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通过可控纳米线分散制备具有高压电电压系数的定制化纳米复合能量收集器
摘要： 由压电纳米材料分散于柔性聚合物中构成的复合材料，已成为极具前景的高耐久性柔性能量收集器与传感器材料。虽然块体压电材料具有较高的机电耦合系数并能高效转换机械能为电能，但其陶瓷形态断裂韧性较低，导致加工困难和难以贴合曲面等问题限制了特定应用。近年来发展的直写等增材制造工艺，能将压电纳米线可控定向排列于聚合物基体中实现印刷压电器件?；谀擅赘春喜牧系亩嘞嘟峁固匦?，可通过调控材料结构实现压电耦合性能与介电性能的独立调控。本文建立了经实验验证的有限元（FE）和细观力学模型，用于计算和优化纳米复合材料的压电电压系数g31。研究表明：采用高长径比且定向排列的纳米线，可使压电耦合性能相对介电常数不成比例地提升，从而使g31系数较块体压电材料提高七倍以上。此外，能量收集器中使用高长径比纳米线可显著提升其输出电功率。
关键词： 能量收集、纳米线、有限元建模（FEM）、电压系数、压电、Mori-Tanaka方法、直写技术、纳米复合材料
更新于2025-11-14 17:28:48
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用于微波应用的高品质因数冷烧结Li2MoO4-BaFe12O19复合材料
摘要： 陶瓷-陶瓷复合材料(1-x)Li2MoO4-xBaFe12O19(LMO-BF12，0.00≤x≤0.15)在120℃下经冷压烧结成型，并对其结构与性能进行了表征。X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)证实该组合物为双相结构且具有致密微观组织。xBF12-(1-x)LMO(0.0≤x≤0.15)系列复合材料在微波频率(~6GHz)下产生谐振，介电常数5.6≤εr≤5.8，品质因数Qf=16,000-22,000GHz——尽管x>0的组合物呈黑色。通过X波段(~8GHz)测量显示其磁导率从0.94(x=0.05)提升至1.02(x=0.15)。有限元模拟表明BF12体积分数决定材料导电性（渗流阈值为10vol.%BF12），而εr随x的变化可通过串联混合模型合理解释。综上，该复合材料适用于制备双模态或增强带宽的微带贴片天线。
关键词： 有限元建模（FEM）、复合材料、冷烧结工艺、电介质、陶瓷材料
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过有限元建模研究激光诱导羽流及激光粉末床熔融（LPBF）中颗粒卷吸的尺度效应
摘要： 尽管在钻孔或焊接等几种激光加工过程中已观察到金属汽化现象，但蒸汽羽流的膨胀及其引发的副作用尚未被完全理解。特别是，由于近期激光粉末床熔融（LPBF）研究发现金属汽化是材料剥蚀和粉末飞溅的主要来源，这一现象正引发科学与工业界的广泛关注。本研究旨在深入揭示激光诱导汽化的动力学机制，并评估不同气体对颗粒夹带的作用潜力。为此，基于全面文献综述建立了激光诱导小孔与羽流的自洽有限元模型。通过高速成像测量蒸汽羽流上升速度的专项实验诊断对该模型进行了验证，从而量化了不同激光入射强度和气流模式（如蒸汽羽流的蘑菇状结构）下的瞬态动力学特征。最终，该模型被用作量化LPBF中夹带流动的工具，并推导出以背景气体特性为变量的颗粒夹带速度阈值解析模型。借此可预测气体环境改变时剥蚀现象的演变规律。
关键词： 金属蒸汽羽流、激光束熔化（LBM）、高速成像、有限元建模（FEM）
更新于2025-09-11 14:15:04