不同含水率下木材尺寸变化的近红外光谱研究

木材和水分关系的研究一直以来都是木材学研究领域的重点课题。木材中水分含量变化会使木材产生干缩湿胀,进而影响其尺寸稳定性,这关系到木材的实际应用。一般认为,木材产生变形的根本原因是木材化学组分中多糖类物质所含羟基与水分形成氢键作用的结果,而近红外光谱对有机材料含氢基团具有高度的敏感性。利用这一特点,为了能够实现对木材尺寸变化的在线快速检测,应用近红外光谱(near infrared,NIR)探讨了不同含水率木材与其尺寸稳定性之间的相互关系并建立了木材尺寸变化预测模型。通过对不同含水率下木材三个切面进行近红外扫描得到光谱信息,结合化学计量学方法,建立基于偏最小二乘法的木材径、弦向尺寸变化率的近红外光谱模型,并采用交叉检验的方式对模型进行验证。结果表明：不同含水率条件下的木材径、弦向尺寸变化率与相应的近红外光谱有很高的相关性,说明可以通过近红外光谱来研究木材的尺寸变化;研究建立的木材径、弦向尺寸变化模型的相关系数都大于0.90,均具有比较好的适用性;通过比较横切面上建立的径、弦向尺寸变化率模型,弦向好于径向。以上结果表明利用近红外光谱技术对木材的尺寸变化进行快速、准确的预测具有较好的可行性。     

高效体积排阻色谱法测定改性柑橘果胶的分子质量

改性柑橘果胶(MCP)是一种具有抗肿瘤细胞生长、侵袭和转移活性的多糖。由于多糖的分子质量对其活性有很大的影响,因而需要测定其分子质量。选择的色谱条件为：TSK G3000PWXL色谱柱,以50 mmol/L醋酸铵缓冲液为流动相,流速为0.5 mL/min,柱温为40 ℃,样品质量浓度为10 g/L,进样体积为20 μL,示差折光检测器检测。采用Pullulan糖标准品,经校正获得回归方程,通过回归方程计算得到的MCP平均相对分子质量为:Mn为21000,Mp为46000,Mw为43000,Mz为66000。MCP的多分散性指数(PD)为2。该方法具有良好的重现性,而且简便、快速,为MCP的生产工艺、质量控制和组效关系等的研究提供了实用的分析检测手段。     

光电稳定平台中陀螺随机漂移的处理方法

在详细分析陀螺随机漂移对光电稳定平台精度影响的基础上,提出了Allan方差与功率谱相结合的分 析和评价标准,采用了时间序列分析法进行建模.针对光电稳定平台不同的应用环境,分别比较了陀螺随机漂移的处理方法.实验证明,前向线性滤波在中高频段的噪声滤除方面,要优于低通滤波器;同时在保留低频段的有用信号和了解噪声特性方面,要优于卡尔曼滤波:而且在实时的在线应用方面,要优于小波滤波.结果表明:前向线性滤波适合于高带宽光电稳定平台系统的实时在线应用.     

基于近红外光谱技术的紫外光老化落叶松木材表面材色变化的定性和定量研究

自然光中的紫外光在木材表面产生复杂的光化学反应,是木材在自然环境中老化降解速度最快,反应最强的化学过程。基于近红外光谱(NIRs)技术探讨了落叶松表面材色在340 nm波长紫外光照射条件下的老化状况。不同时间(180,540,900,1 080 h)试材弦切面经紫外光人工老化后,测量木材表面材色色度学指数,并采集NIRs信息。由NIRs二阶导数及其差谱图反映的信息,定性分析和讨论了木材表面化学组分基团的变化;定量建立基于偏最小二乘法(PLS)结合留一交叉验证的木材表面材色预测模型。结果表明：(1) 随着人工老化时间延长,木材表面明度值L*降低,红绿指数a*与黄蓝指数b*出现先增加后缓慢降低的趋势,表明发色基团的形成随着紫外光照射时间的延长而减少,在辐射时间540 h达到最大值,此外,色差值ΔE*与紫外光照射时间成正相关。(2) NIRs二阶导数在6 996,6 773以及6 287 cm-1等分别反映木材中纤维素非结晶区、半结晶区和结晶区的光谱吸光度随着老化时间的延长而增加,而5 986 cm-1反映木质素特征性谱带吸收峰随着紫外光老化时间的延长而降低,表明木质素出现降解。通过紫外光照射1 080 h与对照材的差谱分析发现,纤维素和半纤维素基团的特征峰差谱值为正,表明紫外光辐射后木材表面的纤维素和半纤维素相对含量增加,而木质素基团特征峰差谱值为负,表明经紫外光辐射后,木质素的降解导致其相对含量减少。这些结果与色度值测量结果相一致。(3) 基于NIRs建立的紫外光照射落叶松表面材色预测模型中,L*交叉验证模型决定系数(R2)为0.949,相对分析误差(RPD)为4.42;a*交叉验证模型R2是0.928,RPD是3.73;b*的交叉验证模型R2是0.831,RPD为2.43,建立的材色预测模型满足预测要求。     

非二进制低密度奇偶校验码在16QAM光传输系统中的性能

以16-相正交幅度调制(16QAM)为例,分析比较了伽罗华(GF(2 m))域上m=1,2,4时,3种低密度奇偶校验(LDPC)码在16QAM光传输系统中的性能.分析表明,无论在纠错性能还是译码效率方面,4进制LDPC码比16进制LDPC码具有更大优势.为进一步改善高阶调制光传输系统中非二进制低密度奇偶校验(NB-LDPC)码的性能,在16QAM系统下的4进制LDPC码中引入水印位符号.与传统的非二进制LDPC译码方案相比,水印位方案的平均迭代次数显著下降,即引入水印位可以极大地提高NB-LDPC码的译码效率.当误码率BER=10-5时水印位方案可以改善0.1dB的净编码增益.     

弹性连杆机构广义刚度可靠性分析的数值模拟法

首先对响应面法进行了改进并应用于弹性连杆机构刚度可靠性分析，以迭代的格式和选择最优插值点的响应面法确定弹性连杆机构刚度可靠性分析的极限状态函数，编制了相应的有限元程序。然后在考虑安全、失效状态模糊性的基础上建立了弹性连杆机构的广义可靠性分析模型；提出了以重要抽样法与描述性抽样法相结合来求解弹性连杆机构广义失效概率的方法，此方法可以大量减少抽样时间，并且可以大大提高抽样效率，从而加快结果的收敛速度。     

聚合物基日间辐射冷却材料的设计及应用

面对能源危机及全球变暖的挑战,开发无额外能源输入或设备辅助的冷却技术具有重要现实意义。日间辐射冷却(daytime radiative cooling, DRC)已被证实是一种有效的应对策略,其实现取决于材料对太阳光谱的高反射和在大气窗口内的高发射。聚合物官能团丰富,具有在大气窗口内高发射的潜力,且制备工艺多样,有望实现不同应用场景的规模化生产,因此聚合物基日间辐射冷却材料(polymer-based DRC,P-DRC)备受关注。本文首先介绍了DRC材料的设计原则：依据吸收光谱图选择对太阳光谱高反射和在大气窗口内高发射的材料,并通过设计材料结构实现辐射冷却效果,另外减少非辐射传热有助于增强辐射冷却效果。其次,从结构设计的角度,重点讨论了聚合物/金属膜层叠结构、聚合物仿生结构、聚合物/微纳粒子随机分布结构及聚合物多孔结构与P-DRC性能间的作用关系及其优缺点。最后,综述了P-DRC在建筑降温和个人热管理等领域的应用现状,并展望了其未来发展方向。     

竹基纤维素Ⅱ氢键结合的近红外光谱研究

纤维素是一种可再生天然亲水性高聚物,其庞大的氢键网格形成多种不同的晶体结构形式。在其五种结晶变体（纤维素Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ和Ⅹ）中,纤维素Ⅱ由纤维素Ⅰ（天然纤维素）经再生或丝光化处理获得,是表面自由能最低、性能最稳定的纤维素,这主要归因于纤维素Ⅱ具有与纤维素Ⅰ晶型平行链结构相反的反平行链结构,且相比于纤维素Ⅰ有附加的分子间氢键。基于近红外光谱（NIRS）对含氢基团的敏感性及纤维素的结晶结构中有大量氢键,使通过NIRS定性检测、定量评价纤维素的结晶结构成为可能。目前,用NIRS对纤维素结晶变体氢键结合的研究甚少,针对竹材纤维素Ⅱ及其衍生材料氢键结合的研究国内外尚未见相关报道。用竹材制备纤维素Ⅰ,经丝光化处理得到竹基纤维素Ⅱ,通过NIRS研究其氢键结合状况,结果与竹粉及竹基纤维素Ⅰ相比较。此外,研究还通过NIRS对竹粉及竹基纤维素的结晶度做了定量评价。结果表明：(1）在无定形区,竹基纤维素Ⅰ、Ⅱ和竹粉相比光谱差异不大,氢键结合只有量的变化,而无质的差异;(2）在半结晶区,与竹粉相比,竹基纤维素Ⅰ晶型结构保持不变,而竹基纤维素Ⅱ形成双峰;(3）在纤维素结晶区的近红外谱带范围内,反映竹基纤维素Ⅰ结晶表面纤维素分子内氢键O2-H2···O6的强氢键结合的羟基伸缩振动的一次倍频吸收峰由6 292 cm-1向高波数转移到6 354 cm-1,该处与竹基纤维素Ⅱ形成的强氢键结合的分子间氢键O2-H2···O2反平行构造相对应;(4）NIRS预测的结晶度与XRD分析结果有良好相关性。上述结果表明,纤维素结晶区内的氢键结合在近红外特征谱带出现转移且在半结晶区形成双峰,是区别竹基纤维素Ⅱ和Ⅰ的主要特征。研究也表明NIRS对探讨纤维素多种变体的氢键结合及结晶度预测是可靠的。     

Ba2Ti9O20-BaFe12O19复合陶瓷电磁性能的研究

本文采用流延成型法制备2-2型Ba2Ti9O20-BaFe12O19复合陶瓷。通过扫描电镜、能量散射光谱仪、X射线衍射、振动样品磁强计对复合陶瓷界面微观结构及磁、电性能进行了分析。结果表明:复合陶瓷的介电常数和介电损耗均大于单相Ba2Ti9O20,饱和磁化强度、剩余磁化强度均小于单相BaFe12O19,矫顽力大于单相BaFe12O19。随着烧结温度的升高,复合陶瓷的介电常数先增加后减小,介电损耗的变化则相反;饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力减小。在1180℃烧结4 h的复合陶瓷具有适合的磁、电性能:εr=115,tanδ=0.0054,Ms=21.9 A.m2/kg,Mr=12.5 A.m2/kg和Hc=63.0 kA/m。