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Recent progress in bio-inspired macrostructure array materials with special wettability—from surface engineering to functional applications

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International Journal of Extreme Manufacturing 2024年第1期6卷 208-256页

作者： Zhongxu Lian Jianhui Zhou wanfei ren Faze Chen Jinkai Xu Yanling Tian Huadong Yu School of Mechanical and Aerospace Engineering Jilin UniversityChangchun 130022People’s Republic of China Ministry of Education Key Laboratory for Cross-Scale Micro and Nano Manufacturing Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022People’s Republic of China College of Mechanical and Electrical Engineering Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022People’s Republic of China School of Mechanical Engineering Tianjin UniversityTianjin 300350People’s Republic of China School of Engineering University of WarwickCoventry CV47ALUnited Kingdom

Bio-inspired macrostructure array(MAA,size:submillimeter to millimeter scale)materials with special wettability(MAAMs-SW)have attracted significant research attention due to their outstanding performance in many applications,including oil repellency,liquid/droplet manipulation,anti-icing,heat transfer,water collection,and oil–water separation.In this review,we focus on recent developments in the theory,design,fabrication,and application of bio-inspired MAAMs-SW.We first review the history of the basic theory of special wettability and discuss representative structures and corresponding functions of some biological surfaces,thus setting the stage for the design and fabrication of bio-inspired MAAMs-SW.We then summarize the fabrication methods of special wetting MAAs in terms of three categories:additive manufacturing,subtractive manufacturing,and formative manufacturing,as well as their diverse functional applications,providing insights into the development of these MAAMs-SW.Finally,the challenges and directions of future research on bio-inspired MAAMs-SW are briefy addressed.Worldwide efforts,progress,and breakthroughs from surface engineering to functional applications elaborated herein will promote the practical application of bio-inspired MAAMs-SW.

关键词： macrostructure arrays superhydrophobic 3D printing laser droplet manipulation

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Novel Hollow Re-entrant Structures Improving Hydrophobicity of Metal Surfaces

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Nanomanufacturing and Metrology 2023年第2期6卷 27-36页

作者： Zhaoqiang Zou Jinkai Xu wanfei ren Ministry of Education Key Laboratory for Cross-Scale Micro and Nano Manufacturing Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022China School of Mechanical and Electrical Engineering Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022China

Re-entrant structures have drawn increasing attention because of their hydrophobicity.However,it is very difficult to manufacture re-entrant structures at the micron scale on metal surfaces.In this study,we designed and manufactured novel hollow re-entrant structures employing laser ablation and electrodeposition technology.This designed hollow re-entrant structure on metal surfaces has been fabricated successfully,which has high processing efficiency and good repeatability.The morphology and size of the hollow re-entrant structures were characterized.We found that the hydrophobic performance of hollow re-entrant structures was improved after being in the atmosphere for 3 days.After electrodeposition,the static contact angle was 133°.However,after being placed in the atmosphere for 3 days,the static contact angle was 140.4°,which is 5.2%higher than that after electrochemical deposition.We explained the cause of this phenomenon.The change of element content on the surface of hollow re-entrant structures was used to indicate the formation of metal oxide.After being in the atmosphere for 3 days,oxygen content increased by 0.4%.The metal surfaces with hollow re-entrant structures have a broader application prospect.

关键词： Hollow re-entrant structures Electrodeposition Hydrophobic surface

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Research Progress on Corrosion Resistance of Magnesium Alloys with Bio-inspired Water-repellent Properties:A Review

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Journal of Bionic Engineering 2021年第4期18卷 735-763页

作者： Jinkai Xu Qianqian Cai Zhongxu Lian Zhanjiang Yu wanfei ren Huadong Yu Key Laboratory for Cross-Scale Micro and Nano Manufacturing Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022China

Thanks to its excellent mechanical properties,magnesium alloys have many potential applications in the aerospace and other fields.However,failure to adequately solve corrosion problems of magnesium alloy becomes one of the factors restricting its wide use in many industrial fields.Inspired by nature,researchers designed and fabricated bio-inspired water-repellent(superhydrophobic and slippery liquid-infused porous surface)surfaces with special wetting properties by exploring the surface microstructures of plants and animals such as lotus leaf and nepenthes pitcher,exhibiting excellent corrosion-resistant performance.This article summarizes the research progress on corrosion resistance of magnesium alloys with bio-inspired water-repellent properties in recent years.It mainly introduces the corrosion reasons,types of corrosion of magnesium alloys,and the preparation of magnesium alloys with bio-inspired water-repellent properties to improve corrosion resistance.In particular,it is widely used and effective to construct water-repellent and anti-corrosion coating on the surface of magnesium alloy by surface treatment.It is hoped that the research in this review can broaden the application range of magnesium alloys and provide a powerful reference for the future research on corrosion resistance of magnesium alloys.

关键词： magnesium alloy bio-inspired water-repellent corrosion resistance superhydrophobic slippery liquid-infused porous surface research progress

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Localized electrodeposition micro additive manufacturing of pure copper microstructures

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International Journal of Extreme Manufacturing 2022年第1期4卷 51-61页

作者： wanfei ren Jinkai Xu Zhongxu Lian Xiaoqing Sun Zhenming Xu Huadong Yu Ministry of Education Key Laboratory for Cross-Scale Micro and Nano Manufacturing Changchun University of Science and TechnologyChangchun 130022People’s Republic of China

The fabrication of pure copper microstructures with submicron resolution has found a host of applications,such as 5G communications and highly sensitive detection.The tiny and complex features of these structures can enhance device performance during high-frequency operation.However,manufacturing pure copper microstructures remain challenging.In this paper,we present localized electrochemical deposition micro additive manufacturing(LECD-μAM).This method combines localized electrochemical deposition(LECD)and closed-loop control of atomic force servo technology,which can effectively print helical springs and hollow tubes.We further demonstrate an overall model based on pulsed microfluidics from a hollow cantilever LECD process and closed-loop control of an atomic force servo.The printing state of the micro-helical springs can be assessed by simultaneously detecting the Z-axis displacement and the deflection of the atomic force probe cantilever.The results showed that it took 361 s to print a helical spring with a wire length of 320.11μm at a deposition rate of 0.887μm s^(-1),which can be changed on the fly by simply tuning the extrusion pressure and the applied voltage.Moreover,the in situ nanoindenter was used to measure the compressive mechanical properties of the helical spring.The shear modulus of the helical spring material was about 60.8 GPa,much higher than that of bulk copper(~44.2 GPa).Additionally,the microscopic morphology and chemical composition of the spring were characterized.These results delineate a new way of fabricating terahertz transmitter components and micro-helical antennas with LECD-μAM technology.

关键词： rapid prototyping localized electrochemical deposition additive manufacturing mechanical properties micro-helical spring

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不锈钢细口圆桶容器内壁抛磨装置

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机床与液压 2014年第4期42卷 9-10,31页

作者：孙立华任万飞长春工业大学工程训练中心吉林长春130012

针对化工、制药、食品等行业中所用不锈钢容器表面质量不好、产品易污染的问题,设计并研制了简易、轻巧的小口径不锈钢圆桶容器内壁抛磨装置。经该装置抛磨后,可去除小桶内壁表面氧化层、降低表面粗糙度值,解决了传统工艺中的技术难题,... 详细信息

针对化工、制药、食品等行业中所用不锈钢容器表面质量不好、产品易污染的问题,设计并研制了简易、轻巧的小口径不锈钢圆桶容器内壁抛磨装置。经该装置抛磨后,可去除小桶内壁表面氧化层、降低表面粗糙度值,解决了传统工艺中的技术难题,对提高产品质量具有现实意义。

关键词：细口圆桶容器抛磨不锈钢管

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粮食烘干系统大型高效环保除尘装置模块化设计与分析

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机械工程师 2020年第11期 116-117,120页

作者：邱禹鑫于保军张保林郝兆朋任万飞吉林省允祥环保设备有限公司长春130012 长春工业大学机电工程学院长春130012

针对粮食烘干系统中所用大型除尘装备不易运输与安装的问题,采用离散的思想,将大型除尘设备分成容易运输和吊装的小单元,单元之间可以通过快速地定位和连接固定实现快速安装。设计装置能有效地减少运输和安装周期,推动粮食烘干过程中相... 详细信息

针对粮食烘干系统中所用大型除尘装备不易运输与安装的问题,采用离散的思想,将大型除尘设备分成容易运输和吊装的小单元,单元之间可以通过快速地定位和连接固定实现快速安装。设计装置能有效地减少运输和安装周期,推动粮食烘干过程中相关环保装备的应用与发展。

关键词：粮食烘干环保装置模快化设计除尘

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粮食烘干节能环保煤粉热风炉设计与燃烧分析

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机械工程师 2020年第8期 129-130页

作者：邱禹鑫于保军张保林郝兆朋任万飞吉林省允祥环保设备有限公司长春130012 长春工业大学机电工程学院长春130012

提出了一种粮食烘干用节能环保煤粉热风炉及其相关技术,以解决现有粮食烘干过程中煤粉炉无环保设备,使煤粉完全充分燃烧,从而获得最大的能量利用效率,减少烟气、灰粉能及高温燃烧过程中产生的粉尘排放,降低对大气环境造成的污染,以达到... 详细信息

提出了一种粮食烘干用节能环保煤粉热风炉及其相关技术,以解决现有粮食烘干过程中煤粉炉无环保设备,使煤粉完全充分燃烧,从而获得最大的能量利用效率,减少烟气、灰粉能及高温燃烧过程中产生的粉尘排放,降低对大气环境造成的污染,以达到节能环保的效果。

关键词：煤粉炉燃烧水蒸汽节能环保

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微波数字控制移相器热特性的模拟研究

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半导体技术 2010年第6期35卷 546-549页

作者：宋芳芳来萍王韧何小琦谢国雄王雪松篮婉菲工业和信息化部电子第五研究所电子元器件可靠性物理及其应用技术国家级重点实验室广州510610 国营第九七零厂成都610051 广州工业大学广州510075

热设计是大功率移相器设计中必须考虑的环节,使用有限元仿真技术对对某型号移相器产品的热特性进行了模拟研究,建立了移相器热仿真模型。模拟所得最高结温与实验结果能较好吻合,验证了所用模型及方法的正确性。研究分析了不同芯片和基... 详细信息

热设计是大功率移相器设计中必须考虑的环节,使用有限元仿真技术对对某型号移相器产品的热特性进行了模拟研究,建立了移相器热仿真模型。模拟所得最高结温与实验结果能较好吻合,验证了所用模型及方法的正确性。研究分析了不同芯片和基板粘结焊料空洞率、基板厚度以及不同基板材料和相对温升的关系,这些参数和温升定量关系,可以为移相器产品的热设计、优化参数、提高其可靠性提供理论依据。

关键词：移相器热分析模拟有限元法结温

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某高校医学硕士研究生的心理健康相关因素调查分析

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中华医学教育杂志 2020年第8期40卷 582-585页

作者：葛文嘉魏静徐婉斐任瑞民山西白求恩医院科教处太原030032 山西白求恩医院血液科太原030032 山西白求恩医院泌尿外科太原030032

目的通过调查研究某高校附属医院各年级临床医学专业硕士研究生(下文简称"医学研究生")的心理健康状况,侧重分析三年级医学研究生的心理健康,为即将毕业的医学研究生心理健康辅导提供理论依据。方法采用心理弹性量表、心理压力源量表和... 详细信息

目的通过调查研究某高校附属医院各年级临床医学专业硕士研究生(下文简称"医学研究生")的心理健康状况,侧重分析三年级医学研究生的心理健康,为即将毕业的医学研究生心理健康辅导提供理论依据。方法采用心理弹性量表、心理压力源量表和症状自评量表对某高校3所附属三级甲等医院2016级至2018级随机抽取的941名医学研究生进行调查并分析。结果医学研究生总体的心理弹性总分高于全国大学生常模(64.81±9.99分比59.97±10.46分),其心理健康水平总体良好。三年级医学研究生心理健康总体状况差于一二年级医学研究生(61.91±7.83分比67.51±11.79分、67.26±9.40分);三年级医学研究生的心理压力以就业和前途压力(2.60±0.67分)、学业压力(2.51±0.70分)最为突出。三年级医学研究生中男生的心理弹性状况优于女生(65.04±9.27分比60.16±10.46分,P=0.008),单身或恋爱状态研究生的心理弹性状况优于已婚状态研究生(61.52±4.93分、64.20±7.19分比57.82±6.97分,P=0.010),差异具有统计学意义;三年级医学研究生心理症状阳性率达到21.9%(65/297),其中城市生源检出结果阳性率多于农村生源,差异具有统计学意义(23.8%比18.3%,P<0.01)。结论三年级医学研究生的心理健康问题不容忽视,尤其是女性、已婚和来源于城市的医学研究生,相关部门应根据影响因素采取措施进行心理疏导和干预。

关键词：医学硕士研究生心理弹性量表心理压力源量表症状自评量表影响因素

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