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压电过滤材料的传感性能及其在口罩中的应用

煤炭学报 2024年第7期49卷 3017-3024页

作者：王晨赫伟东毛宁柳静献东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

在劳动保护领域,实时监测劳动者的生理健康状态受到越来越多的关注。因呼吸中包含大量生理学信息,开发具有传感功能的可穿戴设备用于监测佩戴者呼吸状态成为研究热点。传统的商用呼吸监测装置价格昂贵、体积大、不易携带,限制了其在一... 详细信息

在劳动保护领域,实时监测劳动者的生理健康状态受到越来越多的关注。因呼吸中包含大量生理学信息,开发具有传感功能的可穿戴设备用于监测佩戴者呼吸状态成为研究热点。传统的商用呼吸监测装置价格昂贵、体积大、不易携带,限制了其在一线生产场所的使用,例如高粉尘质量浓度的矿山作业环境。为此,基于聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,利用静电纺丝技术制备出具有传感性能的柔性PVDF纳米纤维膜,将高透气性碳纤维毡与PVDF纳米纤维膜设计为具有三明治结构的传感模块并嵌入到口罩中。传感模块将呼吸气流产生的机械能转化为电能,通过对电信号数据的采集和分析,完成对呼吸强度和呼吸频率的实时监测。结果表明:嵌有传感模块的口罩在不同呼吸状态下产生的压电信号有明显差异,在低强度(15 L/min)、中强度(50 L/min)和高强度(85 L/min)3种呼吸状态下,输出压电电压峰值分别为300、700、1100 mV,电压峰值出现频率分别为18、16、14次/min。因此,基于压电信号电压峰值及其出现频率的分析,可以实现佩戴者呼吸强度和呼吸频率等呼吸参数的实时监测。此外,研究通过XRD、FT-IR、TG等分析方法确定了PVDF纳米纤维膜的压电性与其β相晶体含量有关,为进一步改善PVDF纳米纤维膜的压电性能提供了依据。研发的具有传感功能的口罩可用于矿山工人劳作状态的实时呼吸监测,在工人工作状态异常时反馈给管理人员以便于及时采取处理措施。

关键词：聚偏氟乙烯传感模块呼吸信号监测口罩

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基于SBM-熵权TOPSIS模型的智慧农业效率评价与优化研究

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世界热带农业信息 2024年第8期 96-102页

作者：元成伟赵纪国河南新乡职业技术学院旅游学院

随着信息技术的迅猛发展,智慧农业已成为当今世界农业发展的重要趋势[1]。它集成了物联网、大数据、人工智能等先进技术,旨在提高农业生产效率、优化资源配置并减少环境污染。然而,智慧农业在实践中的效率评价与优化问题一直是研究的热... 详细信息

随着信息技术的迅猛发展,智慧农业已成为当今世界农业发展的重要趋势[1]。它集成了物联网、大数据、人工智能等先进技术,旨在提高农业生产效率、优化资源配置并减少环境污染。然而,智慧农业在实践中的效率评价与优化问题一直是研究的热点和难点。传统的农业效率评价方法往往局限于单一指标或简单的综合性评价,难以全面反映智慧农业系统的复杂性和动态性。因此,本研究引入SBM模型和熵权TOPSIS模型,以期为智慧农业的效率评价提供更加科学、准确的方法论支持。

关键词：世界农业发展 SBM模型农业生产效率综合性评价智慧农业人工智能信息技术大数据

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亚氯酸钠助燃特性试验分析研究

消防科学与技术 2024年第7期43卷 952-958页

作者：施云献天津市河东区消防救援支队天津300000

为了研究亚氯酸钠的防火措施,首先,通过模拟试验研究了不同引火源和湿度条件下亚氯酸钠的助燃特性;其次,通过离子色谱法测定燃烧残留物中ClO-2的含量,以对亚氯酸钠的助燃效果进行定量分析;最后,基于上述研究,制定针对亚氯酸钠的防火设... 详细信息

为了研究亚氯酸钠的防火措施,首先,通过模拟试验研究了不同引火源和湿度条件下亚氯酸钠的助燃特性;其次,通过离子色谱法测定燃烧残留物中ClO-2的含量,以对亚氯酸钠的助燃效果进行定量分析;最后,基于上述研究,制定针对亚氯酸钠的防火设计策略。结果表明,烟头作为引火源时,亚氯酸钠可使大多数可燃物燃烧,尤其是对含硫物质和山梨酸钾的助燃作用最为显著;机械火花作为引火源时,亚氯酸钠可促进含硫物质和防腐剂燃烧,也能使疏松多孔的可燃物燃烧,但结构致密的布料则难以引燃;白炽灯作为引火源时,亚氯酸钠仅能助燃少数几种还原性较强的物质;而电暖器作为引火源时,亚氯酸钠无法促使样品燃烧。此外,水滴作为引火源时,亚氯酸钠可促使含硫有机物或有还原性的含硫物质燃烧。在33.1%~97.6%的湿度条件下,亚氯酸钠分别与硫磺、硫化钠混合的样品亦可发生燃爆。对亚氯酸钠助燃特性的试验研究可为其生产、存储和运输中的防火需求提供一定的参考。

关键词：亚氯酸钠助燃特性燃烧残留物防火措施

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祁连山草地坡面土壤水时空动态及时间稳定性

高原气象 2024年

作者：刘源田杰王水献兰州大学资源环境学院兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室旱区流域科学与水资源研究中心

土壤水分作为连接地表与大气水热交换的关键水文变量,影响陆-气水热交换和碳循环过程。但由于高寒山区土壤水分监测困难,相关研究存在一定困难。而时间稳定性研究能够通过选择代表性点位从而降低土壤水分获取难度。本研究选取祁连山区... 详细信息

土壤水分作为连接地表与大气水热交换的关键水文变量,影响陆-气水热交换和碳循环过程。但由于高寒山区土壤水分监测困难,相关研究存在一定困难。而时间稳定性研究能够通过选择代表性点位从而降低土壤水分获取难度。本研究选取祁连山区石羊河流域上帐房沟草地坡面,组建高密度、高时间分辨率土壤水分监测网,探讨高寒山区坡面尺度土壤水分时空变化及时间稳定性。研究结果表明:(1)表层土壤水分(10 cm,15.90%)显著高于深层(50 cm,11.78%),其时间变异性(CvT=19.46%)也强于深层(CvT=10.67%),但空间变异性(CvS=20.05%)弱于深层(CvS=27.06%)。(2)表层时间稳定性指数(Index of Temporal Stability,ITS)(0.24)强于深层(0.34),表层和深层分别通过3个或5个土壤水分监测点即可代表坡面表层土壤水分(决定系数R2>0.90)。(3)坡位和土壤水文属性对时间稳定性的作用效果显著:时间稳定性点位更容易出现在坡下容重较大、形状参数n较小的位置。研究结果有助于更好理解高寒山区坡面土壤水分时空变异规律、时间稳定性特征及其控制作用。

关键词：土壤水分时空动态时间稳定性祁连山区

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电晕驻极滤袋对荷电微细颗粒物捕集效率

中国环境科学 2024年第2期44卷 663-669页

作者：吕超杨小川朱冕柳静献东北大学资源与土木工程学院滤料检测中心辽宁沈阳110819 上海宝冶集团有限公司上海200000

本文利用单针-板电极负直流高压电晕放电装置对针刺毡滤袋进行电晕驻极处理,设计搭建了由线-板式预荷电器和驻极滤袋集尘装置组成的复合电/袋过滤实验平台,系统的研究了电晕驻极滤袋对未荷电、单极荷正电、单极荷负电以及双极荷电的0.3... 详细信息

本文利用单针-板电极负直流高压电晕放电装置对针刺毡滤袋进行电晕驻极处理,设计搭建了由线-板式预荷电器和驻极滤袋集尘装置组成的复合电/袋过滤实验平台,系统的研究了电晕驻极滤袋对未荷电、单极荷正电、单极荷负电以及双极荷电的0.3~10μm微细颗粒物捕集效率,对比了不同风速条件下驻极滤袋对不同荷电类型微细颗粒物捕集效率的稳定性.实验结果表明:相比于原始滤料捕集未荷电颗粒物,库仑作用的引入使得驻极滤料捕集荷电颗粒物具有更高的效率,尤其是对于粒径0.3μm颗粒物提升效果最为明显,荷正电、荷负电和双极荷电使其捕集效率从79.9%分别提升到99.9%、99.3%和98.6%;基于库仑力的静电捕集效率还能够补偿由于风速增大而造成的机械捕集效率降低幅度,对于粒径0.3μm颗粒物,荷正电、荷负电和双极荷电使其捕集效率差值从9.4%分别降低到0.06%、0.2%和5.2%.更具体地说,即库仑引力作用强于库仑斥力作用,且两者均优于异相荷电凝并作用.此外,利用扫描电镜技术分析了不同荷电类型颗粒物在驻极滤袋表面沉积的微观形貌结构,提出了相应的尘饼生长理想化模型用于进一步解释以上实验结果.该研究结果可为进一步发展静电-机械双效捕集脱除微细颗粒物提供参考.

关键词：驻极滤袋细微颗粒物荷电捕集效率尘饼

覆膜方法对纳米纤维膜除尘滤料动态过滤性能的影响

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中国环境科学 2024年第4期44卷 1995-2002页

作者：郭颖赫赫伟东柳静献沈阳理工大学环境与化学工程学院辽宁沈阳110159 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

为解决聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料使用中阻力增长快且膜易破损问题,基于静电纺丝技术制备了涤纶(PET)纳米纤维膜,通过直接覆膜法、热处理覆膜法及一步共纺覆膜法将PET纳米纤维膜作为表面膜与聚苯硫醚(PPS)针刺毡滤料进行复合,并对比研究... 详细信息

为解决聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料使用中阻力增长快且膜易破损问题,基于静电纺丝技术制备了涤纶(PET)纳米纤维膜,通过直接覆膜法、热处理覆膜法及一步共纺覆膜法将PET纳米纤维膜作为表面膜与聚苯硫醚(PPS)针刺毡滤料进行复合,并对比研究3种覆膜方法制备的PET纳米纤维膜滤料、PPS滤料以及PTFE覆膜滤料的动态过滤性能,结果表明,与PTFE覆膜滤料相比,3种覆膜方法制备的PET纳米纤维膜滤料均表现出优异的过滤性能.稳定过滤阶段,一步共纺覆膜法制备的PET/TPU纳米纤维膜滤料完成单个周期所需时间是PTFE覆膜滤料的2倍,粉尘剥离率为99.79%,其阻力增长速率低、完成单个周期所需时间平稳,降低能耗并减少了气流对膜造成的磨损,在工业除尘领域具有较大应用潜力.

关键词：工业除尘过滤材料覆膜纳米纤维膜动态过滤性能

爆炸荷载作用下钢筋混凝土双跨梁子结构连续倒塌机制试验研究

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建筑结构学报 2024年第1期45卷 1-11页

作者：李忠献刘昊琨师燕超丁阳天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

为了研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土双跨梁子结构抗连续倒塌机制,对3榀钢筋混凝土框架双跨梁子结构的中节点进行竖向冲击加载,以模拟爆炸荷载作用下承重柱失效对子结构产生的轴拉效应。结果表明:在加载瞬间,由于惯性效应,梁受力呈现出显... 详细信息

为了研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土双跨梁子结构抗连续倒塌机制,对3榀钢筋混凝土框架双跨梁子结构的中节点进行竖向冲击加载,以模拟爆炸荷载作用下承重柱失效对子结构产生的轴拉效应。结果表明:在加载瞬间,由于惯性效应,梁受力呈现出显著的反拱机制,随着惯性效应的减弱以及中节点竖向位移的增加,梁表现出压拱机制;在试验冲击工况下,子结构没有出现纵筋断裂,梁的破坏模式均表现为梁端弯曲破坏;顶部纵筋通长配置可以减轻跨中混凝土的开裂,并减小子结构在动力加载时的峰值位移响应。

关键词：双跨梁子结构钢筋混凝土爆炸荷载抗倒塌机制反拱机制压拱机制

极性、半极性和非极性InN薄膜的MOCVD外延生长与表征

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发光学报 2024年第2期45卷 204-210页

作者：赵见国殷瑞徐儒倪海彬陶涛庄喆严羽谢自力刘斌常建华南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 南京大学电子科学与工程学院江苏南京210093

利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术,在不同晶面的蓝宝石(Al2O3)衬底上实现了极性(0002)面、半极性(11-22)面和非极性(11-20)面InN薄膜的外延生长,并通过多种表征手段对三个不同极性面InN薄膜的结构和光学特性进行了系统研究。... 详细信息

利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术,在不同晶面的蓝宝石(Al2O3)衬底上实现了极性(0002)面、半极性(11-22)面和非极性(11-20)面InN薄膜的外延生长,并通过多种表征手段对三个不同极性面InN薄膜的结构和光学特性进行了系统研究。X射线衍射(XRD)曲线展示了(0002)、(11-22)和(11-20)面InN较强的衍射峰,表明InN薄膜具有较高的成膜质量。通过扫描电子显微镜(SEM)表面图发现,极性(0002)面InN的表面形貌较光滑,而半极性和非极性InN表面均存在未完全合并的孔洞。光致发光(PL)光谱展示,不同极性面InN的峰值能量在0.63 eV附近,并从极性、半极性到非极性逐渐红移。此外,可见-红外分光光度计测得的透射谱显示,极性(0002)面InN的吸收边约为0.85 eV,而半极性(11-22)面和非极性(11-20)面InN的吸收边约为0.78 eV,表明极性InN具有更大的斯托克斯位移。

关键词：半极性面非极性面 InN薄膜外延生长

岱山—洋山跨海通道水沙环境影响数值模拟研究

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海洋工程 2024年第2期42卷 171-180页

作者：李文丹李孟国解鸣晓赵张益韩志远交通运输部天津水运工程科学研究所港口水工建筑技术国家工程研究中心工程泥沙交通行业重点实验室天津300456

杭州湾是世界闻名的强潮河口,具有不规则的岸线边界、独特的地形地貌特征和复杂的水动力泥沙环境。岱山—洋山跨海通道位于杭州湾湾口水域,将岱山与洋山近35km连通,实现了上海—洋山—岱山—舟山—宁波跨海通道的全线贯通,其建设具有非... 详细信息

杭州湾是世界闻名的强潮河口,具有不规则的岸线边界、独特的地形地貌特征和复杂的水动力泥沙环境。岱山—洋山跨海通道位于杭州湾湾口水域,将岱山与洋山近35km连通,实现了上海—洋山—岱山—舟山—宁波跨海通道的全线贯通,其建设具有非常重要的意义。基于考虑波浪作用的潮流泥沙数值模型,讨论了岱山—洋山跨海通道几种工况对杭州湾大范围海域水沙环境的影响。研究结果表明:跨海通道实施后潮位变化在大桥轴线附近较为敏感,远离则基本没有影响,高低潮位变化幅度大多在2 cm以内。杭州湾涨落潮量减小小于0.6%。水流流态和水下地形仅在大桥附近水域存在明显变化。从对杭州湾水沙环境影响角度考虑,岱山—洋山跨海通道几种工况均可行,建议关注桥墩和人工岛附近的局部冲刷问题。

关键词：杭州湾舟山群岛数学模型潮流含沙量岸滩演变