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基于MXene的柔性压力传感器的制备及其性能研究

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基于MXene的柔性压力传感器的制备及其性能研究

作者：尚成硕北京化工大学

学位级别：硕士

近年来,柔性压力传感器吸引了越来越多的关注,它可以将压力信号转换为电信号,已经被广泛应用于触觉感知、健康监测、电子皮肤、人机交互等领域。制备高性能柔性压力传感器的关键在于力敏材料的选择和器件结构的设计。MXene是一种新兴的... 详细信息

近年来,柔性压力传感器吸引了越来越多的关注,它可以将压力信号转换为电信号,已经被广泛应用于触觉感知、健康监测、电子皮肤、人机交互等领域。制备高性能柔性压力传感器的关键在于力敏材料的选择和器件结构的设计。MXene是一种新兴的二维材料,其优异的导电性使其成为力敏层材料的理想选择,同时其表面丰富的官能团有助于MXene与其它功能材料相结合。本文使用MXene(TiCT)纳米片作为力敏材料,分别制备了二维纤维膜和三维气凝胶结构的复合压力传感器,具有良好的传感性能,能够应用于健康监测、语音识别和压力分布检测等领域。论文主要研究内容和结果如下:(1)基于壳聚糖(CS)/聚乳酸(PLA)@MXene的二维纤维膜柔性压力传感器。首先使用盐酸和氟化锂刻蚀前驱体MAX相TiAl C,再经过超声剥离可获得单层的MXene(TiCT)纳米片。接下来使用静电纺丝获得CS/PLA复合纳米纤维膜,并通过真空抽滤将MXene抽滤到纤维膜上。MXene和CS的表面分别带有负、正电荷,两者通过静电作用相结合,因此MXene能够牢牢吸附在纤维膜上。基于CS/PLA@MXene的二维纤维膜柔性压力传感器具有较高的灵敏度(103.55 k Pa)、快速的响应性(响应时间和恢复时间分别为58 ms和56 ms)和良好的循环稳定性(循环测试2000次),可用于实时监测大幅度的人体活动,如手指、肘部和膝盖弯曲等。(2)基于CS/MXene的三维气凝胶柔性压力传感器。通过冷冻干燥技术,制备出CS/MXene复合气凝胶,该气凝胶质量极轻且回弹性良好。基于CS/MXene的三维复合气凝胶柔性压力传感器表现出极高的灵敏度,在低压范围(小于1 k Pa)和高压范围(大于1 k Pa)的灵敏度分别高达709.38 k Pa和252.37 k Pa,在高、低压范围内的灵敏度均领先于同类型的气凝胶压力传感器。同时传感器的检测范围高达20 k Pa,最小检测限低至1.41 Pa,响应和恢复时间分别为144 ms和140 ms,而且在10000次的循环测试后性能几乎无衰减。以上出色的性能不仅使得传感器可用于检测肢体活动和压力分布等较大幅度的压力信号,而且还能准确检测脉搏、语音等微小压力。这种多功能的柔性压力传感器极大地拓宽了可穿戴电子器件在语音识别、健康监测和人机交互等诸多领域的应用范围。

关键词： MXene 柔性压力传感器纤维膜气凝胶健康监测语音识别

具有超高灵敏度、宽工作范围、低检测限的3D气凝胶可穿戴压力传感器用于语音识别和生理信号监测

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Science China Materials 2023年第5期66卷 1911-1922页

作者：尚成硕何翔天李晓迪刘泽瑞宋玉祥张玉林李旭鲁勇丁小康刘婷张纪才徐福建 State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering Laboratory of Biomedical Materials and Key Lab of Biomedical Materials of Natural Macromolecules(Ministry of Education)Beijing University of Chemical TechnologyBeijing 100029China College of Mathematics and Physics Beijing University of Chemical TechnologyBeijing 100029China

随着智能电子设备的快速发展,对同时具有超高灵敏度、宽工作范围、低检测限的可穿戴压力传感器的需求越来越大.本文开发了一种基于超轻(29.5 mg cm^(-3))和弹性的3D壳聚糖/MXene(CS/MXene)复合气凝胶的压阻式压力传感器.由于CS和MXene... 详细信息

随着智能电子设备的快速发展,对同时具有超高灵敏度、宽工作范围、低检测限的可穿戴压力传感器的需求越来越大.本文开发了一种基于超轻(29.5 mg cm^(-3))和弹性的3D壳聚糖/MXene(CS/MXene)复合气凝胶的压阻式压力传感器.由于CS和MXene之间的强静电吸引力,具有良好机械性能的CS/MXene气凝胶只需一步冷冻干燥即可获得,无需额外的化学处理.CS/MXene复合气凝胶压力传感器在小压力区(<1 kPa)和大压力区(1-20 kPa)的灵敏度分别为709.38和252.37 kPa^(-1).在此压力范围下,其灵敏度是目前报道的同类型气凝胶压力传感器的最高值.此外,该传感器具有快速的响应时间(<120 ms)、1.4 Pa的超低检测限以及10,000次循环后几乎无衰减的良好稳定性.以上出色的性能不仅使得该传感器可用于检测肢体活动和空间压力分布等较大幅度的压力信号,而且还能准确检测脉搏、语音等微小压力信号.这种多功能的柔性压力传感器极大地拓宽了可穿戴电子器件在语音识别、健康监测和人机交互等诸多领域的应用范围.

关键词： wearable electronics CS/MXene aerogel piezoresistive pressure sensor voice recognition health monitoring

盐酸中肉桂醛超分子缓蚀剂在碳钢表面的组装机理

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盐酸中肉桂醛超分子缓蚀剂在碳钢表面的组装机理

AM-AMPS共聚吸水树脂的制备与性能研究

2018年全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会

作者：马玉聪樊保民郝华吕金玉尚成硕杨彪北京工商大学材料与机械工程学院中国科学院化学研究所

采用反相溶剂萃取法制备以β-环糊精为主体(β-CyD),肉桂醛(CA)为客体的超分子缓蚀剂CDCA;最佳制备条件为40°C下反应30 h。相溶解度曲线显示β-CD与CA按摩尔比1:1进行自组装。傅立叶变化红外光谱表明主、客体间通过氢键相互缔合。动态... 详细信息

采用反相溶剂萃取法制备以β-环糊精为主体(β-CyD),肉桂醛(CA)为客体的超分子缓蚀剂CDCA;最佳制备条件为40°C下反应30 h。相溶解度曲线显示β-CD与CA按摩尔比1:1进行自组装。傅立叶变化红外光谱表明主、客体间通过氢键相互缔合。动态失重实验结果显示,CDCA可有效减缓Q235A碳钢在0.5 mol/L盐酸中的腐蚀,30°C添加浓度为12 mmol/L时,缓蚀率高达93.8%。开路电位与动电位扫描极化曲线表明CDCA可同时抑制腐蚀反应的阴、阳极过程,属于阳极抑制为主的混合型缓蚀剂。电化学阻抗谱分析说明添加CDCA可增大腐蚀反应的电荷转移阻抗,进而减缓腐蚀。紫外-可见光谱分析显示,CDCA也可与溶液中的Fe或Fe发生络合作用,从而抑制它们对电化学腐蚀的促进作用。X-射线光电子能谱分析结果显示,经CDCA处理后的碳钢试样表面未检测出主体β-CyD的价键信息,结合表面浸润性的结果可以说明,CA借助β-CyD实现在水中的溶解分散,并在金属/溶液界面被释放,自组装形成保护膜。理论计算结果表明,CA分子以平行取向吸附于金属表面。

关键词： β-cyclodextrin trans-cinnamaldehyde molecular recognition and self-assembly quantum chemistry molecular dynamics simulation

来源： cnki会议评论

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化工新型材料 2024年第3期52卷 277-281页

作者：尚成新武荣山西大学化学化工学院太原030006

用丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)两种单体采用溶液共聚方法,用过硫酸铵和亚硫酸氢钠作引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺作交联剂,制备了AM-AMPS共聚物吸水树脂。考察了AM/AMPS比例、引发剂用量、交联剂、pH、反应温度、反... 详细信息

用丙烯酰胺(AM)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)两种单体采用溶液共聚方法,用过硫酸铵和亚硫酸氢钠作引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺作交联剂,制备了AM-AMPS共聚物吸水树脂。考察了AM/AMPS比例、引发剂用量、交联剂、pH、反应温度、反应时间等工艺条件对吸水倍率的影响。结果表明,AM/AMPS质量比为1/2~1/1,引发剂用量为0.3%,交联剂为0.06%~0.1%,pH值为7,反应温度在35~40℃,反应时间在2~4h时,制备的树脂有良好的吸水性。采用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和凝胶渗透色谱仪对产物进行了测试表征。

关键词：丙烯酰胺 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸吸水树脂引发剂交联剂

异育银鲫'中科5号'产消化酶益生菌的筛选、鉴定及生物学特性研究

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农业生物技术学报 2024年第8期 1878-1889页

作者：于鹏马晶晶成钰张成硕王凯周正海江苏沿海地区农业科学研究所江苏正源创辉农业科技发展有限公司

鱼类对饲料的低消化吸收率是造成饲料成本高昂、养殖利润低下的重要原因。异育银鲫（Carassius auratus gibelio）是我国当前最主要的鲫鱼养殖品种，本研究旨在从异育银鲫'中科5号'（CASⅤ）健康养殖体系中筛选出安全高效的产消化酶益... 详细信息

鱼类对饲料的低消化吸收率是造成饲料成本高昂、养殖利润低下的重要原因。异育银鲫（Carassius auratus gibelio）是我国当前最主要的鲫鱼养殖品种，本研究旨在从异育银鲫'中科5号'（CASⅤ）健康养殖体系中筛选出安全高效的产消化酶益生菌，从而改善“中科5号”对饲料的消化吸收能力，降低饲料成本。采用点种法从'中科5号'幼体及养殖水体中分离筛选出10株具有蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性的菌株。对该10株菌的产酶能力进一步分析，并综合安全性（溶血性,药敏性和腹腔注射感染）试验结果，获得2株高效、无溶血性、对多数抗生素敏感且无致病性的菌株ZKW7和ZKF17。经16S rDNA序列分析，该2株菌均与枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）和耐盐芽胞杆菌（B. halotolerans）具有最高的相似性。生物学特性分析结果显示，菌株ZKW7和ZKF17对氨氮（NH4+）、亚硝酸氮（NO2-）和硝酸氮（NO3-）具有较强的降解活性；2株菌生长规律相似，6～16 h为对数生长期，菌株ZKW7的最适生长p H、盐度和金属离子分别是8、15和Fe2+，而菌株ZKF17在pH 7、盐度10～30以及Mg2+存在的条件下生长最好；此外，该2株菌均具有一定的耐酸性、耐胆盐、耐肠液和耐胃液的特点。本研究筛选获得的2株安全、高效的产酶芽胞杆菌，可以作为异育银鲫“中科5号”的潜在益生菌。

关键词：异育银鲫产酶菌安全性生物学特性

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钢管高强再生混凝土叠合柱偏压性能

建筑钢结构进展 2024年

作者：牛海成尚天宇李博涵黄明晖河南理工大学土木工程学院

为研究钢管高强混凝土叠合柱偏心受压性能，以混凝土类型和偏心距为变化参数，完成了6根叠合柱偏心受压试验，研究了不同参数对钢管高强混凝土叠合柱损伤发展过程、破坏特征、承载力和延性的影响，并采用叠合柱设计规程和相关学者提出... 详细信息

为研究钢管高强混凝土叠合柱偏心受压性能，以混凝土类型和偏心距为变化参数，完成了6根叠合柱偏心受压试验，研究了不同参数对钢管高强混凝土叠合柱损伤发展过程、破坏特征、承载力和延性的影响，并采用叠合柱设计规程和相关学者提出的公式对16根钢管混凝土叠合柱进行了偏压承载力计算。研究结果表明：再生混凝土叠合柱与普通混凝土叠合柱受力过程均经历了弹性、带裂缝工作和破坏三个阶段，表现出外围混凝土保护层压碎脱落、纵筋鼓曲和箍筋外鼓等破坏特征；与普通混凝土叠合柱相比，再生混凝土叠合柱初始刚度和变形能力有所降低，但承载力略高；随着偏心距的增加，钢管混凝土叠合柱初始刚度和承载力迅速降低，而位移延性系数则迅速增大，中和轴逐渐向受压区移动，平截面假定吻合度有所降低；钢管混凝土叠合柱偏压承载力计算应考虑钢管自身承载力以及钢管对核心混凝土约束效应的影响。

关键词：钢管混凝土叠合柱高强再生混凝土偏压性能承载力计算

新工科背景下高分子化学实验教学模式的探索与实践

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应用化学 2024年第3期41卷 452-458页

作者：尚成新郝俊生王松柏山西大学化学化工学院化学国家级实验教学示范中心(山西大学)太原030006

随着高等学校面临的教学形势的变化,“课程思政”、“新工科”和“三全育人”的教学理念被相继提出。在这些政策的引导下,高校实验教学的教学体系必将发生转变,充分发挥实践育人的作用。山西大学化学实验教学示范中心开设的高分子化学... 详细信息

随着高等学校面临的教学形势的变化,“课程思政”、“新工科”和“三全育人”的教学理念被相继提出。在这些政策的引导下,高校实验教学的教学体系必将发生转变,充分发挥实践育人的作用。山西大学化学实验教学示范中心开设的高分子化学实验课程,经过多年的教学实践,构建了实验教学的新模式:树立正确的实验观念,实验内容多样化,探寻实验的兴趣点,注重能力的多层次培养,即“观念-内容-兴趣-能力”模式。

关键词：新工科实验教学教学模式高分子化学

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肾脏转运体在多黏菌素肾毒性中的研究进展

医药导报 2024年

作者：周思敏罗雪梅成硕葛卫红南京大学医学院附属鼓楼医院药学部中国药科大学南京鼓楼医院药学部中国药科大学基础医学与临床药学学院

多黏菌素是治疗多重耐药革兰阴性菌感染的一线药物。多黏菌素的肾毒性是限制其临床剂量的主要因素，其肾毒性是由多黏菌素于肾近端小管处广泛重吸收后在肾脏中蓄积引起，多黏菌素跨细胞膜进入肾小管细胞的这一过程可能由一到多个转运体... 详细信息

多黏菌素是治疗多重耐药革兰阴性菌感染的一线药物。多黏菌素的肾毒性是限制其临床剂量的主要因素，其肾毒性是由多黏菌素于肾近端小管处广泛重吸收后在肾脏中蓄积引起，多黏菌素跨细胞膜进入肾小管细胞的这一过程可能由一到多个转运体介导产生。该文综述多黏菌素在肾小管上皮细胞处重吸收所涉及到的多个肾脏转运体及其作用机制，以期为降低多黏菌素肾毒性的相关研究提供参考。

关键词：多黏菌素肾毒性肾脏转运体巨蛋白

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消费者权益保护下出版企业危机管理策略研究

质量与市场 2024年第3期 111-113页

作者：罗雪英尚硕湘潭大学公共管理学院

随着市场环境和消费者需求的不断变化,出版企业面临着新的挑战。为了避免突发事件对企业的经营管理造成严重影响,出版企业急需建立科学的危机管理系统。基于此,本文从消费者权益保护视角出发,分析了出版企业面临的主要危机,研究了出版... 详细信息

随着市场环境和消费者需求的不断变化,出版企业面临着新的挑战。为了避免突发事件对企业的经营管理造成严重影响,出版企业急需建立科学的危机管理系统。基于此,本文从消费者权益保护视角出发,分析了出版企业面临的主要危机,研究了出版企业危机防范策略,并从内部、公众和媒体等角度进一步探讨了出版企业危机的应对策略,以期为出版企业科学制定危机管理策略、实现高质量发展提供参考。

关键词：消费者权益出版企业危机管理高质量发展