纤维新材料

• 聚乳酸纳微米发光纤维膜的油水分离性能

  西鹏;牛泽祺;

  为优化油水分离过程和提高油水分离效率，基于聚乳酸（PLA）优异的加工性能和生物可降解特性，以PLA为成纤聚合物，结合有机稀土发光材料的光致发光功能，利用静电纺丝技术成功制备了兼具油水分离和荧光指示双功能的PLA纳微米纤维膜。通过场发射扫描电镜（SEM）对PLA纳微米发光纤维膜的表观形貌进行测试表征；选用不同的油水混合体系对PLA纳微米发光纤维膜的油水分离功能进行系统研究；对不同油水分离情况下的PLA纳微米发光纤维膜的荧光强度进行测定以分析其荧光指示功能。结果表明：所制备的PLA纳微米发光纤维表面光滑、粗细均匀，平均直径为550 nm，有机稀土发光材料均匀地分布在聚乳酸纳微米纤维表面，没有明显的聚集现象发生；PLA纳微米发光纤维膜具有良好的疏水亲油特性，对真空泵油、硅油、食用油、石油醚和正己烷的吸附量分别达到了26.7、24.3、21.4、11.1和9.7 g/g；在油水分离过程中真空泵油、硅油、食用油、石油醚和正己烷的通量分别为727、874、994、40 000和72 727 L/（m~2·h）；循环使用20次后该膜的油吸附量仍为第1次进行吸油时吸附量的78.5%，通量仍为该膜第1次进行油水分离时通量的95.4%;PLA纳微米发光纤维膜具有良好的荧光指示作用，可通过比较膜的荧光强度及时了解纤维膜上的油滴分布情况，从而评估分离效果，且循环使用20次后其荧光强度与原始荧光强度相比仅降低了18.6%。

  2025年05期 v.44;No.224 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 411K]
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• 五味子红色素纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

  郭文娟;任和;张颖;付俊杰;代昭;

  为开发无毒副作用且不易产生耐药性的新型伤口敷料，将天然抗菌成分五味子红色素应用于抗菌敷料。通过静电纺丝技术，采用混合电纺聚丙烯腈（PAN）和五味子红色素提取物制备五味子纳米抗菌纤维膜；通过SEM观察纤维膜表面形貌，探究最佳静电纺丝工艺，并考察五味子红色素纳米抑菌纤维膜对于大肠杆菌、白念珠菌、金黄色葡萄球菌的抑制效果。结果表明：最佳静电纺丝工艺为纺丝液中PAN质量分数14%、纺丝电压12 kV、纺丝推注速率0.4 mL/h、五味子红色素含量200 mg，此条件下制得的五味子纳米纤维平均直径为（243.86±0.95）nm；五味子红色素纳米纤维膜对大肠杆菌、白色念珠菌和金色葡萄球菌均具有不同程度的抑制效果，其中对白念珠菌抑制效果最显著，抑制率达33.87%；五味子抗菌纤维膜实现了五味子红色素的均匀负载，在蒸馏水中浸泡8 h时红色素与纤维膜结合稳定，无释放损失。

  2025年05期 v.44;No.224 8-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 857K]
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• 基于PTFE膜乳化技术的粒径可控相变微胶囊的制备

  王建平;王喜睿;王学晨;刘海辉;李伟;张兴祥;

  为了解决微胶囊粒径大小及分布难以控制的问题，采用双轴向拉伸聚四氟乙烯（PTFE）膜乳化技术，以正十八烷（n-Oct）为芯材，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为壁材制备了粒径可控且分布均匀的n-Oct@PMMA相变微胶囊，并使用FT-IR、SEM、DSC、TG、XRD等测试方法对微胶囊的化学结构、表面形貌、热性能及结晶性能进行表征。结果表明：双轴向拉伸PTFE膜乳化技术可以通过膜孔径大小来控制n-Oct@PMMA相变微胶囊的粒径大小，且所制备的微胶囊粒径分布均一；随着连续相转速增加或操作压力减小，膜乳化后的微胶囊平均粒径减小，且分布更加均匀，热性能与热稳定性能越好；当膜孔径为0.45μm、工作压力为50 kPa、表面流速为2 600 r/min时所制得的微胶囊粒径大小最均匀，平均粒径为2.95μm，多分散指数为0.03，其表面形貌、热性能和热稳定性最好。此时包覆率为70%，其相变热焓值为158.35 J/g。

  2025年05期 v.44;No.224 16-22+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 560K]
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• 冠醚聚酰胺膜的制备及其对电池浸取液的离子分离性能

  王明霞;郭宗华;刘澍阳;严峰;

  为分离废旧电池浸取液中的Li~+，以二氨基二苯并-14-冠-4(DAB14C4)为界面聚合单体，在聚醚砜（PES）膜上制备冠醚聚酰胺膜（CEPA-PES），并应用于电池浸取液中Li~+、Ni~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)的分离。采用ATR-FTIR、XPS、SEM对膜表面的化学结构、元素分布和形貌进行了表征。结果表明：冠醚聚酰胺层成功覆盖在PES基膜表面，纯水通量从界面聚合前的229.0 L/（m~2·h）降低至9.5 L/（m~2·h）;CEPA-PES膜对模拟废旧电池浸取液中二价Ni~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)的扩散系数分别达到4.3×10~(-11)、4.1×10~(-11)和4.0×10~(-11) m~2/s，而对Li~+的扩散系数为0.2×10~(-11) m~2/s;CEPA-PES膜对Ni~(2+)/Li~+、Co~(2+)/Li~+和Mn~(2+)/Li~+的分离因子分别为20.2、19.3和19.1，表明利用DAB14C4功能化膜对Li~+的络合作用可实现Li~+与Ni~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)的绿色高效分离。

  2025年05期 v.44;No.224 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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染整与化工

• 铝粉涂覆型电磁波响应/红外隐身双功能织物的制备及性能

  马晓光;元森阳;

  为制备电磁屏蔽/红外隐身双功能织物，采用铝粉作为填料，结合聚丙烯酸树脂制备复合涂料，通过涂层法使其均匀附着在棉织物上，制备具有较高电磁屏蔽性能和较低红外发射率的双功能涂覆织物，测试分析织物性能，并与其他金属涂覆织物进行比较。结果表明：相比于铜粉、青铜粉和镍粉，采用铝粉制备的涂覆织物有着更好的电磁屏蔽性能和红外隐身性能；随着铝粉含量、铝粉涂覆层厚度的增加，铝粉涂覆织物的电磁辐射强度先逐渐降低，然后趋于稳定；最佳制备条件为铝粉粒径200目、质量分数20%、涂覆厚度0.2 mm，与未涂覆铝粉织物相比，此时铝粉涂覆织物的电磁辐射强度降低了24%，红外发射率下降了22%、在780～2 500 nm范围内的近红外反射率提高了21%，具有红外线隐身及电磁波屏蔽双功能。

  2025年05期 v.44;No.224 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 291K]
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• 基于炭膜阴极的电芬顿系统对于甲基橙的降解

  赵斌;蔡行知;杨鑫;王亮;

  为改善电芬顿对甲基橙模拟废水的处理效果，以导电炭膜作为穿透式阴极构建电化学反应器。在优化过滤通量、溶液初始p H值、电流强度、Fe~(2+)浓度的基础上，分析了炭膜过滤通量对电芬顿系统运行效果的影响机制。结果表明：当过滤通量为100 L/（m~2·h）（简写为LMH）、溶液初始p H值为3、电流强度为40 mA、Fe~(2+)浓度为0.2 mmol/L的条件下，反应80 min后，甲基橙和总有机碳的去除率分别达到95%和66%；提高过滤通量能够显著促进甲基橙降解，过滤通量100 LMH时的一级反应速率常数与无过滤相比提高3倍；过滤能够通过加速传质、增大电极活性面积实现溶液中扩散电阻和电极内阻的降低，达到提高电流效率的效果，因此，阴极产生H_2O_2及还原Fe~(3+)的能力增强，促进了芬顿反应的发生，提高了甲基橙的去除效率。

  2025年05期 v.44;No.224 36-42+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 559K]
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• ZnIn₂S₄微球/{001}晶面TiO₂纳米片/g-C₃N₄三元光催化剂的制备及其性能

  安会琴;肖星;赵莉芝;王琰珺;洪婉玉;王兵;

  为了提高g-C_3N_4基光催化剂的光催化性能，通过焙烧法制备g-C_3N_4，进而利用暴露{001}晶面TiO_2纳米片和ZnIn_2S_4微球对g-C_3N_4进行修饰，成功合成ZnIn_2S_4/TiO_2NS/g-C_3N_4三元复合光催化剂。通过TEM、XPS、XRD和UV-vis等手段对所得产物的形貌、结构、组成及光学特性进行表征，在此基础上，分析ZnIn_2S_4/TiO_2NS/gC_3N_4的可见光催化机制。结果表明：将ZnIn_2S_4引入g-C_3N_4体系中可扩大催化剂的可见光吸收范围；经三元复合后，TiO_2、g-C_3N_4和ZnIn_2S_4等3种复合组分之间接触紧密且存在强相互作用，基于TiO_2、g-C_3N_4和ZnIn_2S_4等3种半导体能带位置的匹配性可实现光催化过程中光生电子和空穴的高效产生、分离和转移，促进体系光催化效率的提升；当TiO_2和ZnIn_2S_4的质量分数分别为30%和60%时，可见光照射100 min后，ZnIn_2S_4/TiO_2NS/g-C_3N_4三元复合光催化剂的光催化活性最佳，可将甲基橙约100%降解为无机小分子。

  2025年05期 v.44;No.224 43-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 644K]
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电子信息与自动化

• 基于时空联合奇异值分解的激光散斑血流成像方法

  张芳;谭茂祥;苗佳琪;宋庆宏;

  为减小成像系统噪声和皮肤组织静态散射的干扰，基于激光散斑衬比分析提出了一种对血管结构和血流相对速度成像的方法。采用时空联合的奇异值分解（SVD）滤波法对图像进行预处理，消除皮肤组织散射对血流图像的影响；采用时间域激光散斑衬比分析方法对血流进行成像；使用各向异性耦合扩散滤波、自适应三维块匹配滤波和高低帽变换法等3种滤波算法进一步滤除背景噪声，提高图像对比度，并采用数值模拟、仿体实验、人体组织成像实验验证本文算法的有效性。结果表明：本算法能够有效地抑制背景散射对成像的影响，在激光散斑血流成像方面具有可行性。

  2025年05期 v.44;No.224 52-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 538K]
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• 具有平顶光谱响应的氮化硅阵列波导光栅

  张赞允;姜浩;李美欣;孟翠然;杜小伟;张文静;

  为了将氮化硅阵列波导光栅具有的大通道容量、低插入损耗、低串扰、高工艺容差、低温度敏感性等优势应用于光电子通信领域实现波分复用功能，设计了一种应用于稀疏波分复用（CWDM）的具有平顶光谱响应的四通道氮化硅阵列波导光栅。研究了输出端口非对称宽度的线性模斑转换器及罗兰圆与光栅圆的半径比对器件插入损耗、均匀度及平顶光谱响应的影响。结果表明：通过提升输出波导宽度以及提高星型耦合器的圆半径比，使器件在1 310 nm波长附近工作时，能够实现通道间距为20 nm的稀疏波分复用/解复用功能，此时插入损耗为-1.28 d B（非均匀度为0.18 d B），平均串扰为-25.18 dB；同时该器件1 dB带宽达11.93 nm，实现了低损耗、高均匀度的平顶光谱响应，相比较传统的高斯型器件，能够有效地提升器件带宽与系统稳定性，更有利于氮化硅阵列波导光栅器件的商业化应用。

  2025年05期 v.44;No.224 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
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• 基于聚合物薄膜的CMUT阵列的声场特性仿真分析

  高铁成;闫梦圆;孙晓东;

  为满足超声检测技术对超声换能器聚焦特性的要求，设计了一种基于聚合物薄膜SU-8的CMUT阵列。根据阵列换能器的声场理论确定影响聚焦效果的参数，利用COMSOL Multiphysics仿真软件进行建模仿真分析，探究了空气和水介质中一维CMUT线阵不同阵元数目和阵元间距时的声场聚焦性。结果表明：CMUT阵列为16阵元、阵元间距为0.5时，阵列换能器的声场聚焦效果最好，声场聚焦区域声压最大值在空气介质中达到7.23×10~(-5)Pa，水介质中达到0.17 Pa。

  2025年05期 v.44;No.224 66-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 479K]
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• 基于磁流体包覆SNCS结构的光纤磁场传感系统设计

  石嘉;周鹏;郭翠娟;王少娜;赵子豪;

  为实现磁场微小变化的高分辨率测量，设计了一种基于磁流体包覆单模-无芯-单模（SNCS）结构的光纤磁场传感系统，将单模-无芯-单模（SNCS）干涉结构封装在装满磁流体的毛细管中作为磁场传感结构接入光纤环形激光器后，采用强度解调技术实现高分辨率的磁场测量，并对该系统的温度交叉敏感特性和稳定性进行实验验证。结果表明：该系统结构简单、输出稳定、温度交叉敏感低；与同一结构的波长解调系统相比，磁场分辨率由1.00 mT提升到0.05 mT，可实现磁场的高分辨率测量；温度交叉灵敏度为0.484μW/℃，输出测量误差小于0.008%，有望应用于电力工业、航空航天研究等领域。

  2025年05期 v.44;No.224 72-77+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K]
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机械设计与制造

• 基于点阵结构光的三维曲面测量技术

  何俊杰;赵季康;王天琪;董广宇;

  针对工业机器人空间曲面的三维测量和智能规划需求，开发一种采用点阵光源的智能视觉传感器，并采用该视觉传感器进行标定和曲面测量。首先，提出一种“由点到线”的两步法标定策略，确定点阵光源各激光线在工业相机坐标系下的方程：对点阵光源图像进行HSV颜色通道分离；利用高斯拟合法提取点阵光斑的质心坐标，按照点阵分布对其进行编码排序，并利用靶标平面的约束计算出相机坐标系中各点阵的三维坐标；分别拟合出点阵所在行列平面方程，确定激光发射点的位置；通过奇异值分解获取各光线的向量，完成点阵结构光的标定。其次，在完成点阵结构光标定基础上，对光斑三维坐标采用最小二乘法进行三维曲面重构。最后，通过雷达天线罩模型曲面测量及重构实验验证所提出的点阵光源视觉传感器标定算法的有效性。实验结果表明：采用该方法可以实现对雷达天线罩工件曲面的快速、准确测量要求，本文实验条件下标定误差范围为0.6%～1.1%，测量误差满足实验精度要求。

  2025年05期 v.44;No.224 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
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• 共轭凸轮副间隙碰撞建模及动态特性

  魏展;王赞勇;梁栋;薛丞博;王文玺;

  针对共轭凸轮打纬机构在高速运转时因磨损或构件变形所产生的凸轮副间隙问题，对机构中共轭凸轮副间隙进行数学描述，基于混合接触力模型和Coulomb摩擦力模型表达凸轮-滚子间隙碰撞力；分析共轭凸轮副存在的3种位置状态，基于牛顿-欧拉方程建立机构碰撞动力学模型，并应用ADAMS软件验证间隙和动力学模型的正确性；以建立的动力学模型为基础，研究不同共轭凸轮副间隙值和不同凸轮廓线对机构动力学性能的影响。结果表明：摆杆加速度及接触力的突变会导致主凸轮与回凸轮的驱动转换，这对机构运行的稳定性会产生较大影响；在机构间隙值小于0.1 mm时，从动件动态响应随之变化相对平缓，而大于0.1 mm时动态性能急剧恶化；在计及共轭凸轮副间隙的情况下，对比五次多项式运动规律，利用修正梯形加速度运动规律设计的共轭凸轮机构从动件角加速度幅值更大，产生的凸轮与滚子间冲击碰撞响应更明显。

  2025年05期 v.44;No.224 84-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 592K]
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• 基于外加磁场偏摆TIG电弧实现焊缝的跟踪控制

  岳建锋;陈豪杰;邢恩成;周浩;黄军芬;

  针对在非熔化极惰性气体保护电弧焊（TIG）过程中由于钨极与工件的距离短，摆动焊接时钨针与工件易发生干涉碰撞导致钨针受损的问题，通过外加横向交变磁场作用于TIG电弧，使电弧发生柔性偏摆，实现焊枪中心偏差信号提取；通过扩展卡尔曼滤波算法完成TIG焊弧压信号的良好去噪，通过去噪后的弧压信号可获得焊缝坡口的位置特征信息；利用弧压信号的左右区间积分差值法，建立焊枪位置偏差数学模型；利用模糊自整定PID控制算法实现TIG焊接过程中焊枪的稳定纠偏和抗干扰能力。结果表明：本文方法可以对焊缝偏差准确地识别与补偿，TIG焊接效率与焊缝跟踪精度明显提升，最大误差控制在0.25 mm以内。

  2025年05期 v.44;No.224 93-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 435K]
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