摘要：电子皮肤、人机交互和健康监测等领域推动了柔性压力传感器的快速发展.然而,同时满足耐用和瞬态的需求对柔性压力传感器是一个巨大的挑战.本文开发了一种用于柔性瞬态压阻传感器的安全、耐受的聚吡咯/蛭石/海藻酸盐半导体框架.将带负电荷的蛭石纳米片插层到可生物降解的海藻酸盐织物中,进一步用高灵敏度的导电聚吡咯修饰.由此产生的多维框架实现了柔性传感器的稳定性,并且在使用寿命结束后可以在不留下电子垃圾的情况下逐渐降解.所获得的瞬态压阻传感器显示出了快速的响应时间(81/99 ms)和出色的抗疲劳性能.此外,我们开发了一种有效的机器学习模型用于人体动作识别和预测,准确率为100%.本工作为柔性瞬态电子学中有机-无机界面的设计提供了一种有前景的策略,并在基于舒适生物纤维的柔性平台中展现了广阔的应用前景.

摘要：In the process of the design of heat exchangers,it is difficult to establish the factors governing the optimal points of the design objective functions due to the contradictions and uncertainties of the design *** variation of fluid properties is one of the main factors causing this type of *** design methods have not completely solved these *** the present work,based on the logarithmic mean temperature difference,a new heat exchanger design method(called the segmented design method) is proposed which takes into account the variation of fluid properties with respect to the *** this method,the whole heat exchanger is first divided into several *** by applying the principle of the conservation of energy and taking into account the initial conditions as well as the connecting conditions of the adjacent segments,the inlet and outlet temperatures of each segment are ***,the application of the logarithmic mean temperature difference method on each segment defines the heat transfer area.

摘要：In this paper,the mechatronic design and maneuverability analysis of a novel robotic shark are *** obtain good maneuverability,a barycenter regulating device is designed to assist the posture adjustment at low *** on the Newton-Euler approach,an analytical dynamic model is established with particular consideration of pectoral fins for threedimensional *** hydrodynamic coefficients are computed using computational fluid dynamics(CFD)*** amplitudes and phases are determined by fitting an optimized fish body *** performance of the robotic shark is estimated by varying the oscillation frequency and offset *** results show that with oscillation frequency increasing,the swimming speed increases *** robotic shark reaches the maximum swimming speed of 1.05 m/s with an oscillation frequency of 1.2 ***,the turning radius decreases nonlinearly as the offset angle *** robotic shark reaches the minimum turning radius of 1.4 times the body length with 0.2 Hz frequency and 12°offset *** the vertical plane,as the pectoral fin angle increases,the diving velocity increases nonlinearly with increase rate slowing down.

摘要：可被蓝光激发的高热稳定性红色荧光粉是制作高性能白光二极管(WLED)的关键材料.研究发现,Ce^(3+)掺杂的SrLaScO_(4)(SLO:Ce^(3+))荧光粉在440 nm激发下呈现峰值为640 nm的反常宽带红光发射.光谱学和结构分析证实Ce^(3+)离子在SLO中进入[LaO_(8)]多面体,产生强的晶体场劈裂和较大的Stokes位移,实现了比Eu^(2+)更低能量的红光发射.我们还设计并揭示了一种电荷转移相互作用的策略:在Sc^(3+)位置引入电负性较大的Ga^(3+),Ga^(3+)可以吸引更多邻位配合基团的电荷,以减少导带底部的电子占用而扩大带隙.Sc/Ga取代有效地抑制了热激活电离过程,使SrLa(Sc,Ga)O_(4):Ce^(3+)的热稳定性获得了显著提升,即在150℃的发光强度比(相对于20℃)从15%提升至31%.本研究为发现具有良好热稳定性的新型Ce^(3+)掺杂红色荧光粉提供了有效的设计原则.

摘要：金属有机骨架(MOFs)衍生的Co基催化剂用于芳香硝基化合物选择加氢引起了广泛的关注,但催化剂合成过程中使用大量溶剂,且对催化剂中活性中心的认识存在争议.本文开发了一种固相合成策略,在不使用任何溶剂的情况下获得MOF前体材料,经发泡和热解处理获得Co@NC催化剂.研究发现,800℃热解所得的催化剂中Co纳米颗粒被氮掺杂石墨烯壳层包裹,在3-硝基苯乙烯的加氢过程中表现出~100%的转化率,3-乙烯基苯胺的选择性大于99%,同时,该催化剂具有良好的循环稳定性和底物普适性.表征和实验结果证明该催化剂中Co–N物种为活性中心,其含量可通过热解温度进行调变,且催化性能与Co–N物种的含量存在正相关关系.本工作为设计用于选择加氢反应的高效Co基催化剂提供了一种新的绿色合成策略.

摘要：日间辐射冷却技术借助材料对太阳光高反射和对中红外大气窗口高发射的光谱特点,提供了一种零耗能的可持续制冷方案.然而,目前辐射冷却器因为实现对太阳光的高反射通常呈现出白色/银色,限制了其实际应用.开发彩色辐射冷却器则至关重要,但由于显示颜色往往导致对太阳光可见光波段的吸收,增加了体系的热负荷,所以实现彩色辐射制冷亚环境冷却一直是个挑战.本文提出了基于高量子发光效率的光致发光彩色辐射冷却器(PCRC),它可以实现全色谱亚环境日间辐射冷却.此外,作者还报道了一种可大规模生产的静电纺丝/喷墨打印方法制备***上层的光致发光着色剂实现显色的同时,将因为显色吸收的太阳光在可见光波段转化为发射光,极大地减少了太阳光对体系的加热效应;底层的醋酸纤维素纳米纤维膜能反射其余波段的太阳光并向宇宙辐射热量.这种基于光致发光的彩色辐射制冷器在太阳光直射(辐射峰值>740 W m^(-2))下,其温度比环境温度低2.2~5.4℃,实现了亚环境日间辐射冷却.该设计策略和可放大的图案化制备技术为辐射冷却的多场景应用开辟了一条新道路,并为可持续能源发展提供了一种创新途径.

摘要：作为一种稳定、价廉的光催化剂,TiO_2被广泛应用于各种污染物的降解;但是,较大的宽禁带(~3.2 eV)和较低的电子迁移率不仅使TiO_2很难吸收可见光,而且光生电子和空穴的复合几率高,从而导致TiO_2的总体光电效率不高.因此,设计能够被可见光激发、并具有快速光生电子传输的TiO_2一直是研究热点.研究表明,Ti^(3+)自掺杂的TiO_2(还原态TiO_(2-x))不仅能够被可见光激发,而且使TiO_2具有良好的电子导电性,从而有利于提高TiO_2的光电转换效率.另外,非金属元素的掺杂能够减小TiO_2的禁带宽度,使TiO_2能够响应可见光并具有良好的可见光催化性能,其中S元素的掺杂被广泛研究.目前,S掺杂纳米TiO_2的制备通常采用TiS2,单质S,硫脲、二甲亚砜等为S源,但这类原料通常价格昂贵或者具有一定的毒性,因而实际应用受到限制.而制备Ti^(3+)自掺杂TiO_2的方法大都是基于'还原法',在真空或强还原性气氛如H_2,CO中加热TiO_2,或采用高能粒子(电子、氩离子)轰击.在实际应用中,这些方法存在步骤多、条件苛刻、反应时间长和设备昂贵等不足.而且,还原法反应通常发生在颗粒的表面,形成的Ti^(3+)很容易被空气和水中的溶解O2氧化,降低材料的稳定性.虽然在温和的液相中还原Ti4+可用于制备Ti^(3+)掺杂的TiO_2,但是由于反应过程中有副产物生成,需要进行后续处理才能得到纯的Ti^(3+)自掺杂TiO_2.因此,设计一种简单的制备S掺杂还原态TiO_(2-x)光催化剂仍具有十分重要的意义.前期我们采用H_2O_2氧化TiH_2得到不同状态的前驱体凝胶,然后进行不同方式的后处理得到Ti^(3+)自掺杂的纳米TiO_2.本文以TiH_2和H_2O_2反应得到的黄色前驱体凝胶为Ti源,以价格低廉、无毒、稳定的二氧化硫脲为S源和还原剂,采用不同的方法制备了S掺杂的还原态TiO_(2-x)光催化剂.本文初步研究了在凝胶中加入二氧化硫脲后进行水热处理,以及将干燥的凝胶粉末与二氧化硫脲混合热处理对所得产物的影响.并与纯的TiO_2、还原态TiO_(2-x)和S掺杂TiO_2的光吸收、电化学、光催化性能进行对比研究.采用X射线衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X-射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、比表面分析和电化学工作站等技术对产物的结构、形貌和光电性能进行了表征.以罗丹明B(RhB)溶液为模拟废水,考察样品的可见光催化性能.结果表明,不同的后续处理方式不仅影响S掺杂TiO_(2-x)的结晶性和形貌,而且影响产物的光吸收性能和电子传输性能,从而使不同条件下所得产物的可见光催化性能不同.其中,采用热处理方式得到的S掺杂TiO_(2-x)样品在可见光下降解RhB的速率分别是纯的TiO_2,TiO_(2-x)和S掺杂TiO_2的31,2.5和3.6倍,而且样品具有良好的循环稳定性.

摘要：在生物体内,细胞膜上的离子通道可以通过选择性地传输离子参与生命活动.受生物体内传输通道结构和功能的启发,具有实际应用价值的人工离子纳米通道备受关注.基于高分子材料的仿生纳米通道具有机械稳定性、离子输运性能优异和可设计性强等特点.本文主要介绍了基于聚合物的仿生纳米通道的制备及其在环境响应性生物传感和能量转换方面的应用.首先介绍了纳米通道在离子传输调控和能量转换方面的基本特性.之后,我们讨论了聚合物基纳米通道材料的制备方法,并强调了它们相对于其他材料的优势.详细讨论了聚合物基仿生纳米通道在能量转换和环境响应生物传感器中的实际应用.最后,总结了仿生纳米通道研究中尚未解决的问题,并对该领域的进一步发展方向进行了展望.

摘要：人工Z-机制光催化剂因其同时具有光吸收范围宽、电荷分离效率高以及载流子氧化还原能力强等优势受到了研究者们的广泛关注.然而,设计和制备能够利用太阳能进行高效光解水产氢的低成本、高稳定性非贵金属Z-机制光催化剂仍具有挑战性.本文报道了一种新颖的全固态Z-机制光催化剂Cd1-xZnxS@WO3-x,该催化剂纳米结构是由氧缺陷WO3-x非晶层包覆Cd1-xZnxS纳米棒组成.研究结果表明,由于适量的Zn掺杂使得Cd1-xZnxS具有更强的产生还原性电子能力,同时, WO3-x超薄非晶层中引入的氧空位(W^5+/OVs)有效地促进了电荷的分离,使得该Z-机制Cd1-xZnxS@WO3-x光催化材料具有优异的光催化产氢反应(HER)活性,且显著高于贵金属Pt负载的Cd1-xZnxS纳米棒(Pt/Cd1-xZnxS及绝大多数WO3和CdS基光催化剂.优化后的Cd1-xZnxS@WO3-x复合光催化剂的HER速率可达21.68 mmol h^-1g^-1.进一步通过原位光沉积负载CoOx和NiO--x双共催化剂, Cd1-xZnxS@WO3-x/Co Ox/Ni Ox复合材料的活性高达28.25 mmol h^-1g^-1,约为Pt/Cd1-xZnxS的12倍.计算结果表明, Cd1-xZnxS@WO3-x在420 nm激发光下的HER表观量子产率(AQY)为34.6%,而负载CoOx和Ni Ox双共催化剂后的Cd1-xZnxS@WO3-x/Co Ox/Ni Ox的AQY提高到了60.8%.此外, Cd1-xZnxS@WO3-x和Cd1-xZnxS@WO3-x/CoOx/NiOx均表现出了良好的长时间HER稳定性.该工作将为理性设计和制备高效光解水产氢催化剂提供新视角.

摘要：应变型岩爆常发生于深埋隧道中,是岩爆的基本类型之一。本文利用自主研制的真三轴试验系统对大理岩试样开展隧道开挖应力路径下应变型岩爆过程试验研究。设计了两种试验路径,一种是常用的真三轴卸载岩爆试验路径,另一种是考虑隧道开挖过程中围岩中间主应力变化的新试验路径。试验过程中,应用高速摄像机记录岩样卸载临空面应变型岩爆破坏过程,并应用声发射监测系统监测岩样破坏过程中的声发射特征。试验结果表明:两种试验路径下岩样均发生了应变型岩爆破坏现象,但新试验路径下岩样应变型岩爆过程更剧烈,表明中间主应力对大理岩的岩爆行为具有显著的影响;卸载前中间主应力越大,岩样内积聚的弹性应变能越多,破坏过程中累计声发射能量越大,即岩样破坏时释放的弹性应变能越多,岩样发生岩爆破坏时弹射碎屑的总质量越大、粒度越大,破坏过程越剧烈。