化学系统性思维的背景、应用与特征*

当今地球与社会系统所面临的可持续发展、气候变化、环境退化等全球性挑战问题,用还原主义方法不足以应对,需要化学教育等领域的工作者采用系统性思维方法。梳理了国外学者在应用化学系统性思维理解化学学科系统复杂性、化学学习系统层级性、化学教育系统整合性的研究进展。概述了化学系统性思维具有重视跨学科关联、整体综合思考目标系统问题、强调可持续发展的全球观念等特征。建议加强化学教育内外部系统的协作,注重各学段化学课程与教学的跨学科、系统性,重视学生解决化学问题的认识方式差异。     

羧甲基纤维素钠修饰的聚氨酯泡沫制备磁性吸油材料

采用聚氨酯泡沫为模板,依次修饰羧甲基纤维素钠(CMC)、Fe~(3+),在惰性气氛中高温热处理反应,制备多孔结构的磁性吸油材料.用光学显微镜、扫描电子显微镜、红外吸收光谱、X-射线衍射、接触角等技术对材料进行表征.详细考察了加热反应温度、CMC浓度和Fe~(3+)浓度对材料吸油性能和磁性的影响规律.实验表明,当加热反应温度选择230°C,CMC浓度为0.3 wt%,FeCl_3浓度为0.1 mol/L时,材料吸油性能最佳,对正己烷、二甲苯、环己烷、甲苯、乙酸乙酯、氯仿、机油、原油等有机溶剂和油类分子的吸附容量为10倍左右.磁性多孔材料具有明显的亲油、疏水特性,水的接触角达115.9°,同时材料密度只有0.036g/cm~3,能够漂浮于水面,实现对水面有机溶剂的快速吸附.吸附后的材料在外界磁场控制下,能够通过磁分离方式从水面快速分离.该材料具有良好的循环利用性能,可重复使用20次以上,吸油性能仍然保持良好.     

基于波长控制的LiNbO3晶体强电场传感器

为了抵消自然双折射引起的Pockels电场传感器的工作点漂移,设计了一种基于波长控制的铌酸锂晶体强电场传感器。设计的传感器系统包括:可调谐激光器、Pockels传感器、微控制单元及光电探测器。采用微控制器控制可调谐激光器的输出波长,使传感器具有π的固有相位偏置,即使传感器工作在线性区。仿真结果表明:当设计的传感器晶体长度大于0.45mm时,在1530～1565nm范围内可以找到使传感器工作在线性区的工作波长。最后结合传感器最大可测电场与半波电场之间的关系E_(max)≈0.3Eπ,得出传感器晶体长度为6.32mm,光沿z方向传播,x方向加电场,传感器最大可测电场为1000kV/m,此时调谐传感器的工作波长为1546.1nm可以使传感器工作在线性区。     

多孔径激光阵列光束排布模式及误差对相干合成效率影响的研究

多孔径激光阵列相干合束是获得高功率、高亮度激光束的有效方法。为了设计更有效的多孔径激光阵列相干合成系统,主要分析了三光束"品"字形、七光束六角形、十九光束大六角等工程应用中的典型激光阵列排布模式对合成功率的影响,并基于MATLAB模拟了不同阵列排布情况下的激光相干合成情况,讨论光束排列的位置误差、发射光束光轴角度偏移误差以及各个相干合成阵列激光器之间的活塞相位误差对合成效率的影响。结果表明,不同的激光阵排布在观察位置处的光强分布差别很大;各光束之间的角度偏差越小,初始相位差越小,相干合成的效率越高。这些结果将对于指导设计多孔径激光阵列相干合成系统有重要意义。     

带温度补偿的分布式光纤温度传感系统设计

针对分布式光纤温度传感系统(Distributed Optical Fiber Temperature Sensing System,DTS)在线测温精度不高的问题,提出了使用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)解调仪对DTS进行温度补偿。对不带温度补偿的DTS进行了温度测量和数据分析,证明了进行温度补偿的必要性。设计了带温度补偿的DTS并进行了温度测试。实验结果表明,在使用FBG解调仪对DTS进行温度补偿后,DTS的温度精确度可以达到0.3℃。     

全日制化学教育硕士的PCK水平调查研究*

以美国埃里克森学院PCK量化工具为研究基础设计调查问卷,选取离子反应第1课时的电离概念教学片断,以河北某高校学科教学(化学)专业37名教育硕士为研究对象,要求被试者在对视频片断进行观摩的基础上作答9个开放性问题。研究发现:全日制化学教育硕士PCK整体和各维度知识处于“基本的”水平,在教学内容知识维度表现最佳,在学生知识、教学策略知识维度稍差一些,在把握概念关系、调整教学策略等能力活动上的表现有待发展。针对研究发现,结合化学教育硕士的专业属性及培养过程中的问题,提出构建“教师专业学习共同体”,干预化学教育硕士PCK结构的改善;依托教学案例情境载体功能,帮助化学教育硕士进行PCK的深度建构;开展基于研究性反思的教学实践,促进化学教育硕士PCK螺旋式提升等3条建议。     

A low-threshold and high-power oxide-confined 850-nm AlInGaAs strained quantum-well vertical-cavity surface-emitting laser

A low-threshold and high-power oxide-confined 850-nm AlInGaAs strained quantum-well (QW) vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) based on an intra-cavity contacted structure is fabricated. A threshold current of 1.5 mA for a 22 μm oxide aperture device is achieved, which corresponds to a threshold current density of 0.395 kA/cm². The peak output optical power reaches 17.5 mW at an injection current of 30 mA at room temperature under pulsed operation. While under continuous-wave (CW) operation, the maximum power attains 10.5 mW. Such a device demonstrates a high characteristic temperature of 327 K within a temperature range from -12℃ to 96℃ and good reliability under a lifetime test. There is almost no decrease of the optical power when the device operates at a current of 5 mA at room temperature under the CW injection current.     

基于光纤Bragg光栅的行车模型主梁挠度的测量

简易桥式起重机的力学结构是一种简支梁,研制了一种行车模型,主要包括工字梁及一个可吊挂重物的滑块.光纤Bragg光栅沿工字梁的轴向均匀粘贴于行车主梁的下表面,侧点分别位于离主梁的1/4、1/2和3/4等三个位置.在测量中,通过吊挂重物对主梁产生挠度,从而导致粘贴其下表面的光纤Bragg光栅产生波长移位.载荷试验表明,在主...     

煤矿顶板离层回归分析与稳定性评价

以光纤Bragg光栅位移传感器对淮北朱仙庄煤矿顶板离层监测为实际数据依据,选择最佳的典型函数模型对顶板离层进行非线性回归分析,得出能够反映位移发展趋势的回归曲线。监测结果与回归拟合数据表明:非线性回归分析预测方法不仅可以反映煤矿顶板离层实时变化过程,还能根据其变化趋势进行巷道稳定性判断。     

合肥光源储存环温度监测系统

温度是影响电子束轨道稳定的重要因素之一, 大多数加速器都需要为其建立完备的冷却恒温系统及相应的监测系统. 描述了合肥光源基于EPICS(Experimental Physics and Industrial