摘要：为提高骨缺损修复的治疗效果,设计孔隙率为78.8%、70.8%、62.6%和54.4%的梯度多孔钛支架(分别表示为P1,P2,P3和P4),并通过选择性激光熔化技术进行制备。通过模拟和实验方法研究支架的成形性、显微组织、力学性能和渗透性能。模拟结果表明,4种梯度结构的最大等效应力和渗透性分别在569.1~1469.0MPa和(21.7~54.6)×10^(−9)m^(2)范围内,并且P3和P4具有更小的最大等效应力,表明P3和P4具有更高的强度。P3和P4结构支架的显微组织为α'马氏体,屈服强度和弹性模量分别为185.3~250.8MPa和6.1~9.7GPa。相比于P3结构支架,P4结构支架展现出更高的强度和与皮质骨更加匹配的弹性模量,并且其渗透性(18.6×10^(−9)m^(2))在人体骨组织渗透性范围内。因此,具有P4结构支架有望被应用于骨科植入领域。

摘要：目的:静钻根植竹节桩是一种由预制竹节桩和水泥土组成的组合桩基。通过一系列水泥土试块的无侧限抗压强度试验和静钻根植竹节桩的单桩模型试验,研究水泥土性质对静钻根植竹节桩抗压承载性能的影响。得出水泥土强度的提高对静钻根植竹节桩桩侧和桩端承载性能的影响规律,为静钻根植竹节桩的设计和推广应用提供理论依据。创新点:1.得出静钻根植竹节桩桩端扩大头中水泥土强度的提高对其桩端承载性能的影响规律;2.得到静钻根植竹节桩桩周水泥土强度的提高对其桩侧摩擦性能的影响规律。方法:1.通过改变静钻根植竹节桩桩端扩大头的水泥土强度的模型试验,得到桩端水泥土强度的提高对桩基桩端承载性能的影响规律;2.通过桩周水泥土强度不同的静钻根植竹节桩的模型试验,得出静钻根植竹节桩桩周水泥土强度的提高对其桩侧摩擦性能的影响规律。结论:1.提高水泥土强度能够改善静钻根植竹节桩的抗压承载性能;当桩周水泥土强度从0.706 MPa增加到1.21 MPa,桩端水泥土强度从11.10 MPa增加到16.02 MPa时,静钻根植竹节桩极限抗压承载力提高了36%。2.当桩周水泥土强度从0.706 MPa增加到1.21 MPa时,不同深度土层中桩侧极限摩阻力增加到1.06–1.36倍。3.桩端水泥土强度从11.10 MPa增加到16.02 MPa时,静钻根植竹节桩的极限桩端承载力增加到1.42倍。4.在静钻根植竹节桩的实际工程应用中,增加桩端扩大头处水泥土强度能够有效提高桩基的承载性能,而桩周水泥土强度的增加对桩基侧摩阻力的提高效果不明显。

摘要：光学各向异性晶体受限于带隙和双折射之间的权衡.本文采用简单的溶液法获得了一例光学各向异性晶体NaPO(NH)(CO).值得注意的是,NaPO(NH)(CO)晶体同时具有大的光学各向异性(Δn=0.280@550 nm)和较宽的带隙(E≥6.5 eV).就我们所知,NaPO(NH)(CO)的双折射远大于目前的商用宽带隙双折射晶体.理论计算表明,这种优异的光学性能归因于[PO(NH)(CO)]~-结构单元中的π共轭限域效应.其中,非π共轭PO(NH)四面体部分解耦了π共轭之间的相互作用.这项工作将通过操纵偏振来促进新型光学各向异性宽带隙晶体的合理设计和合成,并用作高效光隔离器或其他器件.

摘要：针对声发射传感器在高温结构健康监测领域愈发迫切的需求,本项目旨在制备适用于高温领域的压电陶瓷及其声发射传感器。首先,通过固相反应制备了一系列的0.45(BiSc_(x)O_(3)-BiFe_(1-x)O_(3))-0.48PbTiO_(3)-0.07BaTiO_(3)(BSc_(x)Fe_(1-x)-PT-BT,n(Sc)/n(Fe)=0.4/0.6~0.6/0.4)压电陶瓷,系统地研究了BSc_(x)Fe_(1-x)PT-BT陶瓷的微观结构和电学性能对n(Sc)/n(Fe)比例的依赖关系。所有陶瓷均呈现出典型的钙钛矿结构,且随着n(Sc)/n(Fe)的降低,晶相逐渐由菱方相向四方相转变。陶瓷的压电性能和介电性能随着n(Sc)/n(Fe)比例的降低先升高后降低。其中,BSc_(0.5)Fe_(0.5)-PT-BT和BSc_(0.5)Fe_(0.5)-PT-BT陶瓷展现了优异的压电性(d_(33)=250~281 pC/N)、高的居里温度(T_(C)=430~450℃)以及良好的温度稳定性。这些增强的性能是源于陶瓷准同型相界处菱方相和四方相之间的平衡以及致密的陶瓷微观结构。另外,基于BSc_(0.5)Fe_(0.5)-PTBT压电陶瓷设计、制备了声发射传感器,并对其进行了原位高温断铅测试。在200℃高温下,声发射传感器的噪声低于40 dB,声发射信号高于90 dB。因此,BSc_(x)Fe_(1-x)-PT-BT压电陶瓷基声发射传感器有望被应用于高温结构健康监测中。

摘要：具有共价适应性网络的聚氨酯弹性体(PU-CANs)因其具有再加工性、自适应性和自愈合性而引起了人们的广泛关注.然而氨基甲酸酯的键能通常较高,在低温下实现其优异的动态性能仍然是一项艰巨的挑战.针对以上问题,基于动态性能可调范围广的酚氨基甲酸酯键,我们成功设计并制备了一种具有CANs的氟化聚酚氨酯弹性体(FPPU),系统地研究了氟原子对弹性体力学性能、热学性能、可再加工性、自愈性、表面自由能及疏水性的影响.和非氟化的聚酚氨酯弹性体(APPU)相比,FPPU表现出缺口不敏感性、自愈合效率高(98%)、动态解离温度低(60℃)、优异的可再加工性和低表面能(62 MJ m^(-2)).基于上述优点,FPPU被选为弹性基底,用于组装自供电的摩擦纳米发电机(TENG).该TENG具有优良的电输出性能,开路电压的峰值为103 V,短路电流的峰值为4.7μA,短路电荷的峰值为43 nC.此外,TENG还具有良好的自清洁性和再加工性.更进一步地,基于FPPU构建了面向柔性电子器件的可拉伸和自愈合复合导体.

摘要：目的:高温干热养护工艺对活性粉末混凝土的力学强度及收缩性能有重要影响。本文针对不同的高温养护温度和时间分析活性粉末混凝土材料的抗压强度、抗折强度、收缩和微观结构,探索高温干热养护环境提升活性粉末混凝土材料力学性能的机理,并讨论外部环境湿度对材料收缩变形的影响。创新点:1.通过调整不同养护工艺参数,大幅度提升活性粉末混凝土的早期强度;2.建立试验模型,成功模拟适应性冲压工艺过程。方法:1.通过实验分析,研究不同养护温度和养护时间对活性粉末混凝土力学强度的影响(表4);2.通过设计不同的养护湿度(50%和90%),构建后期养护环境与材料干燥收缩之间的关系,得到适应性的后期养护参数(表5);3.通过与已有研究的分析对比,提出适用于工程实际的高温干热养护工艺参数,并得出后期高湿度养护降低活性粉末混凝土收缩的微观机理(图7)。结论:1.通过调整高温养护的温度和养护时间可以对活性粉末混凝土的强度产生影响。2.试件在经历高温养护后再进行高湿度养护可以有效降低材料的后期干燥收缩。3.材料界面过渡区在高温养护条件下变得更加密实;在高温环境下生成托勃莫来石或硬硅钙石是材料获得较高强度的主要原因。

摘要：水系超级电容器具有能量密度高,循环稳定性好,安全性高等优势,但低能量密度阻碍了其进一步应用.通过一种简单有效的方法得到具有高能量密度和宽电压的水系超级电容器依旧面临挑战.本工作设计了一种三氧化二钒/碳纳米空心球(H-V_(2)O_(3)/C)电极,并将其应用于水系超级电容器.碳的引入可以提高材料的导电性和稳定性,同时空心结构有利于提高电化学活性面积,提供快速的离子传输通道.此外,这种集成电极可同时工作于正极和负极电压窗口.因此,H-V_(2)O_(3)/C集成电极在-1.1–1.3 V的电压窗口下具有708.6 F g^(-1)的比容量.基于其多重储能机制,得到的水系对称超级电容器比传统的(非)对称超级电容器具有更高的电压窗口和能量密度.在2.4 V的宽电压下工作,当功率密度为1204.6 W kg^(-1)时具有96.8 W h kg^(-1)的高能量密度,同时具有优良的循环稳定性.本研究对电极材料的设计和制备具有一定的启发意义,为开发宽电压水系超级电容器开辟了一条新途径.

摘要：Hydroxyapatite(HA)nanoparticles and silver(Ag)nanoparticles are expected to enable desirable bioactivity and antibac-terial properties on biopolymer ***,interfacial adhesion between HA/Ag and the biopolymer is poor due to the large physicochemical differences between these *** this study,poly L-lactic acid(PLLA)powder was first surface-modified with bioactive polydopamine(PDA)in an alkaline ***,HA and Ag nanoparticles were grown in situ on the PDA-coated PLLA powder,which was then adhered to the porous bone scaffold using a selective laser-sintering *** showed that HA and Ag nanoparticles were homogenously distributed in the matrix,with enhanced mechanical *** body fluid bioactivity tests showed that the in situ grown HA-endowed scaffold shows excellent *** vitro tests confirmed that the scaffold exhibits favorable biocompatibility with human umbilical cord mesenchymal stem cells,as well as strong antibacterial activity against Gram-negative Escherichia ***,in vivo assays indicated that the scaffold promoted bone generation,with a new bone area fraction of 71.8%after 8 weeks’implantation,without inflammation.

摘要：全极化微波辐射计可以进行海面风速和风向测量。由于地物模型函数本身的特征以及辐射计的各种测量噪声,通常会出现最后反演出的风向往往不是与真实风向最接近的情况。如果不进行全极化辐射计扫描观测单元与定标单元的优化设置,可能会出现风向反演的顺/逆风180°模糊性问题。这将大大降低全极化辐射计海面风向反演的精度。采用Monte Carlo方法研究全极化辐射计海面风向反演出现的顺/逆风向模糊性的特点和消除方案。根据模拟反演的结果,提出一种根据第一次扫描的第一、第二风向解和第二次扫描的第一风向解选择最终风向值的算法。该算法消除了顺/逆风向反演的模糊性,在一定程度上提升了全极化辐射计的性能,并为进一步设计全极化辐射计的星上实际应用方案提供了理论依据。

摘要：本文对于一类含不确定输入时滞和干扰的非线性系统的跟踪控制问题提出了一种自适应动态面控制方案.利用动态面控制方法避免了传统的后推设计中存在的复杂度爆炸问题.分别构造了一个滤波器和一个虚拟观测器来产生辅助信号.采用神经网络来逼近未知的连续函数.跟踪误差被证明最终收敛到一个足够小的紧集.给出了一个数字仿真示例验证了理论结果.