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Self-Healing,Self-Adhesive and Stable Organohydrogel-Based Stretchable Oxygen Sensor with High Performance at Room Temperature

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Nano-Micro Letters 2022年第3期14卷 257-275页

作者： yuning liang Zixuan Wu Yaoming Wei Qiongling Ding Meital Zilberman Kai Tao Xi Xie Jin Wu State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies and the Guangdong Province Key Laboratory of Display Material and Technology School of Electronics and Information TechnologySun Yat-Sen UniversityGuangzhou 510275People’s Republic of China Department of Biomedical Engineering Faculty of EngineeringTel Aviv University69978 Tel AvivIsrael Ministry of Education Key Laboratory of Micro and Nano Systems for Aerospace Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072People’s Republic of China

With the advent of the 5G era and the rise of the Internet of Things,various sensors have received unprecedented attention,especially wearable and stretchable sensors in the healthcare field.Here,a stretchable,self-healable,self-adhesive,and room-temperature oxygen sensor with excellent repeatability,a full concentration detection range(0-100%),low theoretical limit of detection(5.7 ppm),high sensitivity(0.2%/ppm),good linearity,excellent temperature,and humidity tolerances is fabricated by using polyacrylamide-chitosan(PAM-CS)double network(DN)organohydrogel as a novel transducing material.The PAM-CS DN organohydrogel is transformed from the PAM-CS composite hydrogel using a facile soaking and solvent replacement strategy.Compared with the pristine hydrogel,the DN organohydrogel displays greatly enhanced mechanical strength,moisture retention,freezing resistance,and sensitivity to oxygen.Notably,applying the tensile strain improves both the sensitivity and response speed of the organohydrogel-based oxygen sensor.Furthermore,the response to the same concentration of oxygen before and after self-healing is basically the same.Importantly,we propose an electrochemical reaction mechanism to explain the positive current shift of the oxygen sensor and corroborate this sensing mechanism through rationally designed experiments.The organohydrogel oxygen sensor is used to monitor human respiration in real-time,verifying the feasibility of its practical application.This work provides ideas for fabricating more stretchable,self-healable,self-adhesive,and high-performance gas sensors using ion-conducting organohydrogels.

关键词： Stretchable oxygen sensors Organohydrogel Self-healing Self-adhesive Electrochemical reaction

Humidity Sensing of Stretchable and Transparent Hydrogel Films for Wireless Respiration Monitoring

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Nano-Micro Letters 2022年第11期14卷 218-236页

作者： yuning liang Qiongling Ding Hao Wang Zixuan Wu Jianye Li Zhenyi Li Kai Tao Xuchun Gui Jin Wu State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies and the Guangdong Province Key Laboratory of Display Material and Technology School of Electronics and Information TechnologySun Yat-Sen UniversityGuangzhou 510275People’s Republic of China Ministry of Education Key Laboratory of Micro and Nano Systems for Aerospace Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072People’s Republic of China

Respiratory monitoring plays a pivotal role in health assessment and provides an important application prospect for flexible humidity sensors.However,traditional humidity sensors suffer from a trade-off between deformability,sensitivity,and transparency,and thus the development of high-performance,stretchable,and low-cost humidity sensors is urgently needed as wearable electronics.Here,ultrasensitive,highly deformable,and transparent humidity sensors are fabricated based on cost-effective polyacrylamide-based double network hydrogels.Concomitantly,a general method for preparing hydrogel films with controllable thickness is proposed to boost the sensitivity of hydrogel-based sensors due to the extensively increased specific surface area,which can be applied to different polymer networks and facilitate the development of flexible integrated electronics.In addition,sustainable tapioca rich in hydrophilic polar groups is introduced for the first time as a second cross-linked network,exhibiting excellent water adsorption capacity.Through the synergistic optimization of structure and composition,the obtained hydrogel film exhibits an ultrahigh sensitivity of 13,462.1%/%RH,which is unprecedented.Moreover,the hydrogel film-based sensor exhibits excellent repeatability and the ability to work normally under stretching with even enhanced sensitivity.As a proof of concept,we integrate the stretchable sensor with a specially designed wireless circuit and mask to fabricate a wireless respiratory interruption detection system with Bluetooth transmission,enabling real-time monitoring of human health status.This work provides a general strategy to construct high-performance,stretchable,and miniaturized hydrogel-based sensors as next-generation wearable devices for real-time monitoring of various physiological signals.

关键词： Stretchable and transparent humidity sensors Hydrogel film Wireless and wearable sensor Respiration monitoring Ultrasensitive

金属有机框架MIL-101(Fe)用于增强光催化降解含油污水中的原油

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燃料化学学报（中英文） 2024年第4期52卷 607-618页

作者：梁宇宁王宝辉李硕辉迟伟蒙毕明春刘雨萱王一然姚明张天赢陈颖东北石油大学化学与化学工程学院石油与天然气加工重点实验室黑龙江大庆163318 大庆油田生产测试分公司黑龙江大庆163318

利用溶剂热法合成了一种稳定的金属有机框架(MOF)MIL-101(Fe),并作为一种新型光催化剂提高了油田废水中原油的降解性能。通过对反应条件的优化,确定了以下最佳参数:暗反应时间为30 min,光反应时间为30 min,p H值为5.5,催化剂量为150 mg... 详细信息

利用溶剂热法合成了一种稳定的金属有机框架(MOF)MIL-101(Fe),并作为一种新型光催化剂提高了油田废水中原油的降解性能。通过对反应条件的优化,确定了以下最佳参数:暗反应时间为30 min,光反应时间为30 min,p H值为5.5,催化剂量为150 mg/L,反应温度为303.15 K。在这些反应条件下,去除率达到了94.73%。本研究是铁基MOFs在油田废水光催化降解中的应用。MIL-101(Fe)在温和的酸性条件下表现出良好的稳定性,并且可以有效地循环利用。这些发现为利用MIL-101(Fe)作为一种很有前途的工业应用材料,通过光催化降解从受油污染的水中去除原油提供了有价值的见解。

关键词： MIL-101(Fe) MOF 光催化溶剂热油田废水降解

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基于变步长扫描策略的FBG高速解调

红外与激光工程 2024年第4期53卷 233-242页

作者：梁磊张宇宁杜尚明童晓玲武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室湖北武汉430070 武汉理工大学信息工程学院湖北武汉430070 武汉理工大学三亚科教创新园海南三亚572000

现有的FBG高速解调方法都各有优缺点,其中扫描式光谱分析系统通用性好、成本较低,在速度和精度上的表现较为均衡。针对扫描激光器型光纤布拉格光栅波长解调仪在实际应用中调谐次数多、扫描耗时久等问题,设计了一种变步长扫描策略,使用... 详细信息

现有的FBG高速解调方法都各有优缺点,其中扫描式光谱分析系统通用性好、成本较低,在速度和精度上的表现较为均衡。针对扫描激光器型光纤布拉格光栅波长解调仪在实际应用中调谐次数多、扫描耗时久等问题,设计了一种变步长扫描策略,使用较少的波长调谐次数实现光谱局部峰值的检出。实验表明,在通道内只有单个光栅的情况下,使用变步长扫描策略需要扫描的点数降低了至少90%,扫描耗时减少了90%,解调速度提高至10倍。在上位机对传输的局部光谱数据进行高斯拟合解调,并对变步长扫描策略进行信噪比仿真实验测试,仿真证明变步长扫描策略适用于信噪比高于9.23 dB的情况且对后续解调的精度和平均误差几乎没有影响,具有一定的应用价值。

关键词：光纤光栅高速解调可调谐激光器波长调谐

g-C3N4/Ti-MOF复合材料的合成及其光催化性能

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石油学报（石油加工） 2020年第1期36卷 160-168页

作者：陈颖翟勃银梁宇宁梁宏宝东北石油大学化学化工学院石油与天然气化工省重点实验室黑龙江大庆163318 东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

采用快速微波合成法合成了Ti-MOF(MOF,金属有机骨架材料),并在其基础上合成新型可见光响应光催化剂g-C3N4/Ti-MOF。通过X射线衍射、扫描电镜、EDS能谱仪、傅里叶变换红外光谱、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射光谱等手段对其进行表征,同... 详细信息

采用快速微波合成法合成了Ti-MOF(MOF,金属有机骨架材料),并在其基础上合成新型可见光响应光催化剂g-C3N4/Ti-MOF。通过X射线衍射、扫描电镜、EDS能谱仪、傅里叶变换红外光谱、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射光谱等手段对其进行表征,同时光催化还原Cr(Ⅵ)研究g-C3N4/Ti-MOF的光催化性能。结果表明,g-C3N4/Ti-MOF复合光催化剂在150 min内能还原92%的Cr(Ⅵ),远远高于g-C3N4和Ti-MOF;同时g-C3N4/Ti-MOF复合光催化剂经过4次循环实验后仍能保持较稳定的光催化活性。最后提出了g-C3N4/Ti-MOF复合材料光催化还原Cr(Ⅵ)的可能机理。

关键词： g-C3N4 复合光催化剂金属有机骨架光催化活性

微波蚀刻法制备RGO-BiOCl/Bi_2WO_6异质结型催化剂及其催化性能

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化工学报 2018年第4期69卷 1758-1764页

作者：陈颖韩星月梁宏宝梁宇宁高彦华东北石油大学石油与天然气化工省重点实验室黑龙江大庆163318 东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,以Bi(NO_3)_3·5H_2O、KCl、Na_2WO_4为原料,采用微波蚀刻法在其基础上负载BiOCl/Bi_2WO_6。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)及透射电镜(TEM)等... 详细信息

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,以Bi(NO_3)_3·5H_2O、KCl、Na_2WO_4为原料,采用微波蚀刻法在其基础上负载BiOCl/Bi_2WO_6。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)及透射电镜(TEM)等对所制备的催化剂进行表征。以RhB作为目标降解物,考察其光催化性能。结果表明,当RGO:RGO-BiOCl(质量比)为2%、Bi_2WO_6:RGO-BiOCl/Bi_2WO_6(摩尔比)为50%,降解率可达94.6%,远高于纯BiOCl。

关键词：氧化石墨烯 BiOCl/Bi2WO6 异质结光化学降解催化

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无机化学实验中碱式碳酸铜的制备方法探讨

实验技术与管理 2011年第9期28卷 39-40,43页

作者：石少明梁宇宁梁敏广西师范大学化学化工学院广西桂林541004

通过探讨反应物物料比和反应温度对反应产物的影响,得到了碱式碳酸铜制备实验的最佳条件是:Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3的物质的量之比为2∶1∶2,最佳反应温度为75℃。并将改进后的实验方法在学生实验中试验和推广。结果表明,改进后的实验... 详细信息

通过探讨反应物物料比和反应温度对反应产物的影响,得到了碱式碳酸铜制备实验的最佳条件是:Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3的物质的量之比为2∶1∶2,最佳反应温度为75℃。并将改进后的实验方法在学生实验中试验和推广。结果表明,改进后的实验方法学生易于掌握、实验现象明显、实验成功率高,收到了很好的教学效果。

关键词：无机化学实验碱式碳酸铜制备最佳条件

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基于区域划分与标准时间的手部异常行为检测

北京航空航天大学学报 2021年第10期47卷 1969-1979页

作者：梁宇宁王绍华金向明周栋北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100083 中国航发湖南动力机械研究所株洲412002

通过监控视频自动检测操作任务中手部异常行为,能够预防人因差错,提高人因可靠性。针对手部操作任务运动特征不明显、常用异常检测和手势识别方法不适用的问题,提出基于区域划分与标准时间的手部异常行为检测技术。使用基于椭圆模型的... 详细信息

通过监控视频自动检测操作任务中手部异常行为,能够预防人因差错,提高人因可靠性。针对手部操作任务运动特征不明显、常用异常检测和手势识别方法不适用的问题,提出基于区域划分与标准时间的手部异常行为检测技术。使用基于椭圆模型的肤色检测方法,检测视频中手部形心位置;提出工作区域划分方法,根据手部形心在操作过程中所处区域的不同,将连续操作分割为单元任务,获得各段单元任务的起止时间和持续时长;以正常工作时间为标准,对超出标准时间范围的单元任务提出异常警告。实验表明:所提方法的单元任务分割正确率高于93%,异常行为检测率高于86%,能够有效检测手部异常行为,为人为差错的监测与预警提供技术支持。

关键词：异常行为检测肤色检测人为差错人因可靠性单元任务分割

南方红壤区自然灾害刚弹韧性社会评估——以福建省长汀县为例

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水土保持通报 2023年第1期43卷 272-280页

作者：胡康岳辉梁裕宁吴丽君朱萱钟子豪丁国昌福建农林大学园林学院、国家林业与草原局生态景观草工程技术研究中心福建福州350002 长汀县水土保持事业局福建长汀366300

[目的]探索建设更加强健、有效的自然灾害刚弹韧性社会途径,为南方红壤区防范化解重大自然灾害风险提供科学参考。[方法]以南方红壤区典型受灾区福建省长汀县为例,从刚性抵御、弹性管控、韧性恢复3个维度构建了指标体系,利用熵权TOPSIS... 详细信息

[目的]探索建设更加强健、有效的自然灾害刚弹韧性社会途径,为南方红壤区防范化解重大自然灾害风险提供科学参考。[方法]以南方红壤区典型受灾区福建省长汀县为例,从刚性抵御、弹性管控、韧性恢复3个维度构建了指标体系,利用熵权TOPSIS模型和耦合协调度模型定量评价了2006—2019年长汀县的自然灾害刚弹韧性社会综合水平及一级指标间的耦合协调性,并进行障碍度因子分析。[结果]①长汀县的自然灾害刚弹韧性社会水平经历了由缓慢下降到显著增长的演化过程,在2006—2019年增长了0.4616,总体呈现显著增长趋势。②长汀县自然灾害刚弹韧性社会的刚性抵御水平、弹性管控水平和韧性恢复水平总体呈现显著增长趋势,仅韧性恢复指数在2006—2010年呈明显下降趋势,由0.4020下降至0.2809。③在各项评价指标中,灾害监测能力、治安管理水平、第三产业比重、碳储存能力的下降以及水源涵养功能的减退是限制长汀县自然灾害刚弹韧性社会发展的关键因素。[结论]从刚性抵御、弹性管控、韧性恢复3个维度对南方红壤区进行评估能较为有效、准确地反映该地区的自然灾害刚弹韧性社会综合水平。同时,应补齐发展短板,避免自然灾害刚性韧性社会出现衰退。

关键词：刚性抵御弹性管控韧性恢复自然灾害刚弹韧性社会福建省长汀县