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大气压脉冲放电等离子体射流特性及机理研究

物理学报 2021年第9期70卷 133-138页

作者：张亚容韩乾翰郭颖张菁石建军东华大学理学院纺织行业先进等离子体物理与技术重点实验室上海201620 东华大学磁约束核聚变教育部研究中心上海201620

通过实验和数值模拟研究了大气压脉冲放电等离子体射流,其中在脉冲电压上升沿阶段的放电中形成等离子体子弹并向接地电极输运,其传播速度在10~4 m·s~(–1)量级.数值模拟研究还发现等离子体子弹邻近区域内增强的电场强度可达到10~6 V·... 详细信息

通过实验和数值模拟研究了大气压脉冲放电等离子体射流,其中在脉冲电压上升沿阶段的放电中形成等离子体子弹并向接地电极输运,其传播速度在10~4 m·s~(–1)量级.数值模拟研究还发现等离子体子弹邻近区域内增强的电场强度可达到10~6 V·m~(–1),说明等离子体子弹的形成主要由放电空间局域增强的电场导致,在接地电极附近会得到进一步增强.放电空间的电子密度时空演变过程揭示了等离子体子弹经过的区域会保持较高的电子密度,说明等离子体子弹的拖尾现象;而等离子体子弹头部增强的电子产生率与局域增强的电场强度对应,这说明了等离子体子弹产生的动力学过程.该大气压脉冲放电等离子体射流中等离子体子弹的特性和机理研究为发展大气压等离子体射流提供了理论和技术基础.

关键词：等离子体射流数值模拟脉冲放电

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等离子体制备自修复超疏水涂层纤维

物理学报 2021年第9期70卷 161-168页

作者：韩乾翰张亚容赖玉玲徐利云郭颖 †张菁俞建勇石建军东华大学理学院纺织行业先进等离子体物理与技术重点实验室上海201620 东华大学磁约束核聚变教育部研究中心上海201620 东华大学纺织科学技术创新中心上海201620

通过低温等离子体聚合交联作用,制备了基于PDMS@ZnO纳米颗粒复合涂层的超耐久、自修复超疏水涤纶纤维.研究了制备工艺对超疏水性、自修复性以及涂层的耐久性和稳定性的影响.结果显示, PET-g-PDMS@ZnO织物表面的水接触角(WCA)可达162.7°... 详细信息

通过低温等离子体聚合交联作用,制备了基于PDMS@ZnO纳米颗粒复合涂层的超耐久、自修复超疏水涤纶纤维.研究了制备工艺对超疏水性、自修复性以及涂层的耐久性和稳定性的影响.结果显示, PET-g-PDMS@ZnO织物表面的水接触角(WCA)可达162.7°,滚动角(SA)为7.5°,经过300次水洗循环和1300次摩擦循环后仍然保持超疏水特性, WCA和SA分别为150.0°和35.0°.分别采用等离子体和加热方法对磨损破坏的涂层进行自修复处理,结果表明等离子体修复效果明显,而热修复只在小载荷下效果明显,并利用扫描电子显微镜、纳米压痕以及X射线光电子能谱测量结果探讨了自修复机理.该研究为等离子体技术在超疏水织物制备中的开发和应用提供理论和技术支撑.

关键词：等离子体涤纶超疏水耐久性自修复

常压等离子体对柔性多孔材料表面处理均匀性的研究进展

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物理学报 2021年第9期70卷 110-121页

作者：徐雨王超梁覃思成张宇何涛郭颖丁可张钰如杨唯石建军杜诚然张菁东华大学理学院上海201620 东华大学纺织行业先进等离子体技术与应用重点实验室上海201620 东华大学教育部磁约束核聚变研究中心上海201620 大连理工大学物理学院大连116024

柔性多孔材料在当今众多前沿科学与技术领域发挥着重要作用,其表面改性将进一步赋予其多样和优异的表面性能,拓展其在功能和智能可穿戴等领域的应用.常压等离子体技术由于低温、低能耗、高效、环保、低成本、不改变材料本体特性、易于... 详细信息

柔性多孔材料在当今众多前沿科学与技术领域发挥着重要作用,其表面改性将进一步赋予其多样和优异的表面性能,拓展其在功能和智能可穿戴等领域的应用.常压等离子体技术由于低温、低能耗、高效、环保、低成本、不改变材料本体特性、易于实现卷对卷制备等优势,在应用环境、样品材料选择上展现出良好的适应性,在低熔点柔性材料大面积低成本表面处理方面具有很好的应用前景和研究价值.本文综述了近年来常压等离子体柔性多孔材料表面改性的几个实例及在新材料、新能源、环保、生物医学中的应用.探讨了柔性多孔材料常压等离子体均匀处理所遇到的稳定性及渗透性的问题与挑战.综述了本课题组在常压等离子体稳定放电、卷对卷常压等离子体多孔介质处理及内部渗透性和均匀性方面的研究工作,介绍了本课题组在常压等离子体纳米颗粒膜沉积动力学及膜结构调控方面的突破和思路.常压等离子体柔性多孔介质表面处理技术走向应用仍然存在诸多挑战,需要结合常压等离子体的放电方式及特性、处理材料的结构及加工特性、等离子体和材料的相互作用等来进行综合考虑,才能提供合理可行的解决方案.

关键词：常压等离子体柔性多孔材料材料改性均匀性

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纤维材料表面图案化构筑及应用研究进展

复合材料学报 2021年第10期38卷 3151-3161页

作者：徐昭解晓雨沈浩郭颖杨丽丽葛邓腾东华大学功能材料研究中心纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学理学院纺织行业先进等离子体物理与技术重点实验室上海201620

自然界中生物体表面形形色色的图案赋予其减阻、强黏附、超疏水等多样的功能特性。受自然界的启发,研究者在平面基底表面构筑图案方面已经取得了很大研究进展。然而,纤维材料表面的图案化构筑及对纤维材料功能的影响等研究尚不深入。本... 详细信息

自然界中生物体表面形形色色的图案赋予其减阻、强黏附、超疏水等多样的功能特性。受自然界的启发,研究者在平面基底表面构筑图案方面已经取得了很大研究进展。然而,纤维材料表面的图案化构筑及对纤维材料功能的影响等研究尚不深入。本文总结了目前纤维材料表面图案化的构筑方法,简述了三种"自下而上"策略的图案化形成机制;另外分析了纤维材料表面图案化对其功能的影响,展望了纤维材料表面图案化的潜在应用;最后对构筑方法、形成机制、应用领域提出了展望。本文旨在为纤维材料表面图案的构筑及功能纤维/织物更广阔的工程应用提供借鉴。

关键词：纤维表面图案褶皱功能织物工程应用

不同电极结构对DBD降解亚甲基蓝废水的影响

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高压电器 2023年第4期59卷 62-69页

作者：卢洪伟倪志娇查学军东华大学理学院上海201620 东华大学磁约束核聚变教育部研究中心上海201620 东华大学纺织行业先进等离子体技术与应用重点实验室上海201620

文中采用介质阻挡放电(DBD)等离子体技术,分别以20、80、150、200目铜网以及铜片为电极,通过考察亚甲基蓝的降解率、一级反应动力学常数k、pH值、电导率以及COD值;研究了不同电极结构对介质阻挡放电降解亚甲基蓝染料废水的影响。并结合... 详细信息

文中采用介质阻挡放电(DBD)等离子体技术,分别以20、80、150、200目铜网以及铜片为电极,通过考察亚甲基蓝的降解率、一级反应动力学常数k、pH值、电导率以及COD值;研究了不同电极结构对介质阻挡放电降解亚甲基蓝染料废水的影响。并结合气体放电理论对不同电极结构下介质阻挡放电的等离子体形成机制进行了分析。研究结果发现:电极结构的变化会影响亚甲基蓝染料废水的降解效果;随着铜网电极目数的增加,铜网铜线密度的增加,等离子体放电由离散型向类弥散型过度,等离子体的均匀性增加,亚甲基蓝的降解率增加。一级反应动力学常数k也增加,单位时间内亚甲基蓝的降解速率增加;溶液的pH值更小,电导率更大,溶液COD值更小,对亚甲基蓝的降解效果更好。同等条件下,铜片电极对亚甲基蓝的降解效果优于铜网电极的降解效果。

关键词：介质阻挡放电电极结构亚甲基蓝废水处理

大气压交流正弦电压辅助脉冲放电过程与特性研究

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东华大学学报（自然科学版） 2023年第3期49卷 149-153页

作者：金源积郭颖韩乾翰石建军东华大学理学院上海201620 东华大学纺织行业先进等离子体技术与应用重点实验室上海201620

为研究脉冲电压处于交流正弦电压不同相位时对等离子体射流特性和放电过程的影响,利用双电极耦合介质阻挡放电装置产生大气压脉冲放电等离子体射流,通过放电空间分布在脉冲电压阶段的变化,分析放电图像强度的时间演化和等离子体子弹速... 详细信息

为研究脉冲电压处于交流正弦电压不同相位时对等离子体射流特性和放电过程的影响,利用双电极耦合介质阻挡放电装置产生大气压脉冲放电等离子体射流,通过放电空间分布在脉冲电压阶段的变化,分析放电图像强度的时间演化和等离子体子弹速度的空间分布,证实了等离子体射流是以等离子体子弹形式在放电空间传播的。研究表明,脉冲电压极性与交流正弦电压极性相同或相反都会对等离子体子弹的产生和传播展现出抑制或加强效果。

关键词：介质阻挡放电脉冲放电等离子体射流放电时空演化

碰撞辐射模型诊断大气压双频氩等离子体电子密度和电子温度的二维分布

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东华大学学报（自然科学版） 2024年第6期50卷 180-186页

作者：曹琪璐黄晓江肖希健张娇娇徐雨东华大学理学院上海东华大学磁约束核聚变教育部研究中心上海东华大学纺织行业先进等离子体技术与应用重点实验室上海

利用发射光谱结合碰撞辐射模型(OES-CRM),探究大气压双频(2.00 MHz、13.56 MHz)等离子体的放电特性。使用CCD相机结合带通滤波片拍摄特定波长(694.3 nm、750.0 nm)谱线强度的二维图像,通过碰撞辐射模型计算等离子体电子密度和电子温度... 详细信息

利用发射光谱结合碰撞辐射模型(OES-CRM),探究大气压双频(2.00 MHz、13.56 MHz)等离子体的放电特性。使用CCD相机结合带通滤波片拍摄特定波长(694.3 nm、750.0 nm)谱线强度的二维图像,通过碰撞辐射模型计算等离子体电子密度和电子温度的轴向分布和二维空间分布。试验中,分别改变低频电源和高频电源的功率,探究高频分量和低频分量对放电的影响。结果表明:随着高频功率的增加,电子密度明显增加,且体区两端靠近鞘层处变化更明显,而电子温度略有升高;增加低频分量时,放电强度降低,等离子体的电子密度和电子温度均略有降低,等离子体鞘层明显向体区扩张。总体上,高频分量主要影响电子温度和电子密度的量,而低频分量主要影响电子温度和电子密度的空间分布。可见大气压双频放电能独立调控等离子体的参数值和空间分布,具有重要研究意义。

关键词：大气压双频放电电子温度电子密度碰撞辐射模型二维分布

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电极尺寸对射流等离子体放电的影响及其在涤纶亲水研究中的应用

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东华大学学报（自然科学版） 2024年第2期50卷 107-112页

作者：郭宣莹顾莉莉王娟石建军郭颖东华大学理学院上海东华大学纺织行业先进等离子体物理与技术重点实验室上海东华大学磁约束核聚变教育部研究中心上海

大气压脉冲介质阻挡放电射流等离子体中,羟基活性粒子的生成和调控对于等离子体在材料表面改性方面的应用具有重要意义,而羟基活性粒子的形成和调控又与放电结构密切相关。研究了接地电极宽度对大气压脉冲放电射流等离子体的影响:通过... 详细信息

大气压脉冲介质阻挡放电射流等离子体中,羟基活性粒子的生成和调控对于等离子体在材料表面改性方面的应用具有重要意义,而羟基活性粒子的形成和调控又与放电结构密切相关。研究了接地电极宽度对大气压脉冲放电射流等离子体的影响:通过改变接地电极宽度,探究其对射流长度、放电强度的影响;通过增强型电荷耦合器件(ICCD)对放电时空演化进行分析;通过发射光谱分析放电产生的特征谱线。结果表明:当接地电极的宽度为1.5 cm时,射流长度最长;在射流3 mm处,有较强的羟基活性粒子浓度。利用大气压脉冲射流等离子体处理涤纶织物表面,验证了气相等离子体中羟基含氧基团与涤纶表面亲水处理效果的正相关性,为等离子体中活性粒子的控制和开发工业用等离子体源提供了参考。

关键词：大气压射流放电电极宽度活性粒子含氧基团

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检测汗液用可穿戴电化学传感器的研究进展

纺织学报 2023年第3期44卷 221-230页

作者：唐丽琴李彦毛吉富汪军王璐东华大学纺织学院上海201620 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室上海201620 东华大学、纺织行业生物医用纺织材料与技术重点实验室上海201620

为探究可穿戴电化学传感器在分析汗液中常见的内源性分析物和外源性分析物方面的应用,首先介绍了汗液和电化学传感器的概念以及汗液传统提取方法和新型提取策略,详细分析了2种汗液提取方式的优势与不足。其次阐述了不同分析物和传感器... 详细信息

为探究可穿戴电化学传感器在分析汗液中常见的内源性分析物和外源性分析物方面的应用,首先介绍了汗液和电化学传感器的概念以及汗液传统提取方法和新型提取策略,详细分析了2种汗液提取方式的优势与不足。其次阐述了不同分析物和传感器基材材料的研究及其应用现状。从最基础的汗液收集和储备出发,总结了汗液中各种可能存在物质的电化学传感器的检测意义和构建策略,概述了从刚性可穿戴到柔性可穿戴电子设备的发展,并指出可穿戴电化学传感器在纺织行业中发展存在的问题以及对其在纺织行业中的未来发展方向进行了展望。

关键词：可穿戴汗液电化学传感器纺织品个性化医疗柔性电子