多孔有机聚合物基仿生催化材料构建

在化学领域，大自然一直是灵感的主要来源，是设计性能卓越材料的模仿对象.作者总结了借鉴仿生理念，以多孔有机聚合物（POPs）为设计平台构建高效催化体系.为此，首先从化学角度描述酶的结构特点以及要实现这些性质POPs的构建需求.然后举例介绍了使用POPs解决仿生催化相关的基本科学问题，并展示其巨大的应用潜力.最后，总结并提出了这个新兴领域面临的挑战和机遇.     

柔性PMMA反蛋白石结构薄膜的制备及表征

以粒径为270 nm的SiO_2微球胶体晶体作为模板,向其中填充过量单体MMA,热聚合后形成SiO_2/PMMA复合结构光子晶体,将此光子晶体浸泡入浓度为20%的HF溶液中,刻蚀半小时后得到脱离ITO玻璃基板的柔性PMMA反蛋白石结构薄膜.该薄膜为周期有序的三维多孔结构,孔径大小均一,约为210 nm,外观蓝紫色与测试得到的带隙位置相对应.分析其微观形貌可知,对模板的过量填充产生了一层附着于胶体晶体上表面的PMMA致密层,致密层与其下层PMMA反蛋白石结构骨架在热聚合过程中由于体积收缩产生一定的应力差,使反结构薄膜自发从原基板脱离,从而获得柔性反蛋白石结构光子晶体.该薄膜可用于柔性光子晶体器件的制备.     

像旋补偿系统快速微调机构的结构研究

针对大型天文相机在旋转方向上出现的像旋现象,用无摩擦、无磨损、免润滑、易维护、分辨率高的柔性铰链轴系设计了一种快速微调机构,使其直接带动相机进行机械消旋.柔性轴系由八个倒圆角柔性单元均匀阵列分布组成,根据单个柔性单元的结构特性应用力学理论建立了该机构的理论模型,分析了刚度与结构参量的关系.进行了有限元仿真,并通过实验进行测试,结果表明:有限元仿真与理论分析最大误差为3.215%,实验测试结果与理论分析最大误差为4.875%,验证了理论公式准确可靠.通过理论公式建立数学模型,方便快捷地确定了该快速微调机构的最优结构参量,实现了满足技术要求并且工作力矩尽量小的设计目标.     

小型家用蔬菜自然冷却冷藏箱的实验研究

我国很多地区冬季环境温度在2℃以下,家庭需要采暖,温度不低于18℃,将室内、外热量和冷量混合可以制造蔬菜需要的贮藏条件。本文对小型家用蔬菜自然冷却冷藏箱的保温进行柔性设计,并在天津地区进行实验,冬季测试箱内外温度,验证贮藏效果。结果表明:在我国华北地区冬季自然环境下,北墙外侧离墙0m与1.6m相比,空气温度相差不超过1.5℃;当室外环境温度在-1~-6℃变化时,通过自动调节风扇的运行时间引入室内热空气,能保持冷藏箱内温度在设定范围;当环境温度低于某个极限温度,升温曲线会变成一条等于0℃且不随时间变化的直线,说明冷藏箱能在更低的外界温度下使用。     

弹性基础上封闭型梁的等效刚度

由内外钢围和中间的钢丝绳圈组成的柔性防撞装置可大幅度降低船对桥墩撞击力．为计算柔性防撞装置的等效刚度,建立弹性基础上封闭型梁的分析模型,模型由分布的辐射弹簧和与弹簧连接的2个同心圆环组成．利用曲梁理论分析外钢围圆环在集中力作用下的变形与受力情况,建立描述外钢围径向位移的控制方程,通过特定边界条件获得径向位移的精确解．推导得到防撞装置的等效刚度,并进一步分析了影响等效刚度的相关因素．     

可延展结构的设计及力学研究新进展

可延展柔性电子器件克服了传统无机电子器件脆、硬的缺点,在保持优异电学性能的同时,以其优秀的可延展性极大拓展了微电子器件的应用范围,备受国内外学术界和电子产业界瞩目. 无机电子器件的可延展柔性化主要通过力学结构设计的方法实现,本文针对近两年具有代表性的三种可延展柔性结构设计,包括分形互联岛桥结构、折纸结构和剪纸结构,简要综述了这些结构的力学研究进展,彰显了力学在可延展柔性电子器件发展中的重要作用,并展望了未来的发展方向.     

柔性复合织物电极Graphene/Cotton和MnO2/Graphene/Cotton的合成及在电化学电容器中的应用

通过热还原法成功地制备出了柔性复合织物电极石墨烯/棉布(graphene/cotton)。热还原条件对电极的导电性能具有较大的影响。导电柔性织物电极graphene/cotton特有的多级结构使其既有利于进一步负载膺电容材料,又有利于电子和电解质离子的传输与扩散。通过电化学沉积方法,利用导电柔性织物电极graphene/cotton进一步制备出了电极MnO₂/graphene/cotton。利用扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外(FTIR)光谱,四探针测试法等表征技术对电极的结构进行了较为详细的表征。结果表明电极MnO₂/graphene/cotton的比电容可以达到536 F·g^-1。良好的电化学性能和柔性使得此类电极在柔性储能材料应用中具有极大的应用前景。     

基于网状铂电极的新型柔性染料敏化太阳能电池

柔性染料敏化太阳能电池（DSSCs）作为一种新型的化学太阳能电池,因其精简的封装工艺、较低廉的价格、高的化学稳定性以及可弯折等优点而备受关注. 本文介绍了一种新型的柔性DSSC的制备,其光阳极为高度有序的氧化锌（ZnO）纳米线阵列,对电极为柔性、导电、透明的网状铂(Pt networks)电极. 相对于传统的铂对电极而言,这种Pt networks对电极不仅具有优异的导电能力,还展现了极好的透光性（方阻~ 100 Ω•sq^-1,~80%透光率）和催化性能,此外,Pt networks电极可构筑于任意弯曲的衬底,具有优异的机械耐弯折性能. 在ZnO纳米线阵列的DSSCs的应用中,基于Pt networks膜的柔性DSSC的转化效率比铂纳米丝阵列 (Pt nanofiber arrays, Pt NFs）膜高出了32%.     

不同高度柔性植被对坡面流水动力特性的影响

基于系列坡面流试验,研究了柔性植被的高度(4 cm,8 cm和15 cm)对坡面流水动力特性的影响.研究表明:覆盖率相同时,4 cm植被阻水效果最好,15cm最差,而该差异随着坡度增大而减小.4 cm和8 cm植被覆盖时,水流阻力系数随雷诺数增加先减小后增加,这是由于雷诺数较小时水流阻力主要以床面阻力为主,雷诺增大时主要以植被阻力为主.另外,通过染色剂法测得光滑床面平均流速修正系数为0.2～0.4,有植被覆盖床面为0.4～0.8,且修正系数随平均流速增大而增大.     

漂浮基柔性两杆空间机械臂的关节运动鲁棒控制与柔性振动最优控制Robust joint motion control and vibration optimal control for a free-floating two-flexible-link space manipulator

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,具有有界干扰及有界未知参数的漂浮基柔性两杆空间机械臂的具有鲁棒性的关节运动控制与柔性振动最优控制算法设计问题。首先选择合理的联体坐标系,利用拉格朗日方程并结合动量守恒原理得到漂浮基柔性两杆空间机械臂系统的动力学方程。通过合理选择联体坐标系与利用奇异摄动理论,实现了两个柔性杆柔性振动之间、关节运动与两柔性杆柔性振动的解耦,得到了柔性两杆空间机械臂的慢变子系统与柔性臂快变子系统。针对两个子系统设计相应的控制规律,即增广鲁棒慢变子系统控制律与柔性臂快变子系统最优控制律,这两个相应的子系统控制规律综合到一起构成飘浮基柔性两杆空间机械臂总的关节运动与臂柔性振动控制的组合控制律。系统的数值仿真证实了方法的有效性。该控制方案不需要直接测量漂浮基的位置、移动速度和移动加速度。