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用于自供电运动检测的单电极模式摩擦纳米发电机

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微纳电子技术 2024年

作者：王光伟姜富豪刁彬烜李鸿江 Joo Sang-Woo 丛晨浩李欣琳建国大学化学工程学院青柔(青岛)智能科技有限公司岭南大学机械工程学院(韩国) 青岛大学机电工程学院

智能仿生技术的迅速发展为医疗保健领域以及人机交互领域注入了新的活力。仿真人体皮肤功能,特别是触觉反应功能,是电子皮肤发展的一个关键方面。然而,现有的压阻式、压电式和电容式传统触觉传感器在实际应用中需要外部输入和电源系统... 详细信息

智能仿生技术的迅速发展为医疗保健领域以及人机交互领域注入了新的活力。仿真人体皮肤功能,特别是触觉反应功能,是电子皮肤发展的一个关键方面。然而,现有的压阻式、压电式和电容式传统触觉传感器在实际应用中需要外部输入和电源系统来进行信息控制和能量供应。介绍了一种新颖的方法,采用全点胶印刷方法制造单电极摩擦纳米发电机(TENG)阵列,同时服务于生物运动识别和能量收集的双重目的。该结构利用Ag/聚二甲基硅氧烷(PDMS)/碳纳米管(CNT)复合电极油墨,将聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为弹性包裹载体,通过银浆的片状结构和CNT的管状结构实现了桥接导电网络结构,确保了高导电性和良好的柔韧性和印刷特性。所制得的TENG峰值开路电压为142 V,短路电流为64μA,负载电阻为10 MΩ,最大输出功率为9.31 mW。

关键词：摩擦纳米发电机(TENG) 点胶打印自供电系统生物运动识别能量收集传感器

太赫兹光谱在转基因菜籽油鉴别中的应用:基于改进蜉蝣算法的支持向量机模型

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物理学报 2024年第5期73卷 360-368页

作者：陈涛李欣桂林电子科技大学电子工程与自动化学院桂林541004

为实现对转基因和非转基因菜籽油的快速准确鉴别,结合太赫兹时域光谱技术,提出了一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型.以两种转基因和两种非转基因菜籽油为研究对象,应用太赫兹时域光谱技术获取其光谱信息,发现相比于非转基因菜籽... 详细信息

为实现对转基因和非转基因菜籽油的快速准确鉴别,结合太赫兹时域光谱技术,提出了一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型.以两种转基因和两种非转基因菜籽油为研究对象,应用太赫兹时域光谱技术获取其光谱信息,发现相比于非转基因菜籽油,转基因菜籽油在太赫兹波段具有更强的吸收特性,同时它们的吸收光谱极为相似,难以通过观察法进行准确区分.为此,提出一种基于改进蜉蝣优化算法的支持向量机模型,通过采用蜉蝣优化算法对支持向量机参数进行寻优,并引入自适应惯性权重和Lévy飞行两种策略改进蜉蝣优化算法在寻优过程容易陷入局部最优解的问题,增强蜉蝣优化算法的全局搜索能力和稳健性.实验结果表明:改进后的蜉蝣优化算法能够更有效地寻找到支持向量机的最优参数组合,提升鉴别模型的整体性能,该模型对4种菜籽油的识别精度为100%.因此,本研究为转基因菜籽油的类型鉴别提供了一种快速有效的新方法,也为其他转基因物质的鉴别提供了有价值的参考.

关键词：转基因菜籽油太赫兹光谱分类鉴别蜉蝣优化算法

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双层Si3N4/SiO2隧穿结操纵的可重构光学伤害感受器

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光学学报 2024年第11期44卷 252-258页

作者：杨成东刘逸龙苏琳琳李欣蔚徐丽华无锡学院江苏省集成电路可靠性技术及检测系统工程研究中心

合理设计材料性能和器件结构，提出一种易于制造、低能耗、可重构的光学伤害感受器，它能够进行阈值触发的自适应双模跳跃，类似于阈值触发的光照疼痛警报。利用双层Si3N4/SiO2隧穿结，基于Si3N4电介质的隧穿模式转变实现高强度和重复... 详细信息

合理设计材料性能和器件结构，提出一种易于制造、低能耗、可重构的光学伤害感受器，它能够进行阈值触发的自适应双模跳跃，类似于阈值触发的光照疼痛警报。利用双层Si3N4/SiO2隧穿结，基于Si3N4电介质的隧穿模式转变实现高强度和重复训练触发的模式跳变。当输出电流小于阈值时，该器件能够以较低的能量损耗密度（33.5 fJ/μm2）来表达一些常见的突触功能。因此，所提隧穿结的光学伤害感受器不仅能够为构建光照疼痛警报系统提供有用信息，而且能为阈值相关的新应用开辟新途径。

关键词：光电子学神经形态器件光学伤害感受器 Si3N4/SiO2隧穿结隧穿模式阈值跳变

一种在空气中运行稳定的界面保护型光学神经突触器件

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光学学报 2024年第14期 258-265页

作者：李欣蔚杨成东苏琳琳刘逸龙南京信息工程大学电子与信息工程学院无锡学院电子信息工程学院

提出了利用在二氧化硅表面覆盖一层超薄（7 nm）致密的氮化硅来隔离空气中氧气的方法，氮化硅低的隧穿势垒能够保证电子通过并到达二氧化硅界面，形成电子捕获态。这样的器件设计极大地提高了器件在空气中的运行稳定性。此外，还模拟了... 详细信息

提出了利用在二氧化硅表面覆盖一层超薄（7 nm）致密的氮化硅来隔离空气中氧气的方法，氮化硅低的隧穿势垒能够保证电子通过并到达二氧化硅界面，形成电子捕获态。这样的器件设计极大地提高了器件在空气中的运行稳定性。此外，还模拟了突触可塑性行为。该设计不仅能够确保基于二氧化硅界面捕获的突触器件在空气中稳定地运行，而且能够为解决器件运行稳定性问题提供一种可行思路。

关键词：神经形态器件肖特基二极管界面捕获界面保护

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铝合金表面新型锆钛转化膜的制备与性能研究

铝合金表面新型锆钛转化膜的制备与性能研究

作者：李欣琳哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

锆钛转化膜是现阶段最有潜力替代铬酸盐转化膜的无铬化学转化膜,国内外对其进行了大量的研究。但是与已经工业应用的铬酸盐转化膜相比较,锆钛转化膜的耐蚀性以及与基体及漆膜结合力方面仍有较大差距,因此限制了锆钛转化膜的工业应用。... 详细信息

锆钛转化膜是现阶段最有潜力替代铬酸盐转化膜的无铬化学转化膜,国内外对其进行了大量的研究。但是与已经工业应用的铬酸盐转化膜相比较,锆钛转化膜的耐蚀性以及与基体及漆膜结合力方面仍有较大差距,因此限制了锆钛转化膜的工业应用。本文通过对膜层的耐蚀性测试探究了新型锆钛转化膜的最优成膜配方,并对转化膜的成膜工艺进行优化。经过优化后发现,天冬氨酸添加量3g/L制备的天冬氨酸-锆钛转化膜耐蚀性最佳。结合耐蚀性分析及腐蚀形貌分析明确了天冬氨酸-锆钛转化膜的成膜与耐蚀机制。天冬氨酸的添加能够与Zr、Ti发生络合反应生成Zr-O键与Ti-O,让转化膜表面更加致密,提升耐蚀性。以天冬氨酸锆钛转化膜工艺为基础,进一步在锆钛转化膜中分别添加高分子有机物壳聚糖以及聚乙烯醇（PVA）,制备出新型的铝合金表面锆钛转化膜,转化膜的耐腐蚀性以及与基体、漆膜的结合力得到显著改善。结合电化学工作站、扫描电镜、傅氏转换红外线光谱分析仪以及X-光电子能谱仪等测试手段,对新型转化膜的性能进行考核评价。分析发现随着壳聚糖的加入促进了锆、钛元素共同沉积,并逐步扩散到转化膜表面,壳聚糖能够填补转化膜的裂纹空隙,在提升转化膜耐腐蚀性的同时,有效地增加膜层的厚度。采用10g/L PVA制备的锆钛转化膜耐腐蚀性最佳。PVA携带含氧基团上的孤对电子能够与锆、钛离子结合,以锆钛络合物的形式沉积在基体表面,有效地提升了膜层的耐蚀性以及与基体的结合强度。为进一步探究转化膜涂漆后的性能以及结合力,将漆膜涂覆在转化膜表面,运用拉拔实验、划格实验以及盐雾实验判定新型锆钛转化膜的综合性能。结果表明,壳聚糖及聚乙烯醇的添加,能够显著改善锆钛转化膜与基体以及与漆膜的结合力。在盐雾实验中有效抑制漆膜的起泡以及脱漆现象。

关键词：铝合金新型锆钛转化膜耐蚀性聚乙烯醇壳聚糖

PEEK/CF成型用六自由度FDM 3D打印系统设计及仿真

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工程塑料应用 2022年第10期50卷 77-83,89页

作者：夏振宝张鹏飞李俊儒李欣琳张传伟何田王晓青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学数学与统计学院山东青岛266071

针对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料中高熔点、高黏度、低热穿透性以及打印过程出现阶梯效应等问题,基于激光辅助加热螺杆挤出的理念,设计了一种六自由度熔融沉积复合材料3D打印机。阐明了新型3D打印机的工作原理和结构设计,并且对核心设... 详细信息

针对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料中高熔点、高黏度、低热穿透性以及打印过程出现阶梯效应等问题,基于激光辅助加热螺杆挤出的理念,设计了一种六自由度熔融沉积复合材料3D打印机。阐明了新型3D打印机的工作原理和结构设计,并且对核心设计结构渐变螺杆进行了强度校核和静应力分析,检验其实际工况下的可靠性。仿真结果表示,打印过程中渐变螺杆等效应力和变形量的最大值分别为215 MPa与0.055 mm,满足强度与刚度要求。该3D打印机精度、稳定性高、成本低,不仅可以消除阶梯效应,解决高熔点、高黏度问题,而且增强了热穿透性,提高了打印速度,改善了打印质量。该3D打印机可适用于其他诸多高性能热塑性材料的复合打印,应用领域广泛。

关键词：聚醚醚酮/碳纤维六自由度 3D打印激光辅助加热螺杆挤出

3D打印正四面体自锁多孔支架及其力学行为研究

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工程塑料应用 2023年第1期51卷 71-76页

作者：王文晓李俊儒李欣琳张传伟何田王晓张鹏飞青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学数学与统计学院山东青岛266071

为得到与人骨力学性能相匹配的组织工程支架,提出了一种新型的基于正四面体的自锁多孔支架,利用熔融沉积成型(FDM) 3D打印技术,制备了5组具有不同孔隙率的多孔支架,并对支架的表面形态、孔隙率、亲水性和力学性能进行了测试和分析。结... 详细信息

为得到与人骨力学性能相匹配的组织工程支架,提出了一种新型的基于正四面体的自锁多孔支架,利用熔融沉积成型(FDM) 3D打印技术,制备了5组具有不同孔隙率的多孔支架,并对支架的表面形态、孔隙率、亲水性和力学性能进行了测试和分析。结果表明:由3D打印制得的支架呈现比较规则的逐层结构,能观察到明显的正四面体结构,这是传统的支架制备方法实现不了的;5组支架的孔隙率分别为71.25%,76.75%,80.47%,82.48%,83.28%,实现了比较高的孔隙率;随着孔隙率的增加,支架的压缩强度和压缩弹性模量降低,5组不同孔隙率支架的压缩强度分别为6.27,3.53,2.29,1.64,1.24 MPa,压缩弹性模量分别为33.25,19.23,16.33,13.92,11.99 MPa,其中组号为1的支架的力学性能与人体软骨下骨的力学性能较为符合,能够有效地缓解植入物与人骨的应力遮挡。

关键词： 3D打印多孔支架孔隙率力学性能

双层SiN/SiO隧穿结操纵的可重构光学伤害感受器

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光学学报 2024年

作者：杨成东刘逸龙苏琳琳李欣蔚徐丽华无锡学院江苏省集成电路可靠性技术及检测系统工程研究中心

神经形态硬件不仅能够采用高效的并行计算模式来完成某些计算任务，如感知和识别，而且作为下一代机器人智能感知系统的关键仿生元件，显示出巨大的应用前景。目前，对于通过刺激阈值自适应地切换痛觉介导操作模式的仿生伤害感受器，仍... 详细信息

神经形态硬件不仅能够采用高效的并行计算模式来完成某些计算任务，如感知和识别，而且作为下一代机器人智能感知系统的关键仿生元件，显示出巨大的应用前景。目前，对于通过刺激阈值自适应地切换痛觉介导操作模式的仿生伤害感受器，仍然是一个挑战。通过对材料性能和器件结构的合理设计，我们实现了一种易于制造、低能耗、可重构的光学伤害感受器，它能够进行阈值触发的自适应双模跳跃，类似于阈值触发的光照疼痛警报。利用双层Si3N4/SiO2隧穿结，基于Si3N4电介质的隧穿模式转变实现了高强度和重复训练触发的模式跳变。低于阈值时，该器件可以33.5 fJ/μm2的较低能量密度来表达一些常见的突触功能。因此，我们基于隧穿结的光学伤害感受器，不仅能够为构建光照疼痛警报系统提供有用信息，而且能为阈值相关的新应用开辟新途径。

关键词：神经形态器件光学伤害感受器 Si3N4/Si O2隧穿结隧穿模式阈值跳变