洗衣机节水技术研究及其力学原理

利用全自动洗衣机高速脱水时产生的向心力,将衣物上的水沿脱水桶壁向下排出,由此设计了节水型洗衣机,并对这种洗衣机进行了力学原理分析,给出了关键结构参数,以及关键部件——排水阀的设计．新型洗衣机结构简单,洗涤容量进一步扩大,减少了水和洗涤剂的用量,有利于环境保护．     

白光LEDs用颜色可调型荧光粉Ca9Al(PO4)7:Tb3+,Sm3+的发光及能量传递

采用高温固相法制备了一系列Tb~(3+)、Sm~(3+)和Tb~(3+)/Sm~(3+)掺杂的Ca_9Al(PO_4)_7荧光粉。采用X射线衍射技术、光谱及荧光寿命等手段表征了材料的性能。以Tb~(3+)的380 nm激发峰作为激发源时,发现Ca_9Al-(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的发射光谱中既包含Tb~(3+)的~5D_4-~7F_(6-3)跃迁发射,又含有Sm~(3+)的~4G_(5/2)-~6H_(5/2-9/2)跃迁发射。当增加Sm~(3+)的掺杂量时,基于Tb~(3+)-Sm~(3+)间的能量传递,有效地增加了Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的发射强度,能量传递的机理是电偶极-电偶极相互作用。另外,Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)的量子效率可以达到50.6%。上述结果表明,Ca_9Al(PO_4)_7∶Tb~(3+),Sm~(3+)材料在紫外-近紫外白光LEDs领域具有一定的潜在应用价值。     

基于Bi PLS结合Si PLS的组合权值COD浓度预测模型

水体中过高浓度的有机物含量危害巨大,不仅会造成严重的环境污染,而且危害人类身体健康,传统化学法检测水体化学需氧量(COD)的步骤繁琐且时效性差,不利于水体中COD的快速定量检测。针对这些问题,提出了一种将紫外光谱与组合权值模型相结合的快速定量检测COD方法,该组合权值模型是基于反向区间偏最小二乘法(BiPLS)结合组合区间偏最小二乘法(SiPLS)算法对紫外光谱的特征子区间筛选组合,然后依据特征子区间的权值建立的预测模型。首先按照一定的浓度梯度配制45份COD标准液样本,通过实验获取标准液的紫外光谱数据;对获取到的COD紫外光谱数据做一阶导数和S-G滤波(Savitzky-Golay)的预处理,消除基线漂移和环境干扰噪声;应用SPXY(Sample set partitioning based on jiont X-Y)算法将实验样本数据组划分成校正集和预测集。然后基于BiPLS算法对全光谱区间进行波长筛选,在BiPLS筛选过程中,目标区间的划分数量会对建模产生较大影响,于是对子区间划分数量进行优化,把子区间分成15~25个,在不同区间数下都进行偏最小二乘(PLS)建模,通过交互验证均方根误差(RMSECV)来筛选最优子区间数,得到区间数为18时,模型效果最佳。从18个波长区间筛选出了6个特征波长子区间,入选的子区间为2,1,3,11,7和6,对应波长为234~240,262~268,269~275,290~296,297~303和304~310 nm,这6个特征波长区间涵盖了大量的光谱信息,对最终预测模型的贡献度大;接下来通过SiPLS算法对这6个初选区间进行进一步的筛选组合,采用不同的组合数构建不同特征区间上的PLS模型,在相同组合数下,筛选出一个区间组合数最优的结果,对比不同组合数下预测模型的误差与相关性,将6个区间筛选组合为3个特征波长区间,分别为234~240,262~275和290~310 nm,这三个特征区间最佳因子数分别为4,4和3。对传统SiPLS的特征区间组合方法进行改进,基于权值的大小来对这3个特征区间进行线性组合,代替过去特征区间直接组合的方法。通过权值公式计算出这3个特征区间的权重大小分别为0.509,0.318和0.173,最终建立线性组合权值COD浓度预测模型。为了验证组合权重预测模型的精度,另外建立了全波长范围内的PLS预测模型、单个特征波长区间的PLS预测模型、直接组合特征波长区间的PLS模型,并使用评价参数相关系数的平方(R2)、预测值与真实浓度值的均方根误差(RMSEP)和预测回收率(T)来对模型评价。验证结果表明,相比其他预测模型,组合权值模型相关系数的平方达到了0.999 7,明显优于直接组合特征区间建模的0.968 0,预测均方根误差为0.532,比直接组合特征区间的预测模型误差降低了29.3%,预测回收率为96.4%~103.1%,显著地提高了预测精度。该方法简单可行,不会产生二次污染,可为在线监测水体中COD浓度提供一定的技术支持。     

Pitzer方程应用于离子液体[Cnmim][H2PO4](n= 3, 4, 5, 6)溶解焓研究

在298.15 K下,利用等温环境溶解反应热量计,测定了离子液体[C_nmim][H₂PO₄] (n= 3, 4, 5, 6) (1-烷基-3-甲基咪唑磷酸盐)在水中不同浓度的摩尔溶解热(Δ_solH_m),根据Pitzer电解质溶液理论计算得到了标准摩尔溶解焓(Δ_solH_m⁰)和Pitzer焓参数：β_MX^(0)L, β_MX^(1)L,和C^ϕL,并计算了表观相对摩尔焓。通过推导讨论,得到了离子液体[C_nmim][H₂PO₄](n= 3, 4, 5, 6)同系物每摩尔亚甲基对标准摩尔溶解焓的贡献。     

热电池MnO2/石墨烯正极制备及电性能研究

采用水热法合成了MnO2/石墨烯复合材料,通过扫描电子显微镜( SEM)分析了材料的表面形貌,通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了材料的晶相结构和组成,采用恒流放电的方式对LiSi/LiCl-KCl/( MnO2/G)单体电池进行了电性能的测试。测试结果表明反应体系中加入GO后获得的材料由大量的纳米花球式和纳米棒式结构无规则的交织排列在一起,α-MnO2纳米簇结构依附在石墨烯纳米片上;产物在2θ为22°~27°时出现了较宽的无序堆叠的石墨烯的衍射峰;Mn元素氧化后离子状态为Mn4+;LiSi/LiCl-KCl/( MnO2/G)单体电池有两个放电平台,分别为2.58 V、1.96 V,放电电压截止到1.0 V时,对应的放电比容量达到1150.2 mAh/g。     

不同结构绝对光栅尺的误码机制研究

针对光栅尺具有断电位置复位、无累计误差、高精度优点,在光学隔振平台上分别建立开放式和封闭式绝对光栅尺实验系统,绝对光栅尺采用图像识别原理,以气浮直线电机ArotechABL1500为参考对象,使用激光干涉仪RENISHAW XL-80校核精度,研究不同结构绝对光栅尺的误码特点及原因。通过对比实验及研究分析,表明封闭式绝对尺相对于开放式绝对尺的误码率要高,开放式绝对式光栅尺的误码率为3%,封闭式绝对式光栅尺的误码率为8%。     

Al2O3改性Ba(Fe0.5Nb0.5)O3复合陶瓷制备与性能研究

采用草酸盐共沉淀法成功合成了Ba(Fe0.5Nb0.5)O3 (BFN)纳米粉体,并采用sol-gel法获得Al2O3改性的BFN复合粉体,于1150℃两步烧结3h获得复合陶瓷,研究了Al2O3添加对BFN陶瓷微观形貌和介电性能的影响.结果表明:BFN · xAl2O3(x=4wt;,6wt;,8wt;)复合粉体颗粒分布均匀,粒径约为50 nm.Al2O3的加入可明显降低陶瓷的烧结温度.Al2 O3添加量为4wt;的复合陶瓷有高的介电常数,较小的介电损耗和良好的温度稳定性.BFN·xAl2O3复合陶瓷中存在的介电弛豫行为符合Arrhenius定律,是一个热激活过程,随着x的增加,复合陶瓷的激活能逐渐增大,这与无定形Al2O3增加了陶瓷的弛豫势垒,使界面极化减弱相关.     

β-环糊精手性识别D/L-樟脑磺酸的NMR研究

利用高分辨液体NMR技术考察了D₂O中β-环糊精与手性药物D/L-樟脑磺酸对映体之间的相互作用,结果表明樟脑磺酸对映体能够进入β-环糊精的疏水空腔并与之发生手性相互作用. β-环糊精能够手性识别樟脑磺酸对映体. 化学计量关系实验和2D ROESY实验结果表明,樟脑磺酸对映体的疏水结构只能从β-环糊精疏水空腔的宽口端进入,并形成化学计量比为1∶1的非对映体络合物.     

Friction Properties of Bio-mimetic Nano-fibrillar Arrays

Nano-fibrillar arrays are fabricated using polystyrene materials. The average diameter of each fiber is about 300 nm. Experiments show that such a fibrillar surface possesses a relatively hydrophobie feature with a water contact angle of 142°. Nanoscale friction properties are mainly focused on. It is found that the friction force of polystyrene nano-fibrillar surfaces is obviously enhanced in contrast to polystyrene smooth surfaces. The apparent coefficient of friction increases with the applied load, but is independent of the scanning speed. An interesting observation is that the friction force increases almost linearly with the real contact area, which abides by the fundamental Bowden-Tabor law of nano-seale friction.     

An Extension of the Two-Dimensional JKR Theory to the Case with a Large Contact Width

In the Hertz and JKR theories, parabolic assumptions for the rounded profiles of the sphere or cylinder are adopted under the condition that the contact radius （width） should be very small compared to the radius of the sphere or
cylinder. However, a large contact radius （width） is often found in experiments even under a zero external loading. We aim at extending the plane strain JKR theory to the case with a large contact width. The relation between the external loading and the contact width is given. Solutions for the Hertz, JKR and rounded-profile cases are compared and analyzed. It is found that when the ratio of a/R is approximately larger than about 0.4, the parabolic assumptions in the Hertz and JKR theories are no longer valid and the exact rounded profile function should be used.