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可持续制造：通过切削能量管理的机加工方法对激光熔覆修复零件进行再轮廓化
摘要： 激光熔覆技术已广泛应用于高附加值零件的修复。然而，较差的表面质量成为制约其广泛应用的关键技术障碍。本文研究了通过机械加工方法实现最小能耗与所需表面粗糙度的再成形策略。首先，通过逐层车削和正交切削探究了激光熔覆工件结构特性对比切削能的影响。结果表明：在固定切削参数下，涂层厚度减小时比切削能增大，且加工颤振/振动加剧，其成因可归结为界面处弹塑性变形行为的影响。随后分析了精车过程中切削深度和进给量对比切削能的影响，结果显示比切削能随切削深度和进给量的增加呈幂函数形式降低。此外，未切屑厚度和切削速度的增加会导致能效下降。基于此研究，推荐采用大进给量、低切削速度并配合修光刃刀片，在满足表面粗糙度要求的前提下实现能耗最小化。
关键词： 能效、可持续制造、比切削能、激光熔覆、表面质量
更新于2025-09-23 15:21:01
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水加工有机太阳能电池开路电压超过1.3V
摘要： 共轭聚电解质通常用作界面层来调节有机太阳能电池（OSC）电极的功函数，但将其作为电子给体应用于水加工OSC活性层的研究甚少。本研究证明，聚[3-(6'-N,N,N-三甲基铵基)-己基噻吩]溴化物（P3HTN）可与水溶性富勒烯（PEG-C60）组合，作为电子给体构建源自水溶液的环保型活性层。在沉积P3HTN:PEG-C60活性层前旋涂聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）层，能显著提升OSC的开路电压（Voc）至1.3V以上。除Voc增强外，采用PEDOT:PSS界面层的OSC器件，其短路电流密度（Jsc）较裸铟锡氧化物（ITO）阳极和氧化钼涂层ITO阳极分别提升10倍和5倍。这些发现表明，PEDOT:PSS界面层使水加工OSC器件获得的Jsc与Voc提升，不能仅归因于空穴收集效率改善，更源于PEDOT:PSS与P3HTN之间发生的离子交换作用。我们通过吸收光谱、光电子能谱结合空穴传输测量，研究了新形成聚电解质的电光特性，以阐明PEDOT:PSS与P3HTN协同构建的OSC器件中光伏参数增强的机理。
关键词： 前沿轨道、有机半导体、有机太阳能电池、共轭聚电解质、可持续制造
更新于2025-09-23 15:19:57
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小功率半导体激光器薄板激光热处理与成形复合工艺
摘要： 近年来，由于全球环境问题日益严峻，资源回收利用的重要性与日俱增。有鉴于此，有必要尽量减少当前生产系统的资源需求。这一理念被称为可持续发展。当该理念应用于机床领域时，其核心假设是：小型零部件应当采用小型机床进行加工。此外，工业领域正呈现消费者需求多元化与产品生命周期短暂化的趋势。这使得整体生产模式已从多品种小批量制造，转变为可变品种与可变数量的混合生产。在此背景下，单元生产系统作为能实现可变品种可变数量生产的制造模式日益受到关注。该系统同样要求机床实现小型化与工序集约化，由此催生了热处理工序（尤其是机床工序集约化中的热处理环节）的整合需求。 实践证明，当激光束被集成到机床工作台上的淬火回火等热处理工艺中时，能成为高效的热源。另一方面，对于薄板材料而言，众所周知激光照射会导致板材变形（这种现象被称为激光成形）。激光成形技术还能在不使用冲压模具的情况下制造复杂形状。因此，我们提出采用小型功率半导体激光器实现薄板激光热处理与成形的复合工艺，并证实该方法能使紧凑型机床制造出淬硬钣金产品成为可能。此外，考虑到激光淬火成形过程中的能耗问题，我们从降低环境负荷的角度研究了适宜的激光照射参数。
关键词： 激光成形、紧凑型机床、可持续制造、激光热处理、小功率半导体激光器
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过可持续制造推广STEM教育：光伏玩具案例研究
摘要： 坦桑尼亚正日益倾向于将可再生能源应用作为能源来源。许多可再生能源应用项目都聚焦于提升其可及性与可用性，尤其致力于偏远无电农村地区的通电问题。除提供环保能源外，可再生能源应用在应对其他社会经济挑战方面也潜力巨大，包括激励学生选择科学、技术、工程和数学（STEM）学科及职业。一项试点项目探究了将可再生能源应用作为工具，在坦桑尼亚向中学生推广STEM学科。通过可持续制造方式，研究团队重新设计二手玩具并利用废弃破损太阳能电池板，制作了三款不同光伏玩具样本。这种寓教于乐的方式能因地制宜地轻松推广，有效促进STEM教学。
关键词： 可再生能源应用、STEM教育、坦桑尼亚、可持续制造
更新于2025-09-12 10:27:22