纤维新材料

• 螺旋型尼龙6制冷纤维的制备及其扭转弹热效应

  王润;滕昊霖;刘雍;

  针对传统气体压缩制冷效率低、污染环境及小型化设计等问题，基于纤维加捻制备螺旋型尼龙6制冷纤维，开发扭转弹热制冷技术。通过光学显微镜对其形貌和弹簧系数进行表征，并通过万用试验机、红外热成像仪测试其力学性能、绝热制冷温度变化以及循环稳定性。结果表明：螺旋形纤维的弹簧系数随着制备载荷的增加而增加；弹簧系数为1.0的螺旋型尼龙6制冷纤维，在快速释放60%应变过程中获得最大绝热制冷温度-1.77℃；2 000次循环加载过程中，绝热温度变化依然稳定。

  2022年05期 v.41;No.206 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1568K]
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• 静电纺聚合物/相变纳胶囊复合纳米纤维的制备及性能

  王建平;杨沉;王凡;王圣斯;王学晨;

  为提高相变纳胶囊在静电纺纤维上的负载量，采用相反转温度（PIT）乳化和自由基聚合技术制备了交联聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/正十八烷纳胶囊，将其添加到聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）纺丝液中，通过静电纺丝技术分别制备了PVDF和PAN复合纳米纤维，并使用SEM、TEM、DSC和TG等方式对2种纳米纤维进行表征。结果表明：2种复合纤维均平直光滑，纺锤状较少；PVDF复合纤维平均直径在100～300 nm之间，PAN复合纤维平均直径在400～800 nm之间，纤维直径随胶囊加入量的增加而增大；PAN纤维负载相变纳胶囊的能力优于PVDF纤维，热性能更好；纳胶囊添加质量分数为9%的PAN相变纤维具有较为优良的热焓值和热稳定性，其结晶焓为22.55 J/g。

  2022年05期 v.41;No.206 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 3715K]
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• 聚二甲基硅氧烷修饰Al_2O_3陶瓷复合膜的制备及其油水乳液分离性能

  付维贵;冯浩然;刘耀威;傅斌;赵义平;陈莉;

  为实现陶瓷复合膜对油包水（W/O）乳液的高效分离，以氧化铝（Al_2O_3）和粉煤灰为原料，通过固态粒子烧结法制备陶瓷膜作为支撑层，经过材料表面羟基化、硅烷偶联剂改性和聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面改性，得到具有超疏水、超亲油性质的陶瓷复合膜。采用扫描电子显微镜（SEM）、激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）等研究其形貌及粗糙度，通过水接触角（WCA）测试、重力和动态分离实验对疏水性和W/O分离性能进行表征。结果表明：粉煤灰与Al_2O_3质量比为1∶1的复合膜F1A1经超疏水改性后，水的接触角可以达到170°，油水分离效率为92.1%；而粉煤灰与Al_2O_3质量比为3∶1的复合膜F3A1经超疏水改性后，水的接触角可以达到162°，油水分离效率为94.3%，表明采用PDMS表面改性法可以实现对膜表面的超疏水改性；超声清洗后的F1A1和F3A1膜的油水分离效率分别为90.7%和91.7%，表明这2种疏水改性陶瓷复合膜的重复利用性较好，均适用于油包水乳液的分离处理，在有机物提纯、原油生产、漏油回收等领域具有较好的应用前景。

  2022年05期 v.41;No.206 14-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1408K]
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• 隔热材料用缝合夹层毡的压缩性能

  焦亚男;秦少奇;毛丽贺;陈利;

  为研究缝合夹层毡隔热材料的压缩回弹性能，选用石英纤维平纹布包覆石英纤维针刺隔热毡，采用穿刺缝合技术对其进行全厚度缝合，制备隔热材料用缝合夹层毡，通过单次压缩以及10次循环压缩对材料进行性能测试，研究不同压缩程度对材料压缩回弹性能的影响，进一步分析材料的可重复使用性能。结果表明：经过应变分别为40%、60%以及80%的单次压缩后，材料能保持98%的极高回弹率；10次循环压缩后，材料内部部分纤维发生了永久变形，回弹率保持在90%以上，说明材料具有良好的压缩回弹性能。

  2022年05期 v.41;No.206 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1097K]
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染整与化工

• MnO@N-C双功能氧电极催化剂的制备与电化学性能

  阮艳莉;王天宇;顾祥顺;

  为了解决锰氧化物氧电极催化剂导电性差的问题，并进一步提高其催化活性，引入沸石咪唑酯骨架结构（ZIF8）材料与二氧化锰（MnO_2）材料复合，经高温煅烧后，制得具有高稳定性和双功能催化活性的MnO@N-C催化剂。采用SEM、XRD、XPS对MnO@N-C催化剂进行表征，并将其用于锌空气电池，考察该催化剂的催化性能和电池性能。结果表明：ZIF8的加入为材料提供了丰富的氮（N）源和碳（C）源，增加了催化活性位点，提高了催化剂的导电性和活性，同时，通过2种材料之间的协同作用，使MnO@N-C催化剂实现了较高的双功能性能；催化剂在碱性电解液中的氧还原（ORR）半波电位为0.78 V，与Pt/C催化剂（0.81 V）相接近，同时MnO@N-C催化剂还具有较低的Tafel斜率（113.74 mV/dec）；在10 mA/cm~2下催化剂的氧析出（OER）电位E_(j=10)为1.66 V，与贵金属催化剂Ir O_2(1.66 V）相当；使用MnO@N-C催化剂组装的锌空气电池峰值功率密度达到121 mW/cm~2，在10 mA/cm~2下可稳定循环80 h，显示MnO@N-C催化剂具有优异的电化学循环稳定性，是一种非常有前途的高性能锌空气电池氧电极双功能催化剂。

  2022年05期 v.41;No.206 27-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1737K]
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• 软模板剂添加时间对SAPO-34分子筛的合成及MTO催化性能的影响

  李渊;杨晨芳;

  为合成更高性能的多级孔SAPO-34分子筛催化剂，使用四乙基氢氧化铵（TEAOH）和三乙胺（TEA）为混合模板剂，以聚乙二醇（PEG1500）为软模板剂，采用水热合成法合成多级孔SAPO-34分子筛催化剂。考察软模板剂的添加时间对多级孔SAPO-34分子筛合成的影响；采用XRD、SEM、FT-IR、NH3-TPD、XRF和BET等多种手段对样品进行表征，并使用固定床反应器对其MTO催化性能进行评价。结果表明：聚乙二醇作为介孔导向剂和结晶抑制剂，不仅可以在微孔结构中引入介孔，还可以起到抑制晶体结晶的作用；不同时间加入软模板剂对分子筛晶体的成核和生长产生不同结果，晶化4 h和22 h时添加软模板剂得到的产品形貌规整且不存在无定形颗粒，晶化8 h和14 h时添加软模板剂得到的产品晶体存在缺陷且有无定形颗粒存在；改变软模板剂添加时间，对分子筛的酸性会产生不同影响，晶化4 h时添加PEG1500得到的样品具有最优的催化效果，表现出最长的催化寿命（180 min）以及最高的双烯选择性（91.86%）。

  2022年05期 v.41;No.206 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1964K]
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• pH值对支链甜菜碱表面扩张流变性质的影响

  李金志;徐志成;张磊;严峰;张路;

  为扩大甜菜碱类两性离子表面活性剂的应用范围，利用气泡振荡方法，研究了溶液pH值对支链化羧基甜菜碱（C16GPB）表面吸附膜性质的影响。结果表明：C16GPB分子在酸性条件下呈现阳离子特性，在强碱性条件下表现部分阴离子特性；适宜的酸性环境（pH=5）和强碱性环境（pH=13）中，C16GPB亲水基团在表面的取向从垂直向平铺变化，同时，表面活性剂吸附分子间存在静电斥力，成膜时间长达20 000 s左右；当C16GPB溶液呈酸性或强碱性时，分子间相互作用以静电斥力为主，扩散-交换快弛豫过程控制表面膜性质，表面膜的弹性模量降低；中性和弱碱性条件下，表面重排慢弛豫过程起主导作用，表面扩张弹性模量高达100 m N/m以上，膜强度较大，易于形成稳定的泡沫。

  2022年05期 v.41;No.206 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1515K]
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• 污水污泥流化床水蒸气介质中气化气的析出特性

  解立平;王蒙;王悦然;

  为了实现污水污泥洁净能源化综合利用，利用流化床反应器探究了水蒸气介质中水蒸气与污泥质量比、气化温度、污泥水分含量和污水处理工艺对气化气组成和气化性能（即低位热值、产率、碳转化率、有机相转化率、能源转化率）的影响。结果表明：水蒸气与污泥质量比为1.5时气化气中H_2、CO含量最高，CO_2、CH_4、C_2H_4含量最低，且气化性能最低；升高气化温度有利于生成H_2、CO，不利于生成CO_2、CH_4等碳氢化合物，且有利于提高其产率、碳转化率、有机相转化率、能源转化率，不利于低位热值的增加；增加污泥水分含量对污泥气化气组成影响较小，气化性能在污泥水分质量分数16%时最佳；相比于多级厌氧—好氧（AO）法污水处理工艺得到的污泥，对采用厌氧-缺氧-好氧（AAO）法污水处理工艺得到的污泥进行气化更易生成CO_2和小分子烃类，不易生成H_2和CO，其气化性能也均优于多级AO工艺；气化气均可作为化工原料或燃料。

  2022年05期 v.41;No.206 46-52+64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1423K]
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• 果糖一锅法合成2,5-呋喃二甲酸的研究进展

  李振环;李潇然;苏坤梅;

  为实现基于糖类化合物一锅法合成2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的廉价工业化生产，综述果糖经由5-羟甲基糠醛（HMF）路线通过“一锅法”选择氧化制备FDCA的研究进展，着重分析不同反应体系在实现FDCA工业化生产方面的问题和难点，指出了今后通过"一锅法"制备FDCA的研究方向：从实现工业化生产的角度来看，开发一种在温和条件下、无碱溶剂中利用环境友好型氧化剂高选择性地转化碳水化合物制备FDCA的新工艺是未来研究的重点。

  2022年05期 v.41;No.206 53-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 2067K]
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电子信息与自动化

• 基于改进深度残差网络的心电信号分类算法

  李鸿强;吴非凡;曹路;张振;张美玲;

  针对不同类型心电（electrocardiogram,ECG）信号分类的不足，提出了一种基于改进深度残差网络（Resnet）的分类方法。首先对心电数据做可视化处理，使用格拉姆角场（Gramian angular fields,GAF）将一维的ECG信号转换为二维图像，然后对Resnet-50网络模型进行改进，在网络中添加多级shortcut支路，并优化了残差块；为了进一步提高模型的表达能力，将Relu激活函数替换为SELU激活函数；最后将图像输入到改进的残差网络中进行分类，并在医院对患者的心电信号进行了实际测试。实验结果表明：该算法对7类心电信号的平均识别率达到了98.3%，相对于原始的残差网络，准确率提升了2.9%；算法诊断结果与医生诊断结果一致，从而验证了算法的有效性和实用性。

  2022年05期 v.41;No.206 65-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 2275K]
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• 输入受限轮式移动机器人轨迹跟踪控制

  师五喜;姜万蕾;李宝全;

  为保证轮式移动机器人在轨迹跟踪控制时具有良好性能，其输入线速度v和角速度w均不超过其额定值c_v和c_w，基于四阶运动学模型对移动机器人提出了一种线速度和角速度受限的轨迹跟踪控制方法。利用Lyapunov稳定性理论证明该方法可以使闭环系统中所有信号有界，闭环系统渐近稳定。仿真和实验结果表明：轮式移动机器人能够跟踪到期望轨迹，其跟踪误差e_x、e_y、e_s、e_c收敛到0；同时保证闭环系统中所有信号有界，且轮式移动机器人线速度和角速度受限，即|v|≤c_v，|w|≤c_w。

  2022年05期 v.41;No.206 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1722K]
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• 基于高频方波电压注入的IPMSM无位置传感器控制

  耿强;张甍;周湛清;

  为省略内置式永磁同步电机（IPMSM）无位置传感器控制方法中滤波器的使用，减小系统体积，提高位置估计精度，提高系统适应性，提出一种IPMSM低速无位置传感器控制方法。在电机静止轴系注入高频电压信号，并且将矢量控制周期和高频注入周期分离；通过对高频注入周期前后产生的电流进行采样，经简单的数学运算即可获得含有转子位置信息的正交信号；使用正交锁相环进行位置信息估计；分别对电机进行空载转速阶跃、负载阶跃、带载转速阶跃以及带载正反转4种工况下的实验验证。结果表明：在4种工况下时，电机最大估计位置误差不超过13.5°，平均位置误差不超过7.5°，电机转速跟踪效果好，具有良好的稳定性和低速运行性能，并且避免了高频电流信号提取过程中滤波器的使用。

  2022年05期 v.41;No.206 79-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 4365K]
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