半自动系统ZnO纳米片合成通过电子沉积使用生物灵感的神经模糊控制
Yazmín Mariela Hernández-Rodríguez1, Yunia Veronica Garcia-Tejeda1, Esperanza Baños-López2
1Department Advanced Technologies, UPIITA-Instituto Politécnico Nacional, Av. IPN 2580, CDMX, Ciudad de Mexico C.P. 07340, Mexico.
Biomimetics (Basel, Switzerland)
|October 28, 2025
概括
本研究引入了一种用于氧化 (ZnO) 微结构的半自动电泳沉积 (EPD) 系统,使用适应性神经模糊推理系统 (ANFIS) 控制器. 该ANFIS系统准确地预测ZnO纳米片合成的最佳条件,增强工艺控制和材料性能.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 控制系统 控制系统
背景情况:
- 电泳沉积 (EPD) 是制造陶涂层的一种多功能技术.
- 控制温度等EPD参数对于实现所需的微观结构和特性至关重要.
- 自动化和智能控制策略可以优化EPD流程,以改善材料合成.
研究的目的:
- 开发和描述一个半自动EPD系统用于氧化 (ZnO) 微结构合成.
- 实施和评估一个生物灵感的自适应性神经模糊推理系统 (ANFIS) 以优化EPD参数.
- 为了证明系统在预测ZnO纳米片沉积的最佳条件方面的准确性.
主要方法:
- 一个半自动的EPD系统是使用一个电位控制的化学反应器设计的.
- 一个ANFIS控制器被开发和训练,使用实验数据将沉积参数与ZnO涂层特性 (厚度,多孔性) 相对应.
- 扫描电子显微镜 (SEM),X射线衍射 (XRD) 和能量散射X射线光谱 (EDS) 用于材料表征.
主要成果:
- 合成的ZnO涂层表现出一种状形态,组成均.
- ANFIS控制器在预测特定ZnO片密度的最佳沉积温度方面表现出很高的准确性.
- 取决于温度的厚度和多孔度的变化被根据ZnO片密度分为四个工作组.
结论:
- 生物启发的ANFIS控制策略显著提高了EPD过程的适应性和预测能力.
- 开发的系统提供了一个多功能工具,用于生产具有精确特征的ZnO微结构.
- 未来的工作包括完善控制系统,并将其应用扩展到其他材料和复杂的沉积场景.
