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基于GA-BP神经网络模型预测水基炭黑-胶原蛋白纳米流体热导率和黏度

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化工进展 2024年第7期43卷 4138-4147页

作者：李凯魏鹤琳尹志凡左夏华于晓宇尹宏远杨卫民阎华安瑛北京化工大学机电工程学院北京100029

纳米流体由于其独特的强化传热性能,已广泛应用于各个领域。而热导率和黏度直接影响纳米流体在实际工程中的适用性,因此在考察纳米流体的强化传热特性前首先要分析研究其热导率和黏度。本研究利用炭黑和胶原蛋白,采用两步法制备了水基... 详细信息

纳米流体由于其独特的强化传热性能,已广泛应用于各个领域。而热导率和黏度直接影响纳米流体在实际工程中的适用性,因此在考察纳米流体的强化传热特性前首先要分析研究其热导率和黏度。本研究利用炭黑和胶原蛋白,采用两步法制备了水基炭黑胶原蛋白纳米流体。实验分析了炭黑和胶原蛋白质量分数、温度对纳米流体热导率和黏度的影响。采用灰色关联方法对这些参数的权重进行了数学计算,基于实验数据建立了三输入两输出的BP神经网络预测模型,并利用遗传算法(GA)对BP模型进行优化。结果表明,遗传算法优化后的BP神经网络模型对预测输出具有更高的准确性和更好的稳定性,回归系数和最大偏差分别为0.99918和0.002。本研究不仅对于理解和控制水基炭黑-胶原蛋白纳米流体的热物理性能有重要意义,而且为工程设计和材料科学等方面的应用提供了新思路。

关键词：纳米流体炭黑胶原蛋白 BP神经网络热导率黏度

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基于平凹多通腔的非线性脉冲压缩技术

物理学报 2024年第12期73卷 213-220页

作者：李聘滨滕浩田文龙黄振文朱江峰钟诗阳运晨霞刘文军魏志义西安电子科技大学光电工程学院西安710071 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院大学物理学院北京100049 北京邮电大学理学院北京100876

采用平凹多通腔和固体薄片组的非线性脉冲光谱展宽与压缩方案开展了100 W皮秒激光非线性脉冲压缩的研究.以多片熔融石英薄片作为非线性介质,在平凹腔中皮秒激光通过自相位调制将光谱宽度由0.24 nm展宽4.8 nm,用光栅对进行色散补偿压缩,... 详细信息

采用平凹多通腔和固体薄片组的非线性脉冲光谱展宽与压缩方案开展了100 W皮秒激光非线性脉冲压缩的研究.以多片熔融石英薄片作为非线性介质,在平凹腔中皮秒激光通过自相位调制将光谱宽度由0.24 nm展宽4.8 nm,用光栅对进行色散补偿压缩,实现压缩后的脉冲宽度为483 fs,对应压缩比为22,最终输出飞秒激光的平均功率为44.2 W.相对于常规多通腔方案,该平凹腔结构紧凑,光路稳定性好,压缩比高,非常有利于非线性光谱展宽与压缩的实现.

关键词：多通腔自相位调制非线性脉冲压缩超快激光

耦合谐振系统中基于Fano共振的光学压力传感器

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物理学报 2024年第8期73卷 131-137页

作者：陈召马昕新李童王艺霖北京化工大学数理学院北京100029 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006

光学压力传感器在微小形变检测、环境监测以及医学领域等方面具有非常重要的作用.然而,外加压力与谐振腔形变前后的光学响应之间的定量关系很难获得.本文提出了一种基于金属-介质-金属波导的耦合谐振腔系统用于实现光学压力传感器.利用... 详细信息

光学压力传感器在微小形变检测、环境监测以及医学领域等方面具有非常重要的作用.然而,外加压力与谐振腔形变前后的光学响应之间的定量关系很难获得.本文提出了一种基于金属-介质-金属波导的耦合谐振腔系统用于实现光学压力传感器.利用有限元方法对该系统的力学特性以及受力前后的光学传输特性进行详细分析.仿真结果显示谐振腔的最大形变量与所施压力呈简单的线性关系.给出了光学压力传感器灵敏度的直接定义,并基于条形腔与槽形腔耦合产生的Fano共振现象,获得了灵敏度为6.75 nm/MPa的光学压力传感器件.除此之外,添加了stub谐振腔,获得了双Fano共振现象,且随着外部压力的变化,两个Fano线型表现出不同的变化规律;特别地,合适的压力数值可使得双Fano共振变成单Fano共振.该结构的特点适用于不同压力下的光学性质变化检测、化学高压实验测量和化学反应动力学过程的研究.

关键词：表面等离激元金属-介质-金属波导光学压力传感器 Fano 共振

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两亲性光引发剂草酸4-甲氧基苯硫单酯的合成及性能研究

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化学通报 2024年第3期87卷 338-343页

作者：贾敬琪贾伟孙芳北京化工大学化学学院北京100029

以4-甲氧基苯硫酚和草酰氯为原料,合成了一种两亲性光引发剂草酸4-甲氧基苯硫单酯(MO-TEA),并利用紫外-可见吸收光谱、电子顺磁共振波谱、热重分析及实时红外光谱等手段探究了MO-TEA的光吸收性能、光降解机理、水中溶解性、热稳定性以... 详细信息

以4-甲氧基苯硫酚和草酰氯为原料,合成了一种两亲性光引发剂草酸4-甲氧基苯硫单酯(MO-TEA),并利用紫外-可见吸收光谱、电子顺磁共振波谱、热重分析及实时红外光谱等手段探究了MO-TEA的光吸收性能、光降解机理、水中溶解性、热稳定性以及引发光聚合的能力。结果表明,MO-TEA在300nm以上波长的摩尔消光系数虽然较低,但在405nm LED光源照射下能够发生硫酯键的断裂,生成硫自由基和酰基自由基引发单体聚合。除此之外,MO-TEA具有良好的水溶性和热稳定性,可高效地引发油性单体三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)与水性单体聚乙二醇400二丙烯酸酯(PEG(400)DA)聚合,最终双键转化率可达80%以上,在LED光聚合领域表现出巨大的应用潜力。

关键词：光引发剂 LED光聚合两亲性硫酯

具有超衍射和多受体的新型纳秒激光直写研究进展(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 292-308页

作者：王骏琦陈胜垚王树马立俊杜潇姗王聪齐俊杰刘前北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 中国科学院纳米卓越中心国家纳米科学中心中国科学院大学北京100190 南开大学物理科学学院泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室天津300071 北京化工大学理学院北京100029

激光直写(LDW)是一种无掩模、高效且经济的微纳米加工手段,它广泛应用于微机电系统、光刻掩模版制作和微纳米加工等领域。随着纳米技术的迅猛发展,研究人员对LDW系统的多受体和高加工分辨率的需求日益增加。为了满足上述需求和探索新的... 详细信息

激光直写(LDW)是一种无掩模、高效且经济的微纳米加工手段,它广泛应用于微机电系统、光刻掩模版制作和微纳米加工等领域。随着纳米技术的迅猛发展,研究人员对LDW系统的多受体和高加工分辨率的需求日益增加。为了满足上述需求和探索新的微纳米加工技术,开发新型激光直写系统已成为必然。新型纳秒LDW系统是在激光与物质的非线性相互作用的原理下工作的,不仅突破了传统LDW只能使用有机光刻胶作为受体材料的限制,同时实现了超越衍射极限的加工。已经取得的进展表明了新型纳秒激光直写在多种材料刻写及纳米结构加工方面的优势和巨大发展潜力。本文将从原理、设备、技术方法与新应用等方面对新型纳秒激光直写进行评述和讨论。

关键词：激光直写超衍射加工多受体材料纳米加工

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天然橡胶-氢化丁腈橡胶的共硫化及性能研究

材料科学与工艺 2024年第2期32卷 20-28页

作者：郝振源桑言祥吴友平北京化工大学北京市先进弹性体工程技术研究中心北京100029 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

天然橡胶(NR)和氢化丁腈橡胶(HNBR)因不饱和度和极性的差异,存在硫化速度不匹配、填料分散等问题,难以实现两胶的并用。本文通过先制备不同硫黄/促进剂比例的NR和HNBR母炼胶,再将母炼胶并用制备NR/HNBR复合材料,解决了NR和HNBR共硫化的... 详细信息

天然橡胶(NR)和氢化丁腈橡胶(HNBR)因不饱和度和极性的差异,存在硫化速度不匹配、填料分散等问题,难以实现两胶的并用。本文通过先制备不同硫黄/促进剂比例的NR和HNBR母炼胶,再将母炼胶并用制备NR/HNBR复合材料,解决了NR和HNBR共硫化的问题。研究了NR/HNBR的相态结构和填料在NR和HNBR两相的分散状态,结合相态结构和填料分散分析了NR/HNBR并用比对复合材料硫化特性、动静态力学性能、耐磨性和压缩温升的影响。结果表明:并用HNBR的复合材料混炼胶的门尼黏度增大,焦烧时间和正硫化时间缩短;随着HNBR含量增加,HNBR相的尺寸增大,硫化胶的硬度及100%和300%定伸应力增加,拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率和拉断永久变形减小,耐磨性和抗湿滑性提高,压缩疲劳温升增大。

关键词：天然橡胶氢化丁腈橡胶共硫化填料分散物理性能动态性能耐磨性

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X射线光电子能谱技术及其应用

北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 1-18页

作者：程斌北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

X射线光电子能谱法(XPS)是最重要且使用最广泛的表面分析技术。较为全面地介绍了X射线能谱法,内容涵盖原理、分析方法、应用及技术进展。原理介绍基于理工科大学本科层级的知识,阐述了XPS的科学原理以及仪器原理;分析方法部分概述了分... 详细信息

X射线光电子能谱法(XPS)是最重要且使用最广泛的表面分析技术。较为全面地介绍了X射线能谱法,内容涵盖原理、分析方法、应用及技术进展。原理介绍基于理工科大学本科层级的知识,阐述了XPS的科学原理以及仪器原理;分析方法部分概述了分析的关键步骤及要点;应用部分以热门研究的材料类型分类(催化剂、生物材料、碳材料、高分子材料等)进行介绍,介绍的同时兼顾介绍了X射线光电子能谱法的一些常用技术以及在各种材料中的应用特点。本文旨在帮助该领域的初学者,包括尚未完全熟悉该技术的研究人员、研究生和X射线光电子能谱从业人员,使他们能够全面了解X射线光电子能谱技术。

关键词： X射线光电子能谱法(XPS) X射线光电子能谱仪

化工背景自动化专业实践类课程智能化教学方法研究与实践

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高等工程教育研究 2024年第2期 97-103页

作者：高东吴重光李大字马昕北京化工大学信息科学与技术学院

实现自主学习、高质量学习、教育公平是中国教育教学数字化转型的重要目标。然而受限于教学方法、智能教学环境限制,距离教学智能化依然有较大差距。为解决上述问题,针对化工背景自动化专业实践类课程的特点,提出了基于探究式学习与知... 详细信息

实现自主学习、高质量学习、教育公平是中国教育教学数字化转型的重要目标。然而受限于教学方法、智能教学环境限制,距离教学智能化依然有较大差距。为解决上述问题,针对化工背景自动化专业实践类课程的特点,提出了基于探究式学习与知识剧情的教学方法,设计开发了智能化教学系统。引导学生主动思考、解决问题,充分调动学生的学习积极性、主动性,并对学习过程全流程自动分析、精准辅导以及评分。基于“化工过程与控制仿真实习”课程进行了实践,为实现自主学习、主动学习,提升教学学习质量,实现教育公平提供了很好的解决思路。

关键词：教育数字化教学智能化自动化探究式学习人工智能知识剧情

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桐油微胶囊的制备及其自修复性能

北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 51-58页

作者：王晚玲赵景茂北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

采用吐温-20作为乳化剂成功合成以桐油为芯材、脲醛树脂为壁材的微胶囊;研究了乳化剂的含量、乳化转速和芯壁比对微胶囊表面形貌、粒径、壁厚和芯材含量的影响。最后,将微胶囊添加至环氧涂层进行红外、热稳定性、自愈性、电化学、附着... 详细信息

采用吐温-20作为乳化剂成功合成以桐油为芯材、脲醛树脂为壁材的微胶囊;研究了乳化剂的含量、乳化转速和芯壁比对微胶囊表面形貌、粒径、壁厚和芯材含量的影响。最后,将微胶囊添加至环氧涂层进行红外、热稳定性、自愈性、电化学、附着力、耐水性测试,实验结果表明涂层表现出良好的自愈性能和耐水性;同时通过电化学分析发现,在添加质量分数10%微胶囊的环氧涂层的损伤区域,桐油在氧气的作用下聚合形成新的保护膜,表现出良好的物理阻隔性能。

关键词：桐油脲醛树脂微胶囊自修复

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