CN1301892A - 缝纫机的可动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种缝纫机,能够实现摩擦接触部的无供油化,同时可削减制造负荷,实现轻量化。用米糠陶瓷构成以高速、高负荷作滑动移动和旋转移动等移动的缝纫机上又摩擦又接触的摩擦面。例如,对于构成缝纫机驱动部的轴和轴承,轴承具有在由金属制成的作为轴承外框的壳体构件的内部,固定嵌合由米糠陶瓷制成的轴瓦状成形品的结构;根据上述结构,作为与轴的侧面相摩擦的轴承的内面,用摩擦系数小的米糠陶瓷形成,能够实现无供油化。

Description

缝纫机的可动装置
本发明涉及一种能够实现滑动与旋转部分的无供油化的缝纫机。
以往,带有很多以高速、高负荷作滑动移动和旋转移动等部件彼此之间又摩擦又接触部分的工业用缝纫机的驱动部,主要是由轴和轴承构成。而且,轴和轴承的结构,一般的是金属材料彼此的组合,为不发生金属材料彼此的烧烤或异常磨损,例如磨蚀损耗,在很多场合采用供给润滑油的结构。
当向工业用缝纫机的所述接触部供给润滑油的时候,由于润滑油在接触部的摩擦生热而有磨损损耗,因此必须设置供油装置强制供给润滑油。作为供油装置具有,例如,向接触部供给润滑油的分配油路径,和储存润滑油的油盘,和将润滑油吸出的泵等。根据这种结构,能够由泵从油盘中吸出润滑油,同时经分配油路径,向各接触部循环供给润滑油。
而且,随着滑动移动、旋转移动等而产生的磨损和随着滑动移动、旋转移动等而产生的阻力,很大程度受由滑动移动或旋转移动等的速度以及滑动移动或旋转移动时所施加的面压力(负荷)决定的PV值左右。即,所述速度越大,或者所述面压力越大,摩擦率越大,磨损和所产生的阻力就越大。
但是,在具有向接触部供给润滑油的上述结构的缝纫机中,例如,当润滑油的供给量过多时,在以高速动作的针杆作上下往复运动、挑线杆作摇动运动和针杆曲柄连杆作旋转运动时,会发生润滑油向周围溅射、润滑油漏出缝纫机架外而弄脏缝料的现象。
而相反,当润滑油的供给量太少时,会产生接触部的异常磨损和烧烤。
而且,如上所述,若具有向接触部供给润滑油的供油装置,缝纫机的部件就会增加,这不仅仅只是增加了制造负荷和成本,也增加了缝纫机的重量,所以就有了对缝纫机的无供油化的要求。
为了实现无供油化,在作为接触部的摩擦面的金属材料表面上进行涂覆处理,例如,曾试过TiN、DLC等陶瓷薄膜和润滑用MoS2或涂覆聚四氟乙烯的结构或耐磨损性树脂材料、碳纤维增强树脂(CFRP)结构。
但是,在金属材料表面上的所述涂覆,随着长时间的使用涂覆会磨损或剥离而失去其效果。而且,以往的耐磨损性树脂材料,一般来说热膨胀系数较大,所以随着滑动移动和旋转移动等所产生的热会产生较大变形。并且,以往的耐磨损性树脂材料,一般来说若要得到足够的精度经常要在加工上费工夫,并且容易磨损。
所以,如上所述,鉴于所述事实,本发明的目的是提供一种能够实现接触部的无供油化,同时,能够削减制造负荷和实现轻量化的缝纫机。
本发明之1的缝纫机具有,例如,如图1所示,随着滑动移动,旋转移动等部件的移动,部件彼此具有又摩擦又接触的接触部,其特征在于,至少一方部件的所述接触部是由硬质多孔性碳素材料构成。
根据所述构成,由于该硬质多孔性碳素材料的摩擦系数小,所以能够减小部件彼此边接触边移动时的磨损量,同时也可以降低发热。因此,能够提高接触部的耐磨损性和耐烧烤性,可以实现无供油化。
而且,由于在所述接触部不用供给润滑油等,所以就没有必要设置向缝纫机供给润滑油的分配油路径,油盘,泵等的供油装置,能够实现缝纫机的轻量化。
而且,接触部的所述部件是由比金属材料密度小的硬质多孔性碳素材料构成,所以能够进一步实现缝纫机的轻量化。
而且,由于不需要供给润滑油的供油装置,能够削减缝纫机部件数,可降低缝纫机的制造负荷,同时可有助削减制造成本。
另外,沿轴方向往复作直线滑动移动的动作,或以轴的中心作旋转移动的动作,或也可以作边滑动移动边旋转移动的动作。
而且,可以是将沿轴方向的滑动移动或旋转移动,或者两者的组合移动的圆柱状的轴与具有插入该轴的圆筒状的圆筒部的轴承配合的结构,而且,也可以是将在长度方向作直线滑动移动的具有任意截面形状的轴与具有与该轴的截面形状吻合形状的内筒部轴承配合的结构。
例如,若能将本发明之1的结构适用于这些在摇动台上设置的轴承(针杆上轴衬19A,针杆下轴衬19b)、挑线杆滑动轴承、具有连杆关系的轴承等,就能够很好地实现无供油化。
而且,例如,本发明之1的结构适用于所述轴承时,例如,将由轴瓦状的硬质多孔性碳素材料作成的部件固定在构成外框部件的内侧面的结构也很好。
而且,作为接触部,例如,缝纫机的驱动部具有的行程块,为给该行程块导向设置的滑槽,包括该行程块沿滑槽摩擦接触,移动的情况。这时,如果行程块和滑槽的摩擦的部分用硬质多孔性碳素材料作成,就能够很好地实现无供油化。
而且,在缝纫机的接触部的摩擦面上使用上述硬质多孔性碳素材料的结构与向接触部供给润滑油的结构结合使用,也可以实现供油量的减少。
而且,应该用所述硬质多孔性碳素材料形成的部分,可以在多数部件的摩擦面中只有1个部件的摩擦面用所述硬质多孔性碳素材料形成,也可以在构成所述摩擦面的所有的面用所述硬质多孔性碳素材料形成。
而且,也可以将接触部的多数部件本身,各个都用所述硬质多孔性碳素材料作成。
而且,也可以在作为基础材料的金属部件摩擦面上固定由硬质多孔性碳素材料作成的部件。另外,在外轴构件上固定硬质多孔性碳素构件,例如,可以用粘接剂,也可以用螺钉固定的机械方法。
而且,所述硬质多孔性碳素材料,例如,至少是用含有纤维素材料和树脂的混合材料,通过包括由该材料制成成形品的工序和将该成形品烧成碳化工序的制造方法制成。
例如,在将糙米精制成白米的过程中产生米糠,正确地讲,从米糠中除去油的脱脂糠是很好的纤维素材料。在该脱脂糠中浸渗树脂,然后压缩制成成形品,在此之后,干燥制成干燥成形品,将该干燥成形品放入惰性气体,例如,氮气氛中进行热处理,碳化烧成,通过这些工序制造。这就是米糠陶瓷。
这时,由于使用后废弃也不会有害于自然环境,适于优化环境,同时原料(脱脂糠)丰富并可稳定确保。而且,如果使用脱脂糠,就可以降低木材使用量,能够抑制对世界有限的森林资源的砍伐。
而且,在所述米糠陶瓷的制造中所说的树脂,使用的是能够通过热处理碳化的各种树脂材料,具体地说,例如,最好使用苯酚树脂等的热固性树脂。
通过上述的制造方法得到的硬质多孔性碳素材料,例如,可以用模具制出所述成形品,或者用挤出,切削等广泛性高的各种加工能够容易地制成所述成形品。因此,能够容易地制出复杂形状的成形品,能够将制造成本控制在低成本上。
而且,所述硬质多孔性碳素材料,在将成形品烧成碳化工序中,由于具有随烧成温度能够调整硬度的性质,所以可以制出部件所需要的硬度。
而且,所述硬质多孔性碳素材料,由于气孔率随烧成温度而变化,具有能够调整密度的性质,所以可以制出对应PV值使用条件的密度。
本发明之2的缝纫机,包括本发明之1的缝纫机,其特征在于,所述2个部件中的一方的部件具有金属环状部,另一方的部件具有与所述环状部内嵌合的轴状部,至少一方的接触面是由所述硬质多孔性碳素材料制成。
根据所述结构,作为摩擦面的接触面由上述硬质多孔性碳素材料制成,与本发明之1同样,能够实现无供油化。
而且,所述轴状部和所述环状部的结构,例如如图1所示,能适用于构成缝纫机驱动部的轴和轴承,能够实现在该轴和该轴承的接触部的无供油化。
这时,作为外筒部和内筒部的材料,不一定由一种材料制成,也可以由多种材料制成。
而且,制成内筒部材料的硬质多孔性碳素材料,只要能固定在作为所述摩擦面的面上,圆筒状、板状等无论什么形状都可以。
本发明之3的缝纫机,是本发明之1或2的缝纫机,其特征在于,用所述硬质多孔性碳素材料形成的所述接触面,基于所述硬质多孔性碳素材料的气孔,具有很多凹部。
根据该结构,至少在2个材料相互又摩擦又接触的摩擦面的凹部中,容纳有在磨损的初期阶段产生的磨损粉。在凹部中容纳的磨损粉,在又摩擦又接触时,能使摩擦系数降低(自润滑性),所以能够实现无供油化。
而且,根据所述结构,由于在摩擦面上硬质多孔性碳素材料所具有的气孔,形成很多凹部,所以,例如凹部中可浸渗润滑脂等润滑剂,能够进一步提高耐磨性和耐烧烤性。
如上所述,所述硬质多孔性碳素材料,根据制造条件能够改变密度(气孔率),所以,例如制成在高气孔率的硬质多孔性碳素材料中浸渗润滑脂等润滑剂的结构,由于可以浸渗很多润滑剂,因此能够进一步提高耐磨性和耐烧烤性。
而且,所述硬质多孔性碳素材料,由于是所谓多孔质材料,在其内部也存在很多气孔。所以,即使硬质多孔性碳素材料的表面由于磨削,还会露出内部的新孔,能够在表面上形成很多凹部。
下面,对附图以及符号进行说明。
图1为本发明实施例1缝纫机10驱动部的分解立体图。
图2为上述例缝纫机10驱动部的侧视图。
图3为上述例的变形例缝纫机20驱动部的分解立体图。
图4为作为缝纫机接触部的上线梭拱座部的侧视图。
图5为将由米糠陶瓷制成的轴瓦固定在内面上的轴承的剖视图和米糠陶瓷剖面的模式图。
在上述附图,10、20-缝纫机,11-上轴(轴状部件),1D-摇动轴(轴状部件),12B、18A、16A、23A、23B-轴(轴状部件),27A-轴,17-针杆,100-轴承(环状部件),11A-上轴前轴承,19A-针杆上轴承(环状部件),19B-针杆下金属件(环状部件),1CA-摇动轴金属件(环状部件),11Aa、13A、13C、15A、19Aa、19Bb、1Ca、22A、24A、24B、27A-内筒部,101-壳体构件(外筒部),102-成形品(内筒部),102B-凹部。
实施例
以下,参照图1、2对本发明的实施例1的缝纫机10进行说明。
以往的具有供油装置的缝纫机,是以驱动部的滑动移动和旋转移动等接触部为中心供油,以下以实施例1的缝纫机10驱动部的接触部为主体进行说明。而对于驱动部以外的结构,也能够适用于与以往缝纫机同样的结构。
实施例1的缝纫机10有摩擦的驱动部,具有作滑动移动和旋转移动的轴和与该轴配合的轴承。而且,还具有沿中心轴作旋转移动的上轴11,和作为该上轴11轴承的上轴前轴承11A,和将上轴11的旋转移动变换为上下方向的滑动移动的针杆曲柄连杆13,和向机针1B供给面线的挑线杆16,和作为该挑线杆16上轴16A的轴承的挑线杆滑动轴承15,和针杆17,和该针杆17上的针杆拱座18,和作摇动移动的摇动轴1D,和具有针杆上轴承19A和针杆下金属件19B的摇动台19,和在该摇动台19上滑槽19C中被导向在上下方向滑动移动的滑块14,和作为摇动轴1D的轴承的摇动金属件1C。
而且,所述结构的元件中,作滑动移动和旋转移动的轴和轴承部件,例如,具有如图5(b)中所示的轴承100(环状部件)的结构。
即,轴承100,在由金属制成的该轴承100外框的圆筒状壳体构件101(外筒部)的内部,嵌合固定着用米糠陶瓷(前述)制成的轴瓦状成形品102(内筒部)。而且,该轴承100,以轴瓦状成形品102的内面102A作为与作滑动移动和旋转移动等移动的轴(图中未出示,轴状部件)配合的轴承。而且,如图5(a)中所示,与轴的侧面接触(图中未出示)作为摩擦面的内面102A上,由于米糠陶瓷所具有的气孔而形成了很多凹部102B,容纳着在摩擦的初期阶段产生的磨损粉102C。当轴(图中未出示)与内面102A摩擦时,磨损粉102C起固体润滑剂作用,成为能实现无供油化的材料。
上轴前金属件11A,如图1、2所示,具有内筒部11Aa,在该内筒部11Aa的内面上嵌合固定着用米糠陶瓷制成的轴瓦。而上轴前金属件11A作为支持作旋转移动的可自由滑动和旋转的上轴11的轴承。
在上轴11的—方的端部,固定着平衡锤11B。该平衡锤11B具有配合孔11Ba,该配合孔11Ba是能够固定接合平衡锤11B与针杆曲柄连杆13的接合轴12的孔。
在该接合轴12上,设有缺口12A,同时平衡锤11B具有带螺纹的配合孔11Bb、11Bb,通过螺钉11Bc、11Bc与11Bb、11Bb螺纹接合,将接合轴12固定在平衡锤11B的配合孔11Ba中。这样,能够使平衡锤11B与接合轴12一体旋转。
针杆曲柄连杆13,具有内筒部13A,该内筒部13A可自由滑动和旋转地支持所述接合轴12上的轴12B,同时还具有与挑线杆滑动轴承15的轴15B嵌合的配合孔13B,和与针杆拱座18的轴18A自由滑动,旋转嵌合的内筒部13C。在内筒部13A、内筒部13C上嵌合固定着由米糠陶瓷制成的轴瓦,它们分别作为作滑动移动和转动移动的轴12B轴、18A的轴承。
挑线杆滑动轴承15具有内部筒15A,同时还具有与针杆曲柄连杆13的配合孔13B嵌合的轴15B。在内部筒15A上,嵌合固定着由米糠陶瓷制成的轴瓦,并作为支持挑线杆16的轴16A在其上可自由滑动和旋转的轴承。
针杆拱座18,在该针杆拱座18的带有螺纹的配合孔18B中以螺纹接合着螺钉18C,将针杆拱座18固定在针杆17上。而且,针杆拱座18,具有轴18A,该轴18A与针杆曲柄连杆13上的内筒部13C嵌合。
滑块14,在该滑块14的配合孔14A中,嵌合固定着插入在针杆曲柄连杆13上的内筒部13C中的轴18A的端部。
而且,滑块14由摇动台19上的滑槽19C导向,沿该滑槽19C能够上下方向滑动。这样,针杆17就能相对于摇动台19在上下方向移动。滑块14全部由米糠陶瓷制成,该滑块14的两侧面和背面与滑槽19C又摩擦又接触,沿滑槽19C滑动。
滑块14,并不限定于将该滑块14全部用米糠陶瓷制成,作为与滑槽19C的摩擦面的滑块14的两侧面和背面的部分固定上用米糠陶瓷制成的构件即可。
摇动台19,其上端部具有针杆上轴承19A,和其下端部具有针杆下轴承19B,和具有为滑块14导向的滑槽19C。而且,在摇动台19上固定着摇动轴1D一方的端部,能够与摇动轴1D的摇动移动一体作摇动移动。
针杆上金属件19A具有内筒部19Aa,针杆下金属件19B具有内筒部19Ba,在内筒部19Aa和内筒部19Ba上嵌合着由米糠陶瓷制成的轴瓦。而有针杆上金属件19A和针杆下金属件19B,作为支持着与该针杆上金属件19A和该针杆下金属件19B连通的所设置的针杆17在上下方向自由地滑动移动的轴承。
而且,在滑槽19C与滑块14接触的部分,也可以采用固定用米糠陶瓷制成的构件。
而且,在摇动台19的下端部,具有为安装机针1B的机针安装块lA。该机针安装块1A具有带螺纹的轴1AA,在设置在摇动台19上的针杆17的下端部具有带螺纹的配合孔17A、17A以螺纹接合固定着轴1AA。而针安装块1A,用螺钉1AC、1AC可将机针固定带螺纹的配合孔1AB中。
摇动轴轴承1C,具有内筒部1CA,在该内筒部1CA中嵌合固定着由米糠陶瓷制成的轴瓦。而摇动轴轴承1C,作为作摇动移动的摇动轴1D的轴承。
米糠陶瓷,在一般的制造方法中,设定随制造时的烧成温度而变化的硬度。所以本实施例使用的米糠陶瓷的硬度设定在能够用于缝纫机的滑动和转动部位的维式硬度(HV)约40~150(MPa)的范围内。
而且,米糠陶瓷,同样,根据烧成温度气孔率也发生变化,所以能够调整其密度。因此,就该缝纫机而言,密度设定在约为1.08×103~2.0×103(kg/m3)的范围内。这样,例如若与铜比较能够实现5~8倍的轻量化,若与铝比较能够实现1~3倍的轻量化。
为此,如上所述,在米糠陶瓷作为轴承使用时,由于能实现轻量化,降低了轴与轴承摩擦或接触时作用的面压,并有助于消减PV值,能够提高耐磨损性和耐烧烤性。
而当在高PV值条件的接触部使用时,可以向气孔内部浸渗润滑脂等润滑剂。这时能进一步提高耐磨损性和耐烧烤性。此外,若使用加大气孔率,即缩小密度的米糠陶瓷浸渗润滑剂的结构,也可提高耐磨损性和耐烧烤性。
而且,米糠陶瓷,在制造工序中能够根据烧成温度设定摩擦系数在0.06~0.18的范围内。
而且,所述米糠陶瓷,在制造工序中能够根据烧成温度设定压缩强度在50~100MPa的范围内。
下面,实施例1的缝纫机10的制造方法,该缝纫机10驱动部的所述各结构的元件中,作为接触部分的摩擦面的部分由米糠陶瓷制造以外能够象以往的缝纫机同样制造。
即,上轴前金属件11A、针杆曲柄连杆13、挑线杆滑动轴承15、摇动台19、摇动轴金属件1C等的作为轴承的内筒部11Aa、13A、13C、15A、19Aa、19Ba、1CA的内面的摩擦面的部分上,例如,将通过上述的制造方法制造的由米糠陶瓷作成的轴瓦用粘接剂或机械固定的方法(例如,螺钉固定)嵌合固定。
而且,滑块14,例如,该滑块14的全部由米糠陶瓷制成。这时,在摩擦面的部分,也可以将由米糠陶瓷制成的构件用用粘接剂或机械固定的方法固定。
另外,使用由米糠陶瓷形成的摩擦面的以上各结构的构件,与以往同样,也能够制造出缝纫机10。
根据以上本发明的实施例1的缝纫机10,上轴前金属件11和针杆曲柄连杆13等上的轴承部分和滑块14等的又摩擦又接触的摩擦面部分,用摩擦系数小的米糠陶瓷形成。而且,在该摩擦表面上,由于具有气孔造成的很多凹部,能够容纳起固体润滑剂作用的磨损粉。因此,能够降低磨损量,同时还可抑制发热,实现缝纫机10的无供油化。
而且,由于不用供给润滑油,所以就没有必要设置为供给润滑油的供油装置,能够实现缝纫机的轻量化。而且由于使用密度小的米糠陶瓷,所以也能够实现缝纫机的轻量化。
特别是,在实施例中,由于摇动台19全部用米糠陶瓷形成,所以能够降低支持固定摇动台19的摇动轴1D的摇动轴轴承1C的PV值,提高摇动轴金属件1C的耐磨损性。而且,由于能够降低摇动台19的摇动惯性力,所以,针杆可以正确地摇动,形成好看的线迹。
而且,由于不需要供油装置,能够消减缝纫机部件数,可降低缝纫机的制造负荷,同时可消减制造成本。
而且,作为本实施例的变形例,也适用于图3中所示结构的缝纫机20的驱动部。
图3中的驱动部具有:平衡锤21,和挑线杆曲柄22,和将平衡锤21和挑线杆曲柄22以及曲柄连杆24接合的接合轴23,和将旋转移动变为上下移动的曲柄连杆24,和固定在该曲柄连杆上的滑块25,和在下端部支持机针29的针杆26,和将该针杆26与曲柄连杆24接合的针杆拱座27,和固定在针杆26下端部的机针安装块28。
当所述缝纫机20的驱动部动作时,挑线杆曲柄22上带有的内筒部22A的内面,和接合轴23上带有的轴23A的侧面的部分,和曲柄连杆24上带有的内筒部24A,和接合轴23上带有的轴23B的侧面的部分,和曲柄连杆24上带有的内筒部24B,和针杆拱座27上带有的轴27A的侧面的部分,是又摩擦又接触的轴和轴承的接触部。
所以,在所述内筒部22A、24A、24B的内面,嵌合固定着用米糠陶瓷制成的轴瓦状构件,所以,能够实现缝纫机20的驱动部动作时的无供油化。
而且,滑块25,与实施例1的缝纫机10同样,与其他部件又摩擦又接触时,在该滑块25摩擦面的部分,也可以采用固定用米糠陶瓷制成的构件的结构。
而且,如图4所示,也可适用于上线梭拱座轴承部40。
上线梭拱座轴承部40,如图4所示,具有驱动上线梭的上线梭驱动轴42,和支持可自由滑动和转动的该上线梭驱动轴42的上线梭导向轴承41。
作滑动移动和转动移动等上线梭驱动轴42的侧面和上线梭导向轴承41的内面41Aa成为又摩擦又接触的接触部。所以,在上线梭导向轴承41的内面,嵌合固定用米糠陶瓷制成的轴瓦状构件,能够实现无供油化。
而且,上线梭导向轴承41,例如,可自由旋转地支持和设置在上线梭导向支撑(图中未出示)上。而且,上线梭导向金属件的侧面41a和上线梭导向支撑(图中未出示)成为又摩擦又接触的接触部。所以,可以采用沿上线梭导向轴承41外周面形状固定用米糠陶瓷制成的构件的结构。
而且,上线梭导向轴承41,其内面41Aa和侧面41a是摩擦面,所以,也可以采用将上线梭导向金属件41全部用米糠陶瓷形成的结构。
而且,例如图5(b)所示,对于接触部的部件(轴承100),可以采用使用与硬质多孔性碳素材料不同的材料形成外框的部件(壳体构件101),同时在作为该外框的构件的摩擦面部分,固定用硬质多孔性碳素材料制成的构件(成形品102)的结构。这时,作为与硬质多孔性碳素材料不同的材料,例如,使用金属材料等,能够赋予又摩擦又接触的部件机械强度和耐久性。
当然,也可将硬质多孔性碳素材料适用于上述实施例说明以外的缝纫机部件。
根据本发明之1的缝纫机,用摩擦系数小的硬质多孔性碳素材料制成形成所述摩擦面的部分,能够实现无供油化。
而且,不需要向所述接触部供给润滑油的供油装置,因此能实现轻量化。而且,例如由于使用的是比金属等密度小的硬质多孔性碳素材料,所以,可进一步实现轻量化。
而且,由于不需要供油装置,因此能够削减缝纫机部件数,可降低缝纫机的制造负荷和削减制造成本。
根据本发明之2的缝纫机,轴状部沿环状部的内面在圆周方向上的旋转移动,或沿内面的轴方向滑动移动,同时由于其摩擦面是由上述硬质多孔性碳素材料制成的,所以,与本发明之1同样,能够实现对构成缝纫机驱动部的轴和轴承的无供油化。
根据本发明之3的缝纫机,在摩擦面具有的凹部中,容纳着在摩擦初期阶段产生的磨损粉,该磨损粉具有降低摩擦或接触时的摩擦系数的自润滑性,所以能够实现无供油化。

Claims (3)

1.一种缝纫机的可动装置,相互接触的2个部件作相对的滑动移动和旋转移动,其特征在于,所述部件的至少一方的接触面用硬质多孔性碳素材料形成。
2.按照权利要求1中所述的缝纫机的可动装置,其特征在于,所述2个部件中一方的部件,具有金属的环状部,另一方的部件,具有与所述环状部内嵌合的轴状部,至少一方的接触面是用硬质多孔性碳素材料形成。
3.按照权利要求1或2中所述的缝纫机的可动装置,其特征在于,用硬质多孔性碳素材料形成的所述接触面,基于所述硬质多孔性碳素材料的气孔,具有很多凹部。
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