1. 基於二維納米線的光電器件
近日,來自澳大利亞墨爾本大學的研究人員在Nanophotonics上以 Nanowires for 2D material-based photonic and optoelectronic devices 為題發表綜述文章,系統綜述了近年來各種納米線在光電子學和光電子學中的應用,以及納米線與二維材料的結合。這篇綜述文章介紹了納米線作為諧振器或/和波導,以提高光子集成電路中用於光增強和引導的二維材料的性能。此外,本文還介紹了在光電子領域研究的納米線和二維材料的混合。本文綜述了納米線與二維材料在光電子學和光電子學中的雜交,並對未來的研究進行了展望。
圖1. 二維材料和納米線耦合的示意圖
圖源:Advanced Materials 33, 2101589 (2021).
幾十年來,光與物質相互作用的研究越來越受歡迎。最近的重點是提高光與物質相互作用的強度,以實現緊湊的集成光子電路、高效的光子器件和多功能光電子系統。二維材料是現代科學中研究最活躍的材料之一。使用二維材料進行研究有很多優點。例如,二維材料提供了良好的機械性能,例如高度可彎曲和可拉伸,而不會造成損壞。此外,通過簡單地使用膠帶從大塊晶體中剝離二維材料,可以輕松創建原子級光滑、單層或幾層樣品,這增加了實驗室研究中二維材料的使用。通過剝離方法,二維材料可以轉移或堆疊到任何材料上,而無需考慮晶格失配問題。到目前為止,研究人員已經確定了一個二維材料庫,其特性從金屬到絕緣體不等,這些材料有時表現出獨特的特性,如高導電性、高非線性或依賴谷值的電/光響應。
納米線與二維材料的雜交使二維材料能夠更好地作為光子和電子器件發揮作用。納米線可以由金屬、半導體或絕緣體製成。金屬納米線用途廣泛,因為它們既可以用作電極,也可以用作光子元件。銀因其高透射率、低電阻和高柔韌性而經常被用作電極材料。通過加入MXene、石墨烯或氧化石墨烯等二維材料,可以解決阻礙其實際使用的一些瓶頸問題。例如,二維導電層連接納米線並使表面光滑,從而降低電阻。此外,二維絕緣材料保護金屬納米線免受氧化。這些異質結構可以是圖1所示的各種配置。除電極外,金屬納米線還起到波導、開放納米腔和控制發光性能的作用。隨著半導體製造技術的進步,半導體納米線被廣泛應用,並作為集成光子電路的平台發揮著重要作用。半導體納米線的一個顯著優勢是,它與互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術兼容,同時還提供了先進的電氣和光學功能。當這些納米線以核殼或納米線的形式與單層結構上的二維材料結合時,預計會產生協同效應。
圖2. 將金屬納米線與二維材料結合用於柔性透明電極
圖源:Advanced Materials 33, 2101589 (2021).
柔性和透明電極適用於各種應用,並有望在光電子學中廣泛使用。這種電極已用於柔性有機發光二極體(Folders)、太陽能電池和許多其他光電應用。金屬納米線因其高透射率和低片電阻而對柔性透明電極(FTE)的開發特別有吸引力。傳統上,氧化銦錫(ITO)是一種廣泛採用的柔性透明電極材料。ITO具有高導電性,同時在可見光波長下透明。然而,使用ITO有幾個缺點,包括機械穩定性差,彎曲基板時由於裂紋導致電阻增加。此外,銦是地殼中稀缺的原材料,因此需要使用替代材料。金屬納米線因其優異的光學和電學性能而成為很有前途的候選者。它們展示了誘人的特性,有望在商業應用中取代ITO。這是因為納米結構增加了彈性,同時保持了良好的導電性和光學透明度,因此它們對彎曲和折疊裂紋具有彈性。
然而,金屬納米線仍然存在一些固有的缺點,包括表面粗糙度高,與基底的附著力低,納米線界面之間的不連續結構,以及快速降解。這些問題可以通過添加額外的材料來克服,即創建一個混合系統。這些混合系統由二維材料組成,其特性適用於克服這些問題。例如,MXene是一種二維材料,由過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物組成,經常用於緩解問題。MXene因其高導電性和大表面積等特點,在感測器和透明電極領域被廣泛 探索 。石墨烯由於其獨特的電學和光學性質,也是這方面很有前途的二維材料之一。
圖3. 納米線與二維材料耦合以增強光與物質相互作用
圖源:Advanced Materials 33, 2101589 (2021).
同樣,石墨烯也被用於改善混合系統中電極的導電性。已經有研究工作實驗實現了由銀納米線和電化學剝離石墨烯(EG)組成的透明電極。詳細地說,首先將含有銀納米線的溶液噴塗到柔性基底上,即聚萘二甲酸乙二醇酯,然後進行電化學剝離石墨烯分散。研究人員比較了不同體積的帶有電化學剝離石墨烯層的銀納米線與原始銀納米線的薄片電阻和透射率。此外,為了長期穩定性,樣品在空氣中暴露120天。在此期間,混合材料的薄片電阻保持不變,而原始樣品的薄片電阻在暴露10天後增加。研究報告說,通過部署電化學剝離石墨烯層,他們能夠在不顯著降低透射率的情況下降低薄片電阻,同時將粗糙度分別從78Ω/sq降低到13.7Ω/sq,從16.4 nm降低到4.6 nm。由於分散層使Ag-納米線結和孔的表面變平,因此EG塗層降低了薄板電阻和粗糙度。本文進一步展示了該電極作為陽極在有機太陽能電池和聚合物LED中的應用。
二維材料不僅可以降低表面粗糙度,而且可以作為保護層防止金屬納米線氧化。銀納米線是鈣鈦礦太陽能電池(PVSC)最常用的底部電極金屬線之一,由於鈣鈦礦層中鹵化物的釋放而導致腐蝕問題。最近有研究人員提出採用大尺寸氧化石墨烯(LGO)片作為銀納米線透明電極的保護層。作為保護層的大尺寸氧化石墨烯片對於減少整體邊界面積至關重要,因為片之間的邊界允許鹵化物物種進入。在這項工作中,採用離心法分離不同尺寸的氧化石墨烯板。將減少的大尺寸氧化石墨烯分散液滴在Ag-納米線電極上,並使用穩定的熱風流進行乾燥。電極保持其初始電阻超過45小時,而原始樣品在0.8 V偏壓下10小時後電阻呈指數增長。本研究證明了構建高穩定性PVSC的可能性。
通過增加發光二維材料的自發輻射率,可以產生更亮的光源。有腔和無腔的自發輻射率速率之比稱為Purcell因子,它與Q因子成正比,與光模體積成反比。已經有很多方法可以實現高的光致發光強度,這可以通過納米線與過渡金屬二硫化物的雜交來實現。利用納米線也是解決光學各向異性的常用方法。通過調整納米結構的形態,可以控制共振頻率和質量因子。隨著二維 過渡金屬二硫化物與等離子體或光學納米線的結合,光的有效控制和增強可以應用於實際。
圖4. 將半導體納米線與二維材料結合可用於高性能光探測器
圖源:Advanced Materials 33, 2101589 (2021).
總結與展望
如前所述,本文介紹了貴金屬納米線、半導體納米線和鈣鈦礦納米線,以及它們在傳統應用、集成光子電路、光增強、路徑控制和光電子學中的最新應用。此外,在綜述中還介紹了通過加入過渡金屬二硫化物層、石墨烯和氧化石墨烯等二維材料而取得的顯著改進。研究表明,對這些二維材料的結構特徵進行優化至關重要,比如尺寸或納米線之間的距離。因此,對優化這些特性進行深入研究是有希望的。
本綜述回顧了用於基於二維材料的光子和光電子器件的納米線。納米線在光子集成電路中具有作為諧振器和波導的潛在用途。介紹了利用納米線的特性以及納米線與二維材料的混合。不同類型的納米線和二維材料的特性和用途有望為 探索 新的雜交材料提供新的視角,並最終改變現有設計,提高性能。
然而,文章認為,這些耦合仍然有一些缺點需要克服。例如,由於它們是納米材料的混合,因此應該研究簡便的合成方法。復雜的合成方法可能導致產率低、耗時且成本相對較高。此外,它們的長期穩定性仍需研究。高濕度、極高或極低的工作溫度等惡劣環境可能會導致性能不佳。因此,提高它們的重復性、再現性,並在惡劣環境中對其性能進行試驗,對未來的發展至關重要。此外,目前正在努力提高這些材料的性能。例如,已經有研究人員開發了一種用於超靈敏光電探測器的鈣鈦礦納米線結晶度增加的製造方法。同樣,未來的應用預計將通過提高材料的結晶度和研究設備的最佳布局來實現可擴展和集成的系統,從而提高結果。
參考文獻:
XSoumyabrata Roy, Xiang Zhang, Anand B. Puthirath et al. , Structure, Properties and Applications of Two-Dimensional Hexagonal Boron Nitride. Advanced Materials 33 , 2101589 (2021).
2. 急求工程類德語詞彙
Achslinie軸線; Ausgewogenheit平衡; Symmetrie對稱; s. Hofhaus(Gehoeft)四合院; e.Sichtwand影壁; Seitenfluegel廂房; s.Nebenzimmer耳房; Wohnraeume(Hauptraum)正房; s.Ziegel瓦; r.Steintorturm闕; r.Gedenktor牌坊; buddhistisch佛教的; e.Pagode塔; kleines Innenhof天井; Brandwand風火牆; Zapfen und Zapfenloch隼卯; Marmorterrasse大理石台基; e.Plattform台; r.Pfeiler柱; s.Gelaender欄桿; e.Zimmerdecke天花板; r.First屋脊; s.Gebinde椽; s.Flachdach平頂; Turmspitz尖頂; s.Schraegdach坡屋頂; s.Doppelwalmdach重檐; 西方建築類: e.Sklavenhatergesellschaft奴隸制社會; r.Mittelater中世紀; s.Kapitalismus資本主義; e.Herrschaft君權; e.Gedenkgebaeude紀念性建築; Grabanlage陵墓; Triumphbogen凱旋門; Siegesdenkmal紀念碑;Giebel山牆; Kolonnaden柱廊; Dachvorsprung檐部; Kapitell柱頭; Volumen體積; Bogen拱券; Kuppel穹頂; Gewoelbe拱頂; Tonnengewoelbe筒拱; Rippe肋; katholisch天主教; Kathedrale大教堂; Romanik羅馬風; gotisch哥特的; Strebebogen飛扶壁; Spitzbogen尖拱; Rundbogen圓拱; Renaissance文藝復興; antik古希臘羅馬的; Klassizismus古典主義; Barok巴洛克; Spaetzeit晚期; 建築制圖用語: 基地:Grundstueck; 總平面圖:Lageplan; 一層平面:Grundriss Geschoss; 二層平面:der erste Stock 立面圖:Ansicht; 剖面圖:der Schnitt; 透視圖:perspektivische Darstellung; 分析圖:Analytisches Bild; 比例:Massstab 其它: 坡道:Steigungsstrecken; 坡度:Steigung; 框架結構:Skelettbauweise; 柱:Saeule; 梁:Balken; 素描:Skizze; 構造:Konstruktion; 結構:Struktur; 施工:Bauausfuehrung; 建築力學:Baumichanik (建築學專業詞彙:http://www.shfle.com/Deutsch/word/2009-04-23/38061.html23/38061.html) Normteile -----標准件 Gewinde, Schrauben, Muttern -----螺紋、螺栓、螺母 Gewinde -----螺紋 Schrauben -----螺栓 Gewindeauslaeufe -----螺紋收尾、肩距 Gewindefreistiche -----螺紋退刀槽 Senkungen -----鍃孔、沉孔 Mutter -----螺母 Scheibe -----檔圈 Schluesselweite -----扳手口尺寸 Werkzeugvierkante -----工具四方柄 Stifte, Bolzen, Niete, Mitnehmerverbinng Stifte -----圓柱銷 Kerbstifte -----彈性銷 Bolzen -----軸銷 Keile -----鍵 Federn -----彈簧 Keilwellenverbinng -----花鍵連接 Blindniete -----抽芯鉚釘 Werkzeugkegel -----刀具、工具錐度 Normteile fuer Vorrichtungen und Standzwerkzeuge -----工裝夾具和沖裁模具的標准件 Normteile fuer Vorrichtungen -----工裝夾具的標准件 T-Nuten -----T型槽 Kugelscheiben -----球面墊圈 Normteile fuer Stanzwerkzeuge -----沖裁模具標准件 Federn -----彈簧 Antriebstechnik -----傳動技術 Riementriebe -----V型帶傳動 Gleitlagerbuchsen -----滑動軸承軸瓦 Waelzlager -----滾動軸承 Nutmuttern -----圓螺母 Passscheiben -----配合墊圈 Stuetzscheiben -----調整墊圈 Wellenenden -----軸端 Wellendichtring -----軸用密封件 Runddichtring -----O型密封圈 Fertigungsplanung -----加工工藝 Zeitermittlung nach REFA -----工時計算 Kalkulation -----成本核算 Bewegungen an Maschinen -----機床的運動 Zahnradberechnungen----- 齒輪計算 Uebersetzungen -----傳動比 Geschwindigkeiten an Maschinen -----機床中的運動速度 Lastdrehzahlen -----負載轉速 Drehzahldiagramm -----轉速圖 Spannende Bearbeitung -----切削加工 Hauptnutzungszeit beim Zerspanen -----切削加工工時 beim Erodieren -----電火花切割工時 Kraefte und Leistungen -----切削力和切削功率 Werkzeug-Anwenngsgruppen -----切削刀具應用分類 Bohren -----鑽頭 Reiben und Gewindebohren -----鉸刀和絲攻 Wendeschneidplatten -----不重磨可換刀片 Klemmhalter -----可換刀片刀夾、刀體 Kegeldrehen -----圓錐車削 Drehen -----車削 Fraesen -----銑削 Teilen mit dem Teilkopf -----分度和分度頭 Wendelnutenfraesen -----螺旋槽銑削 Schleifen -----磨削 Honen -----珩磨 Spanen von Kunststoffen -----塑料工件的切削加工 (Tabellenbuch Metall----簡明機械手冊:http://www.shfle.com/Deutsch/word/2009-04-23/38075.html) 速度:Geschwindigkeit 動量:Bewegungsgroesse 摩擦:Reibung 動能:kinetische Energie 碰撞:zusammenstossen 質點:Partikel 拋物線:Parabel 萬有引力:Gravitations 定理:Gesetz 光波:lichtwelle 波長:wellenlaenge 波:Welle 橫波:Ouerwelle 縱波:laengswelle 場強:Feldstaerke 電勢:elektrisches Potenzial 電勢差:Potenzialdifferenz 電容:Kapazitaet 反向電流:inverser Strom gegenstrom 結構分析:strukturanalyse 自由度:Freiheitsgrad 轉動:drehen 電路:Stromkreis 電壓:Spannung 交變電流:wechselstrom 直流電流:Gleichstrom 節點:Gelenk 支路:nebenstrasse Seitenstrasse 電源:Stromquelle 互導:steilheit 互感:Gegeninktion 電橋:Brueckenschaltung 電橋臂:Bruechenarm 尺寸公差:Toleranz 基本尺寸:grundmass 極限尺寸:Grenzmaass 偏差:Abmass 配合:zusammenspiel 公差帶:Toleranz breite 公差帶及配合:spielsitz 孔:Loch 軸:Achse 基孔制:Einheitsbohrung 基軸制:Bezugsachse 總和:Gesamtheit 俯視圖:Aufsicht 視圖:Ansicht 前視圖:Vorderansicht 側視圖:Seitenansicht 三維:dreidimensional 切削:spanen schneiden 刀具: Stahl meissel 切削方向:Schnittrichtung 切削液:Schneidwasser 切削加工:Spanende bearbeitung 切削速度:schnittgeschwindigkeit 切削麵:schnittflaeche 切削性:schneidbarkeit 偏角:Abweichungswinkel Deklination 進給速度:Vorschubgeschwindigkeit 鑽頭:Bohrkopf 鑽具:Bohrmeissel 裝上鑽頭:den bohrkopf einsetzen 卸下鑽頭:den bohrkopf abbauen 鑽頭夾盤:Spannfutter 車床rehbank 鑽床:Bohrwerk 磨床:Schleifmaschine 刨床:Hobelbank 銑床:Fraesmaschine 拉床:Ziehbank 機床:werkzeugmaschine 外圓磨床:Rundschleifmaschine 肉圓磨床:Innenschleifmaschine 銑刀:Fraeser 拉刀:Ahle (http://www.shfle.com/Deutsch/word/2009-04-23/38084.html) 高速公路 die Autobahn 公路die Strae 汽車das Auto 公共汽車 der Bus 卡車der Lastwagen 橋die Brücke 事故der Unfall 轉移die Umleitung 路口die Kreuzung 隧道der Tunnel 路標das Straenschild 道路工程 die Straenarbeiten 紅綠燈 die Ampeln 車速監視照相機 die Geschwindigkeitsüberwachungskamera 交通堵塞 der Stau (http://www.engoi.com/zh/de/list/47/list) 機械專業詞彙:http://www.qcy8.com/moju/machine/foreignlanguage/German/200807/12184.html
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電力電子電路的核心就是功率器件,如IGBT、MOSFTE、POWER DIODE之類,通過功率器件高速開通和關斷來對輸入量進行變換這個其實不是很復雜的 可以到硬之城上面看看有沒有這個型號 有的話就能在上面找到它的技術資料
4. 數控模塊損壞的應急處理
數控模塊損壞的應急處理
引導語:下面是我為大家整理出來的一些關於數控機床的數控模塊損壞的應急處理資料,希望可以幫助到大家哦!
本文通過對西門子數控系統量板局部損壞應急修理和西門子主軸驅動用變鐸器代換的全過程描述詳細,介紹了量板應急處理的方法和變頻器代替主軸模塊的原及代換中出現問題的解決。
數控系統和伺服模塊損壞後,在通常情況下採用更換模塊來解決現場的突發故障。但是,在備件缺乏的情況下,有時採取變通應急的方法使數控機床恢復工作,這樣既保證設備的正常運行,又縮短了機床的停工台時,節約了維修費用。
例一:設備概況:機床型號:CH097(長城機床廠生產)數控車床故障現象:主軸電機運轉有時反應遲鈍診斷:根據操作者所述,該機床出現故障有一段時間,時好時壞,故障出現時,主軸電機不轉,大概過十幾秒左右主軸開始運轉。並能持續到整個零件加工完成,整個過程中無報警號產生。
首先,在OG狀態下,啟動主軸,偶爾也出現主軸運轉遲緩現象,根據PLC程序檢相應輸入輸出點。經檢,刀架夾緊開關、主軸夾緊壓力開關、尾架開關等均正常,並且Q100.6已輸出為1,於是檢主軸模塊,測模擬量輸人端56和14,電壓為3.5V(視系統主軸設定轉速不同而不同>,但是,X431插頭使能信號65腳無12V電壓,短接X431插頭的65和9兩端,主軸可以運轉,這說明系統的測量板可能損壞,通過與其它機床的測量板互換得到了證實。該測量板型號為:6FXH214BA02.接線原理如圖一:由於該測量板主軸模擬ftE常,並且其它兩軸功能均正常,只是主使能信號不良,並且該測量板價格在萬元以上,於是採用如下應急檢PLC程序,找多餘PLC的輸出點,經過找Q2.4未用,修改PLC程序PB3段,在輸出點Q100:6後面插人Q2.4.將原使能信號線在主軸模塊處拆除,將Q2. 4輸出引至主軸模塊X431的65,經過以上改動後,主軸功能恢復正常。
改進後的.線路:城機床廠生產)數控車床故障現象:主軸電機短路診斷:機床正常工作時,由於主軸電機動力線破損,造成主軸模塊和電源模塊同時損壞,將主軸電機線絕緣處理後,拆下主軸模塊和電源模塊用同型號機床中的模塊代換,機床工作正常,明伺服及數控系統均正常,該電源模塊型號為:6SC61122VA01,主軸模塊型號為:6SC6113OHAOO,可以用相應的611A模塊代換,但是經過詢價,兩模塊總價在五萬元左右,並且供貨周期較長,影響車間的正常生產,為此,我們採取了用變頻器代替的方案:經過對伺服鍾功率的計算(功率選擇根據X、Z軸電機功率西門子驅動規劃手冊),採用6SNU451AA010AA1(10/25KW)電源模塊供給伺服軸,接線方式與6SC系列模塊完全相同。對於變頻器,根據電機功率等參數,結合該機床使用情況,我們擬採用矢量變頻器改造。
對於變頻器的要求是:
1、能夠通過選擇以矢量控制方式控制電機,保證電機低速時的恆扭矩。
2、模擬量輸人控制電機的速度和旋轉的方向。
3、抗干擾能力強,對外干擾小,超低噪音。
經過對比各品牌變頻器性價比,採用曰本三菱矢置變頻器FRA54015K―CH(15KW)代替元主軸模塊,主軸電機仍用原來以上兩項費用共計2萬7千元左右。
由於主軸位置編碼器裝在主軸的尾部,並且直接與系統連接,因此可以不用改動。
實施:將原電源模塊拆下,安裝新的電源模塊和變頻器,由於新的電源塊和變頻器體積較小,可以直接裝在電箱里,並且新的電源模塊不需要重新打安裝孔。改造前的連接原理簡圖如圖三:連接與調試:變頻器與主軸電機連接好後,即可通電調試,首先數控系統控制信號和參數號設定值參數7113適用電機,選擇恆轉矩電機。73100-5/0-10V選擇,選擇0- V,極性可逆有效。809電機容量,先進磁通矢量控制。814電機極九,先進磁通矢量控制。83290電機額定電壓,設置應小於290.相關參數設置:模擬量不與變頻連接,單獨調試變頻器主軸電機,根據變頻器和主軸電機,根據變頻器使用手冊輸人相關參數並使變頻器與電機的參數自動優化,試運轉主軸電機。
以上參數設定後,進行96號參數“自動調整設定/狀態”的調整,讓變頻器自動測量電機,使變頻器與電機匹配更好。
1、變頻器與主軸電機調試結束後,將數控系統的使能信號以模擬量接入變頻器,試運轉主軸電機,適當調整系統參數使主軸轉速線性最佳即可。
注意事項:
整個改造過程,最為關鍵的是變頻器對數控系統的干擾,包括對伺服軸的干擾。這是整個改造成敗的關鍵。變頻器與數控系統未連接(使能和模擬量均未接>,在進行變頻器和主軸電機的聯機調試過程中,發現變頻器對伺模塊有干擾,有時X軸,有時Z軸驅動模塊的數碼顯示不正常,須通過系統操作面板的復位鍵消除,為此,我們採取了以下措施:電源的輸入端(見變頻器控制電路),限制電源上的諧波,減少變鐸器的傳導和輻射干擾。
2、控制線採用屏蔽線,電機動力線與變頻器的連接採用培裝電纜,並且屏蔽層在兩端接地。同時使用短粗線進行地線連接。
3、數控系統與變頻器的連接盡可能隔離。
4、檢電箱中接觸器的滅弧功能是否正常,凡是交流接觸器採用R―C抑制器有發熱和鼓包的均予以更換。
採取以上措施後,干擾徹底消除,變頻器與數控系統連接後工作正常,連續使用半年無故障。 ;
5. SSD590直流調速器故障報警COMMSFAULTCODE