【摘 要】
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锂离子电池(Lithium ion batteries,LIBs)凭借着重量轻、高能量密度、体积小、使用周期长以及环境友好等优点被广泛应用于如今的新能源领域,但目前商用化的石墨锂离子电池因为低的理论容量(372 m Ah·g~(-1)),使得它无法满足人们现阶段的需求,硅作为电极材料,具有非常高的理论容量(4200 m Ah·g~(-1))而成为研究热点之一。然而在锂离子的嵌入/脱嵌过程中,体积膨
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锂离子电池(Lithium ion batteries,LIBs)凭借着重量轻、高能量密度、体积小、使用周期长以及环境友好等优点被广泛应用于如今的新能源领域,但目前商用化的石墨锂离子电池因为低的理论容量(372 m Ah·g~(-1)),使得它无法满足人们现阶段的需求,硅作为电极材料,具有非常高的理论容量(4200 m Ah·g~(-1))而成为研究热点之一。然而在锂离子的嵌入/脱嵌过程中,体积膨胀效应会导致电极材料粉化进而从铜箔上脱落,大大降低了其电化学性能。通过对其复合碳基材料达到结构优化,并使
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光学显微镜作为人类探索微观世界的重要研究工具,具有非接触、宽视场、可实时、直接成像等众多优点,应用十分广泛。随着微纳制造技术的不断革新、生物研究进入大分子时代,测量需求逐渐从微米量级转移至纳米量级。然而,由于光具有波动性,且现实中不存在无限大的数值孔径,总会存在部分大角度衍射光在成像过程中丢失,导致成像无法完全还原出被测物体的所有信息,因此光学显微镜的分辨本领存在衍射极限。超分辨技术便因此而生。在
作为纳米科技研究的重要工具,原子力显微镜在生命科学、精密制造、电子信息等领域得到了广泛应用。开展大范围扫描成像系统研究工作对于推动原子力显微镜的进一步应用具有重要意义。本文针对微纳测试技术对原子力显微镜大扫描成像范围和高成像分辨率的要求,开展了大范围扫描成像系统关键技术研究,主要研究工作如下:分析了光学检测系统,完成了光杠杆放大比的计算,揭示了探针在横向扭转和竖向偏转时光斑的位置变化及其耦合情况的
小尺寸曲面透镜在各类成像系统中应用十分广泛,但在生产过程中,如何针对加工出的光学透镜进行质量把控和缺陷检测是光学制造企业亟待解决的技术难题。目前,在工业化大批量生产中,小尺寸曲面透镜的细微缺陷检测通常是通过人工肉眼观测来完成的,观测难度大、检测效率低下且无法定量分析。本文基于透射式条纹偏折、暗场成像和背光照明的原理,设计搭建了一种自动化检测系统,实现小尺寸透镜各类缺陷的综合、高效、精确检测。具体研
作为探索纳米尺度下材料的机械与物理性能的重要工具,原子力显微镜(AFM)广泛用于纳米力学、生命科学、纳米制造等领域。在基于AFM的精密测试应用中,AFM微悬臂起到至关重要的作用,因此开展AFM微悬臂弹性常数标定研究对促进微纳测量技术的发展具有重要意义。本文开展了基于柔性机构和微纳牛量级微力测量的微悬臂弹性常数标定系统的设计及关键技术研究。主要研究工作如下:依据天平法原理完成了AFM微悬臂弹性常数标
随着精密光学元件制造精度要求的不断提高,其加工制造方法面临新的挑战。传统的抛光装备采用机床结构,难以满足光学元件柔性化制造需求。因此,机器人抛光装备逐步得到广泛重视,成为解决大口径光学元件高效、高精度、柔性抛光难题的有效手段。行星抛光头是安装在抛光机器人末端的执行单元,由于抛光头的行星抛光运动具有周期性,对机器人末端产生附加的摆动力及摆动力矩。因此,深入研究行星抛光头的动平衡问题,对改善抛光机器人
传统医疗设备的体积大、功耗大、成本高,不便于实现长期、实时的病情监测。可穿戴医疗设备应运而生,但较差的续航能力成为限制其发展的主要障碍。模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)作为可穿戴医疗设备中主要的能量消耗电路之一,降低其功耗将显著提升可穿戴医疗设备的使用时长,因此ADC的低功耗设计意义重大。论文选取了能量利用率较高的逐次逼近(Successive Appr
瞬态平面热源法(Transient Plane Source Method,TPS法)是近年来发展起来的一种测量材料热物性常数的方法,具有测量范围宽、效率高、样品适用性强等优点。本课题组经过多年研究,已经成功开发出了TPS法热常数分析仪样机。该仪器目前已经具备了对固体块状、薄板、薄膜等样品的导热系数测量功能,且对于大部分样品的测量误差在5%以内,但在测量大导热系数样品的过程中,发现其测量电路存在较
声发射技术是一种常用的实时监测技术。在世界上已被广泛应用于石油化工工业,航空航天工业,科研和材料测试行业等多个领域。在土木领域的研究多用于混凝土和岩石材料。因为声发射技术在混凝土材料的研究中具有独特的优势,同时橡胶集料混凝土材料在未来又有很大的发展前景,所以利用声发射技术对橡胶集料混凝土材料的损伤破坏过程和损伤模式等进行研究对将来此种新型混凝土材料在实际工程中的应用和监测具有重要意义。鉴于此,本文
多自由度非正交系统在进行工业校准和在线测量补偿时,需要借助外部测量仪器来获取性能参数,但ISO标准中的静态测量校准部分只规定了仪器性能和精度的定性指标,缺少量化分析;动态测量校准部分未对仪器的动态性能给出明确规定,随着人们越来越多的关注动态性能,定性和定量的评定外部测量设备的精度和稳定性成为了亟待解决的问题。本文主要针对激光跟踪仪和双目视觉系统的动静态测量精度和性能进行定性定量分析研究,并使用多边
医用超声内镜是检测人体消化道及其它部位病变的一种重要工具,它通过超声换能器发射和接收超声波对人体器官进行成像,具有无损伤、无电离辐射等优势。根据超声换能器阵元数目的多少,可以将医用超声内镜成像系统分为单阵元环扫式超声内镜成像系统和多阵元相控阵超声内镜成像系统。与单阵元环扫式超声内镜成像系统相比,多阵元相控阵超声内镜成像系统避免了电机旋转引入的机械噪声,且具有成像分辨率高、信噪比高等优点,成为近年来