摘要：共价有机框架材料是一类具有周期性和结晶性的有机多孔聚合物。共价有机框架材料由轻质元素通过共价键连接,拥有较低的密度、高的热稳定性以及固有的多孔性,在气体吸附、非均相催化、能量存储等研究领域有着广泛的应用潜力,引起了科学界强烈的研究兴趣。本文主要综述了近年来共价有机框架材料的最新研究进展,包括其结构设计、合成、纯化、表征以及在气体吸附,催化及光电等方面的应用,并对共价有机框架材料未来的发展趋势进行了展望。

摘要：二维过渡金属硫族化合物(2D TMDs)在气体传感方向的应用中具有显著的"先天"优势,表现出如灵敏度高、响应速度快、能耗低以及能在室温下工作等诸多优点.相对单一的2D TMDs而言,基于2D TMDs纳米异质结的气体传感器展现出更加优越的气体传感性能.本文将系统总结2D TMDs纳米异质结气体传感器的研究进展,尤其是2D TMDs与金属氧化物、金属硫化物、碳基纳米材料以及量子点之间形成的纳米异质结设计、构效关系以及传感机理等关键科学问题.传感材料和传感机制上的创新对提升传感性能并拓展传感功能具有重要的科学意义.通过对纳米异质结气敏机理的深入探究,有望实现纳米异质结结构的人为设计和可控制备,提高室温下对目标气体的高灵敏选择性识别和检测.在纳米异质结的结构设计上,以TMDs材料为导电主体,在其表面生长各种纳米结构,通过对纳米异质结表面酸碱性、功函数、气体分子极性以及纳米异质结与气体分子之间的氧化还原反应性质进行调控,来构筑基于TMDs的纳米异质结.此外,控制负载在二维TMDs上纳米颗粒尺寸小于两倍电子耗尽层厚度,充分发挥纳米颗粒量子限域效应,以纳米颗粒充当传感的"天线分子"或"探针分子",实现对目标气体分子的高灵敏选择性识别和检测.

摘要：基于扭臂式静电驱动微执行器的基本模型,运用力矩法推导出该结构的Pull-in电压和角度,并设计了用于微机电系统(Micro Electronic Mechanical System,MEMS)光开关的单晶硅扭臂式静电驱动结构参数.在所选结构参数下,运用力电耦合分析方法,研究了空气阻尼作用对扭臂式静电驱动结构Pull-in电压的影响.对所设计的驱动结构,考虑空气阻尼作用时,Pull-in电压增大约7%.对单晶硅扭臂式静电驱动结构进行应力分析得到,当上下极板发生吸合时,结构应力均匀分布在上电极,且扭臂的最大内应力仅为72.848MPa,远小于单晶硅的屈服强度,整个驱动结构的设计是稳定可靠的;用力矩法推导出的该结构的Pull-in电压适用于该微静电驱动系统.研究结果为扭臂式微驱动器参数选择提供了依据.

摘要：无线ad-hoc网络部署在非人为控制的外部环境中,采用电池供电。在这种应用环境中,如何通过合理的路由协议设计降低能量开销、提高网络的生存时间是近年来研究的热点。文章提出一种结合链路质量与能效的跨层路由协议。在路由建立阶段综合考虑链路质量、发送数据包的能耗和节点剩余能量来建立路由。通过在路由维护阶段对链路质量和节点剩余能量进行检测,预测路由中断的发生,并进行本地修复。通过在IEEE 802.15.4 Matlab模拟器下进行仿真,验证了该协议能够有效地提高网络的生存时间、数据投递率及AODV协议的性能和稳定性。

摘要：碳纳米管具有独特的一维结构和优异的光电特性,是构建光伏电池的理想材料。本文主要综述了近年来碳纳米管基光伏电池的结构设计、制备方法以及碳纳米管在器件中的不同功能应用。首先概述了碳纳米管的结构和光电特性,重点讨论了碳纳米管作为光电转换材料、导电电极和载流子传输层等功能层时器件的原理、制作方法及优缺点,介绍了碳纳米管在微型光伏电池、碳纳米管/硅异质结光伏电池、染料敏化光伏电池、钙钛矿光伏电池、有机光伏电池以及柔性光伏电池中的应用,最后总结了碳纳米管基光伏电池的优势和挑战,以期为新型碳基光伏电池的设计和制作提供思路和参考。

摘要：空气污染已经成为当今社会的严重问题,为了有效解决这个问题,人们提出了多种解决方案,其中空气净化器则是最常用的手段。如今用于应对空气污染的空气净化器的品种繁多,但它们都不善于自动更换其中所吸附的污染物或者过滤媒介,滞留污染物而引入新的污染因素,一般难以有效净化空气中比PM2.5更小的污染物。针对以上缺点,本文提出了一种以水作为媒介的空气净化方法--水表面粘附净化空气系统。作为一种高效率低能耗的新型空气净化系统,其能够快速净化室内空气,改善生活环境。水表面粘附空气净化系统是一种基于水表面对空气中污染物的粘附作用的空气净化系统,其主要对水表面粘附空气净化系统的物理结构、电路设计和空气净化效果进行了介绍,测试了水表面附空气净化系统对PM2.5的吸收效果,并针对系统的节水性能进行了重点优化。其显著特点是能够净化常见的绝大部分空气污染物,并可以及时、自动地更换因吸附积蓄的污染物过多而浑浊度过高的水媒介。

摘要：数字聚合酶链式反应(PCR)是一种强大且应用广泛的核酸检测技术。现有数字PCR平台大多存在体积庞大、集成度低、耗材价格高、样品消耗大和人工干预多等缺点。设计并制备了一款基于样本自分离的低成本数字PCR微流控芯片,该芯片的独立PCR微反应腔室数量达到37440个。通过对芯片进行进样效率、亲水性改良以及透光性研究,验证了该芯片完全可以满足高集成度数字PCR平台的实验需求。实验结果表明,芯片样液注入与防蒸发矿物油注入全过程可以在2 min内完成,且样品消耗总体积在2μL以内。根据进样腔室数量占总腔室数量比例,得出芯片进样效率可以达到99%以上,且经过亲水性处理后的芯片透光率可达到90%以上。该微流控芯片能很好地满足高集成度数字PCR平台的使用需求。

摘要：该文提出了一种基于压电驱动的六足爬行机器人的整体设计与制造方案,并对六足爬行机器人进行了动力学建模。介绍了爬行机器人碳纤维连杆传动机构的原理,并提出了各部分零部件的加工方案。介绍了压电驱动器多层材料叠合的复合结构加工工艺,对压电驱动器进行了性能测试,并将其应用到爬行机器人样机上。在280V的直流偏置电压下,总质量4.631g的爬行机器人样机完成了爬行运动测试,验证了压电驱动的六足爬行机器人设计方案的可行性。

摘要：压电驱动方式因具有位移分辨率、机械耐久性及速度高,输出力大,功耗低和频带宽等优势,因而被广泛采用。文章总结并分析了压电驱动的驱动要求与驱动方式,将压电驱动电路划分为直流升压转换模块、直流电压校准模块、开关放大器驱动模块、交流电压校准模块及控制模块,提出了一种结构简单、输出稳定以及可小型化的双级压电驱动电路系统,完成了将5V低压直流电转换为280V的高压交流电的设计目标,可以自由地改变输出方波信号和正弦信号的幅值、频率和占空比,并对压电驱动电路的带载能力、输出功率和效率作了分析。

摘要：测量细胞电生理信号的方法-微电极阵列检测技术,是指在微电极表面首先培养可兴奋性细胞,然后进行电信号的实时监测,该方法具有检测通道数多、无损伤性、响应速度快、制备工艺简单、可长期检测等优点。借助Stern双电层模型阐述了微电极-电解液界面的电化学过程,采用电路仿真软件Multisim构建了完整的细胞-微电极等效电路来定量分析电化学过程;对于等效电路中的物理量取不同的数值进行仿真,研究它们对信号大小的影响程度并基于此给出了具体的微电极参数设计方案;设计检测电路并进行仿真,验证该电路满足检测需求。构建出完整的电生理等效电路,给出微电极阵列参数设计方案,设计出检测电路,为进一步电生理测试中的MEMS加工制造和电路研制提供了参考。