摘要：液相夹杂复合软材料是一类由功能液体或相变材料作为夹杂物的智能材料,由于其具备优异的变形特性和功能可设计性,近年来在柔性电子器件、可穿戴设备、软体机器人等领域得到广泛研究和应用。本文从以下几个方面回顾液相夹杂复合软材料的最新研究进展:首先,重点介绍非相变夹杂和相变夹杂复合软材料的功能设计及制备方法;然后,详细阐述液相夹杂复合软材料等效力学性能研究及尺寸效应;最后,简要探讨液相夹杂复合软材料研究所面临的挑战及值得关注的研究方向。

摘要：传统水陆两栖机器人的推进结构通常是将陆上推进结构与水上推进结构进行叠加,导致了现有水陆两栖机器人的机械结构较为复杂,增大了控制的难度。基于4D打印技术设计并制备了一种由轮毂和具有热变形响应性质桨叶结构单元组成的轮桨复合推进结构。该结构可通过热刺激变形响应实现水陆运动功能转换,有效地降低了水陆两栖机器人推进结构的复杂度。此外,还分析了几何参数和输入功率对桨叶结构变形响应速率的影响,实现了桨叶结构的可控变形,从而降低了水陆两栖机器人运动控制的难度。原型机试验结果表明,利用4D打印技术制备的水陆两栖机器人在降低了结构复杂度与控制难度的同时,可以实现水陆运动功能转换及控制。

摘要：本文开展了针对残疾人穿戴动力假肢行走时蹬地时刻的在线识别及面向速度的适应性问题研究.实验中,残疾人被试穿戴我们自主设计的智能动力小腿假肢.该动力假肢通过角度传感器测量踝关节角度,利用角度传感器信号可以将运动划分为两个模式(模式转换时刻即为蹬地时刻).两个惯性测量单元和一套电容传感系统被用来识别这两种运动模式及蹬地时刻.实验中,我们首先采集了被试穿戴动力假肢在0.9 m/s速度下行走的数据进行模型训练,然后基于此模型研究在不同速度下(0.7, 0.9, 1.1 m/s三种情况)对蹬地时刻的在线识别效果.结果如下:首先,在不同的速度下,针对两种模式的在线识别分别取得了97.59%, 98.17%, 93.39%的准确率;其次,我们发现,在三种速度下行走的每一步均可以正确识别出蹬地时刻,识别出的蹬地时刻与准确的蹬地时刻之间存在时延,通过对时延的统计分析,结果表明三种速度下的识别时延统计结果相应为1.5±8.75 ms,–12.38±5.39 ms,–29.52±15.64 ms.结合识别准确率与时延分析,可以得出结论:本文提出的在线模式识别方法识别蹬地时刻,具有准确率高、延时短的特点,同时显示出良好的速度适应性.

摘要：微结构表面浸没水下所形成的液气界面对减阻等应用具有重要意义.液气界面的稳定存在是结构功能表面发挥作用的前提.因此,如何增强液气界面的稳定性以抵抗浸润转变过程,以及在液气界面失稳之后,如何实现去浸润过程以提高液气界面的可恢复性能,均具有重要的科学研究意义和实际应用价值,也是国内外研究关注的热点问题.本文针对具有多级微结构的固体表面,研究其在浸没水下后形成的液气界面的稳定性和可恢复性.通过激光扫描共聚焦显微镜对不同压强下液气界面的失稳过程和降压后的恢复过程进行原位观察,实验结果和基于最小自由能原理的理论分析相吻合.本文揭示了多级微结构抵抗浸润转变以及提高液气界面可恢复性能的机理:侧壁上的次级结构(纳米颗粒、多层翅片)通过增加液气界面在壁面的表观前进接触角增强了液气界面的稳定性;底面的次级结构(纳米颗粒和封闭式次级结构)可以维持纳米尺寸气核的存在,有利于水中溶解气体向微结构内扩散,最终使液气界面恢复.本文的研究为通过设计多级微结构表面来获得具有较强稳定性和可恢复性的液气界面提供了思路.

摘要：目前对微裂缝发育储层实施水平井分段压裂改造后的裂缝监测手段普遍存在监测精度低、成本高、现场实施难度大等缺点,亟需找到一种方便、快捷、现场适用的解释手段和方法。基于微裂缝发育储层多段压裂水平井三线性渗流规律,建立了多段压裂水平井渗流模型,进行Laplace变换,推导得到微裂缝发育储层多段压裂水平井不同特征流动段产量公式,并利用现场油井日常生产数据,分析产量变化曲线不同特征段的特点,求解得到了微裂缝发育储层多段压裂水平井裂缝参数(人工裂缝长度、人工裂缝导流能力和天然微裂缝区渗透率)。将模型计算得到的裂缝参数分别与3口水平井的现场微地震监测解释结果进行对比,验证了模型的正确性。研究结果表明:模型计算人工裂缝导流能力与真实值相对误差为1.9%,模型计算人工裂缝长度与微地震监测解释结果基本一致。该方法解释出的多段压裂水平井压后裂缝参数多、方便快捷、准确性高、局限性小,适合油田现场大规模推广应用,对微裂缝发育储层多段压裂压后效果评价、指导增产设计具有重要意义。

摘要：针对纤维暂堵转向压裂工艺中可降解纤维种类多、效果差异大等问题,利用自主设计的暂堵评价实验装置,优选转向压裂用可降解纤维,并通过室内模拟实验综合评价3种纤维的分散悬浮性、悬砂性、降解性和封堵性。结果表明:纤维质量分数越高,其分散性越差,悬浮性越好,加入质量分数为0.2%的纤维,携砂液携砂能力可提高50%以上; 3种纤维的降解率均可超过90%,降解速度可满足施工需求;质量分数为1.0%时,2种柔软且表面粗糙的纤维(J-2、J-3纤维)可成功封堵模拟裂缝,且暂堵层最高承压为5.2MPa;基于性能与成本因素,优选J-3纤维用于现场施工的暂堵和携砂阶段。实例应用表明,纤维暂堵转向压裂后日产油量约为邻近常规压裂井的1.92～2.55倍,取得了较好的改造效果。该研究对纤维暂堵转向压裂技术的应用和优化具有一定的指导作用。

摘要：由于近年来在电化学能源转化、存储及高附加值化学品电合成上的兴趣,设计与制备电催化剂受到越来越多的关注。活性是电催化剂关键参数之一,但观测到的活性会受到催化剂负载量的影响。本工作中,我们采用Co_(3)O_(4)/石墨纸(Co_(3)O_(4)/GPE)电极作为电极模型,通过循环伏安法和计时电位法展示Co_(3)O_(4)的负载量是如何影响乙二醇在碱性溶液(KOH)中氧化的。基于对氧化还原峰和双电层电容的分析可以得出增加催化剂负载量可以增加电化学活性位点数,也可以在低的氧化电位下促进乙二醇氧化,但在高的电位下并没有明显的促进作用。这个结果提供了对有机小分子电催化剂负载量优化的一些思考。