东华大学学报(自然科学版)

纤维与材料工程

  • 石墨烯基复合水凝胶的制备及其在海水脱盐净化中的应用

    李亚玲;杨曙光;王义;

    利用一步化学还原法将二硫化钼(MoS_2)纳米花嵌入石墨烯中,制得一种多孔的光热复合水凝胶,即二硫化钼夹层石墨烯水凝胶,其与人工蒸腾装置相结合用于构筑太阳能驱动的界面水蒸发体系。通过扫描电镜、透射电镜、X射线粉末衍射仪、紫外可见-近红外分光光度计及红外热像仪测试材料的形貌和理化性能,并将复合水凝胶置于模拟太阳光下进行水蒸发及脱盐试验。结果表明:MoS_2能稳定分散在石墨烯纳米片中,且二者的结合有助于增强材料的光热性能。结合人工蒸腾装置的特殊热定位和快速补水优势,该光热体系能够实现水的快速蒸发,在3.6 kW/m~2光照下水蒸发速率(15.6 kg·m~2/h)约为自然蒸发的33倍,并且复合水凝胶具有良好的稳定性和高效的脱盐效果,具有清洁水生产的应用前景。

    2021年06期 v.47;No.256 1-6+28页 [查看摘要][在线阅读][下载 711K]
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  • 氧化石墨烯接枝聚乙二醇单甲醚相变材料的制备及性能

    姚锋华;潘丹;窦娟;孙俊芬;陈龙;

    为解决相变材料聚乙二醇单甲醚(MPEG)在使用过程中存在易泄漏和导热系数低的问题,采用化学和物理相结合的方法制备了一种以海绵状氧化石墨烯(SG)为载体的定形相变材料FSPCM。利用红外光谱仪、拉曼光谱仪、差示扫描量热仪、热台和导热系数仪对FSPCM的化学结构、相变性能、高温热定形效果进行测试。结果表明:MPEG通过物理吸附和酯化反应成功负载到SG上,当FSPCM中SG的质量分数为6%时,其相变温度为37.5℃,熔融焓为129.7 J/g,焓值效率高达95.2%,且在250℃时仍具有较好的高温热定形效果。将FSPCM与聚丙烯(PP)共混成型后,共混材料的相变温度为32.9℃,熔融焓为12.1 J/g,共混材料的导热系数相比纯PP提高了35%,表明该定形相变材料有望应用于聚丙烯相变纤维。

    2021年06期 v.47;No.256 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 717K]
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  • ZIF-L/PAN复合纤维膜的制备及预氧化温度对其结构的影响

    吴梓慧;李艾琳;张弘楠;覃小红;

    为确定叶型沸石咪唑酯骨架(ZIF)材料ZIF-L在聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜上的最佳生长时间,并探究预氧化处理对PAN纳米纤维膜和ZIF-L/PAN复合纤维膜结构的影响,采用静电纺丝技术制得PAN纳米纤维膜,并通过浸泡法在其上生长ZIF-L晶体,制得ZIF-L/PAN复合纤维膜。对PAN纳米纤维膜及ZIF-L/PAN复合纤维膜进行230~300℃的预氧化处理,并对预氧化前后的PAN纳米纤维膜及ZIF-L/PAN复合纤维膜的表观形貌、红外光谱和热重分析进行测试。结果表明:预氧化处理会使PAN纳米纤维膜上的纤维发生扭曲、粘连,但对ZIF-L/PAN复合纤维膜的形貌无明显影响;随着预氧化温度的升高,预氧化处理后纤维膜的热稳定性先升高后降低;ZIF-L晶体在PAN纳米纤维膜上的最佳生长时间为60 min,预氧化温度以270℃为宜。

    2021年06期 v.47;No.256 14-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1260K]
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  • 载有ε-聚赖氨酸的纳米纤维膜的制备及其抗菌性能评价

    唐志敏;李彦;王璐;

    开发可应对耐药菌感染的创面敷料成为医用纺织领域的研究重点之一。采用静电纺丝技术,将聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)按不同质量比共混纺丝,随SA质量分数的增加,混纺纤维膜力学性能呈下降趋势。优选力学性能较好的混纺纤维膜涂覆ε-聚赖氨酸(ε-PL),因混纺膜中具有水溶性的PVA遇水溶解可释放出抗菌药物ε-PL,且PVA可与SA交联产生缓释效应。通过扫描电子显微镜、强力仪、红外光谱仪及抗菌试验对混纺膜的微观形貌、力学性能、表面化学成分及抗菌性能等进行表征。结果表明,ε-PL被成功负载于混纺纤维膜中,混纺膜耐水溶性大幅提高,并且对耐药金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌有一定的抑制作用。

    2021年06期 v.47;No.256 22-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 724K]
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  • 炭纤维长径比对炭纸结构性能的影响

    李婧怡;王彪;

    炭纸是燃料电池膜电极组件中的关键材料,起到气、液、电、热传输以及支撑催化层的作用。为研究炭纸自身孔结构对其性能的影响,采用湿法成纸和混抄不同长径比炭纤维的方法制备具有不同孔结构的炭纸,并对炭纸的表面形貌、结构和性能进行表征。结果表明:单种长径比炭纤维制成的炭纸,其厚度、面内电阻率、树脂炭质量分数和表面水接触角随炭纤维长径比提升而降低,其法向电阻率与拉伸强度随炭纤维长径比提升而增加;采用长径比值分别为571和857的CF4和CF6混抄得到的炭纸,随CF6质量分数增加,其厚度、面内电阻率、树脂炭质量分数和表面水接触角均减小,法向电阻率、孔隙率、透气度、拉伸强度均增加。与商业化炭纸相比,当CF4和CF6的混抄比例为10/90时制备的炭纸具有较好的导电、透气和力学性能。

    2021年06期 v.47;No.256 29-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 644K]
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纺织与服装工程

  • 一体化编织食管覆膜支架制备及力学性能

    孙世博;刘晓凤;李金奉;姜博宸;郭爱军;王雨楠;关国平;王璐;

    针对食管覆膜支架存在生产效率低以及因覆膜强度不足而易引起食管再狭窄等术后并发症的问题,运用一体化编织成型技术,将镍钛合金丝和高强涤纶复丝一次性制备成一体化食管覆膜支架。通过定伸长拉伸、平板压缩和弹性回直力测试对该覆膜支架的可输送性、径向支撑性能、覆膜强度和弯曲性能进行研究。结果表明:一体化食管覆膜支架的外直径可被压缩至原直径的45.39%,弹性回复率为96.81%,径向压缩强力为489.42 cN;50次定伸长测试后膜材料未出现任何磨损或者断裂现象;弯曲180°时仍保持管腔直径的稳定和管道的通畅。由此可见,该一体化食管覆膜支架具有优良的可输送性、稳定的径向支撑性、优异的覆膜耐疲劳性和良好的柔顺性。

    2021年06期 v.47;No.256 37-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 897K]
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机械与制造工程

  • 黄化机搅拌轴断裂成因及疲劳寿命

    谢纳冰;杨娜;瞿喜强;张春燕;王永兴;

    黄化机搅拌轴是黏胶纤维原液生产中的关键部件,其主轴与支撑臂采用Q345钢焊接在一起,因搅拌过程中承受较大交变载荷,一定工作循环后焊接处的早期微裂纹会扩展成裂缝,致使搅拌轴过早失效返修。对黄化机搅拌轴进行有限元分析,并对焊接处易出现裂纹的部位进行缺陷检测,分析得出:应力集中和焊接缺陷是造成搅拌轴疲劳破坏或断裂失效的主要原因。采用容许应力幅法和裂纹扩展寿命估算法分别计算搅拌轴无、有初始焊接裂纹缺陷两种情况下的寿命,结果表明:在无初始焊接裂纹缺陷的情况下,搅拌轴寿命至少有10年;在有初始焊接裂纹缺陷的情况下,搅拌轴寿命仅有3~4年。此结果与实际情况具有很好的一致性。

    2021年06期 v.47;No.256 44-50+65页 [查看摘要][在线阅读][下载 933K]
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  • Tsuzuki旋转式立体编织机编织件的结构模拟与设计

    杨鑫;邵慧奇;蒋金华;陈南梁;谢波;

    基于Tsuzuki旋转式立体编织机的编织工艺,通过分析编织过程中携纱器的运动路径,使用MATLAB软件编写算法获取纱线空间路径坐标,利用B样条曲线对纱线空间路径进行优化,将其实体化后获得编织件仿真模型,并使用仿真模型探究Tsuzuki编织机与四步法编织之间的相似性。结合三维细观结构模型构建方法和Tsuzuki旋转编织原理,设计工字梁与Y型管的仿真模型并且验证其可实施性。基于Tsuzuki旋转式立体编织机设计制备三维编织结构,并与仿真结构进行对比,结果显示模拟编织结构中的纱线形态与真实织物中纱线结构具有很好的一致性。

    2021年06期 v.47;No.256 51-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1700K]
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  • 基于时域法的经编机电子横移系统动态性能

    王博浩;郗欣甫;孙以泽;

    针对国内经编机电子横移系统提速困难、高速运行时出现振荡的现象,建立经编机电子横移系统的数学模型,采用时域法对电子横移系统进行降阶处理,并在MATLAB/Simulink软件中进行仿真验证。分析加入机械传动部分对电子横移系统性能的影响,结果表明,机械传动部分的加入会向系统中引入一对靠近虚轴、阻尼比极小的共轭复根,使得系统有发生振荡的趋势。分析位置调节器增益和速度调节器增益对电子横移系统性能的影响,结果表明,增大位置调节器增益和速度调节器增益有利于提高电子横移系统的响应速度并增大系统的带宽,但过大的位置和速度调节器增益将使系统产生机械谐振现象,不利于系统的稳定性。

    2021年06期 v.47;No.256 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 776K]
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  • 基于自适应算法的簇绒地毯织机双通道有源降噪

    张迎兵;徐洋;盛晓伟;

    针对簇绒地毯织机噪声强度大的问题,以英国COBBLE 1/8型针距簇绒地毯织机为研究对象,进行双通道自适应有源噪声控制研究。根据簇绒地毯织机的噪声特点,建立了基于滤波-x最小均方算法的前馈双通道有源噪声控制系统模型,并采用附加随机噪声法进行次级通路辨识,获取次级通路传递函数。MATLAB软件仿真分析和试验验证结果显示,双通道有源降噪方法可有效降低簇绒地毯织机的低频噪声,在60 cm×60 cm区域内,簇绒地毯织机噪声总声压级最高降噪量为3.8 dB(A)。

    2021年06期 v.47;No.256 66-71+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 753K]
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  • CoCrFeNiAl-X(X=Cu、Ti)高熵合金粉末的组织与氧化性能

    陈蒂;原一高;张建国;

    激光熔覆过程中,合金粉末的性能尤其是氧化性对熔覆层的质量和性能有重要的影响。作为一种新型合金材料,高熵合金粉末用于激光熔覆涂层有良好的前景,但其氧化性能尚缺乏研究。采用机械合金化法制备CoCrFeNiAl、CoCrFeNiAlCu和CoCrFeNiAlTi高熵合金粉末,通过扫描电子显微镜观察粉末的形貌、X射线衍射仪分析粉末的相结构和同步热分析仪测量粉末的氧化性能,研究了Cu、Ti元素对CoCrFeNiAl高熵合金粉末组织结构及氧化性能的影响。结果表明:CoCrFeNiAl与CoCrFeNiAlCu粉末的组织由BCC(body-centered cubic)主相和FCC(face-centered cubic)二次相构成,而CoCrFeNiAlTi粉末中仅存在BCC相;在CoCrFeNiAl中加入Cu,可显著提高粉末的抗氧化性能,而Ti的加入则与之相反;在从25℃加热到1 100℃过程中,CoCrFeNiAl、CoCrFeNiAlCu和CoCrFeNiAlTi粉末的质量增加率分别为30.43%、8.60%和34.57%。

    2021年06期 v.47;No.256 72-77+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 739K]
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  • 人工韧带拉伸扭转疲劳测试装置的设计和应用

    卢俊;李姝佳;陈泓傑;汤旭;劳继红;王璐;林婧;

    针对人工韧带在体内出现拉伸扭转导致移植失效的问题,设计了一种人工韧带拉伸扭转疲劳测试装置,该装置由计算机、织物强力仪、力学传感器、上夹持装置和模拟人体前交叉韧带剪切载荷受力的扭转疲劳装置组件构成,使用自制的两种编织结构人工韧带进行拉伸扭转疲劳测试以验证装置的可行性。结果表明,人工韧带在历经疲劳加载后表观形态发生部分变化,其中由扭转剪切载荷引起的纤维脱散可能引发术后并发症,此外人工韧带的拉伸和弹性回复性能亦有一定的损失。该装置具有较好的仿真性和测试稳定性,可为人工韧带的研发、产业化及临床使用提供指导。

    2021年06期 v.47;No.256 78-83+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 749K]
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  • 基于STM32单片机的智能窗控制系统设计

    单立军;孔永华;

    针对智能窗市场发展缓慢及产品功能单一的现状,设计了包含控制终端、感应终端、网关、服务器与移动端的智能窗控制系统,涉及电源电路和电机驱动、烟雾感应、人体红外感应、无线雨水感应、LoRa通信等模块的硬件设计,以及基于STM32嵌入式单片机的主程序、中断程序及LoRa通信程序等软件设计。主要特征:烟雾感应模块经终端感应到室内有烟雾时,可通过控制终端及时开窗通风;人体红外感应模块,在智能感应控制与人为控制发生冲突时,基于中断程序设置的运行优先级,可优先人为控制开/关窗;无线雨水感应模块由雨水感应模块和LoRa通信模块组合而成,可实现下雨关窗的远程无线控制。该系统能满足用户的多样化需求,有望推动智能窗的发展。

    2021年06期 v.47;No.256 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 581K]
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环境科学与工程

  • 土壤重金属污染强化电动修复研究进展

    张小江;宗志强;叶静宏;秦艳;彭程;王冬芳;蔡冬清;

    土壤重金属污染已成为我国重大环境问题之一,传统单一电动修复技术存在效率低、成本高、推广难等问题,近年来强化电动修复技术成为研究热点。简述土壤重金属单一电动修复的原理、影响因素及缺陷,从重金属迁移能力强化术(土壤酸碱度及重金属赋存状态调控)、电极优化术(电极材料及电极构型与形状优化、交换电极、阳极逼近、多维电极联用)和联用技术(电动-淋洗、电动-植物、电动-可渗透反应墙(PRB)、电动-超声波、电动-微生物)等3方面详述电动强化修复技术的研究进展,介绍了太阳能电池和燃料电池在电动修复中的应用并给出了电动修复的应用实例。分析并展望了土壤电动强化修复技术的发展趋势,涉及土壤pH调控、绿色助剂、高性能电极以及简化工艺。

    2021年06期 v.47;No.256 91-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 499K]
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  • 不同热解温度制备的鸽粪生物炭对水中甲砜霉素的吸附性能

    康雅欣;亢昕;李东鹏;孙铸宇;宋新山;赵晓祥;

    为探究不同热解温度制备的生物炭对抗生素吸附特性的差异,以鸽粪为原料,经马弗炉600、700、800℃限氧热解制备P600、P700、P800等3种生物炭。分析3种鸽粪生物炭的元素组成、表面形态、官能团、理化性质等的差异,探究不同因素(pH值、盐离子强度等)对其吸附水中甲砜霉素(thiamphenicol, TAP)的影响。结果表明:热解温度由600℃升高至800℃,鸽粪生物炭的pH值、氧元素质量分数、比表面积和孔径、TAP平衡吸附量均明显增加;在25℃、TAP初始质量浓度为20 mg/L、t=4 h条件下,P800对TAP的平衡吸附量(33.63 mg/g)显著高于P600(5.72 mg/g),表明热解温度对鸽粪生物炭吸附TAP的性能有显著影响。3种鸽粪生物炭的吸附过程符合Elovich动力学方程和Freundlich等温模型,证实该吸附过程是发生在不均匀表面的多相、多层化学吸附,而疏水作用、氢键作用以及静电作用是可能存在的化学吸附机制。

    2021年06期 v.47;No.256 100-108页 [查看摘要][在线阅读][下载 768K]
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经济与管理工程

  • 社交电商中面向大规模网络的口碑营销决策

    沈碧璐;王长军;

    针对社交电商面临网络规模大、准确信息难以获知的问题,利用局部平均场描述大规模顾客网络,在考虑口碑传播基础上,构建社交电商口碑营销策略优化模型,并对最优解的存在性进行论证。通过仿真分析网络中顾客连接度、影响概率、营销成本和种子顾客购买意愿等因素对口碑营销决策及市场结果的影响。研究发现:在口碑影响概率极高和极低的情况下,企业均需控制口碑营销的程度,过度营销虽能带来更大的市场份额,但也会损害盈利;社交电商中,"赔本赚吆喝"的做法只有在口碑传播效率较高时适用;营销的产品与口碑扩散所依托的顾客网络特性存在内在的匹配关系。

    2021年06期 v.47;No.256 109-115+132页 [查看摘要][在线阅读][下载 634K]
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  • 考虑生鲜电商退货的双渠道供应链协调研究

    张科静;马曼琼;

    运用Stackelberg博弈法,研究一个生鲜双渠道供应链的协调问题,其中包括一个生鲜电商和一个拥有线下商业超市的供应商。在考虑生鲜电商退货的情况下,比较集中决策模式和分散决策模式下的供应链最优决策及利润,并提出"保鲜技术+成本分担+收益共享"协调契约,最终通过算例分析验证模型和契约的有效性。结果表明:消费者对变质产品申请退款可以促使生鲜电商提高保鲜努力;与退款金额相比,批发价对协调契约的成本分担和收益共享比例的影响较为显著;消费者对新鲜度越敏感,"保鲜技术+成本分担+收益共享"契约的协调效果就越显著,生鲜供应商参与契约的意愿也越强烈。

    2021年06期 v.47;No.256 116-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 642K]
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  • 组织支持感对离职意愿和工作绩效影响的元分析

    王喆;陈建宏;

    学者们在关于组织支持感对离职意愿和工作绩效的研究结果并未达成共识,因此,通过回顾关于组织支持感与离职意愿和工作绩效关系的实证类文献,采用元分析的研究方法对收集整理的文献进行统计分析,以探究组织支持感对离职意愿和工作绩效的影响。研究结果表明:组织支持感与离职意愿呈较强的负向相关关系,组织支持感与工作绩效呈中等程度正相关关系;组织支持感对离职意愿和工作绩效的影响在不同行业中存在显著差异,相较于制造业,在服务业中,组织支持感对离职意愿的负向影响更小,但对工作绩效的正向影响更大。

    2021年06期 v.47;No.256 124-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 632K]
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基础科学

  • 双环射频等离子体射流曲面沉积锐钛矿二氧化钛薄膜

    高文烨;张宇;王昊哲;何涛;徐雨;张菁;

    基于常压双环射频等离子体射流装置,在紫外灯泡的曲面上沉积锐钛矿二氧化钛(TiO_2)薄膜。采用发射光谱仪、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对TiO_2薄膜的结构与性能进行表征;分别进行紫外灯泡上有无TiO_2薄膜以及有无紫外灯照射的对比试验,利用紫外-可见光谱仪测定亚甲基蓝溶液的吸光度以评价TiO_2薄膜的光催化活性。结果表明:沉积过程中放电区域生成多种活性粒子;TiO_2薄膜表面的颗粒呈花椰菜形貌且分散均匀,晶型为锐钛矿相;在可见光区薄膜透射率略有降低,而在紫外光区呈现TiO_2特有的强吸收现象;沉积有TiO_2薄膜的紫外灯泡在外加光源的照射下对亚甲基蓝溶液展现出良好的降解效果,打开紫外灯光源后可进一步提高降解效率。这种内外光源协同作用的方法可有效解决高浓度污染液体中外加光源被阻隔的问题,并提升降解效率。

    2021年06期 v.47;No.256 133-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 609K]
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