纤维新材料

• ZIF-8改性自具微孔聚合物膜的制备及其对CO_2的分离性能

  赵红永;赵晨阳;丁晓莉;张永刚;

  为了提高自具微孔聚合物（PIMs）膜对CO_2的分离效果，对PIM-1膜进行功能化改性。首先，将PIM-1膜通过水解、置换等作用引入Zn~(2+)离子，再将改性后的PIM-1膜浸泡在2-甲基咪唑的甲醇溶液中，于室温下在膜表面生长类沸石咪唑酯框架-8(ZIF-8）选择层，经过硅橡胶填补后得到无缺陷ZIF-8改性PIM-1膜（pZIF-8@PIM-1），并对其性能和结构进行测试和表征。结果表明：在离子改性后的PIM-1膜表面成功生长了厚度约0.8μm的ZIF-8选择层，晶体尺寸大小均匀，粒径直径在200 nm左右；与PIM-1纯膜相比，由于多价金属离子交联及ZIF-8选择层的存在，pZIF-8@PIM-1的CO_2扩散系数明显下降，CO_2/N_2扩散选择性有所上升，由0.89提升到1.01;ZIF-8中含氮有机杂环与CO_2之间的Lewis酸碱作用及2-甲基咪唑环上静电势对CO_2的亲和作用，使得pZIF-8@PIM-1的CO_2溶解度系数上升，且CO_2/N_2溶解选择性也得到提升，由18.56提升到20.31；改性后的PIM-1膜CO_2/N_2扩散选择性及CO_2/N_2溶解度选择性的双重提升共同促进了CO_2/N_2分离系数的提升，由原膜的16.57增加到20.43，具有良好的CO_2分离性能。

  2024年04期 v.43;No.217 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
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• 聚酰亚胺复合膜的制备及其在沼气提纯中的应用

  丁晓莉;王巍骥;张乾坤;张智铭;赵红永;

  为解决沼气分离过程中单级膜过程产物CO_2纯度低及CH_4的损失率较高等问题，通过界面聚合法制备了具有超高分离性能的具有聚酰亚胺分离层的复合膜，研究了操作温度、进料侧压力及切割比等因素对分离效果的影响。结果表明：该膜适用的温度及压力范围较广，不同操作条件下的膜均表现出了优异的分离性能，产出的CO_2纯度高，CH_4的损失率低。低温、低压、低切割比有利于渗透侧高纯CO_2的输出；高温、高压、低切割比则有利于渗余侧CH_4的回收。使用该膜模拟沼气分离，在切割比为0.1下操作，当进气压力为0.2 MPa、温度为25℃时，通过单级膜过程,渗透侧可得到99%的CO_2，渗余侧CH_4回收率可高达99%。在很宽的操作范围内，本文制备的复合膜在沼气中CO_2组分分离时，CH_4损失率可控制在1%范围内，是理想的CO_2/CH_4分离膜。

  2024年04期 v.43;No.217 7-11+18页 [查看摘要][在线阅读][下载 375K]
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• 高湿度下具有荧光指示功能的PET复合膜的制备与性能

  西鹏;褚君广;

  为了制备出能在高湿度、易结雾环境下可持续发光的薄膜，以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜为基底，将具有优异疏水功能的新型稀土发光配合物和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）均匀分散制成发光涂覆液，通过涂覆刮膜技术，制备出PET-PMMA发光复合膜，并对其进行测试表征。荧光分光光度计和共聚焦显微镜测试的结果表明：发光材料占聚合物PMMA的质量分数为1.50%时所制备的PET发光膜具有良好的表面均匀性和最佳的荧光性能，荧光强度可达到9 979 a.u.，在不同激发波长下PET-PMMA发光复合膜均可以显现出发光材料中Eu~(3+)的特征荧光发射峰；测得发光复合膜的最佳紫外激发波长为350 nm，在最佳激发波长下发光复合膜具有较好的色纯度；通过对比发光复合膜浸泡在水溶液7 d内每天的荧光强度值，发现在发光材料仅有1.50%的前提下，样品的荧光强度损失仅有5%，这表明所制备的发光复合膜遇水易猝灭的弊端得到极大改善，这为PET农膜在潮湿、易结雾环境下实现长期稳定的荧光指示功能提供了重要基础。

  2024年04期 v.43;No.217 12-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
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• 玻纤负载α-Fe_2O_3/CuFe_2O_4异质结薄膜的制备及其催化性能

  赵永男;郑翔云;孙红玉;高海燕;

  为了克服传统芬顿催化剂的降解速率慢、pH适用范围窄、难回收等缺点，采用浸涂溶胶-凝胶法制备了玻璃纤维负载的α-Fe_2O_3/CuFe_2O_4异质结薄膜（FCGF），对其结构、形态和化学组成进行表征，并将其用于亚甲基蓝的光芬顿催化降解，考察其催化活性、pH值适用性和重复使用稳定性。结果表明：CuFe_2O_4颗粒生长在α-Fe_2O_3颗粒表面，形成α-Fe_2O_3/CuFe_2O_4异质结；在模拟太阳光辐射条件下，加入2 g FCGF和20 mmol/L的H_2O_2,50 m L质量浓度为30 mg/L的MB溶液在40 min后降解率达到97%，而在相同条件下加入α-Fe_2O_3与CuFe_2O_4降解率分别为20%和30%，其催化活性的增强可归因于异质结光催化剂产生的光诱导电位差驱动的光生载流子的有效分离；同时，FCGF在宽pH范围显示出较高活性，pH=10时，MB溶液40 min后降解效率仍达到63%;FCGF具有良好的稳定性，5次循环后其催化性能没有衰减，反应40 min后MB降解率仍可达97%。

  2024年04期 v.43;No.217 19-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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• 芳纶编织物在高载荷下的使用寿命预测

  宋俊;石宇飞;章琳玲;李传盟;王林锋;王梦蝶;

  针对预测芳纶绳带在降落伞上的使用寿命常采用半经验的方法，缺乏理论依据。通过研究高载荷下25-600型芳纶1414绳带蠕变行为和抗冲击性能，分别得到芳纶1414绳带载荷大小与蠕变断裂时间之间的拟合曲线和冲击强度与冲击次数之间的拟合曲线，用于预测其在高载荷下的使用寿命，并测定绳带试验前后的取向度和结晶度。结果表明：在蠕变过程中载荷大小与蠕变时间对数呈函数关系，其中单层和单圈两层绳带的拟合方程分别为ln t=33.65-0.33σ和ln t=32.45-0.31σ；冲击模型的斜率与截距均与蠕变模型呈2倍的关系，当样品承受相同载荷时，蠕变断裂时间对数与冲击次数之间的关系为ln t=An-B，即可用冲击次数预测绳带的蠕变断裂时间，反之亦然。芳纶1414绳带蠕变和冲击前后的取向度与结晶度表明，在相同载荷下，蠕变和冲击对绳带的损伤效果相同，这进一步证明25-600型芳纶1414绳带蠕变性能与冲击性能之间高度联系。

  2024年04期 v.43;No.217 24-29+35页 [查看摘要][在线阅读][下载 411K]
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染整与化工

• g-C_3N_x@Zn_xO异质催化剂的制备与可见光催化活性

  李颖;丁竹;聂学童;陶莹;

  为了解决常规氧化锌光催化剂能带隙宽、量子产率低、稳定性差等缺陷，以g-C_3N_x为基底、以ZnO作为金属源在g-C_3N_x表面原位生长类沸石咪唑酯框架-8(ZIF-8)，经高温煅烧后制得具有高稳定性和可见光催化活性的g-C_3N_x@ZnxO异质催化剂；采用TEM、XRD、UV-DRS、瞬态光电流等测试方法对实验材料进行分析表征，并将g-C_3N_x@ZnxO用于水环境中亚甲基蓝有机物的可见光催化降解。结果表明：g-C_3N_x和ZIF-8的引入不仅使材料的光吸收能带隙变窄，而且显著提高了瞬态光电流响应信号，有效抑制了光生电子与空穴对的重组，从而增强了材料的光催化性能，g-C_3N_x@ZnxO对亚甲基蓝的可见光降解率达到了98.45%。

  2024年04期 v.43;No.217 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]
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• 应用于太阳能储热的膨胀石墨/石蜡复合相变材料的制备与热性能

  许立宪;张勇;梁诺;张旭;

  为了改善太阳能储热用相变材料的性能，以石蜡为基材，通过添加分散剂和不同质量分数的膨胀石墨，制备出具有良好热性能的复合相变材料。实验测试复合相变材料在熔化和凝固过程的温度变化，分析复合相变材料的蓄放热特性，并采用参比温度法得出复合相变材料的主要热物性参数。数值模拟复合相变材料的熔化过程，比较分析温度的模拟值与实验数据，研究复合相变材料的固液相变化规律和微观流场。结果表明：添加膨胀石墨可增强相变材料的传热，提高相变材料的蓄、放热性能，添加1.5%膨胀石墨的相变材料的热传导率是纯相变材料的1.49倍；随着膨胀石墨的添加量增加，复合相变材料黏度增大，使对流换热强度减弱，同时复合相变材料的潜热也逐渐降低，使蓄热量减小；膨胀石墨添加量（质量分数）为1.0%的复合相变材料蓄放热性能最佳，放热时间比纯相变材料缩短38.06%；膨胀石墨的添加量越高，复合相变材料的熔化速率越快；膨胀石墨添加量为1%的复合相变材料蓄放热性能最佳。

  2024年04期 v.43;No.217 36-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 579K]
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• 锂硫电池中CNTs-CNFs夹层对多硫化物的捕获和加速转化机理

  陈磊;袁业辉;宋瑞;张超;

  为有效抑制多硫化锂（LiPSs）的穿梭效应，通过静电纺丝、电化学沉积和化学气相生长技术在碳纳米纤维（CNFs）上垂直生长碳纳米管（CNTs），开发了一种超薄、轻质的多功能三维多层交联碳纳米纤维-碳纳米管（CNTs-CNFs）夹层，并研究CNTs-CNFs对锂硫电池（LSBs）电化学性能的影响。研究结果表明：CNTs-CNFs薄膜优异的导电性和丰富的孔隙结构为LSBs提供了均匀的导电网络和LiPSs的吸附过滤屏障，与无夹层相比，含有CNTs-CNFs夹层的电池具有更优异的容量保持率和循环稳定性，在0.2 C电流密度下具有1 296.7 m A·h/g的初始放电比容量，在100次循环后仍能提供了864.7 mA·h/g的放电比容量，容量保持率为66.68%。

  2024年04期 v.43;No.217 44-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 471K]
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电子信息与自动化

• 基于链接关系预测的弯曲密集型商品文本检测

  耿磊;李嘉琛;刘彦北;李月龙;李晓捷;

  针对商品包装文本检测任务中弯曲密集型文本导致的错检、漏检问题，提出了一种由2个子网络组成的基于链接关系预测的文本检测框架（text detection network based on relational prediction,RPTNet）。在文本组件检测网络中，下采样采用卷积神经网络和自注意力并行的双分支结构提取局部和全局特征，并加入空洞特征增强模块（DFM）减少深层特征图在降维过程中信息的丢失；上采样采用特征金字塔与多级注意力融合模块（MAFM）相结合的方式进行多级特征融合以增强文本特征间的潜在联系，通过文本检测器从上采样输出的特征图中检测文本组件；在链接关系预测网络中，采用基于图卷积网络的关系推理框架预测文本组件间的深层相似度，采用双向长短时记忆网络将文本组件聚合为文本实例。为验证RRNet的检测性能，构建了一个由商品包装图片组成的文本检测数据集（text detection dataset composed of commodity packaging,CPTD1500）。实验结果表明：RPTNet不仅在公开文本数据集CTW-1500和Total-Text上取得了优异的性能，而且在CPTD1500数据集上的召回率和F值分别达到了85.4%和87.5%，均优于当前主流算法。

  2024年04期 v.43;No.217 50-59+74页 [查看摘要][在线阅读][下载 897K]
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• 基于双目视觉的输送带表面损伤定量分析方法

  李杰;王卫红;

  为了对输送带表面损伤进行定量分析以有效判断其损伤程度，并根据损伤程度选择检修方法和时间，为工作人员检修提供依据，提出了一种基于双目立体视觉的输送带表面损伤定量分析方法。该方法首先对双目相机进行相机标定，对输送带表面损伤图像进行图像处理校正、立体匹配，基于视差原理根据三角测量原理获取目标点的三维空间信息，通过数学计算模型对损伤程度进行定量分析，提出了改进的Census变换和SGM(semi-global matching)算法相结合的立体匹配算法。结果表明：提出的改进算法匹配效果有所提升，和Census变换算法及梯度算法进行对比，误匹配率分别降低了5.26百分点和3.92百分点，得出的视差图精度最高；通过提出的方法对输送带表面损伤进行定量分析，在输送带损伤长度、宽度、深度三者误差中，损伤深度误差最大为8.5%，仍在可接受范围。

  2024年04期 v.43;No.217 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 481K]
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• 基于光纤传感的带式输送机张力检测技术

  苗长云;张豫飞;

  针对目前带式输送机张力检测存在易损坏及准确性和可靠性差的问题，提出了一种基于光纤传感的带式输送机的张力检测方法。将法珀腔传感头置于带式输送机张紧装置的液压回路中，液压回路的压力使法珀腔传感头的硅膜片产生形变，引起法珀腔传感头反射光变化；光电解调器光路接收法珀腔传感头的反射光后，经光路解调后得到反射光谱，通过光电解调器电路的光电转换、处理、分析后，得到反射光光谱的自由光谱范围，再根据油缸内部面积计算出带式输送机张力，实现了带式输送机张力检测。根据双干涉效应原理设计了法珀腔传感头，采用Jetson Nano嵌入式系统开发板设计了光电解调器硬件，采用Python语言设计了光电解调器软件，并进行了实验研究。实验结果表明：该方法能够实现带式输送机张力检测，压力测量范围为0～25 MPa，灵敏度为0.148 nm/MPa，测量精度为0.1%，不易损坏，抗干扰性好，准确性和可靠性高。

  2024年04期 v.43;No.217 67-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 539K]
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机械设计与制造

• 含多关节间隙平面柔性六杆机构的动力学分析

  金国光;何升;魏展;王志敏;刘军;

  为提高机构的动力学分析精度，基于平面六杆机构，同时考虑多个关节间隙与构件柔性对多体机构动力学响应的影响。通过实体建模和引用ADAMS软件中“冲击函数”接触力模型，对含有多个间隙关节与柔性连杆的六杆机构进行动力学模拟仿真，研究间隙数量、间隙位置、间隙大小、柔性连杆及其与间隙耦合对系统动力学性能影响。研究结果表明：与单关节间隙相比，多关节间隙会产生更大的接触力，导致构件的加速度波动更加剧烈；间隙关节距离电机位置越近，则对机构的动力学行为影响越明显；考虑连杆柔性时，可以极大地降低间隙对机构动力学波动的影响。

  2024年04期 v.43;No.217 75-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 582K]
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• 受限空间下打纬机构力矩平衡分析及其调控策略

  袁汝旺;艾明;

  针对打纬机构惯性打纬力与打纬阻力不平衡造成的不利影响，建立打纬机构的力学模型，以四连杆打纬机构为例，确定打纬机构结构方向的调节方法，考虑空间受限情况进行定量仿真分析，对比分析不同调节方案对驱动力矩和输出力矩的影响，并分析不同杆长设计参数带来的运动特性。仿真结果表明：通过增设平衡构件和改变杆长比例可以有效地调控惯性打纬力；当打纬力不足时，转动惯量与角加速度后打纬力矩分别提升了约14.5%与3%，共同调节提升约17.8%；当打纬力过大时，通过尺度调节后力矩降低了约7.6%；转动惯量和角加速度是惯性打纬力的主要控制变量，通过调节这两个变量可满足不同条件下的织造工艺需求，并为打纬机构尺度及结构设计提供理论参考。

  2024年04期 v.43;No.217 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 398K]
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