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Gelatin-Based Metamaterial Hydrogel Films with High Conformality for Ultra-Soft Tissue Monitoring

Nano-Micro Letters 2024年第2期16卷 347-364页

作者： Yuewei Chen Yanyan Zhou Zihe Hu Weiying Lu Zhuang li Ning Gao Nian liu Yuanrong li Jing He Qing Gao Zhijian Xie jiachun li Yong He State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems School of Mechanical EngineeringZhejiang UniversityHangzhou 310027People’s Republic of China School of Mechanical Engineering Guizhou UniversityGuiyang 550025People’s Republic of China Stomatology Hospital School of StomatologyZhejiang University School of MedicineClinical Research Center for Oral Diseases of Zhejiang ProvinceKey Laboratory of Oral Biomedical Research of Zhejiang ProvinceCancer Center of Zhejiang UniversityHangzhou 310006People’s Republic of China

Implantable hydrogel-based bioelectronics(IHB)can precisely monitor human health and diagnose ***,achieving biodegradability,biocompatibility,and high conformality with soft tissues poses significant challenges for *** is the most suitable candidate for IHB since it is a collagen hydrolysate and a substantial part of the extracellular matrix found naturally in most *** study used 3D printing ultrafine fiber networks with metamaterial design to embed into ultra-low elastic modulus hydrogel to create a novel gelatin-based conductive film(GCF)with mechanical *** regulation of GCF nearly covers soft tissue mechanics,an elastic modulus from 20 to 420 kPa,and a Poisson’s ratio from-0.25 to *** negative Poisson’s ratio promotes conformality with soft tissues to improve the efficiency of biological *** GCF can monitor heartbeat signals and respiratory rate by determining cardiac deformation due to its high ***,the gelatin characteristics of the biodegradable GCF enable the sensor to monitor and support tissue *** GCF metamaterial design offers a unique idea for bioelectronics to develop implantable sensors that integrate monitoring and tissue repair and a customized method for endowing implanted sensors to be highly conformal with soft tissues.

关键词： Implantable hydrogel-based bioelectronics Conformality 3D printing Metamaterial design

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硫掺杂碳包覆Fe_(0.95)S_(1.05)纳米球复合材料的储钠性能

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物理化学学报 2024年第6期40卷 44-53页

作者：肖雪李佳纯孟祥桐邱介山北京化工大学化学工程学院有机无机复合材料国家重点实验室化工资源有效利用国家重点实验室北京100029

铁硫化物因其较高的理论容量,被认为是一种很有前途的钠离子电池负极材料。然而,铁硫化物在充放电过程中存在较大的体积变化,导致其倍率性能和稳定性较差。本文通过简单的一步法策略,制备了一种具有三维簇状结构的硫掺杂碳包覆的Fe_(0.9... 详细信息

铁硫化物因其较高的理论容量,被认为是一种很有前途的钠离子电池负极材料。然而,铁硫化物在充放电过程中存在较大的体积变化,导致其倍率性能和稳定性较差。本文通过简单的一步法策略,制备了一种具有三维簇状结构的硫掺杂碳包覆的Fe_(0.95)S_(1.05)纳米球(Fe_(0.95)S_(1.05)@SC),并研究了其储钠性能。硫掺杂碳层可提高材料的导电率,缓解Fe_(0.95)S_(1.05)纳米球在反应过程中产生的体积膨胀,故提升了材料的稳定性。Fe_(0.95)S_(1.05)@SC的相互贯通的簇状结构,为电子和离子的传输提供了通道,使材料具备优异的倍率性能。在半电池体系中,Fe_(0.95)S_(1.05)@SC在0.1A·g^(-1)下循环100圈后,保留614.7 m Ah·g^(-1)的高比容量,10 A·g^(-1)下比容量仍可以达到235.7 m Ah·g^(-1)。在全电池体系中,在0.1和10 A·g^(-1)时,Fe_(0.95)S_(1.05)@SC的可逆容量分别为482.8和288.3 m Ah·g^(-1)。该材料具有良好电化学性能,在钠离子电池中具有广阔的应用前景。

关键词：钠离子电池负极硫掺杂碳 Fe_(0.95)S_(1.05)@SC电极

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美英量刑模式及其对我国量刑规范化改革的启示

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信阳师范学院学报（哲学社会科学版） 2024年第5期44卷 34-37页

作者：李佳纯中国政法大学刑事司法学院北京100088

美英量刑改革模式对我国的量刑规范化改革具有一定的启示作用。美国主要通过规则模式控制法官的自由裁量权,英国则主要通过程序审查控制法官的自由裁量权。我国在量刑规范化改革过程中,借鉴了美国的规则控制模式。虽然我国在量刑规范化... 详细信息

美英量刑改革模式对我国的量刑规范化改革具有一定的启示作用。美国主要通过规则模式控制法官的自由裁量权,英国则主要通过程序审查控制法官的自由裁量权。我国在量刑规范化改革过程中,借鉴了美国的规则控制模式。虽然我国在量刑规范化改革方面取得了显著进展,但是仍然面临诸多挑战。未来我国量刑规范化改革的推进需注意两个方面:第一,重视程序控制,不执着于建立量刑规则;第二,处理好《关于常见犯罪的量刑指导意见》与自由裁量权的关系。

关键词：量刑规范化改革规则控制模式程序控制模式

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轻质隔声夹层板结构声振耦合拓扑优化

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2273-2285页

作者：徐娇胡捷姚松李家春陶猛曹文康贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025 贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵州贵阳550025 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

为了满足夹层板结构轻质及隔声性能优化需求,提出了一种基于线性材料插值模型的三场浮动投影动力学拓扑优化方法,进行夹层板结构声振耦合拓扑优化设计。首先,结合混合位移/声压(u/p)有限元格式和线性材料插值模型,解决多场耦合界面依赖... 详细信息

为了满足夹层板结构轻质及隔声性能优化需求,提出了一种基于线性材料插值模型的三场浮动投影动力学拓扑优化方法,进行夹层板结构声振耦合拓扑优化设计。首先,结合混合位移/声压(u/p)有限元格式和线性材料插值模型,解决多场耦合界面依赖性问题和低密度区域局部模态问题;其次,面向三维轻质夹层板结构声振耦合特性,建立以隔声性能最大化为目标,轻量化体积分数为约束的优化范式;第三,依托阻抗管隔声性能试验场景,对三维夹层板结构有限元数值模型进行拓扑优化设计,并结合阻抗管试验验证方法的准确性和有效性;最后,将所得优化构型与常见夹层板构型的隔声性能进行对比。研究结果表明:采用所提方法可获得性能优越的新颖拓扑构型,1100~1300 Hz优化目标频段对应的优化目标隔声性能即传声损失总值从197.62 dB提升到205.09 dB,且数值仿真结果与试验结果吻合良好。在结构同等质量下,优化目标频段拓扑构型的隔声量性能优于常见开孔/闭孔矩形蜂窝状、蜘蛛网状夹层板结构的隔声量性能。

关键词：轻质夹层板结构声振耦合拓扑优化浮动投影函数隔声性能阻抗管隔声试验

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高效空气源热泵式烤房优化设计

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中国农机化学报 2024年第3期45卷 81-89页

作者：李磊磊陈波李家春何俊杰贵州省烟草公司毕节市公司贵州毕节551700 贵州大学机械工程学院贵阳市550025

针对普通燃煤烤房能源消耗大、污染环境和生物质燃料烤房存在较大的安全隐患等问题,对普通烤房进行改造,引入空气源热泵系统,利用流体力学软件FLUENT对烤房不同气流形式结构、装烟室地面分风坡结构、加热室底部导流板结构的烘烤过程进... 详细信息

针对普通燃煤烤房能源消耗大、污染环境和生物质燃料烤房存在较大的安全隐患等问题,对普通烤房进行改造,引入空气源热泵系统,利用流体力学软件FLUENT对烤房不同气流形式结构、装烟室地面分风坡结构、加热室底部导流板结构的烘烤过程进行数值模拟,以获得烘烤性能最优的烤房结构形式;同时对温湿度控制系统进行设计,以实现烤房温湿度的精准调控,最后开展节能应用效果和温湿度操控性能正交试验。试验结果表明:所设计的空气源热泵烤房与普通燃煤烤房和生物质燃料烤房相比,能源消耗减少,平均烘干1 kg烟叶可分别节约0.77元和0.35元,烟农节能增收成效显著;在温湿度调节上更加准确灵敏,烟叶烘烤质量明显提高。

关键词：烟叶烘烤空气源热泵密集烤房数值模拟温湿度

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主路式水肥一体机施肥系统的设计与试验

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农机化研究 2025年第2期47卷 68-74页

作者：李擎李家春熊贤沙蔡家斌贵州大学机械工程学院贵阳550025

针对现阶段水肥一体化设备存在施肥不均、自动化程度不高及滞后性严重的问题,根据现代化农业节水省肥和减少环境污染的灌溉要求,设计了一款可实现自动混肥、施肥、节水灌溉的主路式水肥一体化施肥机。根据液肥的EC和pH值调节过程的特点... 详细信息

针对现阶段水肥一体化设备存在施肥不均、自动化程度不高及滞后性严重的问题,根据现代化农业节水省肥和减少环境污染的灌溉要求,设计了一款可实现自动混肥、施肥、节水灌溉的主路式水肥一体化施肥机。根据液肥的EC和pH值调节过程的特点,开发了以SIEMENS S7-1200为核心的液肥控制系统硬件,并结合MatLab设计了以模糊PID为控制器的液肥EC和pH值控制系统。为验证施肥机在实际应用中的精确性和鲁棒性,设计了施肥系统动态调节性能试验,结果表明:在施肥阶段,模糊PID控制系统具有较短的稳态时间和较小的超调量,相比于PID控制系统,对EC和pH值进行调节的稳态时间分别减少了37.7%和52.1%,稳态超调量分别降低了1.2%和2.2%,可实现对混肥溶液进行迅速有效的调节,满足现代农业实际生产需要。

关键词：水肥一体化施肥机模糊PID 过程控制

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On the degradation of granular materials due to internal erosion

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Acta Mechanica Sinica 2015年第5期31卷 685-697页

作者： Xiaoliang Wang jiachun li Key Laboratory for Mechanics in Fluid Solid Coupling Systems Institute of MechanicsChinese Academy of Sciences

A new state-based elasto-plastic constitutive relationship along with the discrete element model is established to estimate the degradation of granular materials due to internal *** essential effects of internal erosion such as the force network damage and relaxation are proposed and then incorporated into the constitutive relationship to formulate internal erosion impacts on the mechanical behavior of granular *** manifestations in the degradation of granular materials,such as reduction of peak strength and dilatancy are predicted by the modified constitutive relationship in good agreement with the discrete element method（DEM）*** particular,the sudden reduction of stress for conspicuous mass erosion in a high stress state is captured by force network damage and the relaxation *** is concluded that the new modified constitutive relationship is a potential theory to describe the degradation of granular materials due to internal erosion and would be very useful,for instance,in the prediction and assessment of piping disaster risk during the flood season.

关键词： Internal erosion Degradation Granular materials Discrete element method

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A new solver for granular avalanche simulation： Indoor experiment verification and field scale case study

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2017年第12期60卷 45-55页

作者： Xiaoliang Wang jiachun li Key Laboratory for Mechanics in Fluid Solid Coupling Systems Institute of Mechanics Chinese Academy of Sciences Beijing 100190 China School of Engineering Science University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China

A new solver based on the high-resolution scheme with novel treatments of source terms and interface capture for the Savage-Hutter model is developed to simulate granular avalanche flows. The capability to simulate flow spread and deposit processes is verified through indoor experiments of a two-dimensional granular avalanche. Parameter studies show that reduction in bed friction enhances runout efficiency, and that lower earth pressure restraints enlarge the deposit spread. The April 9, 2000,Yigong avalanche in Tibet, China, is simulated as a case study by this new solver. The predicted results, including evolution process, deposit spread, and hazard impacts, generally agree with site observations. It is concluded that the new solver for the Savage-Hutter equation provides a comprehensive software platform for granular avalanche simulation at both experimental and field scales. In particular, the solver can be a valuable tool for providing necessary information for hazard forecasts, disaster mitigation, and countermeasure decisions in mountainous areas.

关键词： avalanche landslide WAF TVD

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Process, mechanism and impacts of scale formation in alkaline flooding by a variable porosity and permeability model

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Acta Mechanica Sinica 2016年第3期32卷 406-421页

作者： Zhen Zhang jiachun li Key Laboratory of Mechanics in Fluid Solid Coupling Systems Institute of Mechanics Chinese Academy of Sciences

In spite of the role of alkali in enhancing oil recovery（EOR）, the formation of precipitation during alkaline-surfactant-polymer（ASP） flooding can severely do harm to the stratum of oil reservoirs, which has been observed in situ tests of oil fields such as scale deposits found in oil stratum and at the bottom of oil wells. On the other hand,remarkable variation of stratum parameters, e.g., pore radius,porosity, and permeability due to scale formation considerably affects seepage flow and alkaline flooding process in return. The objective of this study is to firstly examine these mutual influential phenomena and corresponding mechanisms along with EOR during alkaline flooding when the effects of precipitation are no longer negligible. The chemical kinetic theory is applied for the specific fundamental reactions to describe the process of rock dissolution in silicabased reservoirs. The solubility product principle is used to analyze the mechanism of alkali scale formation in *** a 3D alkaline flooding coupling model accounting for the variation of porosity and permeability is established to quantitatively estimate the impact of alkali scales on reservoir stratum. The reliability of the present model is verified in comparison with indoor experiments and field tests of the Daqing oil field. Then, the numerical simulations on a 1/4well group in a 5-spot pattern show that the precipitation grows with alkali concentration, temperature, and injection pressure and, thus, reduces reservoir permeability and oil recovery correspondingly. As a result, the selection of alkaliwith a weak base is preferable in ASP flooding by tradeoff strategy.

关键词： Alkali Precipitation Chemical flood Permeability Oil recovery

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Effects of volumetric allocation on heave response of semisubmersible in deep sea

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Science China(Technological Sciences) 2009年第3期52卷 651-657页

作者： ZHANG HuiQin li jiachun Institute of Mechanics Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China

The configuration of semisubmersibles consisting of pontoons and columns and their corresponding heave motion response in incident progressive waves are examined. The purpose of the present study is to provide a theoretical approach to estimating the effects of volumetric allocation on natural period and response amplitude operator (RAO) in heave motion. We conclude that the amplitude of heave motion response can be considerably suppressed by appropriately adjusting volumetric allocation so that the natural heave period keeps away from the range of wave energy. The theoretical formulae are found in good agreement with the corresponding computational results by WAMIT.

关键词： semisubmersible heave natural period RAO WAMIT

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