使用电信号 1 来操纵基板上的液滴的能力(称为数字微流体)用于光学 2,3 、生物医学 4,5 、热 6 和电子 7 应用,并已导致商业上可用的液体透镜 8 和诊断套件 9,10 。这种电驱动主要通过电润湿实现,液滴在施加电压的作用下被吸引到导电基板上并在导电基板上扩散。为确保强大而实用的驱动,基板上覆盖有介电层和疏水性面漆,用于介电上电润湿 (EWOD) 11-13 ;这会增加驱动电压(至约 100 伏),并可能因介电击穿 14 、带电 15 和生物污垢 16 而损害可靠性。在这里,我们展示了液滴操控,它使用电信号诱导液体脱湿而不是润湿亲水性导电基底,而无需添加层。在这种与电润湿现象相反的电润湿机制中,液体-基底相互作用不是由电场直接控制的,而是由场诱导的离子表面活性剂与基底的附着和分离控制的。我们表明,这种驱动机制可以在空气中使用掺杂硅晶片上的水执行数字微流体的所有基本流体操作,仅需±2.5伏的驱动电压、几微安的电流和离子表面活性剂临界胶束浓度的约0.015倍。该系统还可以处理常见的缓冲液和有机溶剂,有望成为一种简单可靠的微流体平台,适用于广泛的应用。由于疏水表面是液体吸引机制良好运作的必要条件,我们认识到亲水表面对于液体排斥机制来说是首选。由于大多数材料都是亲水性的,如果发现脱湿驱动有效,则可以像 EWOD 一样实现数字微流体,但不需要疏水涂层。虽然大多数电诱导脱湿现象对常见微流体无效,因为它们基于不可逆过程 17,18 或特殊条件 19 ,但涉及表面活性剂的研究表明可逆性是可能的。例如,已经使用氧化还原活性表面活性剂 20 证明了衍生化金电极上水膜的电引发脱湿。此外,有机液滴已在水性电解质 23 中的共轭聚合物电极上移动。最近,通过使用离子表面活性剂,润滑摩擦系数已在固体-液体-固体配置中切换 21 ,沸腾气泡成核已在液体-蒸汽-固体系统中得到调节 22 。然而,这些方法并没有导致微流体平台技术,这需要可逆、可重复、强大且易于应用于液体-流体-固体系统的电驱动 24 。事实上,我们无法在裸露的金属电极 21,22 或介电涂层电极上用含有离子表面活性剂的水滴获得有效驱动。相反,我们发现裸露的硅晶片可以有效地工作,因为它的天然氧化物具有足够的亲水性,可以轻松脱湿,但又足够薄
摘要。热交换器在其使用寿命期间会受到各种环境的影响,包括加热和冷却循环、表面盐水环境和机械载荷。因此,腐蚀性能至关重要,因为材料的穿孔可能导致系统故障。钎焊轧制铝板的腐蚀行为非常重要,因为这是汽车热交换器最常见的故障模式,尤其是在汽车零件轻量化趋势日益明显的情况下。此外,固溶热处理、均质化和钎焊等热处理会改变微观结构,从而改变腐蚀行为。已经研究了均质化温度和持续时间对 AA-3xxx 铝合金微观结构的影响,但还需要更多的研究。本研究的目的是了解均质化热处理过程中的不同保持时间如何影响腐蚀行为。加速实验室腐蚀测试对于对试验材料进行排名并最终使合金符合生产条件至关重要。本研究检查了钎焊前后双层改性铝板(AA4045/3003 改性)的腐蚀行为。腐蚀扩展归因于钎焊板之间的电位差,在海水酸加速试验 (SWAAT) 和 AA4045/3003 改良钎焊板的电化学测试后,扩散区在芯材上形成电驱动穿孔。此外,SWAAT 与动电位极化测量之间的联系已经建立,这表明这些电化学方法可用于替换或加固 SWAAT,从而降低成本。
驱动机制包括气动/流体动力压力、24 电润湿 (EW)、14,21,25 - 27 介电泳 (DEP)、19,28 - 31 等。其中,DEP 方法利用电场,由于其体积小、易于制造和静态液体流动(即无需连续供应液体)等独特优点,有利于芯片实验室集成。它还能够快速响应(约 1 毫秒)并具有焦距的宽可调性(例如,从负到无穷大再到正)。32,33 此外,电驱动液体透镜通常具有高可靠性和长寿命,因为它们不需要机械运动部件。在已报道的可调液体透镜中,它们中的大多数操纵界面的整体曲率并保持球面形状。8,34因此,球面像差变得不可避免,导致成像质量差。在平面液体透镜中,周边光线和近轴光线的焦距差异会导致纵向球面像差 (LSA)。在传统的大型光学系统中,像差由多透镜系统补偿。但在微流控芯片中,很难精确控制多个单独的透镜。因此,操纵局部曲率是实现无像差系统的可行方法。已经提出了各种机制来实现平面外非球面光流控透镜。35 一种简单直接的方法是使用预成型膜 36 – 38 或非圆形孔径 39 来调节液体透镜的非球面性。其中,静电力的使用已被证明
高效电力驱动项目启动:德累斯顿弗劳恩霍夫 IFAM 研究所开发混合金属板 德累斯顿弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所 (IFAM) 正在与合作伙伴合作开展一个新项目,开发用于电力驱动的混合电气板。在西门子的协调下,“InnoBlech”项目正在基于增材丝网印刷技术开发用于电力驱动的创新电气板。其他合作伙伴包括达姆施塔特工业大学、Ford-Werke GmbH 和 EKRA Automatisierungs GmbH 公司。“InnoBlech”的核心开发目标是为磁阻或 PMSM/IPM 电机的转子提供机械和磁性改进的金属板封装。该项目基于资源高效的 3D 丝网印刷工艺,旨在有针对性地全面改善金属板封装的机械和磁性。丝网印刷工艺不仅可以使电工薄板更薄、更高效,而且可以将不同的材料或合金并排或叠放在一起。这样,电工薄板就可以采用新的设计,并制造出具有局部适应的磁性能的薄板。该技术方法是在丝网印刷工艺中通过共烧结将不同的软磁材料相互结合或将软磁和非磁性铁基合金结合在一起。为此,将进一步开发已以丝网印刷为基础开发的铁基混合材料,以用于优化的电驱动混合转子叠片,特别是磁阻和永磁同步 (PMSM、IPM) 电机。具体来说,将解决以下具体开发目标:
电气化是交通运输行业不断发展的范式转变,旨在实现更高效、性能更高、更安全、更智能和更可靠的车辆。事实上,从内燃机 (ICE) 转向更集成的电动动力系统的趋势很明显。非推进负载,如动力转向和空调系统,也正在电气化。电动汽车包括多电动汽车 (MEV)、混合动力电动汽车 (HEV)、插电式混合动力电动汽车 (PHEV)、增程式电动汽车 (REEV) 和全电动汽车 (EV),包括电池电动汽车 (BEV) 和燃料电池汽车 (FCV)。本书首先介绍汽车行业,并在第 1 章中解释电气化的必要性。并强调了与电信行业等其他行业的相似之处。第 1 章还解释了范式转变如何从 MEV 开始,由 HEV 确立,由 PHEV 和 REEV 获得动力,并将由 EV 完成。第 2 章和第 3 章分别介绍了传统汽车和 ICE 的基本原理。第 4 章至第 7 章重点介绍电动汽车的主要部件,包括电力电子转换器、电机、电动机控制器和储能系统。第 8 章介绍了混合电池 / 超级电容器储能系统及其在先进电驱动汽车中的应用。第 9 章介绍了应用于低压电气系统的非推进负载的电气化技术。第 10 章介绍了 48 V 电气化和皮带传动起动发电机系统,第 11 章和第 12 章分别介绍了混合动力传动系统和 HEV 的基本原理。第 13 章重点介绍插电式汽车所需的充电器。第 14 章研究了 PHEV。第 15 章介绍了 EV 和 REEV。此外,第 16 章介绍了车辆到电网 (V2G) 接口和电气基础设施问题。最后,第 17 章讨论了先进电力驱动汽车的能源管理和优化。本书旨在成为一本综合性的教科书,涵盖先进电力驱动汽车的主要方面,适用于工程专业的研究生或高年级本科生课程。每章都包括各种插图、实例和案例研究。对于对交通电气化感兴趣的工程师、管理人员、学生、研究人员和其他专业人士来说,本书也是一本关于电动汽车的易于理解的参考书。我要感谢 Taylor & Francis/CRC Press 员工的努力和帮助,特别是 Nora Konopka 女士、Jessica Vakili 女士和 Michele Smith 女士。我还要感谢蒋伟生先生为准备本书的许多插图所做的努力。