摘要：为了提高辊花设计效率,解决传统辊花设计繁琐、修改困难等问题,根据板料弯曲时截面中性层长度不变原理,建立了描述成形截面形状变化的节点坐标映射模型。通过分析辊弯成形时板料弯曲截面圆弧节点坐标的变化规律,以一段圆弧和直线作为板料弯曲的最小体素单元,得出目标截面几何尺寸参数与截面上节点坐标之间的函数关系,并推导出板料以定半径法和定长度法弯曲时,描述对称型截面形状变化的节点坐标计算公式。最后,以8弯角对称截面为例,根据推导的节点坐标计算公式,将断面特征识别转化为断面参数输入,并结合参数化设计思想,编写了基于ABAQUS二次开发的python脚本程序,实现了多种对称型截面辊花图的绘制,并通过尺寸对比,验证了所设计辊花的合理性以及设计方法的可行性。

摘要：随着5G无线通信与低频雷达侦察技术的飞速发展,低频电磁波辐射已成为当代的严重问题。目前,中高频段吸波材料的研究已趋于成熟,而设计低频段吸波材料仍面临巨大的挑战,亟待研究者们解决。基于四分之一波长相消机制,本研究设计了0.5~3 GHz低频段复合吸波材料。采用简单的一步水热法,诱导铁氧体在羰基铁粉与碳纳米管表面生长,制备出CIPs@Mn_(0.8)Zn_(0.2)Fe_(2)O_(4)-CNTs三元复合材料,对比研究了碳纳米管含量对材料吸收峰频率的影响。实验结果表明,引入碳纳米管,一方面为材料带来了界面极化、偶极极化等额外的损耗机制,增加了材料的衰减系数;另一方面基于四分之一波长相消机制,高介电与高磁导率的耦合,使材料在低频段获得良好的阻抗匹配。最终,在4 mm厚度下,样品分别在2.11与1.75 GHz处,获得了–40.8与–32.1 dB的反射损耗,–10 dB带宽分别为1.70~2.70 GHz和1.40~2.20 GHz。该复合材料制备工艺简单,低频吸收性能良好,具有很大的应用潜力,为开发更有效的低频吸波材料提供了新的思路和方法。

摘要：为了解决刚性机械手安全性低、适应性差的问题,设计了一款具有抓取功能的软体机器人。该软体机器人由三个呈圆周120°分布的软体驱动器和一个夹具组成,夹具可以实现自动化改变直径以适应不同大小物体的抓取,经测算软体机器人可以抓取直径范围为45~97 mm的物体。夹具和软体驱动器都采用3D打印制造,具有成本低、制造简单、易于大规模生产的优点。软体机器人采用气压驱动,当给驱动器充气时,三手指同时弯曲抓取物体,具有很好的稳定性。对于软体驱动器建立了相应的力学模型,得到了弯曲角度与输入气压的关系,并利用ABAQUS有限元仿真软件对驱动器弯曲特性进行仿真。对比发现,理论建模和仿真分析在驱动器弯曲角度具有很高的吻合性。

摘要：将膜分离实验与科学研究有机融合,设计了量子点复合纳滤膜制备及染料去除性能研究性实验。通过低温固相法合成氮化碳量子点,并以其为水相单体制备量子点复合纳滤膜。利用红外光谱、扫描电镜等对膜结构和形貌进行表征分析。氮化碳量子点与异氰酸酯发生反应,形成致密无缺陷的聚脲分离层。染料去除性能测试表明,制备的量子点纳滤膜可以有效去除水中的刚果红、甲基蓝、溴百里酚蓝钠盐、甲基红等负电性染料;随着氮化碳量子点浓度增加,复合纳滤膜水通量逐渐增大,甲基蓝去除率则呈现先升高后降低的趋势。实验涵盖了文献调研、材料制备、结构表征和性能测试,可使学生掌握多种实验技能,充分激发创新潜能,从而提高学生的自主学习能力、科学探究能力和创新实践能力。

摘要：根据课程特点,设计了综合性创新实验“功能型枝化多肽光疗体系的制备与性能研究”,该实验以解决光敏剂IR780水溶性差、体内稳定性不佳及细胞摄取效率偏低等缺陷为目的,利用亲疏水作用将光敏剂IR780包载在两亲性功能枝化多肽疏水空腔内构建光疗体系RI。通过一系列检测手段对光疗体系RI的性能进行了表征,并在实验具体实施过程中强化了学生的实验技能,培养了学生的科研素养。

摘要：为解决随进式起草皮机工作时草皮根部切割不规整导致的草皮移植存活率低、起草皮工作效率低的突出问题,研发设计一种基于振动机理的随进式起草皮机。通过分析草皮根部切割机理,设计由振动部件、起皮刀具和起皮刀具升降机构等核心部件组成的振动起草皮装置,并对该装置进行模态和谐响应分析,获取其固有特性、响应特性和受激振力最大的关键零部件形变和应力分布。结果表明:随进式起草皮机在动力源常用工作频率33.3 Hz激励下,振动部件最大形变的仿真位移为0.246 63 mm,试验位移为0.278 3 mm,误差率为11.38%。相同工况下,起草皮机改进后的工作效率提高6.8%,晾置5天平均移植存活率提高2.5%,晾置7天平均移植存活率提高4.2%。为振动起草皮装置的进一步优化设计提供理论依据和改进方向。

摘要：目的为了研究快递箱提手即插销结构与其所能承受的平均质量之间的关系,从而便于设计和选用提手尺寸。方法针对已设计的一种快递箱插销,通过力学知识、人机工程学知识等分析该插销结构性能的影响因素,并制定插销结构的强度测试方案。结果根据测试数据处理分析,提手宽度a可由MATLAB生成的公式计算;提手宽度a/锁翼宽度b在0.5~0.8时,可承受的质量为15.33~17.40 kg;锁翼长度c在20~60 mm时,可承受的质量为3.76~18.26 kg;板边距d在6~22 mm时,可承受的质量为3.05~5.21 kg。结论以实验数据及结果为参考拟定了插销尺寸设计步骤,便于行业相关从业者参考。

摘要：随着可再生能源发电成本的持续下降和电催化技术的迅猛发展,人们开始重新审视能源燃料和化学品的生产方式.近年来,H2O和CO_(2)等小分子的电催化转化反应已成为研究热点.特别是,CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)作为将CO_(2)电化学还原为高附加值产品的一项变革性的技术,备受关注.在CO_(2)RR的众多产物中,CO具有重要的地位,它可以通过费托合成工艺直接用于合成醇、醛、酮、酸及烃等化工产品.然而,将CO_(2)电催化转化为CO在整体效率方面仍面临诸多挑战.因此,设计并制备高效、经济且耐用的电催化剂已成为CO_(2)RR领域发展的研究重点.本文采用简单的配体辅助负载策略制备了铜单原子修饰的铜原子簇催化剂(Cu SA/ACs).球差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜结果表明,铜以单原子和原子簇的形式存在.采用X射线吸收精细结构谱和X射线光电子能谱(XPS)分析了铜原子的电子和配位结构,证明了Cu-N键和Cu-Cu键的存在.电化学性能测试表明,与铜单原子催化剂(Cu SACs)相比,Cu SA/ACs催化剂展现了较好的CO_(2)RR性能,其CO的转化法拉第效率从27.15%提高到98.94%,电流密度是Cu SACs的3.6倍.此外,将该催化剂组装成流动电解池,在600 mA cm-2的高电流密度下,CO选择性达到93.06%,阴极的最高能量效率达61.9%,优于大多数CO_(2)还原制备CO的催化剂.为了明确铜单原子组分引入对铜原子簇性能提升的原因,通过电化学原位红外光谱研究催化剂在服役条件下的表面物种吸附.结果表明,Cu SACs催化剂的单原子活性中心在CO_(2)RR过程中受到H2析出反应的困扰,活性中心表面的吸附物种主要为H2O而不是CO_(2),从而导致CO_(2)还原性能较差;在Cu SA/ACs催化剂表面,其活性中心由单原子和原子簇协同组成,CO_(2)主要吸附在原子簇上,单原子和原子簇协同作用促进了H2O的解离过程,为CO_(2)质子化提供丰富的活性氢,进一步加快CO_(2)RR的反应动力学.密度泛函计算和差分电荷密度分析结果表明,单原子的引入优化了原子簇的局域电子结构,诱导d带中心靠近费米能级,从而优化了*COOH中间体的形成能和CO的脱附过程.综上,本文通过合理的活性位点设计实现了多位点的耦合协同,提升了铜基催化剂对于CO_(2)RR的催化活性,优化了铜基催化剂上CO_(2)到CO的选择性,通过机理研究加深了对铜基催化剂上CO_(2)转化模式的认识,为设计高效催化剂提供新思路.

摘要：利用体相原位生长法制备了具有优良催化活性和稳定性的α-淀粉酶&纤维素酶@ZIF-8(A&C@ZIF-8)纳米颗粒,结合溶剂萃取过程,可实现黑米中花青素的有效提取。该纳米颗粒中的α-淀粉酶和纤维素酶能分别通过水解多糖链上的α-1,4糖苷键和β-1,4糖苷键来解离植物细胞壁。同时,由于ZIF-8框架良好的空间限域保护作用,这两种酶展现出良好的高温环境耐受性和有机溶剂耐受性。该纳米颗粒的平均粒径为405nm,呈现多角球形颗粒状,其对两种酶的总负载量为18%(质量分数)。A&C@ZIF-8纳米颗粒中的酶可耐受72℃的高温环境,此时α-淀粉酶和纤维素酶的活性分别比其游离酶高出33.2%和247.3%。此外,当利用A&C@ZIF-8纳米颗粒结合溶剂萃取过程进行花青素协同提取时,其每100g提取量达到了200.39mg/g,比仅利用溶剂萃取时的提取效果提升了26.3%。该工作为创新设计和构建用于植物细胞中活性物质提取的固定化酶复合功能材料提供了新策略。

摘要：单一的光热治疗(PTT)效果有限,往往不能彻底治愈肿瘤。随着材料科学与生物医学的融合,多功能药物载体材料得到了很好的开发利用,有助于将PTT与其他治疗方法联合使用,为协同增强抗肿瘤疗效提供了有效的策略。本研究以载有吲哚菁绿(ICG)的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米粒子为光热剂,以聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)为载体基材,采用微流控技术可控制备了一种新型光热响应型控释微球(PLGAICG@PVA/SA)。系统研究了微球的形貌尺寸可控性、光热转化性能、机械性能和生物相容性,并以盐酸阿霉素(DOX)为模型药物,探讨了该微球载体对DOX的负载能力和光热响应性控释能力。结果表明,所制备的PLGAICG@PVA/SA微球具有良好的单分散性,表现出优异的光热转换效应,0.5W/cm^(2)近红外光照射15min的温度增量为18.5℃且稳定性良好;微球亦具有良好的可压缩性和弹性性能,其杨氏模量为317.0kPa。在模拟生理环境中,微球中DOX药物的释放行为符合一级释放动力学模型并具有明显的光热刺激响应性。该微球材料在药物控释及肿瘤的光热/化疗联合治疗等领域具有广泛的应用前景。