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中国科学院合肥物质科学研究院

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中国科学院合肥物质科学研究院

近日,由等离子体所负责的ITER校正场线圈采购包中首个1:1全尺寸底部模型线圈,顺利完成整体装配中最重要的一步——激光封焊,并被ITER组织官方网站newsline综合报道。该项技术的突破不仅表明项目组对高功率激光焊接设备与工艺研发终获成果,更是当前国内万瓦级激光焊接技术从实验室走向重大国际工程应用的重要里程碑。

近期,智能机械研究所智能微纳器件研究室王振洋研究员团队在太阳能光热转换与热能存储利用方面取得新进展。

近日,安徽省体育局正式发文授予界首市国民体质监测站 “安徽省国民体质监测机构常态化运行及服务深化试点单位”(皖体群[2018]34号),标志着该项目已成为安徽省国民体质监测和科学健身指导常态化服务的新标杆。

CC线圈绕组装入线圈盒后是将盒体与盒盖进行整体装配封焊,为保证线圈的整体刚度,必须保证线圈盒上所有焊缝全焊透。长达30米的焊缝如果采用常规焊接方法必将产生巨大的焊接变形导致无法满足线圈的外形尺寸要求。同时,为避免焊接时所产生的热量对线圈盒内部绕组造成损伤,必须严格控制焊接时绕组表面的温度不超过200摄氏度。项目组在经过充分的技术调研后决定采用激光焊接方法。

太阳能光热应用是利用太阳能最简单、最直接、最有效的途径之一。然而,由于其到达地球后能量密度较小又不连续,很难进行大规模的开发利用。长期以来,如何将低品位的太阳能转换成高品位的热能,并对太阳能进行富集,以便最大限度地利用太阳能,成为研究者关心的问题,也一直是国际上十分关注的研究课题。近期,王振洋团队制备出高透光率的薄膜材料。该薄膜材料既具有高效光热转换能力,同时又具有定温、热存储与释放功能。相关研究成果发表在工程技术类一区期刊《太阳能材料与太阳能电池》上(Solar Energy Materials and Solar Cells, DOI:10.1016/j.solmat.2017.02.017)。该材料优异的光热转换性能,可以广泛应用在光热发电器件、农业蔬菜大棚的保温等相关领域,目前已申请相关国家专利。

界首市国民体质监测站是中科院STS计划“运动促进健康”项目在公体领域开展科学健身指导与健康促进服务的重要示范应用基地,于2016年4月26日正式挂牌运营。该站由界首市体育局主管,中科院合肥物质科学研究院项目团队提供技术支持,引入第三方服务机构负责日常运行和维护,设计服务能力9000人次/年。

澳门金莎娱乐网站,激光焊接作为一种先进的高能束焊接技术,是以聚焦的激光束作为能源轰击焊接件所产生的热量进行焊接的方法。与其他焊接方式相比其优势在于:无需真空环境、热输入集中、热变形小、焊缝深宽比大、精度高、易于实现自动焊接,被认为是最合适于CC线圈盒封焊的焊接方法。但将先进的激光焊接技术应用于CC线圈盒的焊接面临着巨大的挑战:首先是CC线圈盒的大尺寸结构。当前成熟工程应用激光焊接技术的典型领域如动力电池、汽车白车身的焊接均为中小型尺寸的焊接件,应用于尺寸如此巨大的工程焊接件尚无成功案例;其次,线圈盒的结构复杂。在多方向的弯曲结构给自动焊接过程的实施带来巨大困难;第三,焊接厚度达20mm。当前工程中激光焊接的焊接深度基本为1-3mm,鲜有超过10mm的焊接厚度,随着焊接厚度的增加,焊接过程的稳定性、热源的精确控制以及对装配精度的精确控制等因素都给线圈盒的封焊过程带来未知挑战。

近年来,王振洋团队一直致力于太阳能光热转换与热能存储利用方面的研究。例如,在可控储放热研究方面,为了确保储热放热功能的实现,王振洋团队提出了纳米界面限域的策略,这种纳米限域复合体系具有良好的循环使用性能,即使循环100次以上也不会出现储热性能的衰减(J. Phys. Chem. C, 2011, 115:20061)。在实现储放热功能的基础上,还必须控制其何时储热、何时放热。因此,王振洋团队设计了芯壳结构的纳米复合相变体系,通过调节界面相互作用,实现了棕榈酸相变温度的大幅度调节,最高降低温度可达50oC,这是迄今为止所报道的最大降低幅度(Sol. Energ. Mat. Sol. C., 2012, 98:66; RSC Adv., 2013, 3:22326)。王振洋团队还将相变材料聚乙二醇限域在氧化石墨烯的层间,通过改变层间距,实现了其凝固温度的连续调节。对相变储热而言,凝固对应于放热,这为实现可控的放热提供了可能(J. Mater. Chem., 2012, 22:20166)。针对可控热存储实际应用时的储热能力问题,王振洋团队设计纳米芯壳结构复合相变体系,通过在界面引入氢键网络,在相变过程引入了氢键的形成与断裂,进而提高了相变热焓值,与纯相变材料相比,有效热焓值从273J/g增加至374J/g,增加幅度为36.9%,有效提高了储热能力(J. Phys. Chem. C, 2013, 117:23412)。

在示范运营过程中,项目团队基于界首当地全民健身工作开展的现状调研,先后设计了“监测中心-健身中心-健身会员”、“监测中心-社体指导员-健身网点”、“监测中心-民政系统-特殊群体”等多样化的科学健身落地服务模式和创新运营模式,并积极在该站点应用实施。同时,项目团队积极加强与地方体育部门紧密沟通,聚焦大众健康促进领域痛点难点推动各方优势资源整合,逐步提升站点服务功能定位,先后扩展承接了社会体育指导员培训、群众科学健身指导、专业健身机构健身指导与效益评估以及定向公益性健康体测与教育服务等功能,实现了国民体质监测站的常态化运营,得到地方及上级主管部门和当地广大群众的一致认可。

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