基于MXene/PU柔性传感器的可穿戴动作识别设备的研究
这是一篇关于MXene/PU,复合材料,柔性传感器,可穿戴设备,手势动作识别的论文, 主要内容为可穿戴动作识别设备是结合传感器和相应算法来识别人体动作的智能设备,通过监测佩戴者肢体的动作和姿势来实现动作识别。当前市面上存在的可穿戴动作识别设备主要采用传统的硬质传感器件,搭配微电机系统来实现传感功能。而硬质传感器制造成本高昂,佩戴舒适性较差,拉伸范围较小,使用不够灵活。因此,灵敏度高、贴合人体、拉伸范围广且成本低廉的柔性传感器成为了设计智能可穿戴动作识别设备的新思路。但是目前的柔性传感器存在耐久性差和数据波动的问题,并且随着数据维度的提升愈发明显,这些问题已经成为限制柔性传感器应用的主要因素。本文针对柔性传感器普遍存在的耐用性和稳定性差的问题,围绕基于MXene/PU的柔性传感器展开研究,提出了一体化的传感器设计方案,进一步地设计和制作了基于柔性传感器的数据手套、数据护腕和数据护肘,采用人工神经网络构建了手势动作识别模型并最终实现了手势识别的可视化。论文的主要工作和成果如下:(1)研究了基于MXene/PU复合材料的柔性传感机理,设计和制备了基于MXene/PU复合材料的一体化柔性传感单元,测试表明该传感单元具有高灵敏度、高响应速度和高稳定性。(2)设计和制作了基于上述一体化柔性传感单元的可穿戴数据手套、智能护腕和智能护肘。设计了基于分压法的手势动作信号采集电路,采用指数加权滤波、截止滤波和归一化算法实现了数据处理。(3)设计了基于多层感知机算法的手势动作识别模型。基于采集到的手势动作数据集对模型进行训练,实现了 1 0个静态数字手势和9种战术手势的识别,识别的准确率达到了 100%。(4)设计和实现了手势动作识别人机交互系统,实现了手势动作的实时识别和识别结果的实时显示。
聚酯纤维/橡胶复合材料用浸胶体系的研究
这是一篇关于聚酯纤维,浸胶处理,复合材料,界面黏合性能的论文, 主要内容为聚酯纤维作为一种骨架材料,可以显著的提高橡胶制品的强度和尺寸稳定性,但是由于聚酯纤维表面活性基团较少,整体呈现化学惰性,造成了聚酯纤维与橡胶基体的界面黏合性较差,目前工业上通常使用间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)浸渍液处理聚酯纤维的方法,来提高聚酯纤维与橡胶间的界面粘合强度,但RFL浸胶体系中含有对人体有害的间苯二酚和甲醛等有毒成分,因此开发绿色环保的浸渍体系迫在眉睫。因此本文以RFL浸胶体系的黏合机理为基础,探究开发了两种浸胶体系以满足绿色环保的要求,将RFL体系中的有毒成分进行了替换,探究了其黏合作用机理,并对其进行了应用研究。(1)采用毒性较小的间甲酚(C)代替间苯二酚,设计了间甲酚-甲醛-乳液(CFL)浸胶体系,以聚酯纤维为研究对象,探究了C/F摩尔比、CF/L质量比、浸渍液固含量、覆胶量等因素对聚酯纤维/橡胶复合材料界面黏合性能的影响,结果表明:当C/F摩尔比为1/2、CF/L质量比为23/100时,纤维/橡胶复合材料的界面黏合强度达到最大,剥离力值和H抽出力值分别达到7.3 N/根和56.8 N,相较于未浸渍处理的纤维的剥离力强度提升了约644%。(2)设计开发了封端水性聚氨酯-胶乳(WPUL)浸胶体系,将RFL浸胶体系中对人体有害的间苯二酚和甲醛进行了全部取代,探究了封端剂用量、2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)用量、初始R值(n-NCO/n-OH)、最终R值、WPU/L比例对乳液稳定性、胶膜热力学稳定性以及对聚酯纤维/橡胶复合材料界面黏合性能的影响,结果表明:当DMBA为5%、初始R值为2.7、最终R值为1.2、WPU/L比值为23/100时,经浸渍处理后的聚酯纤维与橡胶基体之间的黏合性能可以达到最好,其中剥离力值和H抽出力值分别达到5.47 N/根和61 N,相较于未浸胶处理的聚酯纤维,剥离力强度提高了547%。(3)考察了PN760用量对基于所开发的两种环保浸胶体系浸渍PET纤维/橡胶复合材料黏合性能的影响,结果表明:PN760不会对橡胶的加工和力学性能造成显著影响,但因其呈弱酸性,会造成延迟硫化,当PN760用量为4份时,CFL体系处理的聚酯纤维/橡胶复合材料的剥离力值和H抽出力值分别为13.1 N/根和98 N,与未添加PN760相比分别增加了77.0%和28.9%,WPU体系处理的聚酯纤维/橡胶复合材料的剥离力值和H抽出力值分别为6.9 N/根和96 N,与未添加PN760相对比分别增加了53.3%和29.4%,本文设计开发的两种环保浸渍体系满足了绿色环保的生产要求,具有一定的应用价值。
SBA-15复合MOFs催化剂的制备及其在CO2催化转化中的应用
这是一篇关于复合材料,MOFs,介孔氧化硅,二氧化碳利用,层-层组装法的论文, 主要内容为近年来,CO2与环氧化物生成环状碳酸酯用于固定CO2这一反应路线被广泛研究。然而,由于CO2热力学稳定性好,该反应需在催化剂推动下进行。但用于该反应的催化剂,多存在对反应条件要求严苛、活性较低、需添加助催化剂或在溶剂中进行等问题。本文采用层-层组装法将未功能化或预功能化配体与金属配位组装于SBA-15孔道内,利用SBA-15孔道限域及结构导向性,合成出一系列MOFs/SBA-15复合催化剂,并考察了其在CO2与环氧丙烷环加成反应中的催化性能。研究内容和主要结果如下:(1)通过层-层组装法将ZIF-8纳米晶粒层层负载于SBA-15介孔孔道中,制备了一系列Zn初始负载量和ZIF-8负载层数及其配位状态不同的复合材料。通过XRD、FT-IR、N2吸脱附曲线、SEM、SAXS等表征手段证明了ZIF-8的成功负载。深入探究了不同复合材料在CO2与环氧丙烷环加成反应中的催化性能。结果发现,当Zn(NO3)2·6H2O:SBA-15=0.5:1时,负载层数为4时,该复合催化剂暴露出较多的金属活性位点,催化活性最好,明显优于纯ZIF-8催化性能。另外,由于SBA-15介孔结构对晶体的有效保护,该催化剂表现出较纯ZIF-8更好的循环稳定性。(2)在上述研究基础上,为进一步提高其活性和稳定性,对配体2-溴对苯二甲酸进行预处理从而引入碱性活性中心Br-,并采用层-层组装法合成了具有不同层数的MOF-5-NEt3Br/SBA-15复合催化剂。采用XRD、FT-IR、TEM等手段对其物化性能进行了表征。结果表明,单纯MOF-5-NEt3Br材料并没有有效的孔结构,而MOF-5-NEt3Br分散负载于SBA-15孔道后,SBA-15的介孔结构保持良好。由于碱性活性位点的引入以及MOF-5-NEt3Br在SBA-15孔道内的均匀分散性,当负载层数为2时,该催化剂在1 MPa,120 oC,6 h条件下,产率为41.4%,明显高于纯MOF-5-NEt3Br的产率(19.9%)。特别是当反应时间延长至22 h,产率达97%;经六次循环后,产率仍可保持81%。(3)在上述研究基础上,为了进一步证实该方法的普适性,将中心金属离子(Zn)拓展为Cr、Co、Cu和Ni离子,分别合成出MOF-5-NEt3Br(Cr)/SBA-15、MOF-5-NEt3Br(Co)/SBA-15、MOF-5-NEt3Br(Cu)/SBA-15及MOF-5-NEt3Br(Ni)/SBA-15系列复合催化剂,并初步考察其催化CO2环加成反应的性能。结果表明,该系列催化剂均可用于催化该反应进行,并且其中MOF-5-NEt3Br(Co)/SBA-15具有最好的催化性能,在1 MPa,120 oC,22 h反应条件下催化产率达82.8%。
某电动车玻纤复合材料尾门开发研究
这是一篇关于尾门开发,复合材料,结构优化,模块化设计,模块化制造的论文, 主要内容为汽车的出现改变人们的出行方式,并且融入了人们生活当中,有些已经成为不可或缺的“家庭成员”之一。各行各业也在直接或间接地缺少不了汽车的身影。政府出台的补贴政策也促进了人们购车热情。这些因素成就了汽车工业的蓬勃发展。但这与全世界范围内日趋严格的环保要求之间的矛盾日益突出。目前,各个汽车企业都在为实现如何降低汽车自身重量而努力奋斗着,复合材料在开闭件系统上应用是汽车轻量化设计的最有效手段之一。本文主要是通过研究玻纤复合材料材料特性,完成复合材料尾门的结构设计、关键工艺与制造技术研究,实现在汽车尾门上的应用,主要研究内容包括:(1)通过对比分析国内、外尾门材料的发展趋势,掌握复合材料零件的生产工艺和加工流程,研究和总结影响材料性能的关键因素,并综合考虑尾门的使用工况、制造工艺、性能指标以及成本等因素,最终确定尾门模块内板的材料为40%的PP长玻纤增强塑料和外板的材料为PP-T30作为本研究课题的尾门模块材料,并且均采用粒料注塑工艺进行生产加工。(2)对传统钣金尾门和复合材料尾门在结构设计、连接方式、制造工艺等方面系统地进行对比和分析,以复合材料尾门的设计开发流程为主线,通过尾门造型A面的确定、关键附件的布置以及关键断面的设计,从而实现了复合材料尾门模块化设计、集成化装配,并对设计结果进行运动仿真校核。总结影响尾门系统使用性能、用户感官品质和使用寿命的关键要素,最终成功完成复合材料尾门模块替换原钣金结构尾门总成,并且实现了本体减重2.46kg,减重比例达到32.4%的轻量化目标。(3)对复合材料尾门进行CAE性能指标分析与结构优化。根据整车性能要求分解,获得尾门系统的性能分析指标,再利用有限元分析对设计结果进行性能仿真分析,最后针对分析结果较差区域进行结构优化和设计。重点针对牌照中部较弱区域进行结构优化,找出根本原因,指出优化方向和改进措施,以及更换性能更加优异的复合尾门内、外板材料,根据拓扑优化分析即使因更换材料导致密度变化,也保持质量不变、性能满足要求的复合材料尾门模块。(4)造车、试验验证阶段是对数据设计阶段成果考核。通过造车验证零件设计在生产工艺和装配上的可行性,通过试验验证,分析指标的合理性和设计的可靠性,并为后续项目开发总结经验、教训。这样才能保证合格、安全、可靠的车辆上路。
某电动车玻纤复合材料尾门开发研究
这是一篇关于尾门开发,复合材料,结构优化,模块化设计,模块化制造的论文, 主要内容为汽车的出现改变人们的出行方式,并且融入了人们生活当中,有些已经成为不可或缺的“家庭成员”之一。各行各业也在直接或间接地缺少不了汽车的身影。政府出台的补贴政策也促进了人们购车热情。这些因素成就了汽车工业的蓬勃发展。但这与全世界范围内日趋严格的环保要求之间的矛盾日益突出。目前,各个汽车企业都在为实现如何降低汽车自身重量而努力奋斗着,复合材料在开闭件系统上应用是汽车轻量化设计的最有效手段之一。本文主要是通过研究玻纤复合材料材料特性,完成复合材料尾门的结构设计、关键工艺与制造技术研究,实现在汽车尾门上的应用,主要研究内容包括:(1)通过对比分析国内、外尾门材料的发展趋势,掌握复合材料零件的生产工艺和加工流程,研究和总结影响材料性能的关键因素,并综合考虑尾门的使用工况、制造工艺、性能指标以及成本等因素,最终确定尾门模块内板的材料为40%的PP长玻纤增强塑料和外板的材料为PP-T30作为本研究课题的尾门模块材料,并且均采用粒料注塑工艺进行生产加工。(2)对传统钣金尾门和复合材料尾门在结构设计、连接方式、制造工艺等方面系统地进行对比和分析,以复合材料尾门的设计开发流程为主线,通过尾门造型A面的确定、关键附件的布置以及关键断面的设计,从而实现了复合材料尾门模块化设计、集成化装配,并对设计结果进行运动仿真校核。总结影响尾门系统使用性能、用户感官品质和使用寿命的关键要素,最终成功完成复合材料尾门模块替换原钣金结构尾门总成,并且实现了本体减重2.46kg,减重比例达到32.4%的轻量化目标。(3)对复合材料尾门进行CAE性能指标分析与结构优化。根据整车性能要求分解,获得尾门系统的性能分析指标,再利用有限元分析对设计结果进行性能仿真分析,最后针对分析结果较差区域进行结构优化和设计。重点针对牌照中部较弱区域进行结构优化,找出根本原因,指出优化方向和改进措施,以及更换性能更加优异的复合尾门内、外板材料,根据拓扑优化分析即使因更换材料导致密度变化,也保持质量不变、性能满足要求的复合材料尾门模块。(4)造车、试验验证阶段是对数据设计阶段成果考核。通过造车验证零件设计在生产工艺和装配上的可行性,通过试验验证,分析指标的合理性和设计的可靠性,并为后续项目开发总结经验、教训。这样才能保证合格、安全、可靠的车辆上路。
基于MXene/PU柔性传感器的可穿戴动作识别设备的研究
这是一篇关于MXene/PU,复合材料,柔性传感器,可穿戴设备,手势动作识别的论文, 主要内容为可穿戴动作识别设备是结合传感器和相应算法来识别人体动作的智能设备,通过监测佩戴者肢体的动作和姿势来实现动作识别。当前市面上存在的可穿戴动作识别设备主要采用传统的硬质传感器件,搭配微电机系统来实现传感功能。而硬质传感器制造成本高昂,佩戴舒适性较差,拉伸范围较小,使用不够灵活。因此,灵敏度高、贴合人体、拉伸范围广且成本低廉的柔性传感器成为了设计智能可穿戴动作识别设备的新思路。但是目前的柔性传感器存在耐久性差和数据波动的问题,并且随着数据维度的提升愈发明显,这些问题已经成为限制柔性传感器应用的主要因素。本文针对柔性传感器普遍存在的耐用性和稳定性差的问题,围绕基于MXene/PU的柔性传感器展开研究,提出了一体化的传感器设计方案,进一步地设计和制作了基于柔性传感器的数据手套、数据护腕和数据护肘,采用人工神经网络构建了手势动作识别模型并最终实现了手势识别的可视化。论文的主要工作和成果如下:(1)研究了基于MXene/PU复合材料的柔性传感机理,设计和制备了基于MXene/PU复合材料的一体化柔性传感单元,测试表明该传感单元具有高灵敏度、高响应速度和高稳定性。(2)设计和制作了基于上述一体化柔性传感单元的可穿戴数据手套、智能护腕和智能护肘。设计了基于分压法的手势动作信号采集电路,采用指数加权滤波、截止滤波和归一化算法实现了数据处理。(3)设计了基于多层感知机算法的手势动作识别模型。基于采集到的手势动作数据集对模型进行训练,实现了 1 0个静态数字手势和9种战术手势的识别,识别的准确率达到了 100%。(4)设计和实现了手势动作识别人机交互系统,实现了手势动作的实时识别和识别结果的实时显示。
某电动车玻纤复合材料尾门开发研究
这是一篇关于尾门开发,复合材料,结构优化,模块化设计,模块化制造的论文, 主要内容为汽车的出现改变人们的出行方式,并且融入了人们生活当中,有些已经成为不可或缺的“家庭成员”之一。各行各业也在直接或间接地缺少不了汽车的身影。政府出台的补贴政策也促进了人们购车热情。这些因素成就了汽车工业的蓬勃发展。但这与全世界范围内日趋严格的环保要求之间的矛盾日益突出。目前,各个汽车企业都在为实现如何降低汽车自身重量而努力奋斗着,复合材料在开闭件系统上应用是汽车轻量化设计的最有效手段之一。本文主要是通过研究玻纤复合材料材料特性,完成复合材料尾门的结构设计、关键工艺与制造技术研究,实现在汽车尾门上的应用,主要研究内容包括:(1)通过对比分析国内、外尾门材料的发展趋势,掌握复合材料零件的生产工艺和加工流程,研究和总结影响材料性能的关键因素,并综合考虑尾门的使用工况、制造工艺、性能指标以及成本等因素,最终确定尾门模块内板的材料为40%的PP长玻纤增强塑料和外板的材料为PP-T30作为本研究课题的尾门模块材料,并且均采用粒料注塑工艺进行生产加工。(2)对传统钣金尾门和复合材料尾门在结构设计、连接方式、制造工艺等方面系统地进行对比和分析,以复合材料尾门的设计开发流程为主线,通过尾门造型A面的确定、关键附件的布置以及关键断面的设计,从而实现了复合材料尾门模块化设计、集成化装配,并对设计结果进行运动仿真校核。总结影响尾门系统使用性能、用户感官品质和使用寿命的关键要素,最终成功完成复合材料尾门模块替换原钣金结构尾门总成,并且实现了本体减重2.46kg,减重比例达到32.4%的轻量化目标。(3)对复合材料尾门进行CAE性能指标分析与结构优化。根据整车性能要求分解,获得尾门系统的性能分析指标,再利用有限元分析对设计结果进行性能仿真分析,最后针对分析结果较差区域进行结构优化和设计。重点针对牌照中部较弱区域进行结构优化,找出根本原因,指出优化方向和改进措施,以及更换性能更加优异的复合尾门内、外板材料,根据拓扑优化分析即使因更换材料导致密度变化,也保持质量不变、性能满足要求的复合材料尾门模块。(4)造车、试验验证阶段是对数据设计阶段成果考核。通过造车验证零件设计在生产工艺和装配上的可行性,通过试验验证,分析指标的合理性和设计的可靠性,并为后续项目开发总结经验、教训。这样才能保证合格、安全、可靠的车辆上路。
某电动车玻纤复合材料尾门开发研究
这是一篇关于尾门开发,复合材料,结构优化,模块化设计,模块化制造的论文, 主要内容为汽车的出现改变人们的出行方式,并且融入了人们生活当中,有些已经成为不可或缺的“家庭成员”之一。各行各业也在直接或间接地缺少不了汽车的身影。政府出台的补贴政策也促进了人们购车热情。这些因素成就了汽车工业的蓬勃发展。但这与全世界范围内日趋严格的环保要求之间的矛盾日益突出。目前,各个汽车企业都在为实现如何降低汽车自身重量而努力奋斗着,复合材料在开闭件系统上应用是汽车轻量化设计的最有效手段之一。本文主要是通过研究玻纤复合材料材料特性,完成复合材料尾门的结构设计、关键工艺与制造技术研究,实现在汽车尾门上的应用,主要研究内容包括:(1)通过对比分析国内、外尾门材料的发展趋势,掌握复合材料零件的生产工艺和加工流程,研究和总结影响材料性能的关键因素,并综合考虑尾门的使用工况、制造工艺、性能指标以及成本等因素,最终确定尾门模块内板的材料为40%的PP长玻纤增强塑料和外板的材料为PP-T30作为本研究课题的尾门模块材料,并且均采用粒料注塑工艺进行生产加工。(2)对传统钣金尾门和复合材料尾门在结构设计、连接方式、制造工艺等方面系统地进行对比和分析,以复合材料尾门的设计开发流程为主线,通过尾门造型A面的确定、关键附件的布置以及关键断面的设计,从而实现了复合材料尾门模块化设计、集成化装配,并对设计结果进行运动仿真校核。总结影响尾门系统使用性能、用户感官品质和使用寿命的关键要素,最终成功完成复合材料尾门模块替换原钣金结构尾门总成,并且实现了本体减重2.46kg,减重比例达到32.4%的轻量化目标。(3)对复合材料尾门进行CAE性能指标分析与结构优化。根据整车性能要求分解,获得尾门系统的性能分析指标,再利用有限元分析对设计结果进行性能仿真分析,最后针对分析结果较差区域进行结构优化和设计。重点针对牌照中部较弱区域进行结构优化,找出根本原因,指出优化方向和改进措施,以及更换性能更加优异的复合尾门内、外板材料,根据拓扑优化分析即使因更换材料导致密度变化,也保持质量不变、性能满足要求的复合材料尾门模块。(4)造车、试验验证阶段是对数据设计阶段成果考核。通过造车验证零件设计在生产工艺和装配上的可行性,通过试验验证,分析指标的合理性和设计的可靠性,并为后续项目开发总结经验、教训。这样才能保证合格、安全、可靠的车辆上路。
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