纤维新材料

• 超亲水超疏油导电碳膜的制备及其油水分离性能

  赵冀宁;刘子豪;赵智龙;魏伟;吴静;张朝晖;

  为了改善膜分离工艺在用于含油废水处理过程中通量低、连续运行稳定性差的难题，采用“静电纺—预氧化—碳化”工艺制备超亲水、水下超疏油的纳米纤维导电碳膜，并研究该导电碳膜的油水分离性能。结果表明：导电碳膜做阴极，在-50 V/cm电压下过滤正己烷、大豆油和二氯甲烷3种油水乳液时，膜通量显著提高，分别比不加电时提高了57.6%、94.3%和53.4%；而且，膜通量衰减得到明显抑制，10周期连续过滤后，膜比通量衰减幅度比不加电时分别降低了9.2%、26%和16%。此外，与不加电时相比，导电碳膜对3种油水乳液的分离效率虽然只是略有提高，但分离效率的稳定性却显著增强，连续10周期过滤后，导电膜的油水分离效率始终稳定在99%左右。导电膜过滤工艺的产水效率和运行稳定性都比传统膜过滤工艺显著提高。

  2025年01期 v.44;No.220 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 957K]
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• 烷基化木质素/PVA基碳纤维前驱体的制备及其性能

  宋俊;王梦蝶;王林锋;李传盟;

  为了制备性能最佳的木质素基碳纤维前驱体，采用1,10-二溴癸烷对硫酸盐木质素（KL）进行烷基化改性，然后将烷基化木质素（KLS）与聚乙烯醇（PVA）以不同比例共混，通过干湿法纺丝技术制备了KLS/PVA复合纤维，并研究了不同配比的纺丝液对复合纤维形貌、力学性能及热稳定性的影响。结果表明：烷基化程度随着1,10-二溴癸烷比例的增加而提高，当KL与1,10-二溴癸烷的质量比为1∶0.2(KLS2)时，KLS分子质量达到9.15×10~6g/mol，溶解性相对较好；当KLS2与PVA的比例为7∶3时，KLS2/PVA溶液具有较好的可纺性，所得纤维表面均一光滑，断裂强度达224 MPa，热失重后纤维残碳量达33.18%，为后续制备低成本碳纤维奠定基础。

  2025年01期 v.44;No.220 8-13+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1276K]
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• UIO-66-NH₂掺杂改性PPS@GFF/PNDB复合膜的制备及其性能

  苏坤梅;边齐齐;李振环;

  为了解决复杂环境下的废水处理问题,开发兼具优异机械性能和亲水性的改性聚苯硫醚(PPS)膜。采用热致相成膜法在玻璃纤维基布(glass fiber fabrics,GFF)表面均匀地涂覆了PPS膜分离层,成功制备了机械性能优越的基布支撑型聚苯硫醚复合膜;通过N-乙烯基甲酰胺(NVF)和二乙烯苯(DVB)自由基聚合在PPS@GFF膜表面引入功能层,在功能层引入2-氨基对苯二甲酸锆MOF材料(UIO-66-NH_2)纳米颗粒,通过调节其掺杂量,制备出性能优异的PPS@GFF/聚N-乙烯基甲酰胺-二乙烯苯共聚物(PNDB)复合膜,并对结构和性能进行测试和表征。结果表明:在UIO-66-NH_2纳米颗粒负载质量分数为4%时,复合膜对考马斯亮蓝(CB)、孟加拉玫瑰红(RB)2种染料的截留率为99.8%、99.99%,对无机盐的截留率均不到10%,具有良好的染料/盐分离性能;在24 h的循环过滤过程中,复合膜对CB的截留率均保持在98.5%以上,对NaCl的截留率保持在3.5%以下,具有良好的抗污染性能与长期运行稳定性。

  2025年01期 v.44;No.220 14-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1875K]
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染整与化工

• 花粉粒状金点阵的激光光热生长及SERS性能

  刘迪龙;宋雄略;陈志明;曹安;李越;

  针对金属纳米颗粒阵列溶液生长法具有易自成核和生长速率慢等不足,导致金纳米阵列难以均匀可控生长的问题,提出了一种激光光热驱动的金纳米阵列合成新方法。该方法基于金纳米颗粒的等离激元光热效应,实现了由内至外的可控加热,并借此实现了花粉状金纳米有序点阵的可控生长制备;同时将所制备的花粉状金纳米有序点阵作为表面增强拉曼散射(SERS)检测基底,对4-ATP分子福美双农药分子进行检测。结果表明:对4-ATP分子的最低检测浓度可达10~(-8) mol/L,SERS增强因子为5.29×10~7,高于传统的金纳米星1.2×10~7;对不同批次基底的SERS检测结果进行对比,以其1 080 cm~(-1)特征峰的拉曼强度为例,通过分析计算得出相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)为9.1%,证明了该基底的重复稳定性;将花粉粒状金纳米有序点阵样品的测试结果与60 d后的测试结果进行对比发现,其1 080 cm~(-1)特征峰的拉曼强度依然有初始值的38%,进一步表明了其稳定性。

  2025年01期 v.44;No.220 26-31+39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1418K]
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• 羧基化碳纳米管含量对锂硫电池SPAN正极材料循环性能的影响

  张兴祥;穆钟林;刘浩;刘海辉;

  针对锂硫电池（LSB）中存在的硫利用率低、循环稳定性差的问题，采用简单的静电纺丝技术，并结合半碳化、硫化方法制备了一种独立的硫化聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管（SPAN/MWCNTs-COOH）复合材料。将该材料直接用作锂硫电池的正极材料，并探究了不同的MWCNTs-COOH添加量对电池循环性能的影响。结果表明：由于其独特的纳米纤维三维网络结构，促进了电池中离子的快速转移，提高了电池的电导率，所制备的正极材料具有库伦效率高、循环稳定性好、柔韧性好等特点。添加9%（质量分数）MWCNTs-COOH的正极材料在0.2 C循环200圈后的容量为533.97 mA·h/g，在0.5 C循环500圈后容量达到429.21 mA·h/g，在较高的电流密度1 C下，仍表现出较好的循环稳定性。

  2025年01期 v.44;No.220 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1540K]
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• 钠离子电池正极材料NaMn_0.33Fe_0.33Ni_0.33O₂的喷雾干燥法制备及其改性

  张庆印;杨訾;赵静;张桂芳;时志强;

  为了制备颗粒较均一的钠离子电池正极材料NaMn_(0.33)Fe_(0.33)Ni_(0.33)O_2 (NFM111),以乙酸镍四水合物、柠檬酸铁、乙酸锰四水合物、乙酸钠三水合物以及无水柠檬酸为原料配制出喷雾溶液,采用喷雾干燥法制备前驱体,预氧化后进行球磨并掺杂TiO_2后再进行高温烧结,得到NFM111@TiO_2;采用物性表征和电化学测试,探究不同煅烧温度对NFM111的影响。结果表明:本文制备的NFM111@TiO_2颗粒的粒径大小一致;煅烧温度为900℃时增大了NFM111的层间距,进而增大了钠离子传输速率,NFM111@TiO_2的首圈放电比容量为143.2 mA·h/g,100圈后容量保持率为86.8%,具有良好的电化学性能。

  2025年01期 v.44;No.220 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1432K]
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• 非均匀磁场对零价铁吸附性能影响的计算流体动力学模拟分析

  郭幸斐;王连进;马瑞远;

  针对零价铁（ZVI）易钝化性限制了其吸附能力的问题。利用计算流体动力学（CFD）实现磁场和流场的耦合，通过仿真模拟分析磁场对ZVI分布特征和吸附特性的影响机理，同时优化磁场条件以提高ZVI的吸附效率，并进行实验验证。模拟结果表明：与均匀磁场相比，效用距离为0 mm的两段式非均匀磁场中磁梯度力的存在提高了反应器内的流体压力，有利于降低ZVI的钝化率，对磁性颗粒的防沉积效果明显，可进一步提高ZVI对于4-氯苯酚（4-CP）的去除能力。验证实验表明：均匀磁场下4-CP降解率为13.05%，非均匀磁场下4-CP降解率为20.55%，非均匀磁场降解能力是均匀磁场的1.57倍，与模拟分析结论一致。

  2025年01期 v.44;No.220 47-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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电子信息与自动化

• 基于卷积和Transformer的矿物拉曼光谱分类方法

  耿磊;仇怀志;肖志涛;张芳;吴骏;

  针对矿物类别众多、存在环境杂质等干扰信息以及部分拉曼光谱存在相似性等问题，结合拉曼光谱时域和频域上多尺度特征信息，提出一种基于卷积结构和自注意力结构的双分支分类网络RT-Net (ResidualTransformer Net)。该网络利用卷积块搭建局部特征提取模块，引入通道注意力增强局部特征提取能力；利用自注意力结构学习拉曼光谱频域中的双向依赖关系来提取全局特征信息，由注意力融合模块进行多尺度特征融合用以分类。实验结果表明：RT-Net实现了对于1 321类矿物拉曼光谱快速准确的分类，分类准确率达到90.31%；此外，在精准率、召回率和F1得分3个评估指标上分别达到了0.878 1、0.906 6和0.897 2，进一步验证了RT-Net的有效性。

  2025年01期 v.44;No.220 53-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1797K]
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• 基于双树复小波变换与稀疏表示的牙隐裂OCT三维图像融合

  石博雅;董潇阳;

  针对采用光学相干层析（OCT）技术进行体积较大的前磨牙和磨牙的隐裂检测时，仅从单一扫描视角采集可能存在误检或漏检的问题，提出一种双树复小波变换（DTCWT）与稀疏表示（SR）相结合的牙隐裂三维图像融合方法。利用扫频OCT对人工牙隐裂模型从2个扫描视角进行成像，经过三维图像配准后，利用双树复小波变换对图像进行分解。对于低频子带进行稀疏表示，采用“最大L1范数”规则进行融合，高频子带采用“绝对最大”规则融合，最后通过DTCWT重构得到融合后的图像。实验结果表明：采用本文方法融合后的牙隐裂图像可以得到裂纹的完整信息，获得准确的定位和分级，各方面性能均优于单独采用各多尺度分解方法和稀疏表示方法，标准差（SD）、平均梯度（AG）、空间频率（SF）和边缘信息评价因子（Q）的值分别平均提高到36.7、6.0、27.9和0.74，有效提高了OCT牙隐裂检测的准确性。

  2025年01期 v.44;No.220 62-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1558K]
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• 双级矩阵变换器Delta-Sigma变频调制策略

  周湛清;谢琦坤;耿强;

  针对定开关频率调制下输出侧含有高频谐波边带的问题，提出了双级矩阵变换器变频调制策略，以提升双级矩阵变换器的电磁兼容性能以及运行性能。将Delta-Sigma矢量调制技术应用于双级矩阵变换器的逆变级中，基于仿真与实验结果分析了该调制策略下的双级矩阵变换器运行性能。仿真与实验结果表明：本文所提调制策略有效实现了双级矩阵变换器输出电流的频谱整形，不再含有高频谐波尖峰，有效降低了输出侧相电流高频谐波边带的幅值；本文调制策略下双级矩阵变换器输出相电流THD最高为4.26%，最低为1.62%，相较于空间矢量调制策略输出相电流THD平均降低了0.256%，这表明本文策略具有良好的运行性能；动态实验结果表明该策略具有良好的动态特性。

  2025年01期 v.44;No.220 69-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1696K]
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• 面向双频DC-DC变换器的EIE型磁集成电感器设计

  高圣伟;金从众;于冠恒;王玺然;

  为提高双频DC-DC变换器的功率密度，提出一种将独立的高低频电感集成在一个EIE型磁芯上的磁集成电感器设计方案，通过建立集成磁件的电路-磁路等效模型，设计了双频DC-DC变换器的EIE型磁集成电感器的结构，建立了集成电感的等效模型，对磁集成双频DC-DC变换器进行了仿真分析，并通过实验平台验证了新型磁件的运行效果。结果表明：新型磁件设计合理，可以在系统中稳定运行，通过测量得到集成磁元件的体积和质量分别为原来的27.6%和23.3%，使得双频变换器系统的功率密度得到了提升。

  2025年01期 v.44;No.220 75-82+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 2061K]
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机械设计与制造

• 镁合金在冷金属过渡电弧增材制造成形过程中的数值模拟

  王天琪;靖雯;何俊杰;

  针对镁合金在冷金属过渡（CMT）电弧增材制造成形过程中熔池精度难于控制、结构件成形质量差等问题，建立了三维瞬态数值模型，研究了增材过程中的熔池流动及传热过程。引入周期性系数加入双椭圆热源中，得到了更加符合实际CMT焊接过程的热源模型，并利用连续表面力思想将其转化为体热源加载在相界面；预测了焊缝和熔池的形状和尺寸，并与试验结果进行了比较；计算了同一焊接速度下不同焊接电流对焊缝成形的影响。结果表明：熔池内部主要受马兰戈尼力影响在熔池后方产生逆时针流动；将模拟结果与试验进行对比发现，焊接电流为129 A时熔宽误差约为1.13%，余高误差约为5.49%，熔深误差约为5.03%，验证了模型的准确性；相同焊接速度下，随着焊接电流的增大，焊缝宽高比以及熔深均增加。

  2025年01期 v.44;No.220 83-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1825K]
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• 基于深度残差网络的多层多道焊缝识别

  何俊杰;王传睿;王天琪;

  为保证焊缝跟踪的精度并将激光条纹从强弧光、飞溅中分离出来，提出了一种基于深度残差（SRNU）网络的激光条纹分割算法。该算法是将带有弧光的图像送入SRNU模型，对内嵌于Resunet网络的编码层部分进行改进，添加SE模块和分组残差模块，对多层级特征信息进行提取和解析。结果表明：所提算法与Resunet算法相比，平均交并比、精确率、召回率与F1分数分别提升了0.79%、1.38%、0.50%和0.91%，说明该方法有较好的鲁棒性且具有较强的抗干扰能力，在复杂工况下也能将激光条纹从强弧光、飞溅中分离出来。

  2025年01期 v.44;No.220 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1653K]
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