纤维新材料

• 基于自组装和UV-辐射的GO/PES/SPSf复合膜的制备及其染料/盐选择性分离性能

  李建新;陶然;胡梦洋;崔振宇;马小华;

  为实现染料和盐选择性分离，以PES/SPSf共混超滤膜为支撑体，采用层层自组装构建氧化石墨烯（GO）负载PES/SPSf复合膜，并且借助UV-光辐射（15 min）实现GO功能层与支撑层进一步交联及固定化，最后成功制备出GO/PES/SPSf复合膜；重点考察GO负载量对膜表面形貌、断面结构、亲水性、荷电性和渗透分离性能的影响。结果表明：当GO负载量为202 mg/m~2时，制备的复合膜纯水渗透率为53 L/（m~2·h·bar）(1 bar=0.1 MPa)，对靛蓝磺酸钠（ICO）截留率为87.9%；在不同pH值和高含盐染料废水处理过程中，该复合膜对刚果红（CR）的截留率在90%以上，通量恢复率高达83%，表现出优异分离性能和运行稳定性。

  2022年01期 v.41;No.202 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 3517K]
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• 磺化聚砜膜水/盐传输性能的调控

  孟建强;冯广丽;张琛琛;

  为了更好地调控磺化聚砜膜的水/盐传输性能，采用溶剂挥发法制备出致密的磺化聚砜膜，并研究磺酸基团含量对膜性能的影响。以溶解-扩散理论为基础，研究磺化度较低的磺化聚砜膜的水渗透系数、水溶解度系数、水扩散系数、盐渗透系数、盐溶解度系数和盐扩散系数。结果表明：相对磺化度较高的BPS(H)膜，磺化度较低的BPS(H)膜的水溶解度系数较低，水渗透系数、水扩散系数、盐渗透系数、盐溶解度系数和盐扩散系数随之降低；在相同磺化度的BPS(H)膜中，酸型膜的水和盐的渗透、扩散和溶解度系数都比盐型膜的要高；BPSH-10膜的水溶解度系数为0.13，其扩散水渗透系数为1.00×10-7 cm2/s，达到了相对较高的水平。不同磺化度的膜吸水率越高，水渗透和盐渗透系数越高，水/盐选择性越低。

  2022年01期 v.41;No.202 10-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 867K]
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• 玻璃纤维负载Fe_3O_4催化膜的制备及其降解染料性能

  赵永男;黄国辉;高海燕;安仁德;吕铭含;

  为了拓宽芬顿反应的pH值使用范围并减少铁淤泥，通过溶剂热法，以氯化铁为前驱体，玻璃纤维为载体，乙二醇为溶剂，成功制备了玻璃纤维负载Fe_3O_4薄膜的非均相芬顿催化剂，并研究其降解染料性能；采用XRD、FESEM、HTEM等测试手段表征了材料的结构和形貌。结果表明：Fe_3O_4纳米球形颗粒粒径较小，均匀负载到玻璃纤维表面，形成表面粗糙的颗粒膜；在模拟太阳光辐照条件下，加入0.16 g/L的催化剂和3mmol/L的H_2O_2,40 mg/L的活性红溶液在50 min后降解率达到100%，而暗环境下催化剂和H_2O_2共存条件下的降解率只有35.3%；该催化膜在高pH值下也表现出较高的活性，pH=8.5时，活性红的降解效率仍然达到69.6%。该催化膜对活性红溶液进行6次循环降解，活性红溶液仍然能够实现100%脱色。

  2022年01期 v.41;No.202 16-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K]
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• 磁化方式对磁絮凝-膜过滤工艺的影响

  孙冬旭;崔钊;高磊;蔺能;贾辉;

  为了减缓膜污染，通过对比不同的磁化方式下溶液中铁形态分布的差异，研究磁混凝工艺中不同磁化方式对于水中污染物质去除率以及对膜污染的影响，在响应曲面分析法下得到磁种和混凝剂的最佳配比。结果表明：在混凝剂加量70 mg/L、磁种粒径500目的最佳条件下，磁化聚合硫酸铁（PFS）+Fe_3O_4溶液中有效形态磁化颗粒占比最大，稳定阶段的平均膜通量最大可达45 L/（m~2·h）。故可通过磁化方式调节PFS中铁形态分布，增大有效形态占例，达到强化混凝、减缓膜污染的效果。

  2022年01期 v.41;No.202 21-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 2362K]
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染整与化工

• 超薄Fe_1Ni_4OH纳米片电催化剂的制备及其性能

  初园园;邓柏晗;谭小耀;

  为解决铁掺杂镍基催化剂中金属离子调控不足及活性位点暴露不充分等问题，采用简单的硼氢化钠一步还原法，室温下通过调控金属Fe的掺杂量成功制备出超薄Fe_1Ni_4OH纳米片电催化剂用于析氧反应（OER）；对所制催化剂进行XRD、SEM、TEM及XPS等物理表征以研究其结构性能关系，并对其进行电化学表征以研究其OER性能。结果表明：经铁/镍离子比例调控所得的Fe_1Ni_4OH纳米片催化剂具有类似α-Ni(OH)_2的结构，为催化OER反应提供活性位点，且其独特的3D纳米片状结构能够暴露出更多的活性位点进而提高催化性能；Fe_1Ni_4OH纳米片在0.1 mol/L KOH溶液中表现出最佳的OER性能，在电流密度达到10 m A/cm2时的超电位仅为247 mV，具有87 mV/dec的Tafel斜率，在10 000 s计时安培测试中表现出优于IrO_2的稳定性。

  2022年01期 v.41;No.202 28-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1959K]
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• 正十八烷基化聚（苯乙烯-co-马来酰亚胺）梳状聚合物制备及表征

  石海峰;王延鹏;

  为探究由聚（苯乙烯-co-马来酸酐）（SMA）和正十八烷基胺（C18NH2）所构成的梳状聚合物主侧链间不同键接方式对其结构和性能的影响，以SMA为主链，以C18NH2为侧链，通过酰胺反应（开环反应）和酰亚胺反应（闭环反应），制备了十八烷基化聚（苯乙烯-co-马来酸酐）（SMAC18N）和聚（苯乙烯-co-马来酰亚胺）（SMIC18N）梳状聚合物；通过傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热分析（DSC）、热重分析（TGA）等方法对比研究了SMAC18N和SMIC18N梳状聚合物的热行为和结晶行为。结果表明：SMAC18N出现明显侧链结晶行为，而SMIC18N未出现热行为和结晶现象；SMIC18N的热失重温度为370℃，而SMAC18N为202℃；SMIC18N表现出明显疏水能力，疏水角为101.9°。这说明主侧链键接方式对侧链烷基有序堆积结构和热性能有显著影响。

  2022年01期 v.41;No.202 34-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 832K]
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• 支链化延展型阴离子表面活性剂在聚甲基丙烯酸甲酯表面的吸附行为

  赵濉;江琴;杜悦春;张磊;王明霞;张路;

  为研究不同结构的表面活性剂在固体表面的吸附性能，利用座滴法研究支链化延展型阴离子表面活性剂十二烷基（聚氧异丙烯）8硫酸盐（G-C_(12)PO_8S）和十六烷基（聚氧异丙烯）8硫酸盐（G-C_(16)PO_8S）在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）表面的润湿性，考察延展型表面活性剂的支链化程度对吸附行为的影响，并讨论粘附张力、固液界面张力及粘附功的变化规律。结果表明：当浓度低于临界胶束浓度（cmc）时，PO基团的特殊性质增强了表面活性剂分子与PMMA表面的极性相互作用，表面活性剂通过极性基团吸附在PMMA表面，疏水尾链指向溶液，导致PMMA表面被疏水化；当浓度高于cmc时，表面活性剂分子倾向于在PMMA-溶液界面形成聚集体，亲水头指向溶液，导致固体表面被亲水改性；在疏水改性时，表面活性剂分子的支链化程度起主导作用；而在亲水改性时，空间阻碍起主导作用。

  2022年01期 v.41;No.202 39-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1135K]
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• 废旧聚丙烯纤维片材在预防土壤盐碱化中的应用

  魏俊富;王迪;邹凯健;张环;孔志云;

  为了预防盐碱土壤面积进一步扩大，通过在土壤根生区以下铺设聚丙烯材料作为土壤毛细屏障，通过阻断土壤水盐运移的途径防止土壤盐碱化。研究结果表明：聚丙烯非织造布与其他聚丙烯材料相比能够更有效阻隔土壤水盐的运动，避免根生区土壤盐碱化；在试验周期内，铺设聚丙烯非织造布土柱上层土壤电导率为0.61 mS/cm，与对照组表层土壤电导率31.8 mS/cm差距较大，聚丙烯扁平丝材料作为阻隔材料时上层土壤电导率与对照组相似。这说明聚丙烯无纺布能有效阻断土壤盐水的转移，从而防止土壤盐碱化的发生，对土壤盐碱化的预防具有潜在应用价值。

  2022年01期 v.41;No.202 47-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1561K]
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电子信息与自动化

• 无线电能充电系统中纳米晶复合屏蔽结构的屏蔽性能

  张献;王禹潮;杨庆新;沙琳;刘立东;

  针对电动汽车无线充电系统屏蔽背部空间的漏磁问题，提出一种边缘加厚的新型纳米晶复合屏蔽结构。通过建立多层复合屏蔽数学模型，仿真计算分析不同屏蔽结构背部空间磁通密度。结果表明：边缘加厚纳米晶复合屏蔽结构对于屏蔽背后空间漏磁场具有较好的抑制效果，相比于单层纳米晶复合屏蔽磁通密度下降了25%～26.1%，相比于铁氧体+铝板结构磁通密度下降了50%～55.7%，屏蔽结构的屏蔽效能高22.9%～26.7%，有效地减少了屏蔽的漏磁。

  2022年01期 v.41;No.202 52-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 2844K]
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• 基于机器视觉和支持向量机的带式输送机矸石检测方法

  苗长云;陈雯;

  针对现有带式输送机矸石检测中存在可靠性、准确性和实时性差的问题，提出了一种基于机器视觉和支持向量机的带式输送机矸石检测方法。该方法利用摄像机采集带式输送机运输的物料（煤和矸石）图像，采用中值滤波、拉普拉斯锐化、Otsu算法图像分割以及Canny算子边缘检测对物料图像进行预处理，提高图像质量；采用直方图算法提取煤和矸石图像的特征参数；采用支持向量机算法实现对煤和矸石的分类与识别；采用质心法确定矸石在图像中的位置。结果表明：该方法在线检测带式输送机运输物料中的矸石的识别率能够达到91.8%，矸石检测准确率高；单张处理图像的时间在40 ms左右，能够很好地实现实时检测；矸石定位准确率高，为后续机械手臂的抓取提供保证，解决了带式输送机矸石检测中存在可靠性、准确性和实时性差的问题。

  2022年01期 v.41;No.202 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 773K]
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• 基于迁移学习的永磁除铁器输送带断裂检测

  李现国;刘晓;冯欣欣;

  为解决现有的永磁自卸除铁器输送带断裂检测方法不精确、检测装置易损坏、安装复杂的问题，提出一种基于迁移学习的视频检测方法。首先采用模板匹配技术选取弃铁输送带的特征图像，得到源图像中的ROI区域；然后通过对图片进行随机旋转、裁剪、亮度变换扩充数据量，并自制了数据集；随后基于Fine Tuning迁移学习方法，使用Pytorch架构，利用Python语言对ResNet18网络模型进行训练，解决了因样本数量不足、学习效果差的问题。实验结果表明：弃铁输送带断裂检测的准确率可达93.74%，图像处理速度为17帧/s；将训练好的ResNet18网络模型布署到Jetson TX2嵌入式开发平台，当检测到故障时可现场实时报警；通过TCP/IP协议与监控终端系统进行数据通信，进行数据与输送带图像的实时显示，最终构建弃铁输送带断裂检测系统。

  2022年01期 v.41;No.202 66-72+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2144K]
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• 基于张量分解的电阻抗三维成像方法

  李秀艳;尉蕾;王琦;段晓杰;马会梅;陆纪璇;

  针对现有的三维电阻抗成像只是对图像横截面的单独重建，然后罗列为三维进行显示，没有考虑到不同图层间的关联性，致使图像信息利用不充分的问题，提出一种基于张量分解的电阻抗三维成像方法。该方法将实验中测得的数据建立张量模型，使用张量分解可以对胸腔进行直接三维重建，能够充分利用图层间的关联性；并将该方法与总变差正则化（Total Variation,TV）成像算法、Tikhonov正则化重建算法进行实验对比。实验结果表明：基于张量分解的电阻抗三维成像方法，可以充分利用图像的空间结构信息，考虑图像层与层之间的关联特性，能够更加接近肺部的真实情况，准确地反映肺的状态，进而提高图像重建质量；基于张量分解的电阻抗三维成像方法相比于二维张量重建方法，将图像的峰值信噪比（PSNR）提高了13.8%。由此可得，与Tikhonov正则化以及TV成像算法相比，基于张量分解的电阻抗三维成像方法更适合电阻抗的图像重建工作。

  2022年01期 v.41;No.202 73-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 3128K]
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机械设计与制造

• 提综臂辅助旋铆机械手动力学建模及控制仿真

  梁栋;梁正宇;杨建成;徐振宇;

  为实现在旋铆加工过程中对零部件的高速、高精度抓取-摆放之目的，以多臂织机提综臂的自动化加工为背景，提出一种新型辅助旋铆并联机械手的动力学建模及控制策略。首先，介绍机器人机构的结构特征及自由度类型；其次，建立闭环矢量方程，得到了位置正逆解的解析表达式，进而通过求导，建立了速度映射模型；再次，基于第一类拉格朗日方法，建立了系统逆刚体动力学模型，得到关于末端执行器广义坐标的驱动力矩函数。在此基础上，设计具有PD补偿的任务空间计算力矩控制策略，并借助ADAMS与Simulink开展联合虚拟仿真，对控制参数进行整定，最终得到最优控制参数的参考值。仿真结果表明：在最大加速度为3 g时，跟踪轨迹与理论轨迹的y向误差小于0.3 mm,z向误差小于0.65 mm，控制效果良好，符合设计预期。

  2022年01期 v.41;No.202 81-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1158K]
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