期刊简介
期刊名称： 天津工业大学学报
创办日期：1982年创刊
主管部门： 天津市教育委员会
主办单位： 天津工业大学
刊期： 双月刊
电话： 022-83955151
Email：tguxb@tiangong.edu.cn
国内统一刊号(CN)： CN 12-1341/TS
国际标准刊号(ISSN)：ISSN 1671-024X
高性能MXene复合纤维研究进展
王慧芳;孙庚志;黄维;Ti_3C_2TxMXene作为一种新型的二维层状材料，具有优异的力学、电学、电化学、光热转化和生物相容性等特征，被认为是构筑高性能纤维的一种极具前景的材料。然而，在MXene纤维组装过程中，Ti_3C_2Tx米片的自堆叠效应、层间结构缺陷以及界面作用力弱等问题导致MXene纤维的力学性能、电学性能和电化学性能远低Ti_3C_2Tx米片的本征性能。围绕这些问题，详细介绍了MXene纤维的制备方法及纤维微纳结构的设计原理，同时讨论了MXene纤维力学性能、电学性能和电化学性能的提升策略，总结了高性能MXene纤维存在的挑战，并展望了未来发展方向：通过进一步优化电极材料设计、制备工艺及其功能集成，MXene纤维有望在下一代高性能可穿戴设备和先进功能材料中发挥重要作用。
碳纤维基皮质醇电化学汗液选择电极的制备与表征
刘皓;李至洁;罗丹;李君;为了开发一种高稳定性、高灵敏度的无探针皮质醇传感器以适用于可穿戴汗液监测，设计了一种基于碳纤维(CF)的复合电极体系。通过电沉积普鲁士蓝(PB)和真空抽滤包覆壳聚糖(CS)构建CS-PB/CF基底，并以邻苯二胺为功能单体制备分子印迹聚合物(MIP)层，形成MIP/CS-PB/CF无探针电极。研究电极的形貌、电化学性能及柔性，并将其用于人体汗液中定量皮质醇检测。结果表明：PB与CS协同作用显著提升电极导电性，MIP层实现高效识别，所制备的MIP/CS-PB/CF无探针电极兼具高灵敏度、选择性和柔性稳定性，检测限达0.235 nmol/L，线性范围1～10~5nmol/L，且对类固醇类似物及常见代谢物抗干扰性强(选择系数> 2)；电极在1 200次弯曲循环中电阻变化率<1%，批间重复性RSD为3.01%,7 d内信号衰减仅2.4%。
VO2M)纳米片/PET柔性复合薄膜的制备及其光电性能
黄竹林;宋浩然;李明;胡梦恩;吴良飞;李昕扬;针对VO2米颗粒在涂覆成膜过程中因本征电阻率高、VO2接较差而导致的薄膜电学性能劣化问题，基于水热-退火法及退火真空度、退火温度的优化合成了M相二氧化钒(VO2(M))纳米片，采用旋涂的方式在柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面构筑了连续致密的VO2M)薄膜，并分析了该薄膜的光电性能。结果表明：由于纳米片在动态弯曲时能保持较好的连接，其面内二维连续结构显著降低了界面电阻；在最优退火真空度为1.5 Pa、退火温度为420℃条件下所得VO2M)纳米片用于制备柔性VO2M)/PET薄膜，该薄膜兼具光热调控能力和电阻可调特性，在可见光透射率为41.26%的条件下实现了光热调制效率为4.51%的效果，相变过程中电阻变化率可达为2.94×102为柔性光电器件的发展提供了材料基础。
基于高强韧自修复聚氨酯的柔性应变传感器制备及其性能
杨光;丁云鹏;邢任权;唐薪潮;闫静;针对柔性应变传感器在使用中因疲劳或机械损伤而导致的传感性能失效问题，设计了一种基于多重氢键网络的高韧性、自修复聚氨酯，通过将其与导电的氧化锡锑（ATO）纳米纤维复合，获得了具有高稳定性和自修复能力的柔性应变传感器，并系统研究了其力学性能、传感性能和自修复性能。结果表明：所制备的自修复聚氨酯具有900%的断裂伸长率和8 MPa的拉伸强度；基于此聚氨酯所制备的柔性应变传感器在40%应变范围内拥有高达240的灵敏度和良好的循环稳定性；此外，得益于聚氨酯的动态氢键网络，传感器在受损后通过加热可以完全恢复到初始力学性能和传感性能。
PVA/HEDP/PEDOT∶PSS复合水凝胶的制备及传感应用
周金利;王晨晓;魏烨;郑俊杰;王赛娅;针对水凝胶拉伸性和稳定性不足导致应用受限的问题，采用简便的冻融法开发了一种基于羟基乙基二磷酸（HEDP）辅助的聚乙烯醇（PVA）复合水凝胶，并通过添加导电聚合物3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸（PEDOT∶PSS）来提升其导电性能。对复合水凝胶的结构进行表征，测试分析复合水凝胶的溶胀保水性能、力学性能和导电性能，并将其用于应变传感器考察复合水凝胶的应变传感性能。结果表明：PVA和HEDP的质量比为8∶2、PEDOT∶PSS质量分数为15%时，在-25℃的环境中冷冻18 h制备的PVA/HEDP/PEDOT∶PSS复合水凝胶拉伸延展率高达949%，具有0.32 S/m的良好电导率，在400%应变范围内具备优异的线性灵敏度（GF=1.16）；该水凝胶基传感器能够高效监测多种人体运动，包括微小的面部表情变化以及大幅度的关节活动，还能够精准捕捉脉搏波形中的细微变化，在人体活动监测和健康管理领域具有广阔的应用前景。
碳载硫化铑催化剂在酸性体系中的氢氧化性能
谭小耀;赵若琛;周长剑;欧阳安鑫;初园园;针对传统商业Pt/C电催化剂在酸性电解质特别是盐酸中稳定性差这一问题，采用先冷凝回流后低温煅烧法制备了稳定性良好的高效氢氧化反应电催化剂即碳载硫化铑(RhxSy/C)纳米催化剂，结合物理表征手段以及在1 mol/L HCl中的电化学测试，考察了煅烧热处理的温度对电催化剂催化性能的影响。结果表明：不同的煅烧温度造成了RhxSy/C纳米颗粒中不同的晶相组成，进而影响催化剂的整体催化性能。在350 ℃煅烧温度下制备的RhxSy/C催化剂既拥有一定氢氧化活性，同时也呈现出良好的稳定性，经过1 000圈加速老化稳定性测试后仍能保持87.1%的催化活性。
镁合金CMT电弧增材制造成形过程的数值模拟
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。进一步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，焊接电流为129A时熔宽误差约为1.13%，余高误差约5.49%，熔深误差约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。
非均匀磁场对ZVI吸附性能影响的CFD模拟分析
郭幸斐;王连进;马瑞远;零价铁（ZVI）是一种化学性质活泼、还原性强的金属。目前，ZVI广泛应用于废水中污染物的去除，但其易钝化性限制了ZVI的吸附能力。本研究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，均匀磁场降解4-CP含量为13.05%，非均匀磁场降解4-CP含量为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。
一种基于CSI数据预处理的行为识别方法
史伟光;姜皓元;针对已有基于CSI的行为识别方法存在冗余信息多、识别精度低等问题，提出一种基于CSI数据预处理的行为识别方法。首先通过计算子载波的贡献度进行子载波的选择，有效降低了CSI中的冗余信息；在此基础上，提出一种CSI动态特征增强算法，从原始CSI信息中分离出动态分量，实现对人体行为的准确表达，从而达到动态特征增强的目的。使用开源的CSI数据进行实验验证，结果表明：将预处理后的CSI数据用于行为识别，准确率较预处理前提升约30.5%；与WiFall、WiAnti预处理方案相比，本文所提方法准确率分别提高了7.5%与3.3%，证实了本文方法的有效性。
芳纶纳米纤维/碳纳米管复合气凝胶的制备及其性能
杨光;金钊;闫静;针对导电气凝胶结构稳定性差导致传感性能不佳的问题,提出以去质子化方法制备芳纶纳米纤维(ANFs),并与改性碳纳米管(CNTs)进行共混,得到具有高压缩回弹性、高灵敏度的复合气凝胶传感器,并对其热学性能、力学性能和传感性能进行表征。实验结果表明,ANFs与CNTs之间混合均匀,并通过氢键连接形成了稳定的内部网状结构,气凝胶能承受50%的压缩比,并在100次的压缩循环后,完全恢复到初始状态;更重要的是,复合气凝胶在压缩循环中展现出稳定的电信号输出以及0.1 kPa的超低检测极限,因而在柔性应变传感器领域具有较大的应用潜力。
ANSYS有限元网格划分浅析
王瑞,陈海霞,王广峰为提高有限元数值计算的精度和对复合材料结构及力学分析的准确性 ,结合实例阐述了有限元网格划分复合材料结构件的方法和过程 ,指出了采用ANSYS有限元分析软件在网格划分时应注意的技术问题 ,并对进行ANSYS网格划分采用的方法、工具进行了详细的分析和论述 .研究认为 ,对于单一模型的分析可采用自由网格划分方法 ;对于尺寸变化的系列模型分析 ,则应考虑采用对应网格划分方法 ,同时应保证划分得到的结点均匀分布在指定路径上
纤维缠绕技术的发展及研究现状
谢霞,邱冠雄,姜亚明从纤维缠绕的概念、发展史及发展趋势等方面对纤维缠绕技术的发展过程及研究现状做了综述,重点介绍了未来纤维缠绕工艺和纤维缠绕机械的发展趋势,即缠绕工艺与其他工艺的复合化、热塑性树脂缠绕的日益增多以及缠绕机械的精密化、高效化、柔性化等,并对我国纤维缠绕技术的现状做了概述.
虚拟现实技术的现状与展望
陈健,孙兰凤,陆达虚拟现实技术提供了以人为核心的人机交互模式．它使用户沉浸于由计算机创建的虚拟场景中，而且为用户提供了完善的交互手段．本文介绍了虚拟现实（ＶＲ）系统的内涵、研究内容、虚拟现实技术的现状及其在机械工程中的应用前景，并简述了作者所做的一些研究工作．
PP/PEG蓄热调温复合纤维的纺丝与性能
张兴祥,王学晨,胡灵,牛建津,印瑞斌以聚丙烯（ＰＰ）和分子量为１０００～２万的聚乙二醇（ＰＥＧ）及增稠剂为主要原料，采用熔融复合纺丝的方法研制出了蓄热调温纤维．该纤维加工成４９０ｇ／ｍ２的非织造布，在３５．５℃左右时其内部温度较纯丙纶非织造布低３．３℃，在２６．９℃左右其内部温度较纯丙纶非织造布高６．１℃．
ANSYS有限元网格划分浅析
王瑞,陈海霞,王广峰为提高有限元数值计算的精度和对复合材料结构及力学分析的准确性 ,结合实例阐述了有限元网格划分复合材料结构件的方法和过程 ,指出了采用ANSYS有限元分析软件在网格划分时应注意的技术问题 ,并对进行ANSYS网格划分采用的方法、工具进行了详细的分析和论述 .研究认为 ,对于单一模型的分析可采用自由网格划分方法 ;对于尺寸变化的系列模型分析 ,则应考虑采用对应网格划分方法 ,同时应保证划分得到的结点均匀分布在指定路径上
沸石咪唑骨架材料(ZIF-8)的结构生长过程
陈英波;赵林飞;王彪;胡晓宇;刘冬青;周凤潇;张宇峰;以2-甲基咪唑为有机配体,由硝酸锌提供金属离子,在室温下以甲醇为溶剂合成了沸石咪唑骨架(ZIF-8)晶体.通过红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜、热重分析等手段对晶体结构及其生长过程进行了表征.结果表明:随着反应时间延长ZIF-8晶体迅速形成,然后逐渐堆积成六面体二维结构,进而形成三维十二面体结构.对ZIF-8结构的生长过程的理解有助于通过控制ZIF-8的大小和形态来制备出功能化的金属有机骨架材料.
g-C_3N4催化剂研究进展
田海锋;宋立民;类石墨相氮化碳g-C3N4由于其特殊的光学特性而被用作可见光响应的光催化剂,本文介绍了g-C3N4的形貌、非金属掺杂、金属掺杂、半导体复合、贵金属沉积等改性研究方面的动态和主要成果,并介绍了其作为光催化剂方面的应用.
反渗透膜的应用进展
李凤娟;王薇;杜启云;反渗透膜过滤技术是一种高效、低能和易操作的液体分离技术,同传统的水处理方法相比具有处理效果好,可实现海水淡化、废水的循环利用和对有用物质回收等优点.本文基于中空纤维反渗透膜技术的发展,研究其在国内外的应用现状,介绍了反渗透膜在海水和苦咸水淡化、纯水制备、废水处理、食品加工等方面的应用,并讨论了反渗透膜的研究方向和发展前景.
