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Osteogenic and antibacterial ability of micro-nano structures coated with ZnO on Ti-6Al-4V implant fabricated by two-step laser processing

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Journal of Materials Science & Technology 2022年第36期131卷 240-252页

作者： Yi Wan Zihe Zhao Mingzhi Yu Zhenbing Ji Teng Wang yukui cai Chao Liu Zhanqiang Liu Key Laboratory of High Efficiency and Clean Manufacturing School of Mechanical EngineeringShandong UniversityJinan 250061China Department of Oral and Maxilofacial Surgery Qilu Hospital of Shandong UniversityJinan 250012China Centre of Micro/Nano Manufacturing Technology(MNMT-Dublin) School of Mechanical and Materials EngineeringUniversity College DublinDublin D04 KW52Ireland School of Engineering Sciences in Chemistry Biotechnology and HealthKTH RoyalInstitute of TechnologyStockholmStockholm S-10044Sweden Department of Oral Surgery Shanghai Ninth People’s HospitalShanghai Jiao Tong University School of MedicineCollege of StomatologyShanghai Jiao Tong UniversityNational Center for StomatologyNational Clinical Research Center for Oral DiseasesShanghai Key Laboratory of StomatologyShanghai 200011China

The biological performance of Ti-6Al-4V implant is primarily determined by their surface ***,traditional surface modification methods,such as acid etching,hardly make improvement in their osseointegration ability and antibacterial *** this study,we prepared a multi-scale composite structure coated with zinc oxide(ZnO)on Ti-6Al-4V implant by an innovative technology of two-step laser processing combined with *** with the acid etching method,the physicochemical properties of surface significantly *** in vitro results showed that the particular dimension of micro-nano structure and the multifaceted nature of ZnO synergistically affected MC3T3-E1 osteogenesis and bacterial activities:(1)The surface morphology showed a‘contact guidance'effect on cell arrangement,which was conducive to the adhesion of filopodia and cell spreading,and the osteogenesis level of MC3T3-E1 was enhanced due to the release of zinc ions(Zn^(2+));(2)the characterization of bacterial response revealed that periodic nanostructures and Zn^(2+)released could cause damage to the cell wall of *** and reduce the adhesion and aggregation of *** conclusion,the modified surface showed a synergistic effect of physical topography and chemical composition,making this a promising method and providing new insight into bone defect repairment.

关键词： Ti-6Al-4V implant Laser processing Micro-nano structure Zinc oxide Osseointegration ability Antibacterial capacity

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采用门控循环单元神经网络和多特征融合的铣削刀具磨损监测

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机械科学与技术 2024年第4期43卷 667-673页

作者：葛慧韩林池麻俊方宋清华王润琼刘战强杜宜聪王兵蔡玉奎赵金富中国重汽集团济南动力有限公司济南250220 山东大学机械工程学院济南250061

为实现汽车发动机缸盖生产中刀具磨损状态的监测,提高刀具磨损监测方法的计算效率和识别精度,基于门控循环单元神经网络和多特征融合方法提出了面向铣刀后刀面磨损带宽度识别的刀具状态监测方法。通过铣削力信号数据对所提出方法的有效... 详细信息

为实现汽车发动机缸盖生产中刀具磨损状态的监测,提高刀具磨损监测方法的计算效率和识别精度,基于门控循环单元神经网络和多特征融合方法提出了面向铣刀后刀面磨损带宽度识别的刀具状态监测方法。通过铣削力信号数据对所提出方法的有效性进行了验证,分析了不同超参数设置对模型识别精度的影响机制,给出了最优超参数,实现了对铣削刀具磨损的精确识别。

关键词：刀具磨损铣削力信号状态监测门控循环单元神经网络

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雾化射流对42CrMo钢车削断屑性能影响的实验研究

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工具技术 2024年第6期58卷 65-68页

作者：于振鹏袁婧杨倩倩黄宗锐刘安南赵金富刘战强王兵蔡玉奎宋清华中国重汽集团济南动力有限公司山东大学机械工程学院

金属加工过程中,切屑周期性断裂有利于切削过程的稳定进行,实现高质高效加工。雾化射流是一种重要的冷却方式,把压缩空气与切削液混合并断续喷射形成雾状。与切削液溢流冷却相比,雾化射流射出的小液滴渗透性更好,冷却介质能更准确地施... 详细信息

金属加工过程中,切屑周期性断裂有利于切削过程的稳定进行,实现高质高效加工。雾化射流是一种重要的冷却方式,把压缩空气与切削液混合并断续喷射形成雾状。与切削液溢流冷却相比,雾化射流射出的小液滴渗透性更好,冷却介质能更准确地施加到刀具前刀面和切屑内表面位置。为了探究雾化射流对42CrMo钢车削断屑性能的影响,采用三种冷却方式(干切削、切削液溢流及雾化射流)和两种进给量(0.15mm/r, 0.18mm/r)进行车削实验,对切屑的宏观长度、卷曲半径、切削力和刀—屑接触长度进行观测。在相同的进给量下,采用雾化射流冷却方式可以获得更短的切屑宏观长度、更小的切屑卷曲半径、更小的切削力、更短的刀—屑接触长度以及更小的切屑内表面粗糙度。

关键词：雾化射流车削加工 42CrMo钢断屑性能

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Micro-milling of Pyramid Structured Surface for Implant Application

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2017年第4期34卷 357-362页

作者： Wang Teng Wan Yi Kou Zhaojun cai yukui Liu Zhanqiang Jiang Minqiang Key Laboratory of High Efficiency and Clean Manufacturing School of Mechanical EngineeringShandong University State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics

Surface modification,as a promising approach to improve biocompatibility of biomaterials,has captured extensive close attention among many ***,micro-milling technology was used in constructing pyramid micro-structures on the surface of *** parameters,including spindle speed,feed rate and depth of cut,were optimized to control the generation of *** addition,low melting point alloy was selected to extend the boundary of the workpiece as supporting material to prevent the generation of top *** surface topographies were characterized using scanning electron microscope and laser scanning *** showed that the dimension of burrs decreased with the decrease of depth of cut,and the size of burrs decreased with the increase of feed ***,burrs nearly not appeared on both sides of the micro-grooves machined with low melting point alloy(LMPA)*** micro-structure on the workpiece surface was built successfully by combining optimized cutting parameters(S=35kr/min,Vf=60mm/min,ap=5μm)and LMPA coating.

关键词： micro-milling micro-groove burr parameters optimization

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沟槽与方柱阵列结构的微铣削和加工表面疏水性

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机械工程学报 2016年第21期52卷 198-205页

作者：宋昊刘战强史振宇蔡玉奎山东大学机械工程学院济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061

采用理论分析与试验结合的方法研究沟槽与方柱阵列结构参数对水滴在其表面接触角的影响。基于适用于光滑表面的Young氏方程和适用于粗糙表面的Wenzel模型及Cassie-Baxter模型,建立沟槽结构和方柱阵列结构的Wenzel模型公式以及Cassie-Bax... 详细信息

采用理论分析与试验结合的方法研究沟槽与方柱阵列结构参数对水滴在其表面接触角的影响。基于适用于光滑表面的Young氏方程和适用于粗糙表面的Wenzel模型及Cassie-Baxter模型,建立沟槽结构和方柱阵列结构的Wenzel模型公式以及Cassie-Baxter模型公式,计算出水滴在其表面的接触角理论预报值。采用直径0.1 mm微铣刀加工出相应的沟槽结构和方柱阵列结构表面,测量水滴在加工表面上的接触角,并与理论预报值进行比较分析。研究结果表明,沟槽与方柱阵列结构可以使水滴在其表面的接触角增大,接触角随着微结构间距增加而增大,随着凸台(方柱)宽度增大而减小。沟槽结构与方柱阵列结构对接触角的影响规律不尽相同:沟槽结构表面上水滴在垂直于沟槽方向和平行于沟槽方向的接触角有差异并且相互影响;水滴在沟槽结构表面有着更稳定的接触角变化,而在方柱阵列结构表面有更大的接触角,并且更接近球状。

关键词：疏水性接触角微切削沟槽结构方柱阵列结构

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Ti_(2)AlNb切削切屑形成过程近场动力学仿真及试验研究

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航空制造技术 2023年第5期66卷 68-75页

作者：刘浩王兵刘战强李亮亮蔡玉奎宋清华山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061 山东大学机械工程国家级实验教学示范中心济南250061 航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司沈阳110850

利用非局部作用思想的近场动力学理论,可以通过求解空间积分方程描述物质点运动规律,准确描述切削过程材料剧烈塑性变形导致的裂纹扩展和断裂破坏行为。本文基于常规态基近场动力学方法构建Ti_(2)AlNb弹塑性本构模型,融合材料失效和接... 详细信息

利用非局部作用思想的近场动力学理论,可以通过求解空间积分方程描述物质点运动规律,准确描述切削过程材料剧烈塑性变形导致的裂纹扩展和断裂破坏行为。本文基于常规态基近场动力学方法构建Ti_(2)AlNb弹塑性本构模型,融合材料失效和接触准则,求解离散处理的近场动力学基本运动方程,建立了适用于Ti_(2)AlNb切削仿真研究的态型近场动力学数值模型,模拟分析了Ti_(2)AlNb直角切削切屑形成过程。通过试验验证,表明近场动力学仿真可以准确模拟Ti_(2)AlNb切削切屑形成过程中材料变形和损伤演化规律。本方法预测的切屑形成剪切角40.23°与试验结果38.89°相比,误差为3.45%;定义损伤空间分布的半峰宽值(FWHM)为切削第1变形区宽度,其预测值为0.06mm,预测误差小于7%。

关键词：切削加工切屑形成近场动力学 Ti_(2)AlNb 损伤演化

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炙甘草汤联合针刺治疗老年肿瘤相关性贫血临床观察

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河南中医 2023年第8期43卷 1147-1150页

作者：郑倩张凌源蔡玉魁徐珊珊上海德济医院上海200333

目的:观察炙甘草汤联合针刺治疗老年肿瘤相关性贫血的临床疗效。方法:选择2018年12月至2021年12月在上海德济医院治疗的老年肿瘤相关性贫血患者60例,按照随机数字表法分为对照组和观察组,每组各30例。对照组给予常规西医支持治疗,观察... 详细信息

目的:观察炙甘草汤联合针刺治疗老年肿瘤相关性贫血的临床疗效。方法:选择2018年12月至2021年12月在上海德济医院治疗的老年肿瘤相关性贫血患者60例,按照随机数字表法分为对照组和观察组,每组各30例。对照组给予常规西医支持治疗,观察组在对照组治疗的基础上给予炙甘草汤联合针刺治疗。观察两组治疗前后血红蛋白、Karnofsky功能状态评分(Karnofsky performance status score, KPS)、外周血T细胞亚群(CD3^(+)、CD4^(+)、CD4^(+)/CD8^(+))变化情况及临床疗效、不良反应发生情况。结果:观察组有效率为100.00%,对照组有效率为93.33%,观察组有效率高于对照组,差异有统计学意义(P0.05)。结论:炙甘草汤联合针刺治疗老年肿瘤相关性贫血,可以提高临床疗效,改善患者生活质量、血红蛋白水平、外周血T细胞亚群水平。

关键词：肿瘤相关性贫血炙甘草汤针刺血红蛋白外周血T细胞亚群《伤寒论》张仲景

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Rational designed ZIF-8@PDA@PDMS composite sponge for efficient and sustainable particulate matter filtering under harsh environment

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Particuology 2023年第5期76卷 141-150页

作者： yukui Gou Yuanye Hao Weilong cai Jianying Huang Yuekun Lai College of Chemical Engineering Fuzhou UniversityFuzhou350116China Qingyuan Innovation Laboratory Quanzhou362801China

Particulate matter(PM)is a significant danger to both environment and human *** the development of a series of air filters,they do not work well in harsh environment such as high tem-perature,high humidity or long-time *** make a three-dimensional(3D)particle capture de-vice,a sacrificial template approach was used to manufacture polydimethylsiloxane(PDMS)sponge,and then zeolite imidazole framework-8(ZIF-8)was grown in situ on the 3D network of PDMS *** removal efficiency of PM_(2.5)or PM10 is greater than 99.8%because of the high specific surface area and porous network structure of PDMS sponge,as well as the large number of metal sites of *** addition,the sponge filter has long-term filtration stability and still achieves excellent performance after 65 h of *** composite sponge can adapt to harsh environments such as high temperature(250℃)and high humidity(90%RH).Composite sponge filter has a regular shape,and it may be customized to any shape as *** study provides a new idea for designing 3D high-efficiency air filters that can adapt to harsh environments.

关键词： PDMS sponge ZIF-8 Particle capture High temperature Stability

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玻璃材料激光加工技术的研究进展

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激光技术 2021年第4期45卷 417-428页

作者：庞继伟王超蔡玉奎山东职业学院智能制造学院济南250100 山东大学机械工程学院济南250000 山东大学深圳研究院深圳518000

玻璃材料因其优良、独特的理化性能在半导体、微流控芯片、微机电系统、光通讯及光存储等新兴领域有广泛的应用。激光技术作为一种新型非接触加工方法,可以对玻璃材料表面或其内部进行高精度、高效率的微加工,在玻璃材料加工领域展现出... 详细信息

玻璃材料因其优良、独特的理化性能在半导体、微流控芯片、微机电系统、光通讯及光存储等新兴领域有广泛的应用。激光技术作为一种新型非接触加工方法,可以对玻璃材料表面或其内部进行高精度、高效率的微加工,在玻璃材料加工领域展现出巨大潜力。归纳了激光刻蚀、激光打孔、激光焊接及激光制备功能结构4种典型的激光加工玻璃工艺的基本原理及关键问题,指出了玻璃材料激光加工的最新研究进展、工艺水平及应用现状,其中激光刻蚀包括了激光直写刻蚀、激光诱导等离子体刻蚀与激光背部湿法刻蚀;激光打孔包括了远红外CO_(2)激光打孔、超快激光打孔及改进的打孔方法;激光焊接玻璃工艺包括远红外CO_(2)激光焊接、纳秒激光焊接、超快激光焊接,以及激光制备表面和内部3维功能结构。同时总结了4类激光加工玻璃工艺的优缺点,分析了目前的瓶颈问题。在此基础上,对激光加工玻璃材料的发展前景进行总结和展望。

关键词：激光技术玻璃材料加工超快激光 CO2激光功能结构

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基于最小吉布斯自由能的疏水表面接触角模型

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山东大学学报（工学版） 2015年第2期45卷 56-61页

作者：宋昊刘战强史振宇蔡玉奎山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

在光滑表面Young氏方程和粗糙表面Cassie-Baxter模型的基础上,建立了二维情况下基于最小吉布斯自由能的接触角预测模型,并且对预测模型进行了修正,考虑斜壁对气-液接触线的影响。利用接触角预测模型及其修正研究微结构材料和尺寸参数对... 详细信息

在光滑表面Young氏方程和粗糙表面Cassie-Baxter模型的基础上,建立了二维情况下基于最小吉布斯自由能的接触角预测模型,并且对预测模型进行了修正,考虑斜壁对气-液接触线的影响。利用接触角预测模型及其修正研究微结构材料和尺寸参数对接触角大小的影响,从而指导疏水性微结构设计。研究结果表明,疏水性基底相对于亲水性基底加工出的微结构有更大的接触角提升趋势。增大微结构间隙宽度,减小凸台宽度,减小微结构斜壁角度,有利于接触角的提升。

关键词：疏水性接触角接触线能量模型斜壁

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