯宏观材料。在他心目中,氧化石墨烯的可塑性太强了,可以在很多领域派上用场。早些年,他还写过另外一首诗来赞美石墨烯。/pp  烯望/pp  石陶铜铁竞风流,/pp  信息时代硅独秀。/pp  量子纪元孰占优,/pp  一片石墨立潮头。/pp  科研工作很忙,这些作品都是高超利用坐火车乘飞机这样的琐碎时间完成的。写诗和骈文是高超业余的重要爱好。他认为科学家也可以写风花雪月的诗句,但如果用诗的语言表达科学,更有利于传播科学,也更能发挥科学家的特长。/pp  “习总书记曾说,科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。我觉得,研究不能只是成为枯燥的论文,还要让公众能够看懂。”/pp  他还认为,科学家要多交小朋友,从而提高科学的吸引力和公众的科学鉴赏能力。/p
  • 高能非弹性中子散射谱仪在东莞揭牌
    作者:朱汉斌 张玮 来源:中国科学报11月12日,由中国科学院高能物理研究所(以下简称高能所)与中山大学共建的高能非弹性中子散射谱仪(以下简称高能非弹谱仪)在中国散裂中子源园区揭牌。这是中国散裂中子源首台非弹性散射类型谱仪,也是国内首台中高能非弹性中子散射谱仪,填补了我国百meV以上中高能非弹性中子散射的空白。记者获悉,高能非弹谱仪是中国散裂中子源建设的八台合作谱仪之一。自2019年9月开始,建设团队攻克了一系列关键技术,克服了疫情等重重困难,最终于今年1月12日成功产出第一束中子,标志着谱仪设备研制与安装的成功,开始进入调试阶段。非弹性中子散射谱仪既可获得散射中子的空间分布信息,同时也可获取散射中子的能量变化,可以在动量与能量空间测量物质微观结构的动力学行为,是研究材料元激发(如晶格、自旋动力学)最直接的工具。中国散裂中子源根据元激发的能量尺度和能量分辨的需求,规划了三台直接几何非弹性中子散射谱仪。“此次揭牌标志着双方合作取得又一代表性成果。”中国科学院院士、高能所所长王贻芳在致辞时表示,高能所和中山大学有悠久的合作历史和良好的合作基础,高能所在粤的三个重大设施的建设都有中山大学的贡献,双方于2017年底签署了《战略合作协议》,高能非弹谱仪的建设是协议重点内容之一。中国科学院院士、中山大学校长高松致辞时表示,中山大学和高能所将以高能非弹谱仪建设合作为契机,在科学研究、人才培养等方面继续深入合作,共同为粤港澳大湾区建设和国家科学技术发展做出更大贡献。同时期待高能非弹谱仪开放运行后,坚持面向世界科技前沿和国家战略需求,主动服务粤港澳大湾区,积极推动我国中子科学与技术发展。“高能非弹谱仪将为高温超导物理机制、量子磁性作用机制、热电材料输运性质、电池中离子扩散机制、以及生物材料活性等前沿基础研究工作提供晶格热振动、自旋波、晶体场等关键微观结构动力学信息,从而为相关材料的性能提高与新材料开发提供重要的基础支撑。”高能非弹谱仪首席科学家、中国散裂中子源学术委员会主任童欣表示。据介绍,本次建成的高能非弹谱仪的入射中子能量为10-1500 meV,最佳能量分辨率3%,提供1.5-800K高低温环境和7T磁场环境,利用费米斩波器和带宽斩波器协同工作,可实现多波长模式和单波长模式的快速切换。
  • 宁波材料所以“微交联法”创制高弹性铁电材料
    8月4日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性磁电功能材料与器件团队在《科学》(Science)上,发表了题为Intrinsically elastic polymer ferroelectric by precise slight crosslinking的研究文章。该研究提出了铁电材料的本征弹性化方法,即采用微交联法使铁电聚合物从线性结构转变为网络状结构,通过精准调控交联密度在实现弹性化的同时,降低结构改变对材料结晶性能的影响,开创性地同时将弹性与铁电性赋予同一材料。基于此,该研究创制了一种兼具弹性与铁电性,且具有较好的耐机械疲劳和铁电疲劳性能的弹性铁电聚合物。铁电材料是功能材料,通常是指在一定温度范围内具有自发极化且极化方向可随外加电场改变进行翻转或重新定向的晶体材料,其核心为自发极化。极化是极性矢量,由于晶胞中原子构型使得正负电荷重心沿该方向发生相对位移,形成电偶极矩,使得整个晶体在该方向上呈现极性,这个方向称为特殊极性方向。这对晶体的点群对称性施加了限制,在32个晶体点群中只有10个具有特殊极性方向,即1(C1)、2(C2)、m(Cs)、mm2(C2v)、4(C4)、4mm(C4v)、3(C3)、3m(C3v)、6(C6)、6mm(C6v)。只有属于这些点群的晶体才具有自发极化,即铁电材料必为晶体材料。这种特殊的晶体点群赋予了铁电材料诸多性能,使其在数据存储和处理、传感和能量转换以及非线性光学和光电器件等方面有诸多应用。而晶体在受到应力时能够产生的弹性回复是极小的,通常小于2%,这是传统铁电材料多表现为脆性(无机)或塑性(有机)的原因。可穿戴设备、柔弹性电子和智能感知等领域的快速发展,对于使用的材料提出了越来越高的要求即需要在复杂形变下依旧保持稳定的性能。电子器件使用的材料根据导电性可分为导体、半导体和绝缘材料,而导体和半导体目前已实现弹性化。而铁电材料作为绝缘材料中性能最丰富的功能材料之一,目前尚未实现弹性化,这限制了铁电材料在柔弹性电子等领域的应用。铁电材料的铁电性主要来源于其结晶区,但晶体本身几乎不具备弹性,因而铁电性和弹性难以在同一种材料中兼顾。铁电材料的弹性化方法通常有三种——结构工程、共混和本征弹性化。通过结构工程制备的样品只能在预应变值范围内进行形变,需要复杂的制造技术且难以降低器件尺寸。在采用无机铁电材料与弹性体共混方式制备的复合材料中,无机铁电材料的铁电畴杂乱无章,需要经过有效极化后才能表现出铁电性。由于无机铁电与弹性体的电阻率相差较大,在极化过程中电场主要施加在电阻率更大的弹性体中,导致弹性体相的电击穿和电机械击穿。因此,本征弹性化可能是铁电材料弹性化的唯一途径。本征弹性化能够促进材料的发展,使其具备可大规模溶液制备的能力、提高设备密度和材料的耐疲劳性等。有机铁电材料包括有机小分子铁电材料和以PVDF(聚偏氟乙烯)为代表的聚合物铁电材料。铁电聚合物的铁电性主要来源于分子链两侧由极性相差较大的原子或基团形成由一侧指向另一侧的偶极子。铁电聚合物的特点是具有高柔韧性、易于制造成复杂形状、机械坚固性和极性活性。聚合物中的铁电性是20世纪70年代在聚偏氟乙烯中发现的,是电能、机械能和热能之间有效交叉耦合的平台。因此,兼具铁电性和柔韧性的铁电聚合物可能是铁电弹性化的最佳候选对象。在过去几年,化学交联法在导体和半导体的本征弹性化过程中取得了显著进展。由于强的铁电响应需要高的结晶度,而好的弹性回复需要低的结晶度,因此传统的化学交联方法很难同时兼顾铁电响应和弹性回复。为此,该团队提出了“弹性铁电材料”的概念,设计了精确的“微交联法”在铁电聚合物中建立网络结构。选择聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE),55/45mol%)作为反应基体材料,选择带有软而长链的聚氧化乙烯二胺(PEG-diamine)作为交联剂材料,使用低交联密度(1%~2%)赋予线性铁电聚合材料弹性的同时保持较高的结晶度。研究表明,交联后的铁电薄膜结晶相以β相为主,结晶均匀分散在聚合物交联网络中。在受力时,网络状结构能够均匀地将外力分散并且更多地承受应力,避免结晶区受到破坏。实验结果显示,交联后铁电薄膜在70%的应变下依旧具有较好的铁电响应,剩余极化约4.5μC/cm2并在拉伸过程中能够保持稳定,且具有较好的耐机械和铁电翻转疲劳性,提高了可靠性和使用寿命,拓展了使用范围。可见,“微交联法”是实现铁电弹性化行之有效的方法。该方法利用简单的化学反应实现了铁电性与弹性的良好匹配,为铁电材料弹性化提供了新思路。未来,研究团队将扩展此类方法,探索微交联法对于材料弹性化研究的普适性,并对制备的弹性铁电材料在可穿戴电子设备以及能量转换和存储、介电驱动等方面的应用进行探索。研究工作得到卢嘉锡国际合作团队项目、国家自然科学基金、浙江省钱江人才计划和浙江省尖兵领雁项目等的支持。铁电材料专家、东南大学教授熊仁根受邀在同期《科学》PERSPECTIVE专栏发表评论文章,认为这是突破性的工作,开辟了“弹性铁电”这一全新学科,并展望了弹性铁电材料可能的应用场景和未来的发展方向。图1. 弹性铁电的概念和合成策略示意图图2. 应变下弹性铁电的铁电响应。A为全弹性器件;B、C为全弹性器件在0%和70%的应变;D为在1kHz下0~70%应变下的P-E回滞曲线;E为不同应变下的名义Pmax、Pr和Ec和校正后的真实Pr。实验表明交联铁电薄膜在不同拉伸应变下均具有稳定的铁电响应。
  • 我国首台高能非弹性中子散射谱仪建成
    图为高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪。(中山大学供图)中山大学与散裂中子源科学中心合作建设的高能直接几何非弹性中子散射飞行时间谱仪(以下简称“高能非弹谱仪”)于11月12日揭牌,预计明年正式投入使用。这是我国首台非弹性中子散射飞行时间谱仪,填补了我国高能非弹性中子散射领域的空白,主要性能指标达到国际先进水平。中子散射谱仪是一种能深入研究材料内部结构和运动等性质的测量仪器。用特定速度的中子轰击样品,能够在了解材料微观结构和关联强度的基础上反映其特性,为物理、化学、材料、力学和交叉学科研究提供有力支撑。中山大学物理学院中子科学与技术中心主任、教授王猛介绍,高能非弹谱仪正式投入使用后,团队可以利用中子谱仪观察镍氧化物的磁激发谱,获取磁性、自旋动力学等数据,助力高温超导的机理研究。2021年和2022年,高能非弹谱仪共获批专项博士研究生指标15名,面向谱仪的学科发展设置,采取双导师制,由中山大学物理学院的教授和散裂中子源的导师共同指导。高能非弹谱仪将为中子谱仪研究领域培养青年人才提供平台。中国科学院院士、中山大学校长高松表示,谱仪开放运行后,将坚持面向世界科技前沿和国家战略需求,主动服务粤港澳大湾区,积极推动我国中子科学与技术发展。
  • 哈工深圳陈华英团队: 单细胞连续捕获, 弹性模量测量和可寻址分选打印
    研究背景细胞的机械特性对其生物学功能(如增殖、分化和凋亡)和形态状态(如迁移、附着和病理状态)至关重要。目前常用的细胞弹性模量测量技术包括原子力显微镜、微管吮吸、光镊和磁镊等。这些技术可以有效测量单个细胞的机械性质,但是通量低,限制了其实际应用。近年来,微流控芯片因其在小体积液体操控方面的独特优势,也被用于测量细胞弹性模量。现有的微流控芯片主要侧重于平台开发,虽然通量大幅提高,但很少将测量后的细胞进一步收集以实现后续分析。单细胞分析技术的发展要求能够准确地打印单个细胞。传统单细胞打印技术包括荧光激活细胞分选、有限稀释和手动细胞挑选,这些方法打印效率较低且难以实现自动化。近年来,各种微流控技术被开发用于高通量精确打印单个细胞,如喷墨打印、精确分配、双阀门筛选和移液管式单细胞分离等。这些技术可以根据目标细胞的荧光、形态等特征进行识别并打印,但是大多技术难以获得单细胞的机械信息。因此,本研究报道了一款基于 U 型阵列的微流控系统,集成了单细胞连续捕获,弹性测量和可寻址打印。该装置在研究细胞力学与其他生物学特性的关系方面具有强大的应用潜力。研究内容近日,哈尔滨工业大学(深圳)陈华英课题组在英国皇家化学会(RSC)期刊 Lab on a chip 上发表题为“Continuous trapping, elasticity measuring and deterministic printing of single cells using arrayed microfluidic traps” (《单细胞连续捕获、弹性模量测量和可寻址分选打印》)的研究论文,报道了一款创新的微流控芯片,实现了基于精确调节的压力对微球/细胞进行捕获和逐个打印,并将已知弹性模量的单细胞确定性地打印到孔板中(图 1)。该论文第一作者是哈工大(深圳)在读硕士研究生蔡逸珂和硕士毕业生余恩。陈华英副教授为通讯作者。微流控芯片(图 1A)由冲洗入口、样品入口、打印入口、压力维持口和两个平行的主通道组成,下游有打印出口。在所有入口通道中设计了宽度从 200μm 减小到 25μm 的微通道阵列,以过滤介质中较大的颗粒/细胞碎片。如图 1A 和 B 所示,在每个主通道的一侧有 16 个 U 型捕获陷阱,且吮吸通道的高度比分流通道的高度低 15 μm,以保证细胞停留在 U 型陷阱中并诱导其微小变形。▲图1 单细胞连续捕获、弹性测量和可寻址打印系统。(A)微流控芯片连接到压力泵,将单细胞精确分配到孔板中;(B)通过调节打印压力(Po)捕获(Pi-Po0)和释放(Pi-Po0)单个细胞的机制;(C)用于捕获和分离细胞的吮吸通道;(D)用于捕获和分离微球的分流通道。
  • 弹性蛋白食品原料中的锁链素和异锁链素的分析
    弹性蛋白是存在于血管壁和韧带等部位的一种硬蛋白,由于其具有赋予皮肤弹性和保持皮肤张力的功效,因此在功能性食品等领域中得到应用。对鱼类或哺乳类动物的血管壁等部位进行处理后,进行酶解,得到的粉末称为弹性蛋白肽。以该弹性蛋白肽为原料进行加工后的产品即为 “含弹性蛋白肽食品 (简称:弹性蛋白食品)”。日本健康和营养食品协会公布了弹性蛋白食品及原料(弹性蛋白肽)的《品质规格标准》,该标准规定对弹性蛋白食品和原料进行水解后,使用氨基酸分析仪对弹性蛋白中特有的组成氨基酸——锁链素和异锁链素进行定性和定量分析。日立使用LA8080全自动氨基酸分析仪,对以鲣鱼为原料的弹性蛋白肽进行测定。实验部分仪器配置日立LA8080全自动氨基酸分析仪 高速分析法标准品锁链素、异锁链素 图1. 色谱分析条件 图2.标准品测定结果 图3. 样品的前处理方法 (盐酸水解)图4. 鲣鱼弹性蛋白肽测定结果生理体液分析法标准品锁链素、异锁链素、17种氨基酸图5.色谱分析条件 图6.标准品测定结果 图7. 鲣鱼弹性蛋白肽测定结果结论日本规定的弹性蛋白食品及原料的测定方法中采用了高速分析法和生理体液分析法两种,可根据实验目的采取相应的分析法。如果只关注弹性蛋白食品特有的组成氨基酸——异锁链素和锁链素这两种成分,可以采用高速分析法测定。如果除了锁链素和异锁链素,还关注其他组成氨基酸,希望研究弹性蛋白肽原料,可以采用生理体液分析法测定。高速分析法利用双柱实现了高速分析,在30min内成功分离了异锁链素和锁链素,相比生理体液分析法,将分析时间缩短至1/4。日立全自动氨基酸分析仪一直深受用户信赖,市场占有率极高,拥有多项独家技术,性能卓越,专为氨基酸分析而设计制造。关于日立LA8080全自动氨基酸分析仪的详情,请参考:https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C296474.htm
  • 发布国检集团 DST-V动态弹性性能测试仪新品
    仪器名称:固体材料弹性性能测试仪(触摸屏)型号:DST-V仪器用途:用于测试固体材料的弹性性能,包括玻璃、陶瓷、石墨、金属和合金、塑料和高分子制品、岩石、木材和复合材料等多种类型的材料,通过简单的敲击,即可得到杨氏弹性模量、剪切弹性模量、泊松比等信息,具有测量范围广,精确度高和操作简单方便的特点。仪器采用触摸屏一体设计,开机即用,无需预热、校准或调整,测试速度快。测试样品的尺寸要求较少,不需要特别制样。非接触式检测,测试样品无污染、无破坏。仪器方便升级在不同温度环境下进行测试,非常适合科研和质检领域。仪器原理: 测试时将样品放置在不影响样品自由振动的支撑体上,敲击样品,以激发振动。利用振动传感设备收集振动信号,得到振动频率,结合样品重量、长度、宽度、厚度等样品尺寸信息,软件即可计算出杨氏弹性模量、剪切弹性模量、泊松比等数据。符合标准:JC∕T 2172-2013 精细陶瓷弹性模量、剪切模量和泊松比试验方法 脉冲激励法GB/T 22315-2008 金属材料 弹性模量和泊松比试验方法GB 3074.2-2008 石墨电极弹性模量测定方法GB/T 30758-2014 耐火材料 动态杨氏模量试验方法(脉冲激振法)JC/T 678-1997 玻璃材料弹性模量、剪切模量和泊松比试验方法ISO 12680-1耐火材料动态杨氏模量试验方法—脉冲激振法ASTM E1876-01(2009)固体材料杨氏模量、剪切模量和泊松比试验方法(脉冲激振法)技术参数:频率范围:20~20000Hz频率分辨率:0.1Hz测量项目:杨氏模量:2~300GPa 误差:±0.5% 剪切模量:2~200GPa 误差:±0.5% 泊松比: 0~0.5 误差:±5% 阻尼比: 0~1试样形状:长条状 或 圆棒状试样尺寸:长条状样品的长度/厚度3圆棒状样品的长度/直径4可测样品类型:所有具有弹性性能的固体材料 创新点:1.仪器采用触摸屏一体设计,稳定可靠,人机交互界面友好。2.开机即用,无需预热、校准或调整,具有测量范围广、测试速度快、精确度高和操作简单方便的特点。3.非接触式检测,测试样品无污染、无破坏。4.零耗材,使用成本低。国检集团 DST-V动态弹性性能测试仪
  • 赛默飞推出TSQ 8000 Evo检测橡胶及弹性体材料中11种亚硝胺
    2015年1月23日,上海——赛默飞近日推出TSQ 8000 EVO检测橡胶及弹性体材料中11种亚硝胺的应用方法,助力亚硝胺检测分析,帮助客户实现快速检测和定性定量,并轻松搞定样品。N-亚硝基化合物是一类很强的化学致癌物质,包括亚硝胺和亚硝酰胺两大类物质,通常泛称为亚硝胺。超过 300 多种 N-亚硝基化合物在一种或多种动物身上显示出具有致癌作用,并且 40 多种动物包括灵长类都是易于感染 N-亚硝基化合物而引起癌症,而且这类强致癌物质在实验动物体上诱导出的肿瘤在形态学特点与生化特点上都与相应的人体器官上发现的肿瘤相似。美国环境保护局(USEPA)认为 N-亚硝基二甲胺(NDMA)在极低的浓度(0.7 ng/L)下就会致癌,已将其列为优先控制污染物。许多国家及国际组织都对相应制品中 N-亚硝基胺的检测制定了严格的标准,如中国出台了 GB28482-2012 《婴幼儿安抚奶嘴安全要求》;欧盟《玩具安全新指令》(2009/48/EC)中,对其中的 N-亚硝基胺含量及迁移量有着极为严格的规定。同时,与该指令配套的欧盟协调标准 EN71-12 要求至少检测 13 种 N-亚硝基胺,包括脂肪族亚硝胺、脂环族亚硝胺及芳香族亚硝胺等。针对以上需求赛默飞提出基于串接气质联用TSQ 8000 Evo 的解决方法。本文以 TSQ 8000 Evo 为平台建立了橡胶及弹性体材料中 11 种 N-亚硝基胺 GC-MS/MS 检测方法,结合赛默飞特有的TraceFinder软件系统进行数据采集、数据分析和报告输出,实现了数据的快速采集及数据结果的智能处理。为 N-亚硝基胺的痕量检测提供了强而有力的技术支持。应用下载链接:http://www.thermo.com.cn/article6946.html ---------------------------------------------------------------------关于赛默飞世尔科技 赛默飞世尔科技(纽约证交所代码:TMO)是科学服务领域的世界领导者。公司年销售额170亿美元,在50个国家拥有员工约50,000人。我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。我们的产品和服务帮助客户加速生命科学领域的研究、解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战,促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。借助于Thermo Scientific、Life Technologies、Fisher Scientific和Unity? Lab Services四个首要品牌,我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合,为客户、股东和员工创造价值。欲了解更多信息,请浏览公司网站:www.thermofisher.com 赛默飞世尔科技中国赛默飞世尔科技进入中国发展已有30多年,在中国的总部设于上海,并在北京、广州、香港、台湾、成都、沈阳、西安、南京、武汉等地设立了分公司,员工人数超过3800名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等,提供实验室综合解决方案,为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求,现有8家工厂分别在上海、北京和苏州运营。我们在全国共设立了6个应用开发中心,将世界级的前沿技术和产品带给国内客户,并提供应用开发与培训等多项服务;位于上海的中国创新中心结合国内市场的需求和国外先进技术,研发适合中国的技术和产品;我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成立的中国技术培训团队,在全国有超过2000名专业人员直接为客户提供服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息,请登录网站 www.thermofisher.cn
  • 薄膜拉伸强度测试仪如何区分弹性变形和塑性变形
    在薄膜拉伸强度测试中,准确区分弹性变形和塑性变形对于材料工程师、物理学家以及产品开发者而言,是至关重要的一环。这两种变形类型不仅决定了材料的基本性能,还直接关系到产品的使用寿命和安全性。本文旨在深入探讨薄膜拉伸强度测试中弹性变形与塑性变形的区分方法,以及它们在材料科学领域的应用。一、弹性变形与塑性变形的基本概念弹性变形,指的是材料在外力作用下产生变形,当外力消失时能够恢复到原始形状和尺寸的现象。这种变形是可逆的,不涉及材料的内部结构变化。而塑性变形则是指材料在外力作用下产生变形后,即使外力消失也不能完全恢复到原始形状和尺寸的现象。塑性变形是不可逆的,通常伴随着材料内部结构的改变。二、薄膜拉伸强度测试中的变形观察在薄膜拉伸强度测试中,我们可以通过观察材料的应力-应变曲线来区分弹性变形和塑性变形。在弹性变形阶段,应力与应变之间呈线性关系,即应力增加时,应变也按一定比例增加。当应力达到弹性极限时,材料开始进入塑性变形阶段,此时应力-应变曲线呈非线性关系,应变继续增加但应力增长缓慢或不再增长。三、区分弹性变形与塑性变形的具体方法应力-应变曲线分析:如前所述,通过分析应力-应变曲线的形状和变化,可以判断材料是否进入塑性变形阶段。在弹性变形阶段,曲线呈直线状;而在塑性变形阶段,曲线则呈现弯曲或平坦的趋势。卸载试验:在拉伸测试过程中,当材料达到一定的应力水平时,可以突然卸载并观察材料的恢复情况。如果材料能够迅速恢复到原始长度,则说明之前的变形主要是弹性变形;如果材料不能完全恢复,则说明存在塑性变形。残余应变测量:在拉伸测试结束后,通过测量材料的残余应变可以判断塑性变形的程度。残余应变越大,说明塑性变形越显著。四、弹性变形与塑性变形在材料科学中的应用材料选择:了解材料的弹性变形和塑性变形特性有助于选择合适的材料以满足特定需求。例如,在需要高弹性的场合(如橡胶制品),应选择弹性变形能力强的材料;而在需要承受大变形而不破裂的场合(如金属薄板),则应选择塑性变形能力强的材料。产品设计:在产品设计过程中,考虑到材料的弹性变形和塑性变形特性,可以优化产品结构以提高其性能和安全性。例如,在设计弹性元件时,需要充分利用材料的弹性变形能力;而在设计承力结构时,则需要考虑材料的塑性变形特性以确保结构的稳定性和安全性。质量控制:通过测量材料的弹性模量、屈服强度等力学性能指标,可以评估材料的性能是否满足要求。同时,通过观察材料的变形行为(如弹性变形和塑性变形)可以判断材料是否存在缺陷或质量问题。五、结论在薄膜拉伸强度测试中准确区分弹性变形和塑性变形对于材料科学领域具有重要意义。通过分析应力-应变曲线、进行卸载试验和测量残余应变等方法可以判断材料的变形类型。了解材料的弹性变形和塑性变形特性有助于选择合适的材料、优化产品设计和提高产品质量。未来随着材料科学的发展和技术的进步相信我们将能够更加深入地理解材料的变形行为并开发出更多高性能的材料。
  • 2013年MTS弹性体设备用户培训班成功举办
    2013年3月18-22日,MTS在上海交通大学闵行校区举办了为期 5天的弹性体设备用户培训。 培训期间, 来自一汽、一汽大众、上海大众、北汽福田、无锡特瑞堡、泛亚汽车、哈金森工业橡胶等近40家整车及零部件用户、80名培训人员参加了此次培训。 本次培训由MTS美国弹性体系统专家Justin Ficker先生,MTS中国应用工程师马金财先生主讲,主要针对弹性体的控制系统、软件操作、试验设置等进行演示和实际操作练习,受到了广大用户的普遍欢迎。 培训最后一天,培训人员参观了无锡特瑞堡减震器有限公司,无锡特瑞堡是业内著名的汽车减震器供应商,有着MTS各系列的弹性体和零部件试验系统,广大客户在现场通过观看试验演示对设备有了更深一层的了解。 参观结束后,MTS中国区副总裁、销售总监王爽先生与特瑞堡公司减震事业部亚太区副总裁、技术总监Didier Gawronski先生、采购总监冯强会谈,就双方今后的发展和合作交换了意见、并取得共识。 MTS中国2013年3月
  • 中科院力学所苏业旺团队提出提高可拉伸电子器件弹性延展性的新策略—过加载
    可拉伸电子器件在过去十多年中被广泛应用于健康监测、康复医疗、智能工业及航空航天等领域。无机可拉伸电子器件的关键技术创新在于通过力学结构设计实现弹性拉伸性,对任意复杂曲面实现共形贴附/包裹,并且能维持稳定的电学性能。例如,“岛-桥”结构是可拉伸电子器件中最常见的一种结构。其中,功能性元器件置于不可变形的“岛”上,互联导线形成“桥”并提供整体结构的弹性延展性。实现可拉伸电子器件弹性延展性的策略是至关重要的,并引起了大量的关注。 尽管先前有很多研究集中在可拉伸结构的设计上,但目前主要只有两种策略被用于实现或提高结构的弹性延展性(如图1所示):(1)预应变策略。波浪形条带是一种典型的例子,平面的条带被转印/粘接在预拉伸的弹性基底上,释放预应变后,由于压应力的存在使得条带产生面外屈曲变形,形成具有拉伸性的波浪形结构。此外,更加复杂的三维可拉伸微结构也可以通过二维平面前驱体粘接在预应变的基底上制备而成。(2)几何结构设计策略。各种具有弹性可拉伸的几何互联被设计出来,如:“之”字型、马蹄型、蛇型、分型、非屈曲蛇型、螺旋型以及剪纸结构等,这些几何结构在弹性延展性和各种应用场景中表现出不同的特点。有时这两种类型的策略也可以相互结合以增强结构的弹性延展性,如:预应变基底显著增加了蛇形互联结构的弹性延展性。 图1. 可拉伸结构在过去几十年的发展过程 近日,中国科学院力学研究所苏业旺团队创新性地提出第三种提高可拉伸电子器件弹性延展性的新策略——过加载策略(如图2)。互联结构转印、粘接在弹性聚合物基底上后,对整体结构进行过弹性极限拉伸,释放拉伸应变后,互联结构的弹性延展性可以提高到原来的两倍,这对可拉伸电子器件的性能至关重要。理论、有限元及实验结果均证明过加载策略对不同几何构型、不同厚度的互联结构是有效的(如图3、4、5)。其基本机理在于:过加载过程中弹塑性本构关系的演变使得互联结构关键部位的弹性范围扩大一倍。过加载策略易于操作,并可与其他两种策略相结合以提高结构弹性延展性。这对无机可拉伸电子器件的设计、制造及应用具有深远的意义。 图2. 过加载策略的操作过程以及各过程中蛇形互联结构的应变分布图3. 基于独立金属厚蛇形互联(MTSI)的过拉策略力学分析。(a)MTSI的本构关系:理想弹塑性;(b)MTSI的力学模型;(c)过加载操作过程示意图以及各过程中蛇形互联圆弧顶截面处应力分布。(d)MTSI的增强弹性延展性随第一次施加应变/过加载应变的变化,包括理论、有限元和实验结果图4. 基于独立MTSI的过加载策略的实验验证。(a)独立MTSI初始状态的图像以及拉伸150%时的正面和侧面视图;(b)狗骨头形铜片的单向拉伸应力-应变曲线;(c-k)在第一次施加拉伸、卸载和第二次施加拉伸过程中,力与施加应变的关系曲线,第一次施加应变分别为:30%、50%、60%、75%、90%、110%、120%、130%、150%图5. MTSI粘结在软基底上的力学分析。(a-c)粘接在软基底上的厚马蹄形、之字形、分形互联的增强弹性延展性与第一次施加应变/过加载应变的关系;(d)粘接在软基底上蛇形互联结构的弹性延展性随其厚的变化关系;(e-g)三种不同厚度蛇形互连增强弹性延展性与第一次施加应变/过加载应变关系的有限元分析结果该研究成果以“An Overstretch Strategy to Double the Designed Elastic Stretchability of Stretchable Electronics”为题发表于学术期刊《Advanced Materials》(DOI: 10.1002/adma.202300340)。论文的第一作者为中国科学院力学所博士生李居曜,通讯作者为中国科学院力学所苏业旺研究员,参加该工作的还有中国科学院力学所的武晓雷研究员。该工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院从0到1原始创新计划、中国科学院交叉学科创新团队和国家WR计划青年项目的支持。 原文链接:An Overstretch Strategy to Double the Designed Elastic Stretchability of Stretchable Electronics (wiley.com)
  • IMCE发布高温动态弹性模量和阻尼分析系统新品
    仪器简介:比利时IMCE公司是一家专业的测试弹性模量和阻尼内耗分析仪器的生产厂家, 仪器基于共振频率动态测量方法, 应用完全非破坏性测试技术, 适用于陶瓷及金属等多种材料的生产(质量控制)及科学研究领域, IMCE公司是目前世界上唯一能在1750C高温和气氛控制条件下, 利用目前最先进的软件评估及研究, 精确测定共振频率、弹性模量、剪切模量和阻尼内耗等相关技术指标。 公司主要产品有:1、弹性模量和阻尼内耗分析仪 型号:RFDA MF Professional 2、高温炉: 型号:RFDA-HT1700 型号:RFDA-HTVP1700C 型号:RFDA-HTVP1600 HT1600, HT650. HT1050 3、软件 型号:RFDA MF Software 在中科院沈阳金属研究所高性能陶瓷与复合材料重点实验室及测试中心有该公司2套先进的高温测试系统。 技术参数:1、共振频率。 10Hz ~ 130KHz2、阻尼或内耗(10ˉ5-----0.1) 3、弹性模量 4、剪切模量 5、泊松比率 6、温度:室温--1750C。 7、气氛控制8,真空系统,激光检测主要特点:1、动态法测试(线性或非线性) 2、样品完全非破坏性测试符合ASTM-E-1876-99方法创新点:双样品高温弹性模量仪HT1700,在原有HTVP1700基础上,简化结构,去掉真空组件,增加了双样品支座及测试系统;性能上除了不能做真空及密封外,其它指标同HTVP1700相同,并且可以在普通空气下实验,可以同时测试2个样品,设备体积减小,提高测试效率一倍,价格降低一半!目前世界上同类设备中温度最高,双样品结构独一无二!高温动态弹性模量和阻尼分析系统
  • 包装膜袋拉力机的抗拉强度与伸长率、弹性模量之间的关系
    在包装行业中,包装膜袋的抗拉强度、伸长率及弹性模量作为衡量材料性能的重要指标,一直是研发与生产过程中的关键关注点。包装膜袋拉力机作为检测这些性能的重要工具,其准确性与可靠性对于评估材料质量至关重要。本文将从抗拉强度、伸长率与弹性模量之间的关系入手,深入探讨包装膜袋拉力机的工作原理及其在包装行业中的应用价值。1. 抗拉强度:抗拉强度是指材料在拉伸过程中能够承受的最大应力,通常以单位面积上的力(如N/mm² )来表示。它是衡量材料抵抗拉伸破坏能力的重要指标。2. 伸长率:伸长率是指材料在断裂前能够拉伸的百分比,用来衡量材料的延展性。伸长率越高,说明材料的延展性越好,能够承受更大的变形而不破裂。3. 弹性模量:弹性模量是材料在弹性变形阶段应力与应变的比值,反映了材料抵抗形变的能力。弹性模量越高,材料的刚性越大,形变越小。它们之间的关系:抗拉强度与伸长率:一般来说,抗拉强度高的材料,其伸长率可能较低,因为高强度的材料往往具有较强的内部结构,不容易发生形变。相反,伸长率高的材料,其抗拉强度可能较低,因为它们能够承受更大的形变。抗拉强度与弹性模量:抗拉强度高的材料通常具有较大的弹性模量,因为它们能够抵抗更大的应力而不发生塑性变形。弹性模量高的材料也往往具有较大的抗拉强度。伸长率与弹性模量:伸长率高的材料通常具有较低的弹性模量,因为它们能够承受更大的形变。弹性模量高的材料通常具有较低的伸长率,因为它们不容易发生形变。综上所述,包装膜袋拉力机的抗拉强度、伸长率和弹性模量之间存在着一定的相互关系。了解这些关系有助于更好地评估和选择适合特定应用的包装材料。例如,对于需要较高抗拉强度的应用,可以选择抗拉强度高、弹性模量大的材料;而对于需要较好延展性的应用,可以选择伸长率高的材料。
  • IMCE发布双样品高温弹性模量仪新品
    双样品高温弹性模量仪HT1600-DS,在原有HT1600基础上,增加了双样品支座及测试系统;性能上,指标同HT1600相同,可以同时测试2个样品,提高测试效率一倍,并且可以添加可选件立式膨膨胀仪!创新点:双样品高温弹性模量仪HT1600-DS,在原有HT1600基础上,增加了双样品支座及测试系统;性能指标同HT1600相同,可以同时测试2个样品,提高测试效率一倍,并且可以添加可选件膨胀仪!双样品高温弹性模量仪
  • HEPS自主研制共振非弹性散射分析晶体完成在线实测
    2023年5月,国家重大科技基础设施高能同步辐射光源(HEPS)自主研制的共振非弹性散射(RIXS)分析晶体完成在线实测,实测能量分辨率37.7meV@8.9keV,标志着HEPS自主研制光学部件又进一步。   HEPS是亚洲首台第四代同步辐射光源,有利于开展高能量分辨谱学实验。为满足高分辨谱学需求,HEPS光源部署自主研制高分辨RIXS谱学分析晶体,100毫米直径的球面衬底上,布满近1万块1.5毫米见方、2毫米厚的小晶块,小晶块之间排列取向精度误差小于400μrad。该类分析晶体制备工艺极为复杂,国际上仅有少数光源具备此类分析晶体研制能力。HEPS高能量分辨谱学线站负责人徐伟研究员带领团队与光学设计、光学机械、光束线控制系统相关人员,联合多学科中心晶体实验室积极攻关,完成RIXS分析晶体自主加工。   RIXS分析晶体的在线表征是检验分析晶体品质的关键步骤。2023年5月,高分辨谱学线站团队包括徐伟研究员、郭志英副研究员、张玉骏副研究员、靳硕学副研究员等通过与日本超级环光源-日本量子科学技术研究开发机构线站(SPring-8-QST-BL11XU)的Kenji Ishii(石井贤司)教授合作,顺利完成了RIXS分析晶体的在线表征。曲率半径2米的单晶硅(553) RIXS分析晶体,实测分辨达到37.7meV (FWHM)@8985eV。这一结果表明,HEPS团队已具备RIXS分析晶体自主研制能力。   值得一提的是,2022年10月,依托北京同步辐射装置,HEPS首批自主研制X射线拉曼散射(XRS)谱仪分析晶体完成在线表征,实测1eV(FWHM)@9.7 keV;2023年3月,依托上海光源BL13SSW稀有元素线站,HEPS相关人员与上海光源边风刚研究员、何上明研究员、曾建荣副研究员、洪春霞高级工程师等团队合作,完成了一批(15组)条带型高分辨XRS分析晶体的在线表征,实测0.53 eV@9.7 keV。   高分辨分析晶体再一次取得突破性进展,离不开团队合作、国内外同行协助。下一步,团队成员将齐心协力,进一步开发定制指数面硅基、非硅基高能量分辨分析晶体。在满足HEPS高分辨分析晶体需求基础上,也可为国内外同行提供先进光学部件。   高分辨分析晶体在线表征得到上海光源稀有元素线站BL13SSW、测试线站BL09B,日本SPring-8 BL11XU等线站的大力支持。
  • TA仪器与陕西科技大学联合举办“材料热分析和粘弹性表征及其应用技术交流会”邀请函
    TA仪器与陕西科技大学联合举办&ldquo 材料热分析和粘弹性表征及其应用技术交流会&rdquo 近年来随着材料研究的不断发展,在化工、医药、食品、能源、新材料等工程技术领域对于材料的研究不断深入,作为材料研究的重要工具,流变仪,动态热机械分析仪、热重分析仪、差示扫描量热仪等仪器越来越广泛的应用其中,这些仪器对于材料的粘弹性能、热物性能的研究提供了的重要技术手段。此次会议主要是加强这些领域的技术交流,针对各领域研究人员及工程技术人员,达到深入的了解材料在热分析和粘弹性等方面的基础理论和表征方法的目的,包括这些测试的最新应用。提高技术人员在自己的研究领域内,确定材料在热物性和粘弹性方面的测试目的和评价手段,更好的针对自己的研究领域和实验所需参数选择和组织更好的研究工作。会议主要内容:一、材料热分析表征及其应用1、材料热分析(热重、差热)的特性及其表征方法2、材料热分析测试的结果分析及其实验方法改进3、材料热分析测试的应用二、材料粘弹性能表征及其应用1、材料的粘弹特性及其物理指标2、材料粘弹特性的仪器测试方法3、材料粘弹特性的应用--------------------------------------------------------------------------------------演讲嘉宾:(以下排名按照演讲顺序,不分先后)刘保健副教授陕西科技大学化学与化工学院 主要研究方向 高分子物理,聚合物结构与表征的实验研究,不同结晶度聚乳酸膜降解性的研究等王宇副教授西安交通大学理学院材料物理系 物质非平衡合成与调控教育部重点实验室,目前从事的研究领域主要包括: 智能材料、形状记忆与磁控形状记忆合金、固态相变与玻璃化转变、磁热与磁致伸缩效应。曾在日本国立物质材料研究机构、美国Los Alamos国家实验室进行研究工作。杨胜鹰 先生毕业于北京化工大学高分子材料系,国家高级工程师,在加入美国TA仪器之前,他在石化行业材料研发行业任职多年,拥有非丰富的研发和技术支持经验。李润明 博士TA仪器流变技术支持,上海交通大学材料学博士。主要研究方向是聚合物流变学,在材料表征分析和测试领域具有丰富的经验。马倩 博士TA仪器热分析技术支持,美国Tufts大学凝聚态物理博士,师从美国著名热分析科学家Peggy Cebe。有着多年高分子热分析表征以及X射线散射理论和实验研究经历。会议时间 2013年4月18日会议地点:陕西科技大学逸夫楼会议室会议日程安排08:50 - 09:00 会议嘉宾致辞09:00 - 09:40 材料动态粘弹性理论及实验表征 李润明 博士09:40 - 10:30 流变在材料粘弹性的表征方法及其应用 李润明 博士10:30 - 10:40 茶歇10:40 - 11:00 流变仪技术应用专题 刘保健 先生11:00 - 11:40 DMA在材料粘弹性的表征方法及其应用 李润明 博士11:40 - 12:00 DMA在记忆合金方面的测试和应用 王宇 先生12:00 - 14:30 午餐14:30 - 15:20 差热法对于材料的表征方法及其应用 杨胜鹰 先生15:20 - 16:10 热重法对于材料的表征方法及其应用 马倩 博士16:10 - 16:20 茶歇16:20 - 16:50 TA热物性测试仪器及其应用 马倩 博士16:50 - 17:30 参观陕西科技大学化学与化工学院重点实验室仪器展示现场问答附件:材料热分析和粘弹性表征及其应用技术交流会详情请垂询: TA仪器市场部王小姐电话: 021-34182128 传真: 021-64951999Email: vwang@tainstruments.com
  • IMCE 弹性模量和内耗分析仪在沈阳金属所安装完毕
    2006年9月3号到12号,比利时IMCE总经理BART BOLLEN先生亲临沈阳金属研究所技术支撑部,对所里使用此仪器的研究人员进行全面系统的培训。目前,主要负责人 张重远,杨菲老师已利用此仪器进行各种科学实验。IMCE 公司的高温弹性模量和内耗分析仪,主要用于涉及工业和航空等高端技术陶瓷,金属等力学性质的分析和研究。目前,此仪器在国内填补了此项技术分析的空白,它可以分析样品形状具有良好均匀性、弹性和等方性的陶瓷、金属样品,测量其弹性模量,剪切模量,泊松比率,阻尼等物理性质与温度或时间的关系曲线,给分析工作者提供了大量的有用科研信息
  • 福瑞股份2000万欧元收购法国肝脏弹性检测设备商
    福瑞股份3月13日晚发布董事会决议公告称,公司拟使用超募资金2000万欧元等值的人民币,收购法国医药公司Echosens SA100%股权。  Echosens SA成立于2001年,总股本16.26万欧元,主要生产肝脏弹性检测设备Fibroscan。 Fibroscan是全球首个通过量化肝脏硬度数值进行诊断和监测的无创即时检测设备,可对肝纤维化程度做出准确判断。  福瑞股份表示,此举显著提升公司在全球医药行业的竞争优势和行业地位,有利于公司扩大海外市场。  福瑞股份11日收报26.03元,涨1.44%。
  • 389万!江西省定南县第一人民医院肝弹性检测仪器、原子荧光光度计等采购项目
    项目编号:ZHH2023-DN-G001品目二ZHH2023-DN-G001品目一项目名称:原子荧光光度计等肝弹性检测仪器等采购方式:公开招标预算金额:3890000.00 元最高限价:无采购需求:采购条目编号采购条目名称数量单位采购预算(人民币)技术需求或服务要求定财购2023B000827449原子荧光光度计等1批1180000.00元详见公告附件定财购2023B000827450肝弹性检测仪器等1批2710000.00元详见公告附件合同履行期限:除采购人有其他要求外,中标人应在政府采购代理机构规定的时间内(中标通知书发出之日起20日内)与采购人签订合同,并于30日内完成供货、安装、调试、培训并交付使用。本项目不接受联合体投标。
  • 新疆面向全国发布2022“揭榜挂帅”科技项目榜单
    按照新疆维吾尔自治区党委《关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二0三五年远景目标的建议》中关于探索实施“揭榜挂帅”的要求,自治区党委组织部和自治区科技厅聚焦自治区“八大产业集群”等重大战略部署,面向社会征集了2022年度“揭榜挂帅”科技项目需求,择优形成2022年度“揭榜挂帅”科技项目榜单,并于近日公布。本批榜单包括“基于络合吸附法联合精馏提纯技术去除多晶硅中痕量杂质的研究”、“用于锂电池的超纯高结构导电剂生产研发”等17个方面。通过公开征集揭榜方,解决上述制约自治区重点产业发展的关键核心技术问题。揭榜方应为有能力解决榜单任务的全国高校、科研院所、企业等独立法人实体或独立法人联合体,具备满足项目实施相应水平和规模的科研队伍,在揭榜的项目领域具有较强的技术储备,掌握项目领域相关核心自主知识产权,提出的技术方案可行性高、经济性好,能协助发榜方完成技术成果应用实施,帮带培养一批新疆本土创新人才和科研团队。新疆维吾尔自治区2022年度“揭榜挂帅”科技项目榜单序号项目需求需求单位揭榜金额1大平面混凝土机械化施工成套设备关键技术的研发与应用新疆水利发展投资(集团)有限公司(原新疆额尔齐斯河投资开发(集团)有限公司)不超过600万元2基于络合吸附法联合精馏提纯技术去除多晶硅中痕量杂质的研究与应用新特能源股份有限公司不超过700万元3用于锂电池的超纯高结构导电剂生产研发新疆峻新化工股份有限公司不超过1460万元4基于IGCT的模块化多电平换流阀技术特变电工新疆新能源股份有限公司不超过1196万元5开关成套设备智能运维、仿真设计关键技术的研究与应用新疆特变电工自控设备有限公司不超过400万元6新型低能耗碳捕集溶剂研制与工业化验证新疆敦华绿碳技术股份有限公司新疆敦华绿碳技术股份有限公司7新疆核桃焦叶症发生机制及综合防控技术研究自治区林业有害生物防治检疫局不超过850万元8抗除草剂玉米自交系HX-025的配制与应用新疆华夏农业有限公司不超过450万元9农田残膜高质高效机械化回收技术研发与装备应用新疆维吾尔自治区农业农村机械化发展中心不超过500万元10电控液压换挡的重载变速箱新疆新研牧神科技有限公司不超过120万元11大功率动力输出弹性联轴器的多头输出分动箱新疆新研牧神科技有限公司不超过200万元12家禽智能微正压环控养殖模式技术装备研究与示范新疆泰昆翔凤农牧科技有限公司不超过500万元13巨厚煤层开采矿井瓦斯灾害智能防控技术研究兖矿新疆能化有限公司不超过1400万元14西帕依智能化制剂生产和质量控制关键技术研发新奇康药业股份有限公司不超过1000万元15同位素标记法探索罗布泊矿区卤水流场研究国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司不超过500万元16细粒级难处理铁资源粗精矿高纯度提纯工艺技术及装备研究细粒级难处理铁资源粗精矿高纯度提纯工艺技术及装备研究不超过3200万元17新疆装配式桥梁设计与施工关键技术研究新疆交通建设集团股份有限公司不超过3000万元附件:1.新疆维吾尔自治区2022年度“揭榜挂帅”科技项目榜单      2.揭榜挂帅项目申报书
  • 国内外机器人关节测试技术现状及展望
    国内外机器人关节测试技术现状及展望石照耀,程慧明引言2021年中国机器人行业市场规模为1306.8亿元,预计2022年行业市场规模将达1712.4亿元,同比增长31.0%,增速全球领先。关节是机器人执行姿态控制的执行部件,其性能对机器人的整机性能和可靠性起决定性作用。按动力来源可以分为液压、气动和电机驱动三大类,本文主要介绍电驱动关节。关节主要由传动、控制和传感部分组成,其中传动部分由电机、减速器和结构件组成,控制部分由驱动模块及通信模块组成,传感器部分使用了位置、力矩、电流和温度等。随着机器人应用领域与规模的快速扩张,关节种类不断增加、性能也不断优化。与此相适应,对关节性能的表征、测试和评价也成为了当前的研究热点。全面考察机器人关节测试技术现状,发现整体上呈现出四个特点:(1)测试技术多来源于减速器和电机测试技术,缺乏完全适用于关节的整机测试技术。(2)国内外研发的测试设备主要针对大中型关节,而针对小型或微小型关节的测试技术和设备较少。(3)对关节的测试多集中在减速器和电机上,而不是将关节作为一个整体进行测试。(4)测试参数不全面,多集中于关节的定位精度、速度响应能力上,缺少对其传动精度参数、电参数及其与机械参数的测试和融合分析。机器人关节的结构不简单,同时蕴含着复杂的能量转化、能量传递以及运动控制等问题。应用场景的多样化对机器人主机装备的运动性能精度、负载控制、能耗效率、振动噪声、服役寿命等性能提出了更高的目标,这对关节的综合性能提出了进一步的要求。因此对机器人关节进行综合性能测试,获取关键性能指标,并为设计提供指导具有重要意义。1 关节分类1.1 类型机器人关节的种类众多,可大致划分为刚性关节和弹性关节两类。刚性关节主要由电机、高传动比减速器、编码器、力矩传感器和控制器等组成。Albu-Schaffer等为德国宇航局的轻量机器人设计的机器人关节,包括无刷电机、谐波减速器、绝对编码器、增量编码器、刹车和力矩传感器等,如图1所示。Samuel Rader等设计的机器人关节装有陀螺仪,可以实现更加精准的姿态控制。由于材料和设计上的限制,刚性关节存在功率密度值不高和机器人受冲击情况下关节强度不够的问题,因此刚性关节在使用上存在一定的局限性。图1 刚性关节弹性关节分为串联弹性关节与并联弹性关节两种。弹性关节的设计原理来自于Hill肌肉三元素力学模型,以求更好的模拟人体肌肉功能。Pratt首先提出了串联弹性关节的概念,串联弹性关节在减速器和电机之间增加弹性连杆,用于降低外部冲击载荷和储存能量。Vanderborght等设计了可平衡位置的关节,Negrello等设计了新型关节,并进行了负载能力和抗冲击能力实验,如图2所示。并联弹性关节是在机器人整机上增加并联弹性连杆,通过和关节共同配合,来达到释放冲击和储能的功能。图2 弹性关节1.2 技术要求机器人应用场景的多样化对关节的技术提出了不同的需求,以刚性关节为例,大致可以分为两类,如表1所示。表1 关节技术要求第一种类型关节被广泛应用于教育机器人、玩具机器人和餐饮机器人等,对关节的传动精度要求相对较低,通常对整机的回差要求小于60′。减速器的齿轮模数在0.2mm-0.5mm之间,材料以金属和塑料为主,种类有平行轴齿轮减速器、行星齿轮减速器、面齿轮减速器,其中平行轴齿轮减速器较为常见,部分减速器内部会增加离合机构,当机器人跌倒减速器受到冲击时,用于保护内部结构,该类型关节通常没有力矩传感器。第二种类型的关节广泛应用于大型双足服务机器人、工业机器人和航空航天领域的空间机械臂等,此类关节对传动精度要求较高,通常对整机的回差精度要求是小于3′。其减速器的传动形式主要有行星减速器、摆线针轮减速器、谐波减速器,其中谐波减速器最为普遍。电机多使用直流无刷电机和永磁同步电机,在安装上多采用无框形式。位置检测传感器有光栅编码器、磁编码器,力矩传感器有应变扭力计。2 关节测试方法现状机器人关节的性能主要反映在传动精度、机械参数、响应参数和电参数等指标上。减速器和电机作为关节的重要部件,两者测试技术的发展为关节测试技术提供了借鉴,但减速器和电机的质量不能反映关节整机的质量,因此对关节的测试应面向整机。2.1 传动精度传动误差和回差是评价关节运动输出精度的主要指标。传动误差既反映了传动部分制造误差和安装误差,又反映了其抵抗外界环境(如温度、负载等)的能力。回差则反映了关节传动系统中的间隙,其主要由空程回差、弹性回差、温度回差等组成。2.1.1 传动误差(1)测试方法对精密减速器等传动链的传动误差测试技术研究可以追溯至上世纪50年代,K.Stepanek研制出基于磁栅式传感器测试齿轮机床动态误差的设备。C.Timmc基于光栅式传感器,通过将旋转角位移转换成相应电信号输出以得到传动误差的一种测量方法。黄潼年先生提出了“单面啮合间齿测量法”,发明了齿轮整体误差测量技术。彭东林提出一种时栅传感器,用于对传动误差进行测量。国标GB/T 35089-2018对机器人用谐波齿轮减速器、行星摆线减速器、摆线针轮减速器等精密传动装置的试验设备、传动误差试验方法及其数据处理方法做出规定。机器人关节的传动误差测试技术来源于上述方法,关节的传动误差是指:对应伺服电机任意转角,关节的实际输出转角与理论转角之间的差值,传动误差曲线如图3所示。图3 机器人关节传动误差示意图文献[3]基于光栅法对关节的传动误差进行测试。文献[4]利用高精度光栅测量关节的输出角度,关节电机编码器测量输入端角度,实现了对关节整机传动误差的测试。(2)测试难点关节是一种复杂的机电一体化产品,由于在工作原理、机械结构、传感器配置和控制方式等方面不同于其他的齿轮传动机构,使得对关节传动误差的测试也存在不同,因此在测试方法上带来了一系列的不确定和难点问题。根据GB/T 35089-2018对精密减速器传动误差测试设备的规定,在减速器的输入端和输出端分别利用高精度角度编码器采集角度数据。对关节传动误差的测试,是以关节整机为测试对象,关节输入端角度数据的采集依赖于关节电机编码器。部分关节编码器精度较低或者没有安装电机编码器,因此在此类关节传动误差的测试中如何保证输入角度的有效性是一个难点问题。目前的解决方案有两种,一是文献[4]中所利用的等时间间隔采样方式,该方法可以在一定程度解决编码器精度不足的影响,但该方法可能存在时间滞后和关节本身不支持该模式的问题;二是以控制器发出的指令角度为输入端角度,即以理论转角为输入端角度,该方法符合关节传动误差的定义。综上所述,关节的传动误差测试方法多来源于精密减速器等传动装置,但由于关节本身的特点,使得其传动误差的测试方法具有一定的特殊性。2.1.1 回差(1)测试方法机器人关节的回差是指:关节的输入端伺服电机运动方向改变后到输出端运动方向跟随改变时,输出端在转角上的滞后量。按照测试原理的不同,对关节回差的测试可以分为静态测试和动态测试两种。静态测试:是指将关节的输入端固定,通过输出端加载、卸载,获取滞回曲线而完成的回差测试,滞回曲线如图4所示。输入端固定,给输出端逐渐加载至额定转矩后卸载,再反向逐渐加载至额定转矩后卸载,记录多组输出端转矩、转角值,绘制完成的封闭的转矩-转角曲线。图4 滞回曲线示意图在关节输出端不同位置进行回差测试,获得各个位置的回差,由此获得静态测试的回差曲线,如图5所示。图5 静态测试的回差曲线 动态测试法:通过测试关节的双向传动误差曲线,获取回差曲线而完成的回差测试。首先测出关节正向传动误差曲线,使输入端正向多转一定的角度后反向旋转,然后在相同条件下测出关节反向传动误差曲线,如图6所示。图6中反向传动误差曲线与正向传动误差曲线对应点的代数差即构成回差曲线,如图7所示。文献[5]采用动态测试方法对小型关节进行了回差的动态测试实验,并和静态测试进了对比,发现结果大体一致,可以在一定程度上进行相互印证。图6 双向传动误差曲线图7 回差曲线(2)测试难点同传动误差测试类似,关节回差的测试也不同于精密减速器等传动装置,对测试方法的研究也需要从关节本身的特点来考虑。(1)关节带电状态是影响关节回差测试的一个重要因素,按照关节回差静态测试方法的定义,需要将关节的输入端固定,即电机轴抱死。关节上电后电机轴抱死,在静态测试过程由于电机反向电动势的阻碍,会对测试结果产生影响。(2)角度编码器精度和有无问题同样影响关节的回差动态测试,按照定义需要获得双向传动误差曲线,进而获得回差曲线。在实际测试过程中,若采用等时间间隔采样的方式,则会存在采集点无法对齐的问题。若采用理论角度为输入端角度的方法,则存在测试不连续的问题。(3)联轴器变形会影响关节回差测试结果,在加载测试中需要对联轴器变形进行补偿。2.2 机械参数2.2.1 启动转矩与反启动转矩测试机器人关节的启动转矩测试是指关节的输出端在无负载情况下,关节内部的电机缓慢进行转动,至关节的输出端转动,期间利用关节内部的力矩传感器采集转矩变换情况,利用测试设备的高精度角度传感器来实时判断关节输出端的转动情况,取转矩的最大值为启动转矩,测试曲线如图8所示。需要注意的是若关节内部没有力矩传感器则无法进行启动转矩和反启动转矩测试。机器人关节的反启动转矩测试是指关节的输入端在无负载情况下,测试设备的加载电机缓慢进行转动,直至关节的输入端转动,期间利用测试设备的力矩传感器采集转矩变化情况,利用关节内部的输入端角度传感器实时判断关节输入端的转动情况,取转矩的最大值为反启动转矩,测试曲线如图8所示。需要注意的是对关节的反启动转矩测试要在不带电下进行测试,因为电机在带电状态下反向转动会存在反向电动势,对关节转动存在阻碍。图8 启动(反启动)转矩曲线2.2.2 工作区工作区用转速和转矩组成的二维平面坐标区域表示,如图9所示。关节运行时温度不超过关节允许最高温度,能长期工作的区域为连续工作区。图中连续工作区域是由关节的发热、机械强度、以及关节内驱动器的极限工作条件限制的范围。超出连续工作区,允许关节短时过载运行的区域为断续工作区。图9 工作区2.3 响应参数2.3.1 位置响应频带宽度根据JB-T 10184-2000的规定,对关节位置响应频带宽度的测试应按照如下方式。在给定某一恒定负载的情况下,关节输入正弦波信号,随着正弦波信号频率逐渐升高,对应关节位置输出量的幅值逐渐减小同时相位滞后逐渐增大,当相位滞后增大至90°时或幅值减小至输入幅值的1/根号2时的频率即为系统位置响应频带宽度。2.3.2 正/负阶跃输入的位置响应时间关节在空载条件下或按照试验要求加载某一恒定负载(根据需求确定转动惯量和扭矩大小)。外部控制器发送由0到1的正阶跃信号给关节,并同步读取角度传感器的数据,记录关节从阶跃信号发出至位置达到0.9的时间;重复上述试验,取多次试验的平均值即为关节的正阶跃输入的位置响应时间,测试曲线如图10。图10 正阶跃输入的位置响应时间同理,外部控制器发送由1到0的负阶跃信号给关节,并同步读取角度传感器的数据,记录关节从阶跃信号发出至位置达到0.1的时间;重复上述试验,取多次试验的平均值即为关节的负阶跃输入的位置响应时间,测试曲线如图11。图11 负阶跃输入的位置响应时间2.4 电参数电参数测试用于反映关节在工作状态下电流、转速、功率、效率与转矩之间的关系。电参数测试分为恒定加载测试与梯度加载测试。恒定加载测试是指关节输出端施加某一恒定负载的情况下,测试关节的电流、转速及转矩变化情况;梯度加载测试是指关节输出端梯度加载的情况下,测试关节转矩与电流、转速、效率、输出功率之间的关系,获得相应的特性曲线。2.4.1 恒定加载测试恒定加载测试的目的是为检测关节在空载或稳定负载情况下,其瞬时电流、瞬时转速及瞬时转矩的波动情况,上述参数测试原理及测试曲线示意图如表2所示。表2 恒定加载测试2.4.2 梯度加载测试梯度加载测试的目的是为检测关节在最高转速下,关节输出端负载从0Nm开始等时间梯度加载至堵转力矩为止的过程中,关节的电流、转速、效率、输出功率之间的关系,获得转矩—电流曲线、转矩—转速曲线、转矩—输出功率曲线、转矩—效率曲线以及关节最佳工作区域综合曲线,上述参数测试原理及测试曲线示意图如表3所示。表3 梯度加载测试3 关节测试设备现状3.1 大中型关节测试设备在工业领域内成熟的商用大中型关节测试设备不多,本文列举多型大中型关节测试设备,从测试范围、测试功能、测试精度、测试原理以及测试数据运用五个方面进行对比,如表4所示。表4 大中型关节测试设备由上表可知,大中型关节测试设备基本以单一类型性能参数测试为主,涉及定位精度、响应参数和机械参数,测试技术主要借鉴电机测试技术,少量来源于精密减速器测试技术,存在测试项单一,功能不完善等不足。在测试数据运用方面,主要目的为验证关节机械设计和运动控制算法的可靠性和有效性。目前面向大中型关节的测试设备正朝着综合性能测试和云端测试的方向发展,作者团队所研制的新型机器人关节综合性能测试机可以实现对关节传动精度、机械参数、响应参数、电参数和抗干扰等性能参数的综合测试,测试机的性能指标如表5所示,测试机如图12所示。表5 新型机器人关节综合性能测试机图12 服务机器人小型关节综合性能测试机利用该测试机实现了对关节性能全面测试,相关测试结果如图13所示,分别为传动误差、抗干扰性能和阶跃响应测试。图13 关节测试测试机还具备云测试与数据云交互的功能,相关架构如图14所示,将关节测试中涉及的测试设备、传感器、控制软件、分析方法、测试方法、测试数据和辅助设备虚拟化为服务资源,通过通用的硬件设备接口和软件接口,依托云平台,实现了各测量资源统一的、集中的信息化和智能化组织管理和运用,最终面向用户提供个性化的测试服务和体验。图14 关节云测试架构3.2 小型关节测试设备小型关节测试的难点主要表现在:(1)传感器精度问题,小型关节内部的传感器精度较低,影响测试结果的准确性;(2)传感器缺乏问题,部分小型关节因体积限制,使得关节内部无法安装传感器,导致无法进行测试;(3)外形尺寸小:因小型关节的外形尺寸小,导致配套的测试设备存在夹具设计困难,外部传感器无满足尺寸要求等问题。作者团队在一定程度上解决了上述问题,研制了面向服务机器人小型关节的综合性能测试机,填补了国内的空白,其测试关节参数如表6所示,测试机的情况如表7所示。表6 小型关节参数表7 小型关节测试设备参数测试机如图15所示,主要由被测关节、高精度光栅、力矩传感器、电力分析仪和负载电机等组成。利用测试机对小型关节的回差、电参数和反启动转矩进行测试,相关测试结果如图16所示。该测试机主要解决了三个问题,一解决了小型关节测试手段缺乏的问题;二解决了小型关节整体性能测试难的问题;三解决了关节测试项目单一的问题。图15 服务机器人小型关节综合性能测试机图16 能测试机小型关节测试综上所述,在机器人关节测试设备研发领域存在测试项单一,测试数据运用不足等的问题,考虑到关节对于机器人市场的重要性和特殊性,对其测试技术的研究和测试设备的开发越发的迫切。4 关节测试技术难点和发展趋势机器人关节经过了三十多年的发展,机器人主机应用场景的多样化对其关节的性能指标提出更多的需求,相应的为了适应不同场景,关节的结构配置也发生了众多变化。这对关节测试技术提出了更高的要求,关节测试技术面临的难点问题急需克服,下一步的发展方向需要深入讨论。4.1 关节测试技术难点机器人关节测试技术难点归结为以下六点:(1)面向关节的测试方法。前述测试方法多源于精密减速器和电机的测试,但关节的结构配置不同于二者,现有测试方法并未围绕关节的结构特点进行完善。同时考虑到关节结构本身的差异性,需要对刚性和弹性关节等不同类型关节的测试方法进行细化和适应性改变。随着关节应用场景的复杂化,还需要对关节进行抗冲击、抗过载和寿命等极限性能测试,但此类性能指标的测试方法尚处于空白阶段。(2)综合性能测试设备。关节是复杂的机电一体化产品,本身对机械设计,能量传递以及运动控制等提出了较高的要求,这要求测试设备能够实现综合性能测试,但目前多数测试设备只能对关节某一项性能参数进行测试。综合性能测试设备需要在机械设计、传感器配置和测试软件开发上满足传动精度、机械参数、响应参数和电参数测试的需求。(3)关节配置。在测试过程中,关节本身为输入端,其内部传感器的精度和有无在一定程度上决定测试结果的有效性。如前述所示,关节内部角度编码器的精度越高,关节传动精度测试的结果可靠性越高。(4)数据运用。表4和表6总结了部分关节测试数据运用情况,发现测试数据主要用于机械设计、控制算法的验证,并未深入的进行机理性研究,没有依托数据进行精度评价体系建设、误差溯源和性能预报模型的研究,测试在机器人关节设计、制造、使用中的核心作用未得到体现。(5)云平台还未利用。应该将云计算、机器学习、人工智能及多传感器数据融合等先进技术引入到关节测试系统和健康监测中,提高关节测试的效率,能够提高关节行业产能和产品质量,增强集成系统和终端用户的故障决策能力。(6)测试方法标准化。目前市面上没有一部成熟的关节测试技术标准,相关测试原理,测试方法和测试设备来源于生产和研发机构的摸索。机器人关节行业的飞速发展对关节测试技术标准提出了需求,关节本身的技术要求又对标准的制定提出了更高的要求。4.2 关节测试技术的发展趋势机器人关节测试技术的发展趋势可以归结为四点:(1)需要打通机器人整机测试技术与关节测试技术的壁垒。机器人主机厂商重视机器人整机测试技术,忽视关节测试技术的重要性。机器人关节主机厂商,重视关节本身的测试技术,忽视如何从机器人整机角度去考虑测试技术,因此打通两者测试技术的壁垒显得尤为迫切。而打通两者壁垒的关键是找到之间的关系,既一方面通过对机器人整机进行测试,可以反映某一关节的性能情况。另一方面通过对某一关节进行测试,可以反映出机器人整机的性能。故如何将机器人整机测试和关节整机测试进行融合是今后一个新研究方向。(2)重点研究传动精度测试技术。在相当长的一段时间中,工业领域对关节的测试目的是探究关节的负载大小、抵抗干扰能力等,对传动精度的要求较低。随着市场对高精度机器人需求的增长,相适应的对关节传动精度要求也越来越高,因此面向关节传动精度的测试技术是研究的重点。(3)对极限性能测试技术提出了需求。随着机器人工作环境越发复杂,对机器人关节的极限性能提出了更多需求。但与之相矛盾的是目前对关节的抗冲击、抗过载和寿命等性能指标的测试技术几乎为空白。因此解决这个矛盾,满足极限性能测试的需求是今后一个时期的核心问题。(4)需要建立面向机器人关节的测试标准。目前工业领域对机器人关节的测试标准呼声较高,需要行业内加强合作,深入研究关节测试方法,共同推进面向全局的机器人关节测试方法标准的建立。5 结论本文围绕机器人关节测试原理、测试方法和测试设备三方面对关节测试技术进行了归纳总结。关节测试技术多源于精密减速器和电机测试技术,但单一部件的性能不能反映关节的质量,需要对关节整机进行测试。在关节传动精度测试中,关节内部角度编码器的精度和有无以及关节电力响应速度等问题都会影响测试结果,这也是关节传动精度的测试难点。总结了测试设备现状,发现了行业对关节测试设备需求的紧迫性。对测试技术的难点问题进行了分析,指出了测试方法不完善、缺乏综合性能测试设备、关节配置不足、数据运用不足、云平台技术缺乏以及还未标准化六个难点问题。展望了关节测试技术的发展趋势,发现正朝着解决测试技术的难点的方向发展。 (省略参考文献49篇)
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    6月16日,国家质检总局、国家标准委发布了253项国家标准。该批国家标准中,制定203项,修订50项 强制性标准29项,推荐性标准206项,指导性技术文件18项。标准名称、编号及实施日期在《中华人民共和国国家标准公告》(2011年第9号)中向社会发布。序号国家标准编号国家标准名称代替标准号实施日期1GB 252-2011普通柴油GB 252-20002011-07-012GB 712-2011船舶及海洋工程用结构钢GB 712-20002012-02-013GB/T 2093-2011工业用甲酸GB/T 2093-19932011-11-014GB/T 2992.1-2011耐火砖形状尺寸 第1部分:通用砖GB/T 2992-19982012-02-015GB/T 4146.3-2011纺织品 化学纤维 第3部分:检验术语 2011-12-016GB/T 4630-2011辽宁绒山羊GB/T 4630-19842011-11-017GB 4706.105-2011家用和类似用途电器的安全 带加热、通风或空调系统的加湿器的特殊要求 2011-12-018GB 4706.106-2011家用和类似用途电器的安全 户外烤架的特殊要求 2011-12-019GB/T 5504-2011粮油检验 小麦粉加工精度检验GB/T 5504-19852011-11-0110GB/T 5508-2011粮油检验 粉类粮食含砂量测定GB/T 5508-19852011-11-0111GB/T 5516-2011粮油检验 粮食运动粘度测定 毛细管粘度计法GB/T 5516-19852011-11-0112GB/T 5520-2011粮油检验 籽粒发芽试验GB/T 5520-19852011-11-0113GB/T 6324.3-2011有机化工产品试验方法 第3部分:还原高锰酸钾物质的测定GB/T 6324.3-19932011-11-0114GB 8159-2011矿用一氧化碳过滤式自救器GB 8159-1987,GB/T 8160-19872012-02-0115GB/T 8190.2-2011往复式内燃机 排放测量 第2部分:气体和颗粒排放物的现场测量GB/T 8190.2-19992012-01-0116GB/T 8210-2011柑桔鲜果检验方法GB/T 8210-19872011-09-0117GB/T 8872-2011粮油名词术语 制粉工业GB/T 8872-19882011-11-0118GB/T 10217-2011电工控制设备造型设计导则GB/T 10217-19882011-12-0119GB/T 10596-2011埋刮板输送机GB/T 10596.1-1989,GB/T 10596.2-1989,GB/T 10596.3-19892011-12-0120GB/T 10757-2011邮政业术语GB/T 10757-19892011-11-0121GB/T 12085.17-2011光学和光学仪器 环境试验方法 第17部分 污染、太阳辐射综合试验GB/T 12085.17-19952011-11-0122GB/T 12085.18-2011光学和光学仪器 环境试验方法 第18部分:湿热、低内压综合试验 2011-11-0123GB/T 12085.19-2011光学和光学仪器 环境试验方法 第19部分:温度周期与正弦振动、随机振动综合试验 2011-11-0124GB/T 12085.20-2011光学和光学仪器 环境试验方法 第20部分:含二氧化硫、硫化氢的湿空气 2011-11-0125GB/T 12085.21-2011光学和光学仪器 环境试验方法 第21部分:低压与大气温度、高温综合试验 2011-11-0126GB/T 12604.10-2011无损检测 术语 磁记忆检测 2012-03-0127GB/T 12668.6-2011调速电气传动系统 第6部分:确定负载工作制类型和相应电流额定值的导则GB/T 3886.1-20012011-12-0128GB 13544-2011烧结多孔砖和多孔砌块GB 13544-20002012-04-0129GB 13613-2011对海远程无线电导航台和监测站电磁环境要求GB 13613-19922012-05-0130GB/T 14056.2-2011表面污染测定 第2部分:氚表面污染GB/T 15222-19942011-12-0131GB/T 14057.2-2011放射性污染表面去污 第2部分:纺织品去污剂的试验方法GB/T 15850-19952011-12-0132GB/T 14148-2011光学玻璃眼镜片毛坯GB/T 14148-19932011-12-0133GB/T 14349-2011板料折弯机 精度GB/T 14349-19932012-01-0134GB/T 14404-2011剪板机 精度GB/T 14404-19932012-01-0135GB 14470.3-2011弹药装药行业水污染物排放标准GB 14470.3-20022012-01-0136GB/T 14560-2011履带起重机GB/T 13330-1991,GB/T 14560-19932011-12-0137GB/T 14598.11-2011量度继电器和保护装置 第11部分:辅助电源端口电压暂降、短时中断、电压变化和纹波GB/T 8367-19872011-12-0138GB 14621-2011摩托车和轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(双怠速法)GB 14621-20022011-10-0139GB/T 14684-2011建设用砂GB/T 14684-20012012-02-0140GB/T 14685-2011建设用卵石、碎石GB/T 14685-20012012-02-0141GB/T 14695-2011臂式斗轮堆取料机 型式和基本参数GB/T 14695-19932011-12-0142GB 14922.2-2011实验动物 微生物学等级及监测GB 14922.2-20012011-11-0143GB 15269.2-2011雪茄烟 第2部分:包装标识部分代替:GB 15269-19942012-04-0144GB 15269.3-2011雪茄烟 第3部分:产品包装、卷制及贮运技术要求部分代替:GB 15269-19942012-04-0145GB 15269.4-2011雪茄烟 第4部分:感官技术要求部分代替:GB 15269-19942012-04-0146GB/T 15408-2011安全防范系统供电技术要求GB/T 15408-19942011-12-0147GB/T 15445.5-2011粒度分析结果的表述 第5部分:用对数正态概率分布进行粒度分析的计算方法 2012-03-0148GB/T 15685-2011粮油检验 小麦沉淀指数测定 SDS法GB/T 15685-19952011-11-0149GB/T 16886.1-2011医疗器械生物学评价 第1部分:风险管理过程中的评价与试验GB/T 16886.1-20012011-12-0150GB/T 17262-2011单端荧光灯 性能要求GB/T 17262-20022011-12-0151GB/T 17491-2011液压泵、马达和整体传动装置 稳态性能的试验及表达方法GB/T 17491-19982012-03-0152GB 17927.1-2011软体家具 床垫和沙发 抗引燃特性的评定 第1部分:阴燃的香烟GB 17927-19992011-12-0153GB 17927.2-2011软体家具 床垫和沙发 抗引燃特性的评定 第2部分:模拟火柴火焰 2011-12-0154GB/T 18820-2011工业企业产品取水定额编制通则GB/T 18820-20022011-11-0155GB/T 19162-2011梭鱼GB 19162-20032011-11-0156GB 19189-2011压力容器用调质高强度钢板GB 19189-20032012-02-0157GB 19212.5-2011电源电压为1 100V及以下的变压器、电抗器、电源装置和类似产品的安全 第5部分:隔离变压器和内装隔离变压器的电源装置的特殊要求和试验GB 19212.5-20062012-05-0158GB/T 19228.1-2011不锈钢卡压式管件组件 第1部分:卡压式管件GB/T 19228.1-20032012-03-0159GB/T 19228.2-2011不锈钢卡压式管件组件 第2部分:连接用薄壁不锈钢管GB/T 19228.2-20032012-03-0160GB/T 21650.3-2011压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度 第3部分:气体吸附法分析微孔 2012-03-0161GB/T 26399-2011电力系统安全稳定控制技术导则 2011-12-0162GB/T 26534-2011山杏封沙育林技术规程 2011-09-0163GB/T 26535-2011国家重要湿地确定指标 2011-09-0164GB/T 26536-2011竹条 2011-09-0165GB 26537-2011钢纤维混凝土检查井盖 2012-04-0166GB 26538-2011烧结保温砖和保温砌块 2012-04-0167GB 26539-2011防静电陶瓷砖 2012-04-0168GB 26540-2011外墙外保温系统用钢丝网架模塑聚苯乙烯板 2012-04-0169GB 26541-2011蒸压粉煤灰多孔砖 2012-04-0170GB/T 26542-2011陶瓷砖防滑性试验方法 2012-02-0171GB/T 26543-2011活体动物航空运输包装通用要求 2012-01-0172GB/T 26544-2011水产品航空运输包装通用要求 2012-01-0173GB 26545-2011建筑施工机械与设备 钻孔设备安全规范 2012-05-0174GB/T 26546-2011工程机械减轻环境负担的技术指南 2012-01-0175GB/T 26547-2011螺纹紧固件用回转式工具 性能试验方法 2012-01-0176GB/T 26548.2-2011手持便携式动力工具 振动试验方法 第2部分:气扳机、螺母扳手和螺丝刀 2012-01-0177GB/T 26549-2011涡轮增压器可变喷嘴环 通用技术条件 2012-01-0178GB/T 26550-2011粮食干燥机同比热效率的测试与评价 2012-01-0179GB/T 26551-2011畜牧机械 粗饲料切碎机 2012-01-0180GB/T 26552-2011畜牧机械 粗饲料压块机 2012-01-0181GB/T 26553-2011印刷机械 热敏型计算机直接制版机 2012-01-0182GB/T 26554-2011印刷机械 卷筒纸柔版印线分切机 2012-01-0183GB/T 26555-2011印刷机械 网版印刷铝合金网框 2012-01-0184GB/T 26556-2011承压设备带压密封剂技术条件 2011-12-0185GB 26557-2011吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机部分代替:GB 10055-2007,GB/T 10054-20052012-05-0186GB/T 26558-2011桅杆起重机 2011-12-0187GB/T 26559-2011机械式停车设备 分类 2011-12-0188GB/T 26560-2011机动工业车辆 安全标志和危险图示 通则 2011-12-0189GB/T 26561-2011搬运6m及其以上长度货运集装箱的平衡重式叉车 附加稳定性试验 2011-12-0190GB/T 26562-2011自行式坐驾工业车辆踏板的结构与布置 踏板的结构与布置原则 2011-12-0191GB/T 26563-2011电熔氧化锆 2012-02-0192GB/T 26564-2011镁铝尖晶石 2012-02-0193GB/T 26565-2011水泥基绝热干混料 2012-02-0194GB/T 26566-2011水泥生料易烧性试验方法 2012-02-0195GB/T 26567-2011水泥原料易磨性试验方法(邦德法) 2012-02-0196GB/T 26568-2011农业用硫酸镁 2011-07-1597GB 26569-2011民用煤层气(煤矿瓦斯) 2011-11-0198GB/T 26570.1-2011气体中颗粒含量的测定 光散射法 第1部分:管道气体中颗粒含量的测定 2011-11-0199GB/T 26571-2011特种气体储存期规范 2011-11-01100GB/Z 26573-2011菠菜生产技术规范 2011-11-15101GB/Z 26574-2011蚕豆生产技术规范 2011-11-15102GB/Z 26575-2011草莓生产技术规范 2011-11-15103GB/Z 26576-2011茶叶生产技术规范 2011-11-15104GB/Z 26577-2011大葱生产技术规范 2011-11-15105GB/Z 26578-2011大蒜生产技术规范 2011-11-15106GB/Z 26579-2011冬枣生产技术规范 2011-11-15107GB/Z 26580-2011柑橘生产技术规范 2011-11-15108GB/Z 26581-2011黄瓜生产技术规范 2011-11-15109GB/Z 26582-2011结球甘蓝生产技术规范 2011-11-15110GB/Z 26583-2011辣椒生产技术规范 2011-11-15111GB/Z 26584-2011生姜生产技术规范 2011-11-15112GB/Z 26585-2011甜豌豆生产技术规范 2011-11-15113GB/Z 26586-2011西兰花生产技术规范 2011-11-15114GB/Z 26587-2011香菇生产技术规范 2011-11-15115GB/Z 26588-2011小菘菜生产技术规范 2011-11-15116GB/Z 26589-2011洋葱生产技术规范 2011-11-15117GB/T 26590-2011粮油机械 重力谷糙分离机 2011-09-01118GB/T 26591-2011粮油机械 糙米精选机 2011-09-01119GB/T 26592-2011无损检测仪器 工业X射线探伤机 性能测试方法 2011-11-01120GB/T 26593-2011无损检测仪器 工业用X射线CT装置性能测试方法 2011-11-01121GB/T 26594-2011无损检测仪器 工业用X射线管性能测试方法 2011-11-01122GB/T 26595-2011无损检测仪器 周向X射线管技术条件 2011-11-01123GB/T 26596-2011光学和光学仪器 大地测量仪器 术语 2011-11-01124GB/T 26597-2011光学纤维传像元件试验方法 2011-11-01125GB/T 26598-2011光学仪器用透明导电薄膜规范 2011-11-01126GB/T 26599.1-2011激光和激光相关设备 激光光束宽度、发散角和光束传输比的试验方法 第1部分:无像散和简单像散光束 2011-11-01127GB/T 26600-2011显微镜 光学显微术用浸液 2011-11-01128GB/T 26601-2011显微镜 光谱滤光片 2011-11-01129GB/T 26602-2011工业用2-吡咯烷酮 2011-12-01130GB/T 26603-2011N,N-二甲基苯胺 2011-12-01131GB/T 26604-2011肉制品分类 2011-12-01132GB/T 26605-2011车用燃料用二甲醚 2011-11-01133GB/T 26606-2011工业用氰乙酸甲酯 2011-11-01134GB/T 26607-2011工业用邻苯基苯酚 2011-11-01135GB/T 26608-2011工业用回收一氯甲烷 2011-11-01136GB/T 26609-2011工业用乙酸异丁酯 2011-11-01137GB/T 26610.1-2011承压设备系统基于风险的检验实施导则 第1部分:基本要求和实施程序 2011-12-01138GB/T 26611-2011阿拉善双峰驼 2011-11-01139GB/T 26612-2011纯血马DNA亲子鉴定技术规程 2011-11-01140GB/T 26613-2011呼伦贝尔羊 2011-11-01141GB/T 26614-2011麻黄属种子质量分级 2011-11-01142GB/T 26615-2011籽粒苋种子质量分级 2011-11-01, /DIV143GB/T 26616-2011裘皮 獭兔皮 2011-11-01144GB/T 26617-2011皖西白鹅 2011-11-01145GB/T 26618-2011派琴虫病诊断操作规程 2011-11-01146GB/T 26619-2011斑节对虾 2011-11-01147GB/T 26620-2011钝吻黄盖鲽 2011-11-01148GB/T 26621-2011日本对虾 2011-11-01149GB/T 26622-2011畜禽粪便农田利用环境影响评价准则 2011-11-01150GB/T 26623-2011畜禽舍纵向通风系统设计规程 2011-11-01151GB/T 26624-2011畜禽养殖污水贮存设施设计要求 2011-11-01152GB/T 26625-2011粮油检验 大豆异黄酮含量测定 高效液相色谱法 2011-11-01153GB/T 26626-2011动植物油脂 水分含量测定 卡尔费休法(无吡啶) 2011-11-01154GB/T 26627.1-2011粮油检验 小麦谷蛋白溶胀指数测定 第1部分:常量法 2011-11-01155GB/T 26628.1-2011粮油检验 储粮真菌标准图谱 第1部分:曲霉属 2011-11-01156GB/T 26629-2011粮食收获质量调查和品质测报技术规范 2011-11-01157GB/T 26630-2011大米加工企业良好操作规范 2011-11-01158GB/T 26631-2011粮油名词术语 理化特性和质量 2011-11-01159GB/T 26632-2011粮油名词术语 粮油仓储设备与设施 2011-11-01160GB/T 26633-2011工业用高粱 2011-11-01161GB/T 26634-2011动植物油脂 脱色能力指数(DOBI)的测定 2011-11-01162GB/T 26635-2011动植物油脂 生育酚及生育三烯酚含量测定 高效液相色谱法 2011-11-01163GB/T 26636-2011动植物油脂 聚合甘油三酯的测定 高效空间排阻色谱法(HPSEC) 2011-11-01164GB/T 26637-2011镁合金锻件 2012-03-01165GB/T 26638-2011液压机上钢质自由锻件 复杂程度分类及折合系数 2012-03-01166GB/T 26639-2011液压机上钢质自由锻件 通用技术条件 2012-03-01167GB 26640-2011阀门壳体最小壁厚尺寸要求规范 2012-09-01168GB/T 26641-2011无损检测 磁记忆检测 总则 2012-03-01169GB/T 26642-2011无损检测 金属材料计算机射线照相检测方法 2012-03-01170GB/T 26643-2011无损检测 闪光灯激励红外热像法 导则 2012-03-01171GB/T 26644-2011无损检测 声发射检测 总则 2012-03-01172GB/T 26645.1-2011粒度分析 液体重力沉降法 第1部分:通则 2012-03-01173GB/T 26646-2011无损检测 小型部件声发射检测方法 2012-03-01174GB/T 26647.1-2011单粒与光相互作用测定粒度分布的方法 第1部分:单粒与光相互作用 2012-03-01175GB/T 26648-2011奥氏体铸铁件 2012-03-01176GB/T 26649-2011镁合金汽车车轮铸件 2012-03-01177GB/T 26650-2011摩托车和电动自行车用镁合金车轮铸件 2012-03-01178GB/T 26651-2011耐磨钢铸件 2012-03-01179GB/T 26652-2011耐磨损复合材料铸件 2012-03-01180GB/T 26653-2011排气歧管铸铁件 2012-03-01181GB/T 26654-2011汽车车轮用铸造镁合金 2012-03-01182GB/T 26655-2011蠕墨铸铁件 2012-03-01183GB/T 26656-2011蠕墨铸铁金相检验 2012-03-01184GB/T 26657-2011砂型烘干炉能耗评定 2012-03-01185GB/T 26658-2011消失模铸件质量评定方法 2012-03-01186GB/T 26659-2011铸造用再生硅砂 2012-03-01187GB/T 26660-2011SWC大型整体叉头十字轴式万向联轴器 2012-03-01188GB/T 26661-2011SWP大型十字轴式万向联轴器 2012-03-01189GB/T 26662-2011磁粉制动器 2012-03-01190GB/T 26663-2011大型液压安全联轴器 2012-03-01191GB/T 26664-2011金属线簧联轴器 2012-03-01192GB/T 26665-2011制动器 术语 2012-03-01193GB/T 26666-2011地面数字电视广播传输系统实施指南 2011-11-01194GB/T 26667-2011电磁屏蔽材料术语 2011-12-01195GB/Z 26668-2011电子电气产品材料声明 2011-12-01196GB/T 26669-2011电工电子产品环境意识设计 术语 2011-12-01197GB/T 26670-2011中小型电机环境意识设计导则 2011-12-01198GB/T 26671-2011电工电子产品环境意识设计评价导则 2011-12-01199GB/T 26672-2011道路车辆 带调节器的交流发电机试验方法 2011-12-01200GB/T 26673-2011道路车辆 点火系统电气特性试验方法 2011-12-01201GB/T 26674-2011道路车辆 起动机电气特性试验方法 2011-12-01202GB/T 26675-2011机床电气、电子和可编程电子控制系统 绝缘电阻试验规范 2011-12-01203GB/T 26676-2011机床电气、电子和可编程电子控制系统 耐压试验规范 2011-12-01204GB/T 26677-2011机床电气控制系统 数控平面磨床辅助功能M代码和宏参数 2011-12-01205GB/T 26678-2011机床电气控制系统 数控平面磨床的加工程序要求 2011-12-01206GB/T 26679-2011机床电气、电子和可编程电子控制系统 保护联结电路连续性试验规范 2011-12-01207GB/T 26680-2011永磁同步发电机 技术条件 2011-12-01208GB/T 26681-2011地面数字电视标准测试发射机技术要求和测量方法 2011-11-01209GB/T 26682-2011地面数字电视标准测试接收机技术要求和测量方法 2011-11-01210GB/T 26683-2011地面数字电视接收器通用规范 2011-11-01211GB/T 26684-2011地面数字电视接收器测量方法 2011-11-01212GB/T 26685-2011地面数字电视接收机测量方法 2011-11-01213GB/T 26686-2011地面数字电视接收机通用规范 2011-11-01214GB 26688-2011电池供电的应急疏散照明自动试验系统 2011-12-01215GB/T 26689-2011冰箱、冰柜用硬质聚氨酯泡沫塑料 2011-12-01216GB/T 26690-2011丙烯酸涂布双向拉伸聚丙烯薄膜 2011-12-01217GB/T 26691-2011改性聚乙烯醇涂布双向拉伸薄膜 2011-12-01218GB/T 26692-2011管形荧光灯用无频闪电子镇流器 性能要求 2011-12-01219GB/T 26693-2011计时仪器 手表机心的形状、尺寸和名称 2011-12-01220GB/T 26694-2011家具绿色设计评价规范 2011-12-01221GB/T 26695-2011家具用钢化玻璃板 2011-12-01222GB/T 26696-2011家具用高分子材料台面板 2011-12-01223GB/T 26697-2011金卤灯用低频方波电子镇流器 2011-12-01224GB/T 26698-2011考试用铅笔和涂卡专用笔 2011-12-01225GB/T 26699-2011考试用圆珠笔 2011-12-01226GB/T 26700-2011门体填充用硬质聚氨酯泡沫塑料 2011-12-01227GB/T 26701-2011模型产品通用技术要求 2011-12-01228GB/T 26702-2011皮革和毛皮 化学试验 富马酸二甲酯含量的测定 2011-12-01229GB/T 26703-2011皮鞋跟面耐磨性能试验方法 旋转辊筒式磨耗机法 2011-12-01230GB/T 26704-2011铅笔 2011-12-01231GB/T 26705-2011轻型印刷纸 2011-12-01232GB/T 26706-2011软体家具 棕纤维弹性床垫 2011-12-01233GB/T 26707-2011手表和怀表 时针、分针和秒针的配合直径 2011-11-01234GB/T 26708-2011双向拉伸聚丙烯激光全息防伪膜 2011-12-01235GB/T 26709-2011太阳能热水器用硬质聚氨酯泡沫塑料 2011-12-01236GB/T 26710-2011玩具安全 年龄警告图标 2011-12-01237GB/T 26711-2011微孔笔头墨水笔 2011-12-01238GB/T 26712-2011卫生洁具及暖气管道用直角阀 2011-12-01239GB/T 26713-2011鞋类 化学试验方法 富马酸二甲酯(DMF)的测定 2011-12-01240GB/T 26714-2011油墨圆珠笔和笔芯 2011-12-01241GB/T 26715-2011沼气阀 2011-12-01242GB/T 26716-2011钟表 防磁手表 2011-12-01243GB/T 26717-2011自来水笔及其笔尖 2011-12-01244GB/T 26718-2011城市轨道交通安全防范系统技术要求 2011-09-01245GB/T 26719-2011企业用水统计通则 2011-11-01246GB/T 26720-2011服务业清洁生产审核指南编制通则 2011-11-01247GB 26721-2011三氧化二砷 2012-02-01248GB 26722-2011索道用钢丝绳 2012-02-01249GB/T 26723-2011冷轧钛带卷 2012-02-01250GB/T 26724-2011一次电池废料 2012-02-01251GB/T 26725-2011超细碳化钨粉 2012-02-01252GB/T 26726-2011超细钨粉 2012-02-01253GB/T 26727-2011铟废料 2012-02-01(标蓝色字体为与分析测试直接相关的方法标准)  注:GB 14470.3-2011《弹药装药行业水污染物排放标准》、GB 14621-2011《摩托车和轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(双怠速法)》等2项国家标准由环境保护部、国家质量监督检验检疫总局发布。
  • 中国齿轮钢、轴承钢、弹簧钢生产现状及未来发展方向
    p style="text-align: center "img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/09330cc9-62db-4b7b-9512-4a9b7e0dcd27.jpg" title="2.jpg" alt="2.jpg"//ppstrong  一、齿轮钢现状和发展方向/strong/pp  齿轮在工作时,长期受到变载荷的冲击力、接触应力、脉动弯曲应力及摩擦力等多种应力的作用,还受到加工精度、装配精度、外来硬质点的研磨等多种因素的影响,是极易损坏的零件,因此要求齿轮钢具有较高的强韧性、疲劳强度和耐磨性。为了生产出优质齿轮钢,一方面要求钢厂为用户提供淬透性稳定且适应用户工艺要求的齿轮钢产品,另一方面齿轮厂也要优化现有工艺,引进新工艺来提高齿轮的质量。br/  与日本、德国、美国生产的齿轮钢相比,中国齿轮钢存在的差距主要是:钢的牌号未形成系列化,产品标准落后 钢的淬透性带较宽,国外钢的淬透性带已经达到4HRC,而中国在6-8HRC左右,并且不够稳定 钢的纯净度较低,从日本、德国、奥地利等国进口的齿轮钢,其氧含量波动在(7-18)× 10-6,中国在(15-25)× 10-6左右,并且非金属夹杂物弥散程度不够,分布不均,大颗粒夹杂物较多 晶粒度要求不同,中国齿轮钢晶粒度级别一般要求5-8级,而日本特别强调渗碳齿轮钢的晶粒度应不粗于6级 日本开发了低硅抗晶界氧化渗碳钢系列,可使晶界氧化层降低到≤5μm,而SCM420H等Cr-Mo钢为15-20μm 平均使用寿命短,单位产品能耗大,劳动生产率低。此外,在轧制过程中如何保证疏松等低倍缺陷在很小且芯部范围内,也是中国未曾研究的领域,因为低倍组织缺陷会对零件后续加工以及热处理变形带来很多不利影响。/pp  目前,中国汽车用齿轮钢的主体钢种仍是20CrMnTi,该钢种通常采用气体渗碳工艺,由于渗碳气氛中氧化性气体的存在,导致渗层中对氧亲和力较大的元素Si、Mn、Cr在晶界处发生氧化,形成晶界氧化层。晶界氧化层的发生会导致渗层Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降,降低渗层的淬透性,从而降低渗层的硬度并导致非马氏体组织的产生,进而显著降低齿轮的疲劳性能。为解决这一问题可以采用两种手段:/pp  采用特殊的热处理工艺。真空渗碳可降低渗碳气氛中的氧势,从而可以较为有效地减小渗碳层晶界氧化的发生程度 稀土渗碳工艺也可以降低晶界氧化程度,由于稀土优先在工件表面富集并择优沿钢的晶界扩散,而且与氧的亲合力远比Si、Mn、Cr高得多,它将优先与氧结合,阻碍氧原子继续向内扩散,从而有助于减轻非马氏体组织的产生。/pp  通过合金设计,开发抗晶界氧化的齿轮钢。Ni、Mo具有很强的抗氧化能,Cr元素次之,Mn抗氧化能力弱,而Si的抗氧化能力最弱(Si氧化倾向是Cr、Mn的10倍)。因此为减小晶界氧化并保证淬透性,在齿轮钢成分设计时,应适当降低易氧化元素的含量,特别是Si的含量,相应地提高难氧化元素Ni、Mo的含量。据报道,将Si、Mn、Cr分别控制在0.05%、0.35%、0.01%可以完全抑制表面组织异常,而且即使在1000℃也很少有晶界氧化的发生。/pp  为满足汽车行业高性能以及轻量化的发展要求,未来应重点开发:淬透性带窄的齿轮钢、超低氧渗碳钢、低晶界氧化层渗碳钢、超细晶粒渗碳钢、提高高温硬度和高温抗软化渗碳钢、易切削齿轮钢、冷锻齿轮用钢等。/ppstrong  二、轴承钢现状和发展方向/strong/pp  轴承广泛应用于矿山机械、精密机床、冶金设备、重型装备与高档轿车等重大装备领域和风力发电、高铁动车及航空航天等新兴产业领域。中国生产的轴承主要为中低端轴承和小中型轴承,表现为低端过剩和高端缺乏。与国外相比,在高端轴承和大型轴承方面存在较大差距。中国高速铁路客车专用配套轮对轴承全部需要从国外进口。在航空航天、高速铁路、高档轿车及其他工业领域用的关键轴承上,中国轴承在使用寿命、可靠性、Dn值与承载能力等方面与先进水平存在较大差距。例如,国外汽车变速箱轴承的使用寿命最低50万公里,而国内同类轴承寿命约10万公里,且可靠性、稳定性差。/pp  航空方面:作为航空发动机的关键基础零部件,国外正在研发推力比为15-20的第2代航空发动机轴承,准备在2020年前后装配到第5代战机中。近10年来,美国研发了第2代航空发动机用轴承钢,其代表性钢种为耐500℃的高强耐蚀轴承钢CSS-42L和耐350℃高氮不锈轴承钢X30(Cronidur30),中国则在进行第2代航空发动机用轴承的研发。/pp  汽车方面:对于汽车轮毂轴承,中国目前广泛应用的是第1代和第2代轮毂轴承(球轴承),而欧洲已广泛采用第3代轮毂轴承。第3代轮毂轴承的主要优点是可靠、有效载荷间距短、易安装、无需调整、结构紧凑等。目前,中国引进车型大多采用这种轻量化和一体化结构轮毂轴承。/pp  铁路车辆方面:目前,中国铁路重载列车用轴承采用国产电渣重熔G20CrNi2MoA渗碳钢制造,而国外已经将超高纯轴承钢(EP钢)的真空脱气冶炼技术、夹杂物均匀化技术(IQ钢)、超长寿命钢技术(TF钢)、细质化热处理技术、表面超硬化处理技术和先进的密封润滑技术等应用到轴承的生产和制造,从而大幅度提升了轴承的寿命与可靠性。中国电渣轴承钢不仅质量低,而且成本比真空脱气钢高出2000-3000元/吨,未来中国需要开发超高纯、细质化、均匀化与质量稳定的真空脱气轴承钢取代目前采用的电渣轴承钢。/pp  风电能源方面:对于风电轴承,目前中国还无法生产技术含量较高的主轴轴承和增速器轴承,基本依靠进口,3MW以上风电机组配套轴承的国产化问题还没有解决。国外为了提高风电轴承的强度、韧性和使用寿命,采用了新型特殊热处理钢SHX(40CrSiMo),对于偏航和变浆轴承,通过表面感应淬火热处理控制淬硬层深度、表面硬度、软带宽度和表面裂纹 对于增速器轴承和主轴轴承采用碳氮共渗,使零件表面得到较多稳定残余奥氏体体积分数(30%-35%)和大量细小碳化物、碳氮化物,提高了轴承在污染润滑工况下的使用寿命。/pp  为提高轧机轴承的使用寿命以及运转精度,未来需要进行轧机用GCr15SiMn和G20Cr2Ni4等轴承钢的超高纯真空脱气冶炼和轴承表层大奥氏体量控制热处理等技术的研发。日本NSK与NTN轴承公司分别开发了表面奥氏体强化技术,即通过增加表层奥氏体含量,开发出了TF轴承和WTF轴承,从而将轴承的寿命提高了6-10倍。/pp  未来中国轴承钢的研发方向主要体现在四个方面:/pp  一是经济洁净度:在考虑经济性的前提下,进一步提高钢的洁净度,降低钢中的氧和钛含量,达到轴承钢中的氧与钛的质量分数分别小于6× 10-6和15× 10-6的水平,减小钢中夹杂物的含量与尺寸,提高分布均匀性。/pp  二是组织细化与均匀化:通过合金化设计与控轧控冷工艺的应用,进一步提高夹杂物与碳化物的均匀性,降低和消除网状和带状碳化物,降低平均尺寸与最大颗粒尺寸,达到碳化物的平均尺寸小于1μ m的目标 进一步提高基体组织的晶粒度,使轴承钢的晶粒尺寸进一步细化。/pp  三是减少低倍组织缺陷:进一步降低轴承钢中的中心疏松、中心缩孔与中心成分偏析,提高低倍组织的均匀性。/pp  四是轴承钢的高韧性化:通过新型合金化、热轧工艺优化与热处理工艺研究,提高轴承钢的韧性。/ppstrong  三、弹簧钢现状和发展方向/strong/pp  弹簧钢主要用于汽车、发动机制造业以及铁路行业。目前,中国弹簧钢产品存在的问题是,中低端产品过剩,高端及特殊品种缺乏 中国弹簧钢在纯净度、抗疲劳性、表面质量以及质量稳定性等方面与国外存在较大差距,无法满足高档乘用车悬架簧、气门弹簧、铁路及重载货车专用弹簧等对弹簧钢性能的要求。中国高档次及深加工弹簧钢仍然依赖进口。进口品种主要为轿车用弹簧钢、铁道用弹簧圆钢、油泵阀门弹簧钢丝等。/pp  虽然降低钢中氧及夹杂物含量是获得纯净钢的一种途径,但是要想得到零夹杂的弹簧钢比较困难,为此有研究者提出了氧化物冶金技术,这是一种有效的晶粒细化的方法,是实现钢铁材料强度与韧性成倍提高的最有效方法。它利用钢中细小弥散的高熔点非金属夹杂物,主要是氧化物、硫化物以及氮化物,作为晶内铁素体的形核核心,从而起到细化晶粒的作用。国内外已经对Ti、Zr氧化物体系做了系统的研究,认为含钛氧化物是最理想的。在奥氏体晶粒内钛的氧化物质点成为针状铁素体有效形核地点,促进晶内铁素体形成。但是,由于钢种成分的限制,钛氧化物冶金的推广受到了限制。最近几年开始对稀土元素进行研究,可以利用稀土元素的强脱氧脱硫能力及产物熔点高的特点来研究稀土氧化物对钢材性能的影响。/pp  汽车行业对悬簧强度的要求越来越高,设计应力提高到1100-1200MPa,为此日本开发出添加合金来提高强度和提高耐腐蚀疲劳强度的钢材。中国弹簧钢无法满足高档乘用车悬架簧用钢性能需求,强度1200MPa及以上悬架弹簧产品用弹簧钢全部依赖进口。然而,近年来,为规避资源风险、降低成本和实现原材料的全球化供给,强烈要求使用标准钢(SAE9254)维持高强度,而且强烈要求提高钢的韧性,因此越来越多地采用喷丸硬化处理取代处理费用高的表面硬化热处理。喷丸硬化处理将压缩残余应力作用于表面,可提高抗疲劳强度,减小表面缺陷的影响程度,因此近年来将它视为表面处理不可或缺的技术。随着表面强化技术的发展,悬簧的设计应力也达到了1200MPa级。预计今后对高强度悬簧用钢的强度、韧性和耐腐蚀性及耐用性的要求将越来越高。未来,随着汽车轻量化,发展高强度、优良抗弹减性能和抗疲劳性能的汽车悬架用弹簧钢是提高中国高端装备零部件自主配套能力、有效替代进口的必然趋势。/pp  所有弹簧产品中,气门弹簧对材料要求最为严格,特别是高应力及异型截面气门弹簧对材料要求近乎苛刻。例如,要求抗拉强度达到2000MPa 对氧化物、硫化物的夹杂物等级要求均达到0级 异型截面材料对曲率、长短轴等有特殊要求。目前,国外气门弹簧专用弹簧钢生产主要集中在日本、韩国、瑞典,生产企业有日本铃木、三兴、住友、神钢钢线、韩国KisWire、瑞典Garphyttan等,几乎垄断了中国全部异型截面和高应力气门弹簧钢市场。2000年以后,随着新型发动机的开发,对发动机的旋转速度和轻量化、紧凑化的要求越来越高,因此日本开始采用2100-2200MPa的OT钢丝。在此情况下,不仅要调整合金成分,还要对现有制造工艺进行改进,低温弥散硬化成为必不可少的工艺。然而,低温弥散硬化后的弹簧形状发生变化,为了提高形状和尺寸的控制精度,控制整个制造工序中的形状变化的技术开始引人关注。/pp  未来,为满足高端弹簧基础零部件国产化的发展需求,应不断开发高性能弹簧钢产品,一方面是向高强度方向发展,要求在高应力下同时提高疲劳寿命和抗松弛性能 另一方面是向功能性方向发展,根据不同的用途,要求具有耐蚀性、非磁性、导电性、耐磨性、耐热性等。/ppbr//p
  • OPTON微观世界|第33期 扫描电镜新技术——同轴透射菊池衍射(TKD)技术的应用
    引 言扫描电镜中的被散射电子衍射技术(EBSD)在确定材料结构、晶粒尺寸、物相组成以及晶体取向甚至是应力状态标定都有一定的涉及。通过电子衍射技术的进一步发展,Keller与Geiss基于EBSD技术相同的硬件与软件,通过改变样品台的倾角,使得荧光闪烁体信号接收器在样品下方接收透射电子衍射信号,从而代替原先的背散射信号。这种新技术称为Transmission Kikuchi diffraction(TKD),由于它的信号接收方式特点也被称为t-EBSD。由于接收信号的方式由被散射电子信号转为透射电子信号,其分辨率得到了明显的提升,由原来的EBSD技术的几十纳米(20-30nm平行于电子束的方向,80-90nm垂直于电子束的方向)提高到了TKD技术的10纳米。由于电子束与材料交互作用体积的减少,分辨率提高,使得分析超细晶材料以及其中的纳米颗粒的到了实现。为了改善电子衍射信号接收能力,一种新型的电子束-样品-接收器(on-axis TKD)共轴TKD式的几何设计在法国洛林大学(Université de Lorraine)与布鲁克公司联合组装使用,这个新装置不仅可以接收菊池花样还可以接收衍射点的信息。虽然此时TKD的说法已经不能十分贴切的描述实际情况,应该改为扫描电镜中的透射衍射(Transmission Diffraction )更为合理。由于传统上TKD缩写已经被普遍接受,所以我们在本文中以共轴透射菊池衍射(on-axis TKD)来表述此种新方法。这种新型的接受方法比传统的非共轴TKD(off-axis TKD)方法得到更高的信号强度。同时,共轴TKD方法由于其接收信号的对称性,可以使得原先非共轴TKD方法得到的扭曲的信号得以矫正。本文的主要目的是揭示透射衍射花样随着不同试验条件、样品参数(电子束入射强度、样品与探测器的距离、样品的厚度、样品的原子序数)的变化规律。帮助试验人员选择衍射花样中的合适的衍射数据(点、线、带),以及相应的设置电镜与样品的参数。最后在实际的纳米材料中采用TKD技术对样品进行纳米尺度的分析研究。试验方法所有的试验都是基于ZEISS Supra 40型号与ZEISS Gemini SEM进行的,配备的设备是Bruker e-Flash1000摄像机,对应的探测器型号是Bruker OPTIMUS。如图1所示,传统的TKD系统与on-asix TKD系统的探头接收方向并不相同。图2表示了FIB制样方法获得的楔形单晶Si薄片式样,样品厚度在25nm到1μm之间,用于后续的试验检测。图1 (a)同轴式透射菊池衍射(on-axis TKD);(b)传统非同轴透射菊池衍射(off-axis TKD);(c)电子背散射衍射(EBSD)图2 实验用的FIB砌削的楔形Si单晶样品的SEM图像电子束入射能量、样品厚度以及原子序数对TKD衬度的影响1衍射衬度的种类在同轴TKD技术中,收集到的衍射花样衬度不仅仅受到显微镜参数的影响,对于不同的观察样品其衍射花样衬度也会有所不同。目前,样品的厚度与入射电子的加速电压是日常应用过程中最基本的影响因素,样品的密度与原子序数也是重要的影响参数,但是目前无法对其进行系统的分析。同时,信号接受探测器的摆放角度、与样品的测试距离也是在实际操作中影响信号接受质量的因素之一。我们可以把衍射花样分为两类:衍射斑点与菊池花样。菊池花样有三种不同的衬度:线衬度、亮带衬度、暗带衬度。2菊池线与菊池带菊池线的形成原因在于,如果样品足够厚,那么将会产生大量以各种不同方向运动的散射电子;也就是说,电子与样品发生非相干散射。这些电子与晶体平面作用发生布拉格衍射。菊池线的形成有两个阶段,一是由于声子散射形成的点状的非连续的发射源,如图3(A)所示。第二是由于这些散射后的电子将相对于面hkl以θB运动(如图3B所示),从而与这些特定晶面发生布拉格衍射。因为散射电子沿各个方向运动,衍射书将位于两个圆锥中的一个内(如图3C)。换言之,因为入射k矢量有一定的范围,而不是单一确定的k矢量,所以观察到的衍射电子的圆锥而不是确定的衍射束。考虑与hkl晶面成θB角度方向的所有矢量所构成的圆锥,称之为Kossel圆锥,并且圆锥角(90-θB)非常小。由于荧光屏/探测器是平面并且几乎垂直于入射束,Kossel圆锥将以抛物线形式出现。如果考虑近光轴区域,这些抛物线看上去就像两条平行线。有时把这两条菊池线和他们之间的区域称为“菊池带”。图3(A)样品在某一点处所有电子散射的示意图(B)部分散射电子以布拉格角θB 入射特定hkl晶面而发生衍射(C)这些圆锥与Ewald球相交,由于θB很小,在衍射花样上产生了近似直线的抛物线。3布拉格衍射斑点与TEM中的衍射斑点形成原理相似,TKD中衍射斑点是由于低角弹性散射形成的,低角弹性散射是连续的,然而在高角范围内,随着与原子核的相互作用,散射分布并非连续,这也就解释了为何衍射斑点只能在低散射角度的区域才能够观察到。图4显示了单晶Si样品中,随着厚度变化引起的衍射信息变化,在样品较薄的区域我们可以看出衍射斑点的信息,随着样品厚度的增加,衍射斑点信息消失。菊池花样在样品时很薄的区域,衬度模糊,而在样品厚度很大时,衬度表现的较弱,其它阶段花样都比较清晰。图5中可以看出,随着入射电子能量的降低,衍射斑点也逐渐消失。由此,可以认为衍射斑点的强度在样品厚度一定的前提下,可以认为是入射电子能量的函数。图4 单晶Si在不同厚度下共轴透射菊池衍射(on-axis TKD)产生的透射衍射花样 (a)43nm (b)45nm (c)48nm (d)52nm (e)65nm (f)100nm (g)200nm (h)300nm (i)1000nm 加速电压E=15keV,探测器样品距离DD=29.5mm,光阑尺寸60μm,束流强度2nA,图像捕获时间(a-h)200ms×30images (i)990ms×30images随着加速入射电子的加速电压的变化,透射菊池衍射花样的变化,可以看出,与图4中的变化规律相似。可以看出入射电子能量与样品厚度在对花样的衬度影响方面扮演着同样的角色。但是其原理并不完全一样,随着入射电子加速电压的降低,菊池带的宽度逐渐变窄。图6所示,基于等离子体与声子的自由程的模型计算了出现衍射斑点的情况下,样品厚度与电子入射能量的关系,可以看出入射电子的能量是产生电子衍射斑点的样品厚度的函数。图5 单晶Si在不同加速电压下共轴透射菊池衍射(on-axis TKD)产生的透射衍射花样 加速电压(a)30keV (b) 25keV (c)20keV (d)15keV (e)10keV (f)7keV;样品厚度d=150nm,探测器样品距离DD=29.5mm,光阑尺寸60μm,束流强度2nA,图像捕获时间(a-h)200ms×30images (i)990ms×30images图6 Si、Ti两种材料随着电子入射能量以及样品厚度变化为变量的布拉格衍射斑点显示示意图实际样品测试纳米材料由于其优异的力学、光学以及催化性能,在材料研究领域中已经成为新的研究热点。其中纳米金属材料由于其优异的力学性能已经得到了广泛的研究,特别是纳米孪晶铜材料,是最早研究的纳米金属材料之一,但是由于其晶粒尺寸小于100nm,其孪晶片层只有十几个甚至几纳米(图7),使得以往的结构研究手段多采用透射电镜(TEM)的方法。但是由于TEM难以对大量晶粒的取向进行统计分析,这就需要用到扫描电镜的EBSD技术,介于传统的EBSD技术的分辨率的局限,一直少有纳米级别的分析。那么有了TKD的新型技术,就可以对纳米级别的材料进行细致的分析。图7 纳米孪晶铜的TEM观察由于纳米孪晶的制备方法多采用电沉积的方法,得到薄膜形式的材料。所以在生长厚度方向上由于厚度较薄(约20nm),本次实验是用金(Au)薄膜样品进行观察,采用的是场发射扫描电镜Zeiss Merlin Compact 以及Bruker OPTIMUS 同轴TKD探测器进行观察。结果如图8所示,可以看出片层结构的分布,经过进一步的分析,可以看出片层结构之间的界面角度为60度,可以确定为[111]112纳米孪晶,并且通过测量可以确定片层宽度仅有2nm。基于共轴TKD技术,让以往在SEM中难以完成的纳米结构的织构组织分析成为可能。并且对纳米尺度材料的性能提升提供了进一步的实验支持。图8 a)纳米金颗粒的孪晶结构PQ图与IPFZ叠加显示;(b)(a)图中线段处角度分布图小 结1.共轴式透射菊池衍射技术可以在衍射花样中获得更加广泛的衍射信息:布拉格衍射斑点、菊池线以及菊池带。2.随着样品厚度的增加,衍射斑点、菊池线、菊池带依次产生。在样品较薄的状态下,菊池带呈现明亮的带状,随着样品后的增加,深色衬度在在带中出现并缓缓变暗,直至带状衬度明锐显现。3.样品厚度与入射电子能量可以作为相关联的变量,影响着衍射信息的衬度;减小样品厚度相当于增加入射电子能量。也就是说要得到特定的衍射衬度,可以调整样品的厚度与调整入射电子束的能量这两种方法是等价的。4.基于等离子体与声子的自由程的模型计算了出现衍射斑点的情况下,样品厚度与电子入射能量的关系。可以看出这二者呈线性关系,且根据元素的不同样品厚度与入射电子能量的比值的常数也有所差别。5.采用共轴TKD技术测试了金纳米颗粒的纳米片层结构,并且分辨出了2nm尺度的孪晶片层结构。
  • 德国Herolab “柔性轴” 技术好在哪里?
    转子在运转过程中会发生振动,转子的振幅随转速的增大而增大。到达某一转速时振幅达到最大值(也称共振点),超过这一转速后振幅随转速增大逐渐减少,且稳定于某一范围内,这一转子振幅最大的转速称为转子的“临界转速”。这个转速等于转子的“固有频率”,当转速继续增大,接近2倍固有频率时振幅又会增大,当转速等于2倍固有频率时称为二阶(级)临界转速 ,依次类推有三阶、四阶… … 。转子如果在临界转速下运行,会出现剧烈的振动,长时间运行还会造成轴的弯曲变形,甚至折断。整机德国原装进口全金属机身设计 一般的中速或者高速离心机,往往是采用一根刚性较好的硬轴,带动转子的旋转。因此当转子不可避免的在速度变化过程中发生振动时,离心机轴要承受相应的径向力(通俗讲就是掰这根轴的力),而且这种力同时会作用在固定传动轴的底座轴承上。因此会增大噪音和加剧磨损。除了转子自身具有的“固有频率”,在现实中,因为配平的误差,操作的失误,转子的不清洁,甚至是转子上微小的物理瑕疵,都会导致转子旋转起来的实际重心和离心机的轴心并不完全吻合。因此会增大作用与轴和底座上的径向力。Herolab柔性轴 Herolab针对这个问题,不仅在软件层面对升/降速程序设定上进行了科学的优化,同时采用了“柔性传动轴”。它是在物理结构上为转动轴提供了一定的角度偏转余度,其轴体自身也具备一定的弹性形变能力。因此它可以通过角度的偏转自动去“寻找”并“拟合”实际的旋转重心。从而抵消一次次跨越临界转速以及由配平误差导致的对轴产生的瞬时径向作用力的影响。因此可以说Herolab是从硬件层面花成本来解决“转子振动”的问题。 通过上面的介绍,就不难理解,为什么8~10万转的大型超速离心机,全部采用了“柔性轴”技术。 Herolab首次把业内的高端技术下放给全系台式及落地式离心机产品上。这意味着您即使选择我们最小型的MicroCen微量离心产品,也同样能享受到有别以往和非同一般的平顺性与静谧性。
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