Design and optimization of carbon nanotube/polymer actuator by using finite element analysis

In recent years,actuators based on carbon nanotube(CNT) or graphene demonstrate great potential applications in the fields of artificial muscles,smart switches,robotics,and so on.The electrothermal and photothermal bending actuators based on CNT/graphene and polymer composites show large bending actuations,which are superior to traditional thermaldriven actuators.However,the influence of material parameters(thickness,temperature change,etc.) on the actuation performance needs to be further studied,because it is a critical point to the design and fabrication of high-performance actuators.In this work,finite element analysis(EEA) is employed to simulate the actuation performance of CNT/polymer actuator,which has a bilayer structure.The main focus of this work is to design and to optimize material parameters by using computational method.FEA simulation results show that each layer thickness of actuator has an important influence on the actuation deformation.A maximum curvature of 2.7 cm~(-1) is obtained by simulation,which is much larger than most of the actuator curvature reported in previous experiments.What is more,larger temperature change and larger difference of coefficient of thermal expansion(CTE) between two layers will result in larger bending actuation.This study is expected to provide valuable theoretical reference for the design and realization of CNT-based thermal actuator with ultra-large actuation performance.     

气相爆轰波胞格尺度与点火延迟时间关系研究

讨论点火延迟时间和爆轰波胞格尺度的内在关系,将点火延迟时间作为特征参量来模拟胞格尺度. 分别对两个总包单步化学反应模型和一个基元反应模型的点火延迟时间进行了数值模拟研究. 对于满足当量比的氢气/空气混合气体,分析了不同初始压力下点火延迟时间随初始温度的变化关系. 研究表明:总包单步反应模型的点火延迟时间不随压力变化,且与初始温度呈线性关系. 基元反应模型的点火延迟时间随压力变化,而且存在理论上的S 型曲线,但是在拐点区域和低温区域与CHEMKIN 计算的结果相差1~3 个量级. 现有模型模拟的胞格尺度普遍偏小,其相应的点火延迟时间也偏小,胞格尺度与点火延迟时间具有正相关性. 入射激波后的气体的点火延迟时间与三波点的运动周期一致,是定量化模拟胞格的关键因素.      

基于严格范德华力作用的多壁碳纳米管磁弹性振动

给出了一种求解在任意两管之间严格范德华力相互作用下多壁碳纳米管磁弹性振动频率的解析方法.研究结果表明,在轴向磁场的作用下,严格范德华力相互作用对多壁碳纳米管最高磁弹性振动频率的影响大于对最低振动频率的影响;严格范德华力作用下多壁碳纳米管的最高磁弹性振动频率要高于经典范德华力作用下多壁碳纳米管的最高磁弹性振动频率;严格范德华力对磁弹性振动频率的影响依赖于碳纳米管层间距的变化和管的层数,且随着多壁碳纳米管层数的增加而趋于一个稳定值.本文的研究结果对于碳纳米管作为基本元件在纳米电子元件中的实际应用具有一定的参考价值.     

基于氧化还原反应界面可视化定量检测辣根过氧化物酶

该文建立了一种可视化的、基于氧化还原反应界面移动距离定量检测辣根过氧化物酶（HRP）的方法。比较了隐色结晶紫显色体系和3,3',5,5'-四甲基联苯胺显色体系对HRP的显色效率,并构建了基于3,3',5,5'-四甲基联苯胺显色体系的氧化还原反应电泳滴定模型。同时,文中还设计了适用于该模型的小型化、便携式滴定检测芯片,并对滴定通道凝胶中组分进行了优化。结果表明,界面移动距离与HRP浓度存在对数线性关系,检测灵敏度可达0.002 mg/L,且可在10 min内完成HRP的裸眼检测。该方法不需要配备信号读取装置,用户只需要读取有色界面移动的距离即可实现对待测物的可视化定量检测,对于即时检测具有潜在的应用价值。     

超高速碰撞产生等离子体电磁特性的研究进展

 综述了国外在超高速碰撞产生等离子体的电磁特性研究方面的现状,主要包括电子温度、等离子体的粒子密度、等离子体的振荡频率及产生的磁场特征等方面。利用等离子体特征参量诊断的扫描Langmuir探针系统、磁感应强度测量的线圈系统及实验系统,进行了超高速碰撞产生等离子体实验,分析了实验中产生等离子体的电磁特性。     

酸性离子液体[BMIm]HSO4催化噻吩氧化脱硫

本文以酸性离子液体1-甲基-3-丁基咪唑硫酸氢盐([BMIm]HSO4)为催化剂和萃取剂,过氧化氢为氧化剂,催化氧化噻吩。结果显示,当离子液体用量为3g/5mL模型油、反应温度为70℃、氧硫摩尔比为3、反应时间30min时,噻吩的转化率可以达到100%。离子液体回收再使用3次,催化活性仅略有下降。     

微波辅助提取-气相色谱-质谱法测定石蒜中加兰他敏和力可拉敏

采用乙醇(95+5)溶液于70℃提取石蒜中加兰他敏和力可拉敏,所得提取液经过滤后旋转蒸发至干。残渣溶于盐酸(2+98)溶液中,用氯仿萃取3次以除去杂质,用氨水调节水相酸度至pH 10,再用氯仿萃取3次,合并萃取液并蒸发至干。用甲醇溶解残渣,所得溶液用DB-5MS毛细管柱分离,进样量为1μL。质谱分析中采用电子轰击离子源及在(m/z)50～550范围内全扫描方式检测。检索图谱库NBS 75K.L及NIST 147对样品作定性分析,并根据[M~+]286及[M~+]288的丰度分别对加兰他敏和力可拉敏作定量分析。对方法做回收及精密度试验,测得回收率在93.0%～106.0%之间,相对标准偏差(n=9)为5.5%(加兰他敏)和2.4%(力可拉敏)。     

多通道复合式光学成像系统中运动点目标的自动检测

单纯对单孔径光学成像系统的图像数据进行检测处理,来实现对运动点目标的自动检测和判别是非常困难的.本文根据多通道复合式光学成像系统多个通道视场有重叠的固有特点,建立了应用于该系统的运动点目标自动检测和判别方法.实际系统上测试证明了所设计检测方法有效地提高了运动点目标检测的概率,减少了误判和虚警,检测方法可行有效.     

磁性拓扑绝缘体中的量子化反常霍尔效应——无需外磁场的量子化霍尔效应

文章从平常霍尔效应出发,介绍了反常霍尔效应及其内秉物理机制,并在此基础上介绍了其量子化版本——量子化反常霍尔效应.然后从拓扑有序态的角度,重点讨论了量子化反常霍尔效应与量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应、拓扑绝缘体等之间的区别与内在联系.最后介绍了通过在拓扑绝缘体(Bi2Se3,Bi2Te3和Sb2Te3)薄膜中掺杂过渡金属元素(Cr或Fe)实现量子化反常霍尔效应的方法.     

采用折反式成像的超短焦距投影物镜设计

为了使投影设备具有超短投影距离,实现大尺寸高清显示画面,设计了一款采用折反式成像光路的具有大相对孔径和小投射比的超短焦距投影物镜。系统使用12mm(0.47in)DMD微显示芯片,在450mm距离处实现了2032mm(80in)的投影画面,采用远心光路提高像面照度均匀性。基于微分几何原理和斯涅尔反射定律,建立自由曲面方程计算自由曲面轮廓线的离散点坐标,运用最小二乘法进行偶次非球面拟合得到非球面反射面,对大视场像差和畸变进行校正。物镜焦距为2.64mm、光学总长193mm、投射比0.25、F数1.83、视场角150°作为参数;各视场MTF值在单个像素对应的奈奎斯特频率处达到0.3以上,水平、垂直TV畸变小于0.5%,投影像面相对照度大于90%。各项指标满足系统设计要求,结构简单,易于加工和生产。