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最薄最硬的“未来材料” 作者：李宏乾 用石墨制得的石墨烯堪称人类目前已知的强度最高的物质，发展前景令人神往。它不仅可以开发制造出薄如纸片的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣，甚至还能为“太空电梯”缆线的制造打开希望之门。但其前提是必须先解决宏量、可控制备的技术问题。中科院化学所朱道本院士指出，获得大面积、均匀的石墨烯，是石墨烯制备中尚未攻克的难点。通过探索苯类化合物在一定条件下的开环反应合成石墨烯，最有可能率先获得突破。 学科交叉创新空间大如何制备结构精确可控的石墨烯，是打破其应用瓶颈的关键。中科院金属所成会明研究员提出，利用石墨原料的尺寸与结晶度不同来控制石墨烯层数的策略，可以宏量制备出单层、双层和三层的高质量石墨烯。他的课题组利用电泳沉积方法，已经制备出表面均匀致密的单层石墨烯薄膜。这种石墨烯薄膜具有优良的场发射特性、低开启电场和阈值、良好的场发射稳定性和均匀性。 中科院化学所的王朝晖研究员正考虑用化学合成法制备石墨烯, 从而解决高质量石墨烯的可控制备、石墨烯结构和物性的调控以及石墨烯材料的应用研究等多个关键问题。 “作为近几年飞速发展起来的一种碳纳米材料，石墨烯的研究才刚刚起步，有大量的科学问题等待我们去研究。这是一个创新空间很大的全新领域，更是一个前沿交叉领域，有待不同领域科学家的协同努力。”朱道本对记者说。 国内探索步步为营 当前，我国科研人员正在石墨烯领域开展积极探索。随着其各种特性被陆续发现，相信不久的将来就可以投入大批量、低成本的工业化生产。 中科院物理所王恩哥研究员等采用剥离-再嵌入-扩张的方法，成功制备出高质量石墨烯，并通过LB（单分子或多分子层）膜组装技术制成大面积的透明导电膜，对石墨烯的大规模应用具有重要意义。2009年，中科院化学所的研究人员探索出一种制备图案化石墨烯的方法，并成功将其应用于有机场效应晶体管电极。 还是在2009年，中科院电工所马衍伟研究员等采用对苯二胺还原氧化石墨纳米片的方法，成功制备出高稳定性有机溶剂分散的石墨烯材料，并采用电泳沉积法获得了高导电性的石墨烯薄膜。此方法制备的石墨烯分散性能好、产率高、导电性能好且成本低，有望应用于超级电容器和复合功能材料等领域。 此外，中科院兰州化物所也于今年5月制备出石墨烯薄膜，满足了实际应用中低能耗、低成本和高产量的要求。 高频应用或率先突破 20062008年间，石墨烯已被制成弹道输运晶体管和平面场效应管，引起了研究人员的兴趣。业内人士认为，石墨烯很可能首先应用于高频领域，如太赫兹微波成像等。此外，凭借其很高的导电性和透光性，还可用于透明电极、触摸屏、液晶显示、有机光伏电池以及超级电容器等领域。 中科院数字与系统科学研究院的计算结果表明，石墨烯的理想强度为110121GPa，意味着这是人类已知的最为牢固的材料，可作为添加剂广泛应用到高强度复合材料之中。石墨烯的厚度只有0.335纳米，最突出的特性是电子传输速度极快，还具有很高的化学稳定性和热力学稳定性，有望取代硅在电子产品生产过程中得到广泛应用。 西南科技大学材料科学与工程学院专家表示，基于石墨烯的电路或许要到2025年之后才会出现，在此之前硅电路还会占据主导地位，但前景无疑是乐观的，因为石墨烯片的边缘尺寸基本没有限制。专家乐观地表示，仅仅在10年前，碳纳米管的长度还不足1微米，现在已经可以制造出几厘米长的纳米管了。可以预见，同样的结果也会出现在石墨烯上。 斜齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸计算2008-11-24 15:12斜齿轮的几何尺寸计算，具体计算公式如下表所示：名称符号公式分度圆直径dd=mt z=(mn/cos)z基圆直径dbdb=d cost齿顶高haha=h*an mn齿根高hfhf=(h*an+c*an)mn, h*an=1.0;c*an=0.25全齿高hh=ha+hf=(2h*an+c*an)mn齿顶圆直径dada=d+2ha中心距aa=(d1+d2)/2=mn(z1+z2)/2cos从表中可以看出，斜齿轮传动的中心距与螺旋角有关。当一对斜齿轮的模数、齿数一定时，可以通过改变螺旋角的方法来凑配中心。注意：基圆直径的计算公式中，角度用的是端面压力角。ZL15k驱动桥新产品的研制成果登记号：200713分类号：TH01完 成 单 位：江西省分宜驱动桥有限公司主要完成人：张凤仪、刘剑敏、邓建群、曾德光、龚泉、曹民、李会聪、肖家幸、黄勇工作起止时间：2003年5月2006年12月组织鉴定单位：江西省科学技术厅推 荐 部 门：分宜县科技局鉴 定 日 期：2007年1月31日该产品在国内驱动桥产品上首次采用全封闭湿式多片制动器，采用x形圈用于活塞与缸体之间的动密封，采用增减调整垫片的方式来平衡全封闭湿式多片制动器上的浮封环工作比压，并利用精确测量法消除湿式多片制动器各零件尺寸误差对装配间隙的影响，达到了精确控制浮封环工作比压的目的，从而使驱动桥具有温升小、制动扭矩大、防爆性能好的特点。其综合技术性能在国内工程机械驱动桥产品中处于领先水平。QSQ（H）30湿式制动转向驱动桥新产品的研制成果登记号：200714分类号：TH2完 成 单 位：江西省分宜驱动桥有限公司主要完成人：张凤仪、刘剑敏、邓建群、曾德光、龚泉、李会聪、黄勇、黄国英、肖家幸工作起止时间：2003年5月2006年12月组织鉴定单位：江西省科学技术厅推 荐 部 门：分宜县科技局鉴 定 日 期：2007年1月31日该项目成功地将东风汽车前、后桥的制动形式改为全封闭湿式多片制动器，并在全封闭湿式多片制动器上首次采用双y形圈用于活塞与缸体之间的动密封，使密封更加安全可靠，整体结构也更为紧凑；采用增减调整垫片的方式来平衡全封闭湿式多片制动器上的浮封环工作比压，并利用精确测量法消除湿式多片制动器各零件尺寸误差对装配间隙的影响，达到精确控制浮封环工作比压的目的，从而使驱动桥具有温升小、制动扭矩大、防爆性能好的特点。产品综合技术性能在国内工程机械驱动桥产品中处于先进水平。Ps75系列驱动桥成果登记号：200715分类号：TH3完 成 单 位：江西省分宜驱动桥有限公司主要完成人：张凤仪、刘剑敏、曾德光、邓建群、龚泉、曹民、李会聪、肖家幸、黄勇工作起止时间：2003年5月2006年12月组织鉴定单位：江西省科学技术厅推 荐 部 门：分宜县科技局鉴 定 日 期：2007年1月31日该产品采用蝶形弹簧压紧式中央常闭干式多片磨擦制动器，能在不增加磨擦片间比压的情况下方便地增大制动力矩，具有弹簧压紧力大，径间尺寸小的优点；采用中央前级行星减速机，有效地降低了大减速比条件下磨擦发热，降低了噪声，在工程机械驱动桥行业具有创新性。其综合技术性能在国内工程机械驱动桥产品中处于领先水平。新产品一：ZL15K驱动桥项目。由江西省分宜驱动桥有限公司研制开发ZL15K驱动桥，在国内驱动桥产品上首次采用全封闭湿式多片制动器，采用X形圈用于活塞与缸体之间的动密封，采用增减调整垫片的方式来平衡全封闭湿式多片制动器上的浮封环工作比压，并利用精确测量法消除湿式多片制动器各零件尺寸误差对装配间隙的影响，达到精确控制浮封环比压的目的，从而使驱动桥具有升温小、制动扭矩大、防爆性能好的特点。 新产品二：PS75系列驱动桥项目。由江西省分宜驱动桥有限公司研制开发PS75系列产品，通过采用碟形弹簧压紧式中央常闭干式多片磨擦制动器，能在不增加磨擦片间比压的情况下方便地增大制动力矩，具有弹簧压紧力大、径向尺寸小的优点。采用中央前级行星减速机，其减速机采用带浮动的内齿圈，有效地降低了大减速比条件下磨擦发热，降低了噪声。 新产品三：QSQ(H)30湿式制动转向驱动桥项目。由江西省分宜驱动桥有限公司研制开发的QSQ(H)30湿式制动转向驱动桥，成功地将东风汽车前、后桥的制动形式改为全封闭湿式多片制动器，并在全封闭湿式多片制动器上首次采用双Y形圈用于活塞与缸体之间的动密封，使产品密封更加安全可靠，整体结构更为紧凑。液压释放的弹簧摩擦片常闭式制动器采用钢铜基粉末冶金摩擦副传递转矩，可以使重物保持静止或在紧急状态下进行减速制动。但不能作为刹车制动器使用。湿式弹簧制动多盘式制动器结构比较紧凑，调节简单可靠。它常应用在回转、卷扬等行星齿轮减速机和工程机械中，是回转机构和卷扬机构的理想制动单元。湿式制动器特点 对于需要较大制动力矩及工作环境恶劣的工程车辆，湿式多片制动器是您理想的选择。武汉正通传动技术有限公司经过多年的研究攻关，目前已定型并批量生产正通牌湿式多片制动器。本公司同时为您定做非标准的湿式多片制动器及离合器。 一. 结构特点 1） 结合平稳，分离彻底，动作准确可靠，制动频率达100次/小时。 2） 质量轻，外形小，惯性小，结构简单，工作安全。 3） 操纵方便，省力，散热性好，噪声低，免维护，寿命长。 4) 产品结构设计独特、合理，外型美观，性能可靠。活塞和缸体相互密封。 5) 可选用定量或变量马达及电机作为驱动元件。可以水平方向和垂直方向安装。 6) 双组富锌底漆，浅灰色。面漆为双组环氧树脂，乳白色。 二. 型号说明 三. 外形及规格分类 1）外形尺寸 图中K向与驱动元件联接，因驱动元件联接的多样化，联接尺寸和联接型式（平键或花键）可由设计者灵活变换。M向与减速机输入端联接，最大联接尺寸作出定义，在强度足够内也可由设计者变动。 2）规格分类 单位：mm 产品规格Dd（H7）EFLL1L2hM向（GB3478.1-97）进油口G1 SDZ165166125104013568156INT19zX1.5mX30pX7HM12X1.5 SDZ210210155124515679188INT22zX1.5mX30pX7HM12X1.5 SDZ2602602001755166932110INT21zX2mX30pX7HM12X1.5 SDZ3103102501560190772110INT29zX2mX30pX7HM12X1.5 续表 产品规格F1E1d1（h8）d0nd2d3n1G SDZ165327130148453069144M8 SDZ21045716518833452230811188M8 SDZ26054421023533452230813208M12 SDZ31060326028533452230813208M12 四. 承载能力 1） SDZ165承载能力 制动器 型 号静态 制动转矩T(Nm)最高转速n（r/min）摩擦面数工作状态摩擦盘压强（MPa）摩擦片压紧时弹簧压力（N）摩擦片松脱时弹簧压力（N）开启油压P(MPa)重量（Kg） SDZ165-9090300042.100580374962.225 SDZ165-1301306 SDZ165-1751758 SDZ165-22022010 SDZ165-26526512 SDZ165-31031014 2） SDZ210承载能力 制动器 型 号静态 制动转矩T(Nm)最高转速n（r/min）摩擦面数工作状态摩擦盘压强（MPa）摩擦片压紧时弹簧压力（N）摩擦片松脱时弹簧压力（N）开启油压P(MPa)重量（Kg） SDZ210-150150300041.224693789952.537 SDZ210-2252256 SDZ210-3003008 SDZ210-37537510 SDZ210-45045012 SDZ210-52052014 3） SDZ260承载能力 制动器型号静态制动转矩T(Nm)最高转速n（r/min）摩擦面数工作状态摩擦盘压强（MPa）摩擦片压紧时弹簧压力（N）摩擦片松脱时弹簧压力（N）开启油压P(MPa)重量（Kg） SDZ260-320320300041.1711218140422.552 SDZ260-4804806 SDZ260-6456458 SDZ260-80080010 SDZ260-96096012 SDZ260-1100110014 4） SDZ310承载能力 制动器型号静态制动转矩T(Nm)最高转速n（r/min）摩擦面数工作状态摩擦盘压强（MPa）摩擦片压紧时弹簧压力（N）摩擦片松脱时弹簧压力（N）开启油压P(MPa)重量（Kg） SDZ310-640640300041.01516911210072.590 SDZ310-9609606 SDZ310-128012808 SDZ310-1600160010 SDZ310-1920192012 SDZ310-2250225014 SDZ310-2570257016 五 制动器的选用 1） 对于湿式摩擦式制动器Tc=KT/KmKv 式中 Tc制动器的计算转矩（Nm）； T 制动器的理论转矩（Nm）；对于摩擦式制动器可取运转中最大工作转矩或结合过程中工作转矩与惯性转矩之和； K 工作情况系数，表1；通常对于干式摩擦式制动器，可取较大的值；对于湿式摩擦式制动器可取较小的值； Km制动器结合频率系数，当制动频率100次/小时Km=1； Kv 滑动速度系数，表2。 2） 制动器摩擦面上的摩擦转矩，即 制动转矩Tu=（D13-D23）zF/3000（D12-D22） 式中 Tu摩擦式制动器的制动转矩（Nm）； D1摩擦片工作面的最大外径（mm）； D2摩擦片工作面的最小内径（mm）； z 制动器的摩擦面数，内外摩擦片总数-1； u 摩擦副的摩擦系数，表3； F摩擦片压紧时弹簧压力（N）； 3） 制动器的静态制动转矩应大于或等于1.5倍制动器的计算转矩， 即Tu1.5 Tc 。 附表： 表1 工作情况系数 机械类型K机械类型K机械类型K 金属切削机床1.31.5轻纺机械1.22冶金矿山机械1.83.2 曲柄压力机械1.11.3农业机械23.5起重运输机械在最大载荷下接合1.351.5 汽车、车辆1.23挖掘机械1.22.5起重运输机械在空载下接合1.21.35 船舶1.32.5钻探机械24 表2 滑动速度系数 摩擦面平均圆周速度vm（