铅笔导线的电路特性浅析

纸基器件以其低成本、高便携性、安全环保和工艺简单等特点,逐渐成为研究的热点。本文选题来自于2020年国际青年物理学家锦标赛第十题,“Conducting Lines”。在本文中,我们设计实验方案,搭建了控制压力变量的画线实验装置,用铅笔制作了不同类型的电阻和电容型纸基器件。对铅笔画出的“导线”构建的纸基器件进行测试,并从等效电路原理出发分析,测量了相关电学参数并探究其直流和交流特性。实验结果与理论分析符合较好。本文工作提供了一种简单易行的基于纸基器件的电路特性的教学实验方法,适用于本科实验教学。     

近接基坑施工对既有隧道气囊桩的保护效果研究

为研究高压气囊桩的布设方式对既有隧道的保护效果,以JD08地块基坑施工对宁波轨道交通3号线区间隧道的影响为例,通过建立基坑开挖对隧道影响的二维计算模型,计算分析了气囊桩与隧道距离、气囊桩埋深、气囊桩加载压力对隧道水平和竖向位移以及其整体结构的影响,并与实测结果进行对比.结果表明:计算结果与实测结果较为接近,基坑设计方案满足地铁保护要求;气囊桩加载后,隧道出现挤压回弹,基坑开挖引起的隧道水平位移有所减小;随着气囊桩长度的增加,挤压作用更为明显,隧道水平位移减小,隆起增大,横向收敛增大;气囊桩与隧道间距以3 m为宜,气囊压力以800 kPa为宜.     

开孔纸蜂窝芯层的面外静态压缩特性

针对双层侧壁开孔的纸蜂窝芯层的面外静态压缩特性，通过试验分析无孔和开孔纸蜂窝芯层在面外压缩量为85%时的压缩变形过程，研究相对湿度和圆孔直径对其强度性能的影响。基于蜂窝结构的对称性，利用两种基本单元模型，将面外受载的蜂窝胞壁视为无孔和开孔简支弹性薄板，推导出弹性屈曲临界应力和塑性屈曲平台应力的预测公式，结果表明理论计算与试验结果具有良好的一致性。结合纸基材的正交各向异性和纸蜂窝芯层的面外压缩特性，建立无孔、开孔纸蜂窝的有限元模型，仿真模拟蜂窝胞壁在弹性和塑性屈曲阶段的弯折变形演化过程，与静态压缩试验中所观察到的变形过程是一致的。     

复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力

为了保证超大矩形盾构隧道开挖面的稳定性，依托某超大矩形盾构隧道工程，采用理论分析、数值模拟和现场监测方法对复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力进行了研究，提出了复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面临界破坏模式，并基于极限平衡理论推导了极限支护力计算方法。数值模拟和现场监测结果表明：提出的极限支护力计算方法与数值模拟和现场监测的误差分别在10.40%～18.30%和11.19%～16.85%区间，说明极限支护力公式安全可靠，可应用至实际工程中。研究结果可为类似工程开挖面稳定性控制提供参考。     

方寸之间，大放“光”彩——介绍一个中级分析化学实验

设计了一个中级分析化学实验，将化学发光检测在纸芯片上完成。以硝酸铜和1,3,5-均苯三甲酸(H3BTC)为原料，水热法合成金属有机框架材料(MOFs)，将此MOFs负载在纸芯片上，利用其对鲁米诺-H2O2化学发光体系的催化作用，可实现微量H2O2含量的测定。本实验可锻炼学生综合实验的动手能力，掌握数据处理过程，使师范生的创新能力得到提高。     

构筑内标化表面增强拉曼散射基底用于梨汁中福美双的检测

本文基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术，以内嵌有4-巯基苯甲腈(4-MBN)的银包金核壳纳米粒子(Au@4-MBN@AgNPs)为SERS基底，结合高通量疏水纸基，建立了一种免标记、高灵敏的福美双检测方法。内标探针4-MBN的引入显著提高了SERS基底的重现性；疏水纸基的使用进一步提高了检测的灵敏度。结果表明：福美双与内标探针的SERS信号强度比值(I_R=I₁₃₈₁/I₁₅₈₂)与不同浓度福美双之间具有较好的线性关系，相关系数R²为0.9990,检出限(LOD)为2.70×10^-10 mol/L。梨汁中加标回收率为85.36%～89.15%,与高效液相色谱-串联质谱法的检测结果(86.21%～91.68%)具有较好的一致性。本文提出的福美双检测方法操作简单、成本低、普适性强，为农残的快速、准确定量检测提供了新的可能。     

CFRP复合材料构件胶接特性及失效规律研究

对不同铺层方式和不同胶层厚度的复合材料胶接单搭结构(SLJs)的连接性能进行了研究。使用内聚力模型模拟了SLJs的胶层退化及失效过程，通过与实验对比验证了数值模型的有效性；基于改进后的三维Hashin失效准则，模拟了复合材料层合板的损伤演化。结果表明：胶层的退化形态及失效规律与胶层粘连的复合材料铺层角度密切相关，当胶层两侧粘连的复合材料铺层角度为0°时，胶层会退化形成椭圆环状；当胶层两侧粘连的复合材料铺层角度为45°或-45°时，胶层会退化形成上下中心对称的水滴状；当胶层两侧粘连的复合材料铺层角度为90°时，胶层会退化成沙漏状。0°铺层与胶层相邻时，结构的极限失效载荷最大，此时复合材料未出现损伤；当90°铺层与胶层相邻，结构的极限失效载荷最小且复合材料出现基体损伤、纤维损伤和分层损伤。胶层厚度在0.05～0.5mm时，复合材料胶接单搭结构的连接性能最好，当胶层厚度大于0.5mm,结构的连接性能会大幅下降。     

基于镍纳米团簇-铕混合物的纸基比率荧光传感器检测四环素——推荐一个研究型综合化学实验

介绍了一个科研转化的综合化学实验项目，基于镍纳米团簇(NiNCs)-铕混合物(NiNCs-Eu³⁺)荧光传感器检测四环素。实验包括NiNCs-Eu³⁺的制备、表征及对四环素的响应性能，纸基传感器的构建及可视化识别的分析方法探究。该实验综合性强、操作简便、成本低，有利于培养学生的实验技能和科研探究能力，让学生体验到一个“看得见”的综合化学实验。