路桥健康监测用微型压电发电装置研制与理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51208151
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E08.建筑与土木工程
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

The durability and safety of road and bridge are increasingly caused widespread concern. Traditional monitoring systems are not only costly and inconvenient to install, and hardly achieve real-time monitoring. The wireless monitoring system is low price and low installation cost, and has a reliable communications between sensors. However, development of micro power is lagging behind. As one of the critical components,it has become the main bottleneck of real-time health monitoring for road and bridge. Embedded micro power generation systems in road and bridge are still in its infancy at home and abroad. Based on considering the complex stress and harsh enviroment in the road and bridge, energy conversion efficiency of the micro piezoelectric power generator is studied; the charging rate and energy collection efficiency affected by circuit is conducted; then the effect of packaging materials and packaging methods on micro piezoelectric generator is discussed; last, the stability and durability of micro piezoelectric power generator is experimented. Finally, micro piezoelectric power generator for road and bridge health monitoring is got. It has a great promote for the health monitoring system of road and bridge in real time and with long lifespan, as well as it will provide the theories and methods for the development of other micro power sources.
路桥耐久性和安全性问题日益引起人们的普遍关注。传统的监测系统不但耗资大,而且安装不方便,且很难实现实时监测。无线监测系统确保了低廉的造价和安装费用,并使传感器之间的通讯可靠。但微型电源作为其中关键的基础部件发展相对滞后,已成为路桥长期实时健康监测的主要瓶颈。国内外在路桥用埋入式微电源方面研究还处在起步阶段。在考虑路桥复杂应力和恶劣环境的基础上,研究微型压电发电装置的力电转化效率,开展电路对充电速率和电能收集效率影响的研究,研究封装材料和封装方法对微型压电发电装置发电效率的影响;最后进行微型压电发电装置的稳定性和耐久性研究,最终得到可用于路桥健康监测用的微型压电发电装置。该项目研究为路桥实时、长期的健康监测系统发展具有很大推动作用,同时为开发其它的微型电源提供了可借鉴的理论和方法。

结项摘要

路桥耐久性和安全性问题日益引起人们的普遍关注。传统的监测系统不但耗资大,而且安装不方便,且很难实现实时监测。无线监测系统确保了低廉的造价和安装费用,并使传感器之间的通讯可靠。但微型电源作为其中关键的基础部件发展相对滞后,已成为路桥长期实时健康监测的主要瓶颈。本项目开展了埋置于沥青路面中的微型叠堆式压电换能器、钹式和开槽钹式换能器理论分析、有限元模拟及试验;压电复合材料的制备及性能评价;微型压电换能器的封装盒的设计和制备,微功率电路设计;以及微型压电发电装置耐候性和疲劳性能。研究得到了适合于路面能量收集的四种材料和叠堆式压电发电的力-电转化方程;选择出适合于叠堆式发电机的封装材料为尼龙,钹式换能器的金属帽材料为铜片;研制出叠堆式压电发电单元,开槽式微型压电发电单元和一种沥青基压电复合材料;设计了两种微电路。埋置于沥青混凝土中的叠堆式压电发电装置在不同温度和湿度长时间放置后,压电性能基本不变或者小幅降低;经50万次疲劳试验后,微型压电发电装置的发电能力略有增长。该项目研究为路桥实时、长期的健康监测系统发展具有很大推动作用,同时为开发其它的微型电源提供了可借鉴的理论和方法。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
路面用环氧基压电复合材料制备及性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    低温建筑技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕建福;谭忆秋;钟勇
  • 通讯作者:
    钟勇
海洋黏细菌对砂浆渗透性和微观结构影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕建福
  • 通讯作者:
    吕建福
交流阻抗谱法在混凝土溶蚀中应用的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工程质量
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于振云;赵亚丁;巴恒静;吕建福
  • 通讯作者:
    吕建福
Effect of emulsifier on cement hydration in cement asphalt mortar
乳化剂对水泥沥青砂浆中水泥水化的影响
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2013.04.044
  • 发表时间:
    2013-10-01
  • 期刊:
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Tan, Yiqiu;Ouyang, Jian;Li, Yunliang
  • 通讯作者:
    Li, Yunliang
Synthesis and luminescence of BiPO4:xEu3+ powders by solid state reaction method
固相反应法合成BiPO4:xEu3粉末并发光
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2013.12.095
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Xiaodan Sun;Jian He;Xingang Li;Jianfu Lv
  • 通讯作者:
    Jianfu Lv

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其他文献

海洋潮差区混凝土表面 FE-SEM 分析和微生物 16S rDNA 分子鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    哈尔滨工程大学学报(EI)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕建福;李杰;莫照兰;巴恒静
  • 通讯作者:
    巴恒静
海洋浪溅区混凝土SEM及表面微生物16S rRNA鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    武汉理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    巴恒静;吕建福
  • 通讯作者:
    吕建福
长期暴露的海工混凝土性能与显微结构分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国矿业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕建福;谭智军;巴恒静
  • 通讯作者:
    巴恒静

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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