纤维新材料

• 荷负电纳米纤维膜的制备及其对水的除菌性能

  魏俊富;郭洋洋;

  为快速去除水中细菌，通过静电纺丝法共混制备带有荷负电性的聚乙烯醇/聚苯乙烯磺酸钠（PVA/PSS）微米孔隙纳米纤维膜，采用戊二醛（GA）交联形成具有水中性能稳定的（XLPVA/PSS）纳米纤维膜，通过外加压力对其孔径进行调节，获得P-XLPVA/PSS纳米纤维膜，并对其表观形貌、荷负电性等进行测试表征；利用所获P-XLPVA/PSS纳米纤维膜进行水中细菌的去除。结果表明：在PSS质量分数9%、纺丝电压18 kV、接收距离10 cm、推速0.08 mm/min的工艺条件下，PVA/PSS纳米纤维膜的纤维连续、形貌良好，平均直径237.2 nm，分布集中,平均孔径1.72μm;XLPVA/PSS纳米纤维膜平均孔径1.23μm，交联后膜在水中无溶出；对其进行孔径调控，获得平均孔径为0.65μm的纳米纤维膜，膜表面呈负电性，在中性和碱性范围内纤维膜较为稳定，利于在水中除菌应用；采用厚0.48 mm的纳米纤维膜，利用Donna效应和孔径截留的双重作用快速去除水中细菌，除菌率为85%，除菌效果稳定。此方法制备的纳米纤维膜结构简单、易得，无需外加动力，在野外、应急等场合具有潜在的应用前景。

  2023年04期 v.42;No.211 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1748K]
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• 含改性中空SAPO-34分子筛共聚膜的制备及其氮气/甲烷分离性能

  丁晓莉;唐永富;崔浩然;赵红永;张玉忠;

  为实现氮气/甲烷的有效分离，采用后处理刻蚀法合成了中空磷酸硅铝（SAPO)-34分子筛，并用2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪（NDAM）进行二烯丙氨基功能化。用傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（WAXD）对二烯丙氨基化中空SAPO-34分子筛进行了结构表征，并对其进行了气体吸附性能测试。气体吸附性能测试显示，二烯丙氨基化后的中空SAPO-34分子筛具有更高的N_2、CH_4吸附能力。另外，通过紫外交联法制备了甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFHMA）-季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）-二烯丙氨基化中空SAPO-34分子筛共聚膜，考察了中空SAP-34分子筛二烯丙氨基化改性对共聚膜的N_2/CH_4渗透分离性能的影响，并与聚甲基丙烯酸十二氟庚酯（PDFHMA）/中空SAPO-34共混膜进行了比较。结果表明：共聚膜在不降低聚合物基质选择性的前提下，N_2渗透系数提高至496 Barrer，超越了2008年罗宾逊上限，实现了N_2/CH_4有效分离，并且共聚膜中分子筛的分散性及膜的机械性能和渗透性能较共混膜更佳。

  2023年04期 v.42;No.211 9-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1301K]
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• 形状记忆PI/ANF复合气凝胶的制备与性能

  石磊;修振;林媛;庄旭品;

  为解决气凝胶的低密度带来的空间成本问题，将聚酰胺酸纳米纤维及芳纶纳米纤维通过水相分散、冷冻干燥、热亚胺化等过程制备了具有形状记忆特性的聚酰亚胺/芳纶复合纳米纤维气凝胶，并对其微观形貌、化学结构、力学性能、隔热性能和形状记忆性能进行了研究。结果表明：复合气凝胶表现为纳米纤维相互缠结的三维网络，体密度仅为0.009 6 g/cm~3，具有优异的热稳定性和隔热性能，导热系数为0.031 7 W/（m·K）；气凝胶表现出形状记忆特性，当温度大于140℃时，气凝胶开始从临时形状恢复至初始形状，其形状固定率和形状恢复率分别可达到84.5%和96.15%，在智能材料、高温隔热领域有广阔的前景。

  2023年04期 v.42;No.211 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1329K]
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• 高负载氧化铝复合膜的制备及其油水分离性能

  刘海辉;李广超;龚耿浩;

  为提升聚砜膜的亲水性与抗油污染性能，采用共混亲水性无机纳米粒子——氧化铝的方式对其进行改性。通过非溶剂诱导致相转化法制得Al_2O_3/PSF复合膜，系统研究氧化铝与聚砜的质量比对铸膜液黏度、膜结构、孔隙率、力学性能、膜渗透性能和油水分离性能的影响。结果表明：当氧化铝与聚砜的质量比为7:1时，膜的孔隙率为78.04%，水接触角为37°，纯水通量达到最高的1 500 L/（m~2·h·bar）(1 bar=100 kPa)，油水乳液的渗透通量为320 L/（m~2·h·bar），并且除油率高于99%。与改性前相比，该膜展现了优异的油水分离性能。

  2023年04期 v.42;No.211 21-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1794K]
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染整与化工

• 官能团改性CNT增强过硫酸盐活化降解染料AO7

  王骏;佟显东;叶布天;尚雨佳;于子钧;张阳;

  为了提升碳纳米管对过硫酸盐的催化活性，通过化学处理分别得到表面氨基化、羟基化和羧基化改性的碳纳米管材料（CNT-NH_2、CNT-OH、CNT-COOH）。采用SEM和XPS对材料结构进行了表征，并测试了其激活过硫酸盐（PDS）降解偶氮染料酸性橙（AO7）的性能。结果表明：氨基和羟基改性能够显著增强CNT的催化活性，其中，CNT-NH_2在60 min内能够降解超过95%的AO7溶液（0.1 mmol/L,100 mL），反应速率远高于原始CNT以及CNT-OH和CNT-COOH，这是由于氨基改性提高了CNT表面的正电性，从而促进PDS和AO7在CNT-NH_2上的吸附和反应；机理研究表明，非自由基电子转移是CNT-NH_2/PDS体系的主要氧化途径，因此，该催化体系在pH值为3～11的范围内保持稳定的催化活性且对于实际水体具有较好的适应能力。

  2023年04期 v.42;No.211 28-35+43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2013K]
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• 透明质酸基双网络水凝胶的制备及性能

  许世超;刘宇凡;杨伟静;郝梦琛;祖彤彤;杨杰;李洋;

  为提高水凝胶的稳定性和力学性能，扩展其应用，以天然多糖透明质酸（HA）、L-天冬氨酸（L-ASP）、丙烯酰胺（AM）为基础原料，以Zn~(2+)为物理交联剂，以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为化学交联剂，设计了一种物理-化学交联双网络（DN）水凝胶，并研究了Zn~(2+)浓度对水凝胶性能的影响。结果表明：水凝胶具有均匀致密和强韧的孔道结构，孔径约为10～20μm；水凝胶具有良好的热稳定性，且热稳定性与Zn~(2+)浓度有关，Zn~(2+)浓度越高，热稳定性越好；水凝胶具有良好的力学性能和剪切稀化特性，提高Zn~(2+)浓度，可以提高水凝胶的力学强度；水凝胶具有良好的溶胀能力，溶胀过程由扩散和松弛共同控制；水凝胶具有良好的保水性，能够保持水分在30～50 h左右，并且保水率与Zn~(2+)浓度呈负相关；此外，水凝胶具有一定的pH敏感性，在碱性环境中溶胀受到阻碍。

  2023年04期 v.42;No.211 36-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1778K]
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• 纳米纤维负载MnO_x催化剂在甲醛催化净化中的应用

  刘巍;廖伟龙;宁杨;张静雯;代昭;魏俊富;

  为提高负载型催化剂对室内甲醛（HCHO）等有害气体的催化降解性能，以氨基改性聚乙烯醇缩丁醛（mPVB）为载体，聚甲基丙烯酸（PMAA）为模板，负载氧化锰（MnO_x），制备一种新型MnO_x/mPVB多孔纤维膜，并研究其在室温下对连续释放的低浓度甲醛的去除性能。结果表明：2%（质量分数）的MnO_x/mPVB多孔纤维膜对甲醛的去除性能最佳，去除率为88.8%，且多次循环实验后仍保持在80%以上。

  2023年04期 v.42;No.211 44-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 2033K]
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• 高镍三元正极材料的制备及其电化学性能

  张桂芳;白玉然;孙雨;时志强;

  为开发更高效和简易的动力电池正极材料的制备工艺，以可溶性金属盐为原料，采用喷雾干燥法制备出过渡金属醋酸盐前驱体（n(Ni）∶n(Co）∶n(Mn)=8∶1∶1，摩尔比），再通过优化煅烧工艺制备高镍三元正极材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_2(NCM811）。通过热重分析（TG）探求前驱体在煅烧过程中的物理化学变化；通过扫描电镜（SEM）与X射线衍射（XRD）表征前驱体与煅烧产物的形貌与晶体结构；通过恒流充放电、倍率性能及循环伏安法测试研究材料的储锂性能。结果表明：800℃煅烧时间6 h后的正极材料形貌良好，Li~+/Ni~(2+)混排程度低；煅烧时间6 h制备的NCM811材料在充放电过程中有较高的库伦效率；经过300次充放电循环后，容量保持率为83%，具有出色的电化学性能。因此，喷雾干燥法可作为高效制备三元正极材料前驱体的工艺路线。

  2023年04期 v.42;No.211 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1718K]
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电子信息与自动化

• 一种用于非制冷红外探测器的高速比较器

  陈力颖;张博超;李勇;徐微;

  为了提高红外探测器模数转换的速度与精度，设计了一种用于非制冷红外焦平面阵列探测器片上14位10MSps逐次逼近型模数转换器的高速比较器。本比较器采用前置放大器、动态高速度锁存器和新型输出缓冲器的三联级结构，并通过输入、输出失调存储的方式对各级放大器进行失调电压消除，使比较器工作的速度与精度得到提高。结果表明：基于TSMC 0.18μm 1P6M工艺进行设计与仿真，在电源电压为5 V的情况下，该比较器的采样速率为200 MSps，失调电压为32.63 V，传输延时为259 ps,-3 dB带宽为1.11 GHz。该比较器相较于其他的设计，具有更小的失调电压以及传输延时，满足逐次逼近型模数转换器对其比较器速度与精度的要求。

  2023年04期 v.42;No.211 57-62+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1610K]
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• 单相供用电系统故障漏电电流特征及保护方法

  李奎;王超然;王尧;武一;

  为解决供用电系统和用电设备的正常漏电电流与故障漏电电流的保护和识别问题，首先针对供用电系统和用电设备的漏电特征进行分析，明确正常漏电与故障漏电的识别特征；其次分析高频电力电子设备的漏电电流特征，提出基于高频电流负反馈的磁调制漏电电流量测方法，实现故障漏电的准确检测与保护；最后提出基于漏电电流阻容特征的单相供用电系统的漏电保护策略，分别设置故障漏电动作阈值和正常漏电动作阈值，在保障供用电系统和用电设备正常运行的前提下实现故障漏电的准确保护。结果表明：正常漏电与故障漏电电流阻容特征不同；基于高频电流负反馈的磁调制漏电电流量测方法可以有效降低正常高频容性漏电电流的影响；基于漏电电流的阻容特征的漏电保护策略，可提高漏电保护的有效性和可靠性。

  2023年04期 v.42;No.211 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1925K]
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• 基于改进的EfficientDet的布匹疵点识别

  杨连贺;张超;

  为了准确而高效地识别出布匹各种疵点的种类，采用改进的EfficientDet算法进行布匹疵点识别。首先采取改进的Ostu阈值分割算法进行特征边缘的检测，采用非极大值抑制方法对边缘进行筛选，确定候选区域；然后采用筛选器对候选区域的疵点进行识别和分类，其中筛选器采用改进的EfficientDet算法。改进的EfficientDet算法与其他优秀的目标检测算法以及原算法进行了比较。结果表明，改进的Ostu分割算法相较于传统算法不仅可以在更多的布匹图像中更准确地识别疵点区域，而且抑制了假边缘现象；该模型规模是几种算法中最小的，识别准确率达到94%，高于目前最优算法4个百分点。

  2023年04期 v.42;No.211 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K]
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• 面向重症患者的可穿戴人体多生理参数无线监测设备

  高铁成;刘银萌;王峥;马梦瑜;戈立军;马宇洁;

  针对面向重症患者的监护设备需要低功率、高集成的问题，设计了一种高集成小型化的多生理参数可穿戴监护设备。通过研究无线监测及传输技术，提出了基于分布式传感和无线体域网（WBAN）的传输方式，实现心电信号、脑电信号、肌电信号、呼吸、脉搏、体温、血氧饱和度、心音、肺音等9种参数采集和传输，研究和设计传感发射节点、可穿戴载体与接收模块，保证传感节点的小型化与穿戴舒适性。结果表明：系统具有低功耗、小型化特点，能将采集到的多生理参数实时传输至终端显示，可以满足重症患者的实际监护需求。

  2023年04期 v.42;No.211 77-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1669K]
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• 基于单通道心电信号的家用睡眠分期方法

  缪竟鸿;韩旭;Tasmia Avouka;胡猛;王慧泉;赵晓赟;韦然;

  为了实现居家环境下的睡眠健康监测，提出基于可穿戴式单通道心电的不同睡眠阶段识别分析方法，研究了心电信号的27个心率变异性（HRV）特征分别在序列前向选择（SFS）、序列后向选择（SBS）和浮动序列前向选择（SFFS）3种不同方式下最优特征集的选取，设计了以堆栈式自编码器（SAE）建立的睡眠分期神经网络模型系统。结果表明：基于SFS-SAE的睡眠分期模型方法的分类效果最好，且相邻RR间期序列差值大于50 ms百分比（pNN50）、相邻RR间期序列差值的绝对中位差（MADRR）和庞加莱散点图中椭圆短轴（SD1）3种HRV特征都能在此模型系统中有效用于各睡眠阶段的识别，在清醒-睡眠（WAKE-SLEEP）分类、非快速眼动-快速眼动（NREM-REM）分类和浅睡-深睡（N1N2-N3）分类下的平均准确率分别为82%、80%和81%，基本满足家用睡眠分期判别，可用于睡眠疾病的日常筛查，是对多导睡眠图睡眠分析方法的有效补充。

  2023年04期 v.42;No.211 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K]
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