摘要：介电弹性体材料是指在电场下可以发生形变的弹性体材料,通常认为,介电弹性体在电场下的电致形变是由麦克斯韦应力挤压造成的,是力引发的应变.然而按照这一理论,不同介电弹性材料的理论形变和实际形变差别很大,毫无相关性.本文提出了一个用于解释其电致形变的新模型.该模型认为介电弹性体的电致形变是电场直接引发的:首先高分子链上的偶极在电场下被取向,而后拖拽高分子主链运动,造成构像的变化,最终产生电致形变.依据这一模型,可以很好地解释以往理论无法解释的问题.而后基于这一模型,设计合成了一种聚膦腈介电弹性体材料.该材料在不做预拉伸的情况下,可以达到80%的电致形变,具有目前最好的综合性能.最后基于该聚膦腈材料,设计制备了一种新型的全柔性人工心脏模型,其具有和人体心脏完全相同的工作特性,有望用于制备全柔性人工心脏.

摘要：尽管人们在实验室模拟贝壳的多级层状结构方面已经取得了显著进步,但在理解生物材料独特的强度和韧性的平衡方面仍然有很大的挑战.本文利用不同维度的组装单元制备了具有高强度和韧性的三元仿贝壳层状多级结构的粘土片/聚乙烯醇/硅酸钙纳米纤维(MTM/PVA/NFX)复合薄膜.这种层状的人工复合薄膜是通过一维的NFX网状层和二维的MTM纳米片层交替堆积而成,制得的MTM/PVA/NFX复合薄膜不但强度高(241.8±10.2MPa),而且韧性好(5.85±0.46 MJ m^(-3)).其数值比一元的NFX网状薄膜和二元的MTM/PVA复合薄膜高出数倍,并且优于传统的二元MTM/聚合物复合薄膜.这可能是由于所制备的复合薄膜中MTM纳米片与NFX纳米纤维产生的协同增强效应所导致的.这种基于组分间协同增强的组装方案为设计和构建新型仿贝壳层状多级结构的复合薄膜提供了一种简单的方法.这种柔性复合膜可望应用于功能涂层、组织工程和膜分离等领域.

摘要：基于等离子体金属纳米颗粒的光热水蒸发技术具有广阔的发展前景.然而,由于金属纳米颗粒的不稳定性,高温下金属纳米颗粒将发生表面熔融,水中的腐蚀性离子也能通过扩散作用直接与金属纳米颗粒结合而将其刻蚀.因此,长时间循环会使得金属纳米颗粒出现明显的性能衰减.为了解决这些问题,我们基于海绵模板法设计合成了一种具有三明治结构的夹心纳米片,其中金纳米颗粒限域在还原氧化石墨烯纳米片的层间.得益于限域效应,表面熔融效应和离子扩散现象都得到了很好的抑制.基于此夹心纳米片,我们构建了一种光热水蒸发器.在10 kW的高光强下,该水蒸发器表现出高达85.2%的光-水蒸气转换效率,经过30次循环海水淡化实验,性能一直保持稳定,没有出现明显衰减,表明这种通过三明治结构限域金纳米颗粒的设计有利于促进光热海水淡化技术的实际应用.

摘要：具有粘合性能的导电水凝胶是一种非常有前景的生物电子材料,其中金属纳米材料通常被用作添加材料以提高水凝胶的导电性.然而,由于纳米导电材料在水凝胶中极容易聚集,使得高导电率的金属纳米材料复合水凝胶难以制备.本文中,我们通过在壳聚糖-银纳米线复合气凝胶中原位形成水凝胶网络,设计并制备了一种可导电、可拉伸、可粘合、可抗菌的新型多功能水凝胶.高导电性能的银纳米线在具有形状记忆性能的气凝胶内表面集成为导电通路,并且气凝胶还对复合水凝胶起到增强、增韧的效果,银离子固有杀菌能力也使得该导电水凝胶具有优异的抗菌性能.最后,灌注在气凝胶中的水凝胶分子链上的活性官能团,使得复合水凝胶可以通过分子缝线牢固地结合在湿态生物组织表面.本文提出的这种气凝胶辅助导电水凝胶组装的新策略,为实现将功能单元与水凝胶组装及复合提供了一条新途径.

摘要：光电化学(PEC)产氢作为产生清洁、可持续能源的理想途径,引起了科学家们极大的兴趣.然而,光阳极的不稳定性及低能量转换效率使其实际应用受到阻碍.本文通过设计空穴提取层(HEL)加速光生空穴的转移与消耗,进而改善光阳极的不稳定性.HEL由还原氧化石墨烯(RGO)和其他助催化剂构成,可分别用于快速转移空穴和加速空穴消耗.本文展示了基于CdSeTe纳米线和基于RGO/PdS纳米颗粒的HEL组成的高稳定性光阳极.该光阳极具有出色的耐光腐蚀性能,可在0.5VRHE下稳定产氢2 h以上.

摘要：飞行技术误差(FTE)与导航系统误差(NSE)是性能基导航(PBN)中总系统误差(TSE)的主要组成部分。性能基导航的实施需要对总系统误差进行航前预测以及航行中的短期动态预测。当飞行技术误差预测值与导航系统误差预测值的和大于PBN导航的规定值时,将无法运行PBN导航。因此,对于总系统误差的两个主要误差分量需要精确建模和透彻分析。采用LQG/LTR方法针对ARIC模型设计了多输入多输出纵向飞行控制系统,分析了在湍流扰动下进近飞行器对称面内的飞行技术误差。基于奇异值理论提出了对称面内飞行技术误差的映射函数以及边界估计模型。模型是基于对对称面内飞行技术误差成型机理的分析提出的,提供了一种基于成型机理的分析和估计方法,从而避免了昂贵试飞和单纯的数据拟合。基于真实数据的仿真验证了对称面内飞行技术误差的理论分析。研究同时揭示了当自动飞行控制系统(AFCS)接通时性能基导航中对称面内飞行技术误差部分由湍流扰动引致,且随湍流强度的增强而增大。

摘要：与宏观块材不同,纳米材料高的表面能赋予其亚稳态特性,使其对外界变化十分敏感.当纳米颗粒与外界发生强烈相互作用(溶解、酸解等)时,这些高度不稳定的纳米颗粒将通过一系列持续的调整过程(结构重组、化学转化等)来达到一个新的稳态,而合理地利用这些调整过程可实现功能纳米材料的非常规设计和制备.本文基于ZnSe[DETA]0.5有机无机杂化纳米带的低稳定性提出了一种氧化石墨烯非常规化学石墨化和功能化新策略.在强酸作用下,H^+离子会质子化ZnSe[DETA]0.5纳米带中的DETA分子,使得原本被DETA分子所稳定的ZnSe无机片层变得极为不稳定,释放出高还原性的Se^2−阴离子.这些高还原性的Se2−阴离子与溶液中的氧化石墨烯纳米片相互作用,在室温条件下即可对其进行非常规化学还原和掺杂.此外,由于Se^2−/Se较低的还原电势(−0.924V),通过控制Se^2−阴离子的氧化过程和后处理过程,可分别得到Se/(Se+ZnSe)/ZnSe与还原石墨烯的三种不同复合材料;其中,Se-还原石墨烯复合材料又可作为前驱体进一步通过物理/化学过程形成Se纳米线/Cu2Se/Ag2Se/Pt与还原石墨烯复合材料.显然,合理地利用纳米材料的不稳定过程可以为构建各种功能纳米材料提供一个非常规设计和制备平台.

摘要：在软件定义网络的控制平面引入多个控制器,从而动态地改变控制器与底层网络的映射关系是一种有效缓解控制器安全威胁的方法。然而,现有的工作缺乏研究控制器动态调度的时间问题,由此,在分析软件定义网络的安全现状以及动态控制器研究的基础之上,首先说明了动态平面控制器调度时间的重要性,并在先前的研究基础之上刻画了动态控制平面的安全工作流程;进一步地,将动态调度的时间问题建模为更新收益过程,并提出一种对防御者最优的调度算法。实验仿真基于真实的网络攻击信息集,对比分析表明,提出的算法明显优于固定周期的算法和随机算法。