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镧系金属-有机框架免修饰荧光各向异性探针检测磷酸根离子

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分析化学 2024年第1期52卷 35-48页

作者：毛凯王小燕罗玉洁谢佳丽谢添锦李原芳黄承志甄淑君西南大学化学化工学院西南大学药学院

荧光各向异性(FA)分析法具有免分离、高通量和实时检测等优势，广泛应用于诸多领域。然而，当分析物的体积或质量较小时，与荧光探针结合后不能产生明显的信号变化，导致灵敏度较低。为解决此问题，研究者通常采用纳米材料增强发光体的... 详细信息

荧光各向异性(FA)分析法具有免分离、高通量和实时检测等优势，广泛应用于诸多领域。然而，当分析物的体积或质量较小时，与荧光探针结合后不能产生明显的信号变化，导致灵敏度较低。为解决此问题，研究者通常采用纳米材料增强发光体的质量或体积的方式放大FA来提升检测灵敏度。然而，这些方法也存在纳米材料易猝灭荧光而降低准确度以及荧光探针修饰步骤复杂等弊端，因此，有必要开发不需要放大体积和质量且免修饰的新型FA探针。发光金属-有机框架作为一种新兴的发光纳米材料，由于其自身具有较大的体积和质量以及较高的FA值(r)，无需额外的信号放大，是作为FA探针的理想材料。本研究通过微波辅助法成功合成了以铈离子(Ce3+)为中心离子、5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(H2TCPP)为配体的镧系金属-有机框架(Ce-TCPP MOF)，并将其作为一种新型的免修饰FA探针用于检测磷酸根离子(Pi)。未加入Pi时，Ce-TCPP MOF具有较大的r；加入Pi后，MOF中的Ce3+与Pi发生反应，破坏了MOF的结构，产生质量或体积更小的碎片，使r降低。随着Pi浓度增加，Ce-TCPP MOF的r的降低值(Δr)逐步增大，Δr与Pi浓度在0.5～3.5μmol/L(0.016～0.108 mg/L)范围内呈良好的线性关系，检出限(LOD, 3σ/k)为0.41μmol/L。采用本方法测得嘉陵江水中Pi浓度约为0.078 mg/L，采用钼酸铵分光光度法测得Pi浓度约为0.080 mg/L，二者检测结果一致，表明本方法可用于复杂水体中Pi的检测。

关键词：荧光各向异性探针发光金属-有机框架镧系金属-有机框架磷酸根离子

来源：博看期刊

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抗阻式颈部康复机器人系统设计

浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1479-1487页

作者：黄松林郑秀娟谭笑月胡兴涂海燕李康四川大学电气工程学院四川成都610065 四川大学信息与自动化技术四川省高校重点实验室四川成都610065 四川大学机械工程学院四川成都610065 四川大学华西医院生物医学大数据中心四川成都610041

已有颈部康复设备负载精度差且负载调节时间长,为此基于抗阻康复训练治疗理论设计新的颈部康复机器人系统.设计机械结构,使电机输出的拉力转换成颈部的抗阻负载.将控制系统分为控制模块与算法模块,提高系统的流畅性和稳定性.利用磁场定... 详细信息

已有颈部康复设备负载精度差且负载调节时间长,为此基于抗阻康复训练治疗理论设计新的颈部康复机器人系统.设计机械结构,使电机输出的拉力转换成颈部的抗阻负载.将控制系统分为控制模块与算法模块,提高系统的流畅性和稳定性.利用磁场定向控制算法实现电机力矩的精准控制,为颈部康复训练提供稳定可控的拉力.设置拉力传感器和姿态陀螺仪传感器,防止使用者头颈部姿态错误或未知事故.统计10名受试者使用所设计系统进行颈部康复训练的评估参数,并对统计结果进行分析.仿真测试显示,磁场定向控制算法能够提高负载精度并缩短调节时间;负载测试与仿真测试结果的一致性验证了控制方案的可行性.系统性能测试表明,所设计的颈部康复机器人的拉力控制误差不超过0.59 N,响应速度为0.53 s,达到临床使用标准.

关键词：永磁同步电机磁场定向控制抗阻训练传感器康复机器人

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套管-钻杆窄间隙环形空间电磁波传输特性

天然气工业 2024年第8期44卷 114-124页

作者：胡中志王佩赛四川轻化工大学机械工程学院

在气体钻井时,基于电磁波的井下信息传输技术有效解决了井下钻井参数的实时传输问题。但目前关于环境因素对窄间隙环形空间内电磁波传输影响规律的研究相对较少。为进一步研究套管—钻杆窄间隙环空电磁波传输特性,进而明确影响电磁波强... 详细信息

在气体钻井时,基于电磁波的井下信息传输技术有效解决了井下钻井参数的实时传输问题。但目前关于环境因素对窄间隙环形空间内电磁波传输影响规律的研究相对较少。为进一步研究套管—钻杆窄间隙环空电磁波传输特性,进而明确影响电磁波强度衰减速率的关键因素,基于电磁场与电磁波传输理论,采用有限元数值模拟方法,建立了套管—钻杆窄间隙环形空间模型,然后以电磁波强度为评价指标,对电磁波在环形空间截面的分布以及随传输距离的衰减规律进行深入研究,分析了钻杆偏心度、管材表面粗糙度与电磁响应参数、环空填充介质属性对电磁波强度衰减速率的影响,最后探讨分析了能够有效提升电磁波传输距离的途径。研究结果表明:①电磁波能量随距离增加近似线性衰减,但受多种因素影响可能转变为指数衰减;②钻杆偏心度会直接影响电磁波的能量分布和衰减速率;③管材的表面粗糙度、电导率、相对磁导率以及空气的电导率是影响电磁波传输能量衰减的关键因素。结论认为,该研究成果明确了电磁波在井筒环形空间传输时的衰减规律,为拓宽电磁波传输信道和基于电磁波测控的井下仪器、设备研发提供了理论依据。

关键词：窄间隙环空电磁波传输特性数值模拟衰减速率信息传输

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表面活性剂对纳米氧化锌减摩抗磨性能的影响

材料科学与工艺 2024年第3期32卷 44-50页

作者：张美楠张丹李君华钱建华辽宁石油化工大学石油化工学院辽宁抚顺113001

为提高纳米氧化锌在润滑油中的摩擦磨损性能和成膜性能,采用均匀沉淀法在合成过程中加入表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))制备了平均粒径约为20~30 nm的纳米氧化锌,并利用SEM、TEM、XRD等方法对制备材料的组织和相组成进行了表... 详细信息

为提高纳米氧化锌在润滑油中的摩擦磨损性能和成膜性能,采用均匀沉淀法在合成过程中加入表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))制备了平均粒径约为20~30 nm的纳米氧化锌,并利用SEM、TEM、XRD等方法对制备材料的组织和相组成进行了表征。同时,利用四球摩擦磨损试验机考察纳米氧化锌对润滑油摩擦磨损性能的影响。结果表明:在载荷392 N时,最佳添加量(质量分数)为0.5%,平均摩擦系数降低了35%,磨斑直径下降了11%;利用CTAB修饰后平均摩擦系数降低了70%,磨斑直径下降了40%。在不同载荷下平均摩擦系数出现先增高后下降的趋势。钢球摩擦表面的形貌分析表明,添加CTAB后的纳米氧化锌润滑油,钢球磨损表面犂沟深度最浅,宽度最小。利用CTAB合成的纳米氧化锌具有良好的减摩抗磨性能,可以大大降低机械零件的摩擦力。

关键词：纳米氧化锌均匀沉淀表面活性剂减摩抗磨

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改进YOLOv8n的O型密封圈表面缺陷检测算法研究

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计算机工程与应用 2024年第18期60卷 126-135页

作者：李淇石艳范桃四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000

针对O型密封圈表面缺陷尺度小且缺陷特征与背景相似性高,存在特征提取困难等问题与工业实时检测的需求,提出一种改进YOLOv8n的YOLO-Oring算法。在卷积计算的基础上,融入线性变化,设计新的CBLGhost模块,减小计算特征图所需的计算资源;针... 详细信息

针对O型密封圈表面缺陷尺度小且缺陷特征与背景相似性高,存在特征提取困难等问题与工业实时检测的需求,提出一种改进YOLOv8n的YOLO-Oring算法。在卷积计算的基础上,融入线性变化,设计新的CBLGhost模块,减小计算特征图所需的计算资源;针对缺陷与背景相似度高,引入DySample轻量动态上采样模块,使采样点集中在目标区域而忽略背景部分,实现缺陷的有效识别;为提高检测效率,设计C2f-OREPA模块,将复杂的结构重参数转为单卷积层,在保持特征表达能力的同时降低大量训练耗时;为提高算法对小尺度缺陷识别能力,设计DyHeadDCNv3检测头,用于识别多尺度目标,弥补传统标准卷积在长距离建模能力和自适应空间聚合能力上的不足,从而更好地完成检测任务。由于O型密封圈检测数据集缺乏,建立了包括划痕、凹陷、毛刺3类缺陷的1 734张数据集,实验结果表明,YOLO-Oring算法的mAP达到了94.1%,提升了1.3个百分点,FLOPs降低了16%。通过与主流目标检测算法进行比较,结果表明YOLO-Oring算法对O型密封圈表面缺陷有较好的检测性能,更利于工业实时检测。

关键词：缺陷检测 YOLOv8 O型密封圈 DySample

速度作用下SnAgCu-Al_(2)O_(3)/TiNi的摩擦学性能与磨损机理

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功能材料 2024年第6期55卷 6174-6184页

作者：唐俊林海波熊邦英杨慷四川轻化工大学机械工程学院四川自贡643000 晨光高性能氟材料创新中心四川自贡643000 安阳工学院机械工程学院河南安阳455000

高镍钛基合金(TiNi)具有密度低、比强度高等优点,广泛应用于机械工程等领域。由于TiNi合金的耐磨性较差,限制了TiNi合金在相关领域的开发和应用。为了提高TiNi合金的减磨抗磨性能,使用激光打标机在其表面设计制备鱼鳞状表面纹理并填充... 详细信息

高镍钛基合金(TiNi)具有密度低、比强度高等优点,广泛应用于机械工程等领域。由于TiNi合金的耐磨性较差,限制了TiNi合金在相关领域的开发和应用。为了提高TiNi合金的减磨抗磨性能,使用激光打标机在其表面设计制备鱼鳞状表面纹理并填充复合固体润滑剂SnAgCu-Al_(2)O_(3)(S-A/TiNi)。在表面纹理角度参数为70°的条件下,研究了不同速度对S-A/TiNi复合材料摩擦学性能的影响。结果表明,当速度为0.037 m/s时,S-A/TiNi-70°的磨痕表面产生温升,提高了固体润滑剂的塑形性能。固体润滑剂在应力的作用下固体润滑剂被挤出织构,促进润滑膜产生,获得最佳的摩擦学性能。当速度较高时(>0.037 m/s),摩擦表面温升快,使得固体润滑剂塑性性能增强。润滑膜在应力的作用下产生破坏,导致摩擦学性能降低。当速度较低(<0.037 m/s)时,摩擦表面产生较多的热量,使得固体润滑剂塑性形变过大。在循环应力作用下润滑膜容易发生剥落,导致基体摩擦学性能降低。

关键词： S-A/TiNi 固体润滑剂速度摩擦磨损润滑机理

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循环工质对LNG冷能发电系统性能的影响

低碳化学与化工 2024年第10期 119-128+135页

作者：王荧光蔡东旭梁勇张帅冷绪林陈伟龚文政胡大鹏国家管网集团工程技术创新有限公司大连理工大学化工学院化工机械与安全系

朗肯循环可将液化天然气（LNG）冷量?转化为电能，是一种有效的冷能回收利用技术。结合工程实际，将LNG冷能发电系统内最低压力设置为高于常压，探究了循环工质对系统性能的影响。将7种常用工质作为备选，以系统净输出功最大为目标函数... 详细信息

朗肯循环可将液化天然气（LNG）冷量?转化为电能，是一种有效的冷能回收利用技术。结合工程实际，将LNG冷能发电系统内最低压力设置为高于常压，探究了循环工质对系统性能的影响。将7种常用工质作为备选，以系统净输出功最大为目标函数，在相同工况下对单级联合循环（CC）、串联联合循环（CCC）和并联联合循环（PCC）3种常见的LNG冷能发电系统进行了优化。分析了选择不同工质时系统性能的差异及其原因，探究了有无直接膨胀过程对工质选择的影响。结果表明，CC、CCC和PCC系统的最优工质分别为CH2F2、C2H6+C3H8和C2H4+C3H8。选择最优工质情况下，CCC系统通过对LNG冷能的有效分段利用，减少了系统内的不可逆?损失，所以性能相对最优，其热效率相比CC和PCC系统分别提升了54.8%和35.4%，且所需换热面积并未显著增加。有无直接膨胀不影响系统内工质选择，但无直接膨胀会导致最大系统净输出功略有降低。

关键词： LNG冷能发电遗传算法优化朗肯循环工质选择系统性能对比直接膨胀

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PEMFC铝合金双极板表面改性研究现状与发展

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表面技术 2024年第12期53卷 81-92,134页

作者：蒋啸李伟刘玉来李秀兰周新军王永四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000 西安长峰机电研究所西安710065

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为第五代燃料电池,是最具发展前景的新能源电池,其中双极板作为PEMFC的核心元件,不仅能将单一电池链接起来形成电池堆,起到支撑作用,还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两... 详细信息

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为第五代燃料电池,是最具发展前景的新能源电池,其中双极板作为PEMFC的核心元件,不仅能将单一电池链接起来形成电池堆,起到支撑作用,还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两端等作用,对燃料电池工作性能、寿命起到关键作用。其中铝合金作为一种具有良好导电性能、成本低、轻质的材料,在PEMFC双极板材料方面应用潜力巨大。但铝合金双极板耐腐性不佳,在PEMFC工作环境下极易被腐蚀,且其表面生成的钝化膜,增大了电池的接触电阻,从而对电池性能和寿命产生不利影响,而通过铝合金表面改性是解决该问题的主流方法。首先概述了PEMFC原理、双极板材料类型及内部环境,然后阐述了PEMFC中铝合金双极板的服役问题,并对近年来铝合金双极板的表面改性进行分类。重点概括了铝合金表面金属及其化合物涂层(贵金属、金属氮/碳化物、镍磷金属涂层)与非金属涂层(碳基涂层、高分子聚合物涂层)的结构设计、成分优化、服役性能特点。分析结果表明,选用低成本、具有良好耐蚀性和导电性的金属惨杂的无定型碳、金属碳/氮化物涂层,能降低双极板生产成本,提高双极板工作性能,并对涂层设计出多层复合涂层,能打断涂层中的细长针孔缺陷,提高涂层的完整性和致密性。在铝合金表面进行改性研究,以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性,对推动铝合金双极板在PEMFC电堆中的应用至关重要。

关键词：质子交换膜燃料电池铝合金双极板表面改性金属涂层非金属涂层

含酚类煤化工废水自还原Fe^(3+)类芬顿体系研究

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 57-65页

作者：丛伯一刘杨殷浩翔张恒周鹏李伟赖波四川大学建筑与环境学院四川成都610065 四川大学化学工程学院四川成都610065 中国五冶集团有限公司四川成都610063

煤化工废水水质复杂,难降解有机物及氨氮含量高,给废水处理带来较大难度。现有的煤化工废水处理技术(混凝法、吸附法、膜生物反应法等)具有成本高、运行不稳定、预处理效果差等缺陷,难以满足煤化工行业发展的需要。为了高效处理煤化工废... 详细信息

煤化工废水水质复杂,难降解有机物及氨氮含量高,给废水处理带来较大难度。现有的煤化工废水处理技术(混凝法、吸附法、膜生物反应法等)具有成本高、运行不稳定、预处理效果差等缺陷,难以满足煤化工行业发展的需要。为了高效处理煤化工废水,本文利用煤化工废水中酚类有机物的还原性促进Fe^(3+)/Fe^(2+)的循环,提出了一种利用Fe^(3+)/H_(2)O_(2)类芬顿体系处理煤化工废水的方法。实验结果表明:Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系中COD、TOC、TN、NH3-N的去除率可以达到74.63%、52.62%、10.46%、15.11%;相比于其他体系,Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系出水色度明显降低,UV-Vis光谱下降幅度最大,铁泥量也明显减少。Q-TOF分析结果表明:废水中主要的8种有机物为酚类或具有醛基、羰基、羧基、碳碳双键或者酯基等还原性的官能团。通过测定COD去除率和pH、Fe^(3+)/Fe^(2+)、H_(2)O_(2)等含量随时间的变化趋势,提出了Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系去除有机物的机理:废水中的还原性有机物将Fe^(3+)还原为Fe^(2+),促进Fe^(3+)/Fe^(2+)循环,生成的Fe^(2+)与H_(2)O_(2)发生芬顿反应,实现废水中有机污染物的去除。利用控制变量法,确定了最佳运行工况为:Fe_(2)(SO_(4))_(3)添加量为1.0 g/L、H_(2)O_(2)添加量为50 mmol/L、反应温度为30℃、初始pH为6.8。在此工况下,反应60 min后,煤化工废水的COD、TOC、TN、NH_(3)-N去除效果良好,色度明显降低,BOD_(5)和COD的比值(B/C)从0.17提升至0.47,可生化性大幅提高。本文证实了利用含酚类煤化工废水自还原Fe^(3+)/H_(2)O_(2)体系的可行性,降低了运行成本,可为后续研究及工程应用提供理论基础。

关键词： Fe^(3+) H_(2)O_(2) 类芬顿煤化工废水酚类化合物