坡面道路上地面形貌对人体步进摩擦的影响

人体行走经常发生滑摔事故，而坡面道路是人体行走的典型路况之一. 当前通过改变鞋底和地板的材料、鞋底和地板的表面形貌以提高步进摩擦系数的研究多是基于水平路面，对坡面道路上的人体行走，特别是地面形貌变化对坡面道路上的人体行走研究较少. 本文中以45钢作为材料，制备出表面波纹度相同而表面形貌不同的地板，利用步进摩擦试验平台改变行走路面的坡度研究了地面形貌变化对坡面道路上人体步进摩擦的影响. 结果表明:坡度对有效摩擦系数的影响高于表面形貌；随着坡度的增加，安全行走所需的必要摩擦系数增大，地面提供的有效摩擦系数减小，步频则先增大后减小；上坡启动时脚掌与路面的有效接触面积和下坡制动时脚跟的有效接触面积随坡度的增加而减小，导致有效摩擦系数降低，滑摔倾向增大. 人体行走姿态为了保持平衡而缩短步长以降低必要摩擦系数.      

横倾状态下地板表面形貌对人体步进摩擦的影响

人体在行走过程中足底与地面之间产生的间歇性摩擦现象称为步进摩擦，地板表面形貌作为步进摩擦的重要影响因素之一而受到广泛关注. 现有研究成果多是基于水平路面，对坡度道路，特别是横倾状态下地板表面形貌对人体步进摩擦的影响研究较少. 本文作者以普通碳钢作为地板材料，机械加工出不同的表面形貌，利用止滑试验机研究了水平状态下地板表面形貌与其能够提供的最大临界摩擦系数的关系，利用步进摩擦试验平台研究了横倾状态下地板表面形貌对人体步进摩擦的影响. 结果表明:水平状态下，随着表面粗糙度的增大和表面纹理间距的减小，临界摩擦系数与人体行走实际所产生的有效摩擦系数均增加，防滑性能提高；横倾状态下，随着路面横倾角度的增大，有效摩擦系数及其侧向分量增大，侧滑风险提高；地板表面纹理排列方向对有效摩擦系数的影响明显，横向分布的防滑性能优于纵向.      

步进摩擦分析测试平台的研制

研制了步进摩擦分析测试平台,可用于检测人体在静止及运动路面上的步进摩擦特性.该平台主要由六自由度摇摆台、三维测力台和数据采集系统三部分构成,六自由度摇摆台可提供六个自由度的任意组合运动,用来模拟舰船、海浪和地震等工况;三维测力台可测量出人体在行走时的三维力和力矩;数据采集系统将六自由度运动平台和三维测力台的输出数据采集并保存到计算机中,用来分析人体运动时的步进摩擦特性.采用研制平台进行了一组试验,结果表明:人在上、下坡行走时的垂直地面反作用力与在水平路面行走时的垂直地面反作用力具有不同的分布规律,并且垂直地面反作用力均随坡度角的增大而减小.     

在聚合物表面刻写方格子的新方法及理论研究

为了提高制作偶氮苯微结构的实验技术,在偶氮苯聚合物的光致异构和光致取向特性的基础上,利用两激光束的新实验方案,运用比较简便的分步制作的方法,成功的在偶氮苯功能化聚合物薄膜表面“刻写”出二维的正方格子结构。提出了一个新的光异构取向场理论：在两束偏振方向互相垂直的偏振光照射下,偶氮苯聚合物表面光栅的形成是光异构取向场的干涉的结果,并对实验现象进行了解释。用计算机对实验结果进行了模拟,将模拟结果与实验结果进行了比较,结果表明计算机模拟将会更加有利于偶氮苯聚合物微结构的设计和制作。     

新型光交联互穿网络体系的合成与非线性光学性能

设计合成了侧链上接有肉桂酸酯基团功能化聚合物(E51-DO3-C)和侧链同时含有环氧基团和偶氮苯生色团的功能化低聚物(PPGF-DO3-50),这两种功能化聚合物可分别以环加成反应和阳离子光引发机制进行交联反应形成先交联IPN体系,研究了E51-DO3-C、PPGFDO3-50体系和光IPN体系的极化交联后材料的二阶非线性光学(NLO)性能。研究含DO3生色团的酚醛环氧甘油醚低聚体在BDS·2PF_6阳离子光引发下的光交联过程以及NLO性能,非线性光学系数d_(33)值稳定性较差。利用这两种体系的相容性,设计获得了复合物E51-DO3-C/PPGF-DO3-50,其d_(33)值稳定性有显著提高,室温下30天后d_(33)值保持初值的80％左右。     

MoSx掺杂DLC薄膜的摩擦磨损行为Ⅰ:载荷的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积与非平衡磁控溅射复合技术制备了MoSx掺杂的DLC薄膜(a-C:H:Mo:S),在QG-700摩擦试验机上考察了其在不同载荷下的摩擦磨损行为.通过对摩擦表面的扫描电镜(SEM)观察及能谱(EDS)分析,简单探讨了其摩擦磨损机理.结果表明:随着载荷的增加,a-C:H:Mo:S/Si3N4体系的摩擦系数及磨损率均呈先降后升的趋势,在高速下尤为明显.初步分析认为该现象与摩擦热效应导致的接触层结构转化相关.     

路面横倾角度对人体步进摩擦的影响

预防滑摔是步进摩擦研究的主要目的,但现有研究集中于水平路面和上下坡,对横倾路面研究较少. 通过采用自制步进摩擦试验平台测试人体在横倾路面上行走时的摩擦力、足偏角和步态周期,计算必要摩擦系数. 结果表明:随着横倾角度的增大,重力的侧向分量增大,导致侧向摩擦系数增大并起主要作用,侧滑风险升高,可调整重心向低侧偏移以减小必要摩擦系数,从而降低滑摔风险;低侧脚足偏角减小,高侧脚足偏角增加,可增加低侧脚足偏角的方法增加动态稳定域以提高行走时的稳定性;路面横倾增大了侧滑风险,人体自适应平衡机制随之减缓步速,并缩短较危险的单支撑期和延长较安全的双支撑期以防止滑摔.      

偶氮苯聚合物膜的光致高密度存储及其三维微结构的研究

设计、合成及表征了一种偶氮苯聚合物(PGMAA-20)。研究了该偶氮苯聚合物薄膜中的高密度光学存储和三维微结构,并成功地将20套光栅储存在样品中同一个点上,储存密度是已报道的两倍;用简单的2波混频光路在该材料中刻写出长方格子和六角星型的微结构,在制作多重不同周期不同角度的高密度光栅结构的实验过程中,观察到不同周期光栅的刻写顺序对整个微结构形成的最终结果具有决定性的影响。     

偶氮苯聚合物(PGMAA-20)膜光栅结构的分子取向机制

设计合成及表征了一种含偶氮苯聚合物(PGMAA 20)材料.利用两束S偏振光作为泵浦光在PGMAA 20膜上刻写光栅并观察光栅的衍射信号;然后再用相衬显微镜直接观察偶氮苯薄膜上的光栅结构,并以分子取向机制为基础对光栅形成和消除过程提出了新解释,这种观点被实验观察结果进一步证实.     

MoSx掺杂DLC薄膜的摩擦磨损行为Ⅱ:速度的影响

采用RF-PECVD与磁控溅射复合技术制备了MoSx掺杂的DLC(a-C:H:Mo:S)薄膜,并对其组成、表面形貌、纳米硬度及热稳定性进行了分析.在QG-700摩擦试验机上考察了其在不同滑动速度下的摩擦行为.通过对摩擦表面的光学显微观察、扫描电镜(SEM)观察及能谱(EDS)分析,简单探讨了其摩擦磨损机理.结果表明:随着速度的增加,a-C:H:Mo:S/Si3N4体系的摩擦系数先升高后降低,而磨损率则表现出相反的变化趋势.分析认为摩擦系数的升高与高湿度下薄膜表面的氧化反应有关,而降低则主要是由于石墨化所致.