织构化提高表面摩擦学性能的研究进展

表面织构化作为1种可以显著提高表面摩擦学性能的方法已得到国内外科学技术工作者的广泛关注.从表面织构化的应用领域和研究背景着手,评述了织构化在改善表面宏观、微观和仿生摩擦学等方面的研究进展和发展现状,阐明了表面织构化对于改善表面宏/微观摩擦学行为的重大意义,并指出当前表面织构化存在的问题和下一步的发展方向.     

低浓度下的仿生矿化及其在对映体拆分中的应用

以L-苯丙氨酸衍生物(L-18Phe6PyBr)的自组装体为模板, 在0.30 mmol/L的浓度下, 研究了pH值、 老化时间和四乙氧基硅烷(TEOS)浓度对二氧化硅形貌的影响. 通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对样品进行表征. 结果表明, 在pH=10.01的条件下可以得到左手扭转的纳米带, 而pH=7.15和12.34时, 得到直线的纳米带. 遵循动态模板的方法, 老化时间的延长有利于直线纳米带的形成. 随着TEOS和L-18Phe6PyBr的质量比由2:1增加到15:1, 扭转纳米带的宽度增加, 螺距变长. 通过煅烧除去有机模板后, 得到带状二氧化硅纳米管. 将TEOS与L-18Phe6PyBr质量比为2:1制备得到的二氧化硅作为气相色谱固定相, 涂渍到毛细管色谱柱中进行对映体拆分. 结果表明, 该气相色谱柱可以拆分1-苯基-1-丙醇、 1-(4-氯苯基)乙醇和2-甲基戊酸3种外消旋化合物, 手性超分子印迹是拆分对映体的主要作用力. 对二氧化硅低聚物与小分子凝胶的协同组装行为以及将无机材料作为手性固定相有了一个更好的认识.     

谈物理教学中培养学生画图处理问题的习惯

1图形在物理学习中的重要性 心理学研究表明,人的大脑对通过不同渠道对知识的吸收比例是大不相同的:视觉83%、听觉11%、嗅觉3.5%、味觉1%、触觉1.5%.因而可以说,大脑中储存的知识,极大多数是通过视觉和听觉获得的,与视觉有关的"图形信息"占绝对高的比例,物理知识更是如此.     

仿生多胞薄壁管耐撞性分析及优化

为提高薄壁管结构耐撞性，以雀尾螳螂虾螯为仿生原型，结合仿生学设计方法，设计一种含正弦胞元的多胞薄壁管结构。以初始峰值载荷、比吸能和碰撞力效率为耐撞性指标，通过有限元数值模拟分析了不同碰撞角度（0o、10o、20o和30o）条件下，仿生胞元数对薄壁管耐撞性的影响，通过多目标的复杂比例评估法获取仿生薄壁管的最优胞元数。基于不同碰撞角度权重因子组合，设置了4种单一角度工况和3种多角度工况，采用多目标粒子群优化方法获取了不同工况下薄壁管结构最优胞元高宽比和壁厚。复杂比例评估结果表明，胞元数为4的薄壁管为最优晶胞数仿生薄壁管。优化结果表明，单一角度工况下，最优结构参数高宽比的范围为0.88～1.50，壁厚的范围为0.36～0.60 mm，碰撞角度为0o和10o的最优高宽比明显小于碰撞角度为20o和30o的；多角度工况下，最优高宽比范围为1.01～1.10，壁厚范围为0.49～0.57 mm。     

曲面相机阵列多分辨成像方法

针对现有成像系统因数据冗余而无法兼顾大视场、高分辨、高效性的问题,结合人眼视网膜变分辨成像和并列式复眼成像原理,设计一种多分辨率成像的复合仿生成像系统.该成像系统按照球面和平面兼顾的曲面布局方式,利用11个相机镜头构建相机阵列,组成了四个等级分辨率的子眼拍摄模块.通过物距100 m的远景实验和物距10 m的近景实验发现,该系统在实现高分辨成像的同时,获得总视场达150.8°×37.8°.多分辨率成像实验结果表明,该系统获取的图像的分辨率从中心视场到边缘视场逐渐降低,并且相较于中心清晰全视场成像,四级分辨率成像的拼接图像数据量减少了17.2倍的数据冗余.     

肿瘤细胞内CdS纳米量子点的仿生化合成

以宫颈癌HeLa细胞为载体,细胞内源性谷胱甘肽为保护剂和稳定剂,在细胞生命代谢活动驱动下合成性质优良的CdS量子点。光学性能表征显示,该CdS量子点在波长为450nm左右有发射峰,其荧光产率为5.2%。透射电镜表征显示CdS量子点粒径约为3.0nm,X射线衍射光谱表明该CdS量子点为立方晶型结构。     

3D打印贝壳仿生复合材料的拉伸力学行为

采用硬质和软质双组分材料,通过调控两种基体材料的装配夹角,采用光固化3D打印技术制备了不同装配方式的仿贝壳珍珠层复合材料,开展了准静态拉伸实验,结合扫描电镜观察,分析了其拉伸力学性能、断裂及能量耗散机理。研究结果表明,保持胞元边长不变,随着面内装配角度增加,仿贝壳珍珠层复合材料的强度呈线性增加趋势,断裂应变呈线性减小的趋势;随着面外装配角度增大,断裂应变呈线性减小趋势,而强度在面外装配角小于45°时呈增强趋势,超过45°时趋于稳定;面外装配角度为45°时,材料的强度达到最大值。试样在断裂前主要通过硬质材料的拔出、软/硬相界面处微裂纹的生成及微裂纹在扩展过程中的合并和偏转等方式耗散能量。     

两关节压力驱动柔性仿生机器鱼的设计与仿真

为研究设计一种柔软度高、环境适应性强的新型仿生机器鱼,模仿鲨鱼外形及鲔科鱼类的游动姿态,设计了一种采用液压柔性驱动结构的仿生机器鱼.针对单关节液压驱动柔性机器鱼存在其C型摆动姿态不符合鲔科鱼类摆动规律的问题,采用两关节液压柔性驱动模拟鱼类S型摆动,并根据液压柔性驱动器原理设计仿生鱼的内部结构.依据理论波动方程确定机器鱼的摆动幅值,借助数值模拟计算施加在柔性驱动器内部的压强载荷大小,并分析计算液压柔性驱动器的驱动效率.应用有限元分析软件模拟仿生鱼在流体中的自主游动过程,并将两关节机器鱼与单关节机器鱼的自主巡游过程进行对比仿真,获得两种机器鱼在流体中自主巡游时的运动姿态、游动速度及流场情况.结果表明,在相同的频率与尾鳍摆幅下,两关节柔性机器鱼的巡游平均速度为0.29 BL/s(BL为鱼体体长),高于单关节机器鱼巡游平均速度0.15 BL/s,且由速度矢量图可得出两关节仿生鱼的S型摆动姿态更接近真实鱼类摆动规律,并在运动过程中会产生一系列离散的反向卡门涡街,推进效率高.     

仿生材料化学教学改革与探索

仿生材料化学是一门以仿生学为基础,系统阐述通过模仿生物特性来制备材料的课程,对培养学生学习自然以解决工程实践问题的能力具有重要意义。根据培养复合型创新型人才的要求,结合教学实践,我们对教学内容进行了优化调整,引入启发式教学手段,打造多元教学方式,采用更加灵活有效的考核方式,取得了良好的教学效果。     

μ-氧代四苯基双核金属卟啉仿生催化剂的研究进展

综述了国内外及本课题组有关μ-氧代四苯基双核金属卟啉仿生催化剂合成及应用的最新研究进展和成果. 重点介绍了μ-氧代四苯基双核金属卟啉的合成方法, 即两步合成法、柱色谱分离法、一步合成法、自氧化法以及本课题组最新开发的一锅法. 其中一步合成法和自氧化法由于具有适用范围广、收率高等优点, 将成为μ-氧代四苯基双核金属卟啉的主要合成方法. 而一锅法尽管目前收率尚较低, 但由于其完全去掉了中间反应产物的分离和提纯以及原料和溶剂的损失, 而使工艺流程得到大大简化、能耗显著降低, 将成为一种极有发展潜力的合成方法. 系统地阐述了μ-氧代四苯基双核金属卟啉在仿生催化领域中的应用. 尤其是以μ-氧代四苯基双核金属卟啉为催化剂、O2或空气为氧化剂的催化氧化反应, 具有催化剂用量少、氧化剂清洁且廉价易得、无需助催化剂和共还原剂、反应条件温和等优点, 将成为未来仿生催化氧化领域研究的前沿和热点.