关键词： 金属卤化物钙钛矿   CsPbBr3量子点   ZnO NRs   柔性光电探测器   光照监测  

摘要： 全无机金属卤化物钙钛矿材料CsPbX3（X=Br,Cl and I）因其优异的光电特性,如高光吸收系数、可调带隙、高缺陷容忍度以及良好的环境稳定性,在光电子器件领域受到了广泛关注。然而,钙钛矿量子点较低的载流子迁移率限制了其光电探测器的性能,导致光响应率普遍较低。针对这一问题,本文研究了一种基于全无机金属卤化物钙钛矿量子点的复合光电探测器,旨在通过材料复合和器件结构优化提升其光电性能,并探索其在柔性器件和植物光照强度监测等领域的应用潜力。 首先,本文采用热注入法和水热法分别制备了CsPbBr3量子点和ZnO纳米棒（NRs）,并获得了尺寸均一、结晶性良好的CsPbBr3量子点和垂直取向生长的ZnO纳米棒阵列。在光电性能测试中,纯CsPbBr3量子点器件在405 nm激光(3.70m W·cm-2)照射下表现出较低的响应率(R=2.70×10-8A·W-1)和探测率（D*=3.10×10～4 Jones）。再以CsPbBr3量子点作吸收层,ZnO NRs作为电子传输层,构建出一种ZnO/CsPbBr3量子点的复合光电探测器。该器件在在相同光照条件下(405 nm,3.70m W·cm-2)照射下,响应率（R）和探测率（D*）分别提升至4.59×10-3 A·W-1和8.79×10～8Jones,较纯CsPbBr3量子点器件提高了几个数量级。这主要归因于ZnO纳米棒（NRs）的高电子迁移率有效促进了光生载流子的分离和传输。 为进一步拓展其应用,本研究以ITO/PET柔性衬底为基础,通过能级调控和本征柔性结构设计,成功制备了具有高光电性能的ZnO/CsPbBr3量子点复合结构柔性光电探测器。该器件采用超薄设计（125μm）,实现了轻量化、可弯曲和低成本传感,在90°弯曲300次循环后仍保持85%以上的光电响应性能,展现出优异的机械耐久性。创新性地将该柔性探测器作为植物可穿戴传感设备,通过直接贴附叶片的方式,实现了光强（9.0μW,17.2μW,26.6μW,40.0μW）和光谱（白光/蓝光/紫光）双参数的实时光照监测。实验结果表明,器件在不同光照条件下均表现出卓越的光照监测稳定性（偏差<3%）和可重复性,成功实现了植物光照环境的实时动态监测。这一研究不仅验证了柔性光电探测器在复杂形变条件下的可靠性,更为柔性光电器件在农业监测等领域的实际应用提供了新的技术途径。

关键词： 碳点   铜离子检测   六价铬检测   荧光复合材料   水环境监测  

摘要： 随着工业化进程的加快,污染物和废弃物的排放增多,超标的重金属对生态环境及公共健康构成严重的危害。重金属污染具有长期性和潜伏性,当人体接触到超标的重金属时会对其健康造成严重危害,日本的富山骨痛病事件和日本水俣病事件都是典型的重金属污染公害事件。碳点作为一种新型的纳米荧光材料,一出现就因为它本身的灵敏度、水溶性、无毒无害、稳定性和独特的荧光性能从材料品类里脱颖而出,成为检测水环境中有机物和重金属污染物的热门材料。本文主要围绕两种碳点的制备方法和它们在水环境中的检测应用展开研究讨论,主要工作如下: （1）通过一步水热法制备橙红色发光碳点并对在水环境中的铜离子进行检测。以对氨基苯酚和邻苯二胺为碳源,乙醇为溶剂,通过一步溶剂热法制备出了具有橙红色荧光发射的氮掺杂碳点（OR-CDs）,制备的OR-CDs具有良好的稳定性和优秀的荧光特性。OR-CDs对铜离子有明显的猝灭现象,在对铜离子的检测上有高灵敏和特异性的优点,其检测限为2.71μM。此外为了增加该检测的便捷性和可视化,将OR-CDs与海藻酸钠水凝胶球复合,可以对水体中的Cu2+进行更直观的视觉检测。 （2）用微波辅助热法一步制备黄色荧光碳点（Y-CDs）用于六价铬的灵敏检测。在该实验中,使用6-氨基己酸和邻苯二胺为碳源,超纯水为溶剂,合成了最佳发射为567 nm的具有黄色荧光的碳点。六价铬离子可以使该Y-CDs荧光增强,在10-100μM范围内呈现良好的线性关系（R2=0.9964）,检测限为0.88μM。该Y-CDs的制备方法简单并且有着稳定的可重复性,在对六价铬的检测上有响应速度快和特异性强等优点。在此基础上,还制备了使用Y-CDs灌注的检测笔,增加了其便携性,拓宽了使用场景和应用前景。

关键词： 预变形   刚度   应变   边界载荷   复合材料  

摘要： 随着复合材料综合性能的提高，高性能碳纤维复合材料逐渐应用到大变形功能结构上；为保证结构的安全性和使用寿命，需对结构的刚度和预变形量进行优化设计，以降低其最大应变。本文基于经典层合板理论获得复合材料功能结构的等效模量，通过线弹性理论给出了单悬臂功能结构在边界载荷下的应变公式，分析了结构刚度、预变形量对结构应变特征的影响规律。在此基础上，考虑结构几何大变形的影响，采用有限元方法计算了不同刚度、预变形结构在边界载荷作用下的应力和应变，获得了最优的结构厚度和预变形。结果表明，预紧力相同时结构刚度越小预变形量越大，结构的应变也越大，但达到最终变形量时，应变增加量相对较小；结构刚度和预变形量对应变的影响存在竞争关系，两者对应变的贡献取决于预紧力和最终变形量。

关键词： 玻璃纤维   增强复合材料   建筑材料   应用  

摘要： 为了研究玻璃纤维增强复合材料在建筑材料中的性能特点及其应用，本文通过分析其力学性能、耐腐蚀性及加工灵活性等特性，探讨其在建筑外墙、结构构件及内装装饰中的使用价值。结果表明，玻璃纤维增强复合材料以其高强度、轻质性和耐久性，提升了建筑结构的稳定性和抗腐蚀能力，同时通过个性化设计和模具生产，实现了更广泛的装饰应用，以期为建筑行业提供高性能、低维护成本的新型材料解决方案。

摘要： 《复合材料学报》(月刊)是中国复合材料领域学术性核心科技期刊，主要刊载该领域基础研究和应用研究中具有创新性和具有重要意义的高水平研究成果。刊载范围：先进功能(光热电等)、仿生、新能源、轻质、光催化、生物、(纳米)纤维、颗粒等改性或增强聚合物基、金属基、陶瓷基等复合材料的制备、性能及应用。所刊载的研究成果对科学研究具有参考价值，对生产实践具有指导作用。

关键词： 运输容器   乏燃料   中子屏蔽   含硼聚乙烯   复合材料   梯度材料   模拟计算  

摘要： 针对传统屏蔽材料体积和质量较大导致放射性物质运输成本高、运输效率低的问题，基于中子与物质相互作用的机理和梯度材料的设计理念，构建了以聚乙烯为基体，碳化硼为填料的梯度复合材料，提高了复合材料的屏蔽性能。通过TopMC软件计算了穿透不同构型、不同厚度以及不同填料含量的材料的中子注量，并从中子能量分布的角度探讨了梯度构型对屏蔽性能的增强机制。计算结果表明，相比均匀构型和多层构型的复合材料，采用梯度构型的屏蔽材料具有更好的屏蔽能力，梯度构型复合材料的屏蔽增强率达9.39%，并且穿透中子的能量分布结果显示梯度材料显著降低了能量在0.5～<300 eV的中子的穿透性，更大程度地发挥了填料的作用。随着材料厚度的增加，屏蔽性能逐渐增强，穿透12 cm厚材料的中子注量是穿透6 cm厚材料的15%，并且在一定厚度范围内，厚度和材料构型具有协同作用。此外，硼含量对屏蔽性能的增强存在阈值，10.5%质量分数的硼可兼顾材料的成本与性能。该研究为放射性物质运输领域轻量化、高效能中子屏蔽材料的设计与优化提供了参考。

关键词： 复合材料风电叶片   性能退化   渐进损伤   疲劳寿命预测   可靠性  

摘要： 随着风电叶片朝着大型化、轻量化方向发展,复合材料被广泛应用于风电叶片结构中。作为风电机组的关键部件之一,风电叶片的可靠性对风电机组安全可靠服役有着重要影响。疲劳失效是复合材料风电叶片的主要失效模式之一,且是一个复杂的渐进损伤累积过程,如何建立高精度的损伤累积模型是复合材料叶片疲劳可靠性评估的关键环节。复合材料风电叶片在多失效模式交互及流固耦合作用下,力学响应和性能退化机理复杂,加上材料属性、制造工艺、服役载荷等不确定性因素影响,其疲劳寿命预测与可靠性评估面临渐进损伤高精度模拟难、性能退化物理建模难等挑战。论文针对复合材料风电叶片疲劳寿命预测与可靠性评估中存在的难点问题,基于有限元仿真和复合材料渐进损伤理论对风电叶片力学行为进行分析,研究风电叶片损伤累积机制与疲劳可靠性评估方法,旨在建立高效、精确的复合材料风电叶片疲劳寿命预测模型和可靠性评估方法,为风电机组叶片的可靠性设计提供方法参考。论文主要研究内容如下: (1)流固耦合下复合材料风电叶片力学响应分析。针对复合材料风电叶片铺层设计复杂以及风电叶片几何模型复杂的问题,研究基于叶素动量(Blade Element Momentum,BEM)理论的风电叶片气动载荷计算,并分析叶片所受的重力载荷与惯性载荷,提高流固耦合分析效率。在此基础上,以美国可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory,NREL)5 MW复合材料风电叶片为研究对象,基于有限元仿真分析流固耦合下其力学响应,明确复合材料叶片结构薄弱部位。 (2)考虑材料性能退化的复合材料层合板渐进损伤分析与疲劳寿命评估。复合材料的性能退化规律及损伤累积演化过程复杂,失效准则众多,建立考虑性能退化的渐进损伤模型是高精度评估复合材料疲劳寿命的重要基础。论文结合E-glass/epoxy复合材料静强度试验数据分析几种经典的复合材料失效准则,建立E-glass/epoxy复合材料静强度下的渐进损伤分析模型。在此基础上,从T300/BMP316复合材料强度退化规律出发,结合现有的刚度退化模型,提出一种考虑疲劳加载应力水平的强度退化模型,结合T300/BMP316复合材料的疲劳试验数据与已有的强度退化模型进行对比分析,结果表明本文的强度退化模型能够更好地预测不同应力水平下复合材料的退化趋势。 (3)不确定性影响下复合材料风电叶片力学响应预测模型构建。由于复合材料风电叶片的铺层结构以及服役过程中受到的风载荷等不确定性因素会对其力学响应产生显著影响,因此论文考虑以上不确定性因素分析风电叶片在疲劳载荷作用下渐进损伤行为及力学响应的变化。为了提高时序数据预测的准确性,引入长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)建立复合材料风电叶片在疲劳载荷作用下力学响应预测模型,预测复合材料风电叶片不同方向的力学响应。 (4)复合材料风电叶片疲劳寿命预测与可靠性评估。在疲劳载荷作用下,复合材料风电叶片疲劳损伤过程复杂,针对渐进损伤引起的复合材料风电叶片局部结构失效后引起的应力重新分布现象,论文提出一种考虑渐进损伤的复合材料风电叶片疲劳寿命预测方法,并结合线性疲劳累积损伤理论计算复合材料风电叶片正常工作的疲劳寿命。在此基础上,建立复合材料风电叶片疲劳寿命可靠性评估模型,运用蒙特卡洛方法分析复合材料风电叶片疲劳可靠性。

关键词： 芝麻香油   自然沉降   精制   超声   机榨芝麻饼粉   二氧化硅   品质   风味  

摘要： 芝麻香油是由焙炒过的芝麻籽,经压榨或压滤等加工工艺制取而成,具有独特的浓郁香味。初步制取的香油中含有磷脂、蛋白质、糖等胶体杂质,如不进行脱除会影响油脂品质。芝麻香油的精制过程与大豆油等植物油脂不同,为了在脱除胶体杂质的同时保留芝麻香油风味,不能采用传统的精炼工艺进行处理,通常采用自然沉降精制工艺。但自然沉降工艺效率低、效果差,甚至出现不能沉降分层的现象,大大制约了芝麻香油加工行业的发展。本课题在研究炒籽温度对芝麻香油自然沉降影响的基础上,提出将自然沉降12 h后的芝麻香油分别经电解质脱胶、机榨饼粉吸附、超声辅助、二氧化硅吸附等工艺进行处理,系统探究了多种适度协同脱胶方式对芝麻香油风味及营养品质的影响,旨在平衡脱胶效果与香油品质保留,在减少加工助剂用量及加工强度的同时,提升芝麻香油精制处理效果,这对芝麻香油的高效、精准及适度加工具有重要应用价值。主要研究内容和结论如下: (1)通过研究炒籽温度(160℃–240℃)对芝麻香油自然沉降过程的影响,探讨油中胶杂颗粒状态及絮凝沉降规律。结果表明,炒籽温度为200℃时,油脂得率为95%,胶杂脱除率为41%。芝麻香油中胶杂颗粒分布集中易于沉降,且大部分胶杂颗粒在前12 h沉降,剩余细小胶杂颗粒是影响芝麻油精制处理效率及效果的关键所在。 (2)以自然沉降12 h除去大部分胶杂后的芝麻香油为研究对象,采用低浓度、小用量的(电解质)氯化钠溶液进行协同脱胶,加速脱除芝麻香油中细小胶杂絮凝沉降,并通过测定精制后芝麻香油的理化特性和风味特征,评价自然沉降协同氯化钠对芝麻香油脱胶效果。结果表明,添加质量浓度为5%的氯化钠溶液0.06%,水化时间60min时,胶杂脱除率为72%,与自然沉降处理16 d后油中胶杂含量水平相当。生育酚、木脂素和植物甾醇的含量表明脱胶油质量较高。此外,自然沉降协同氯化钠脱胶生产的芝麻香油具有明亮的颜色,其风味保留良好。 (3)为了提高胶杂絮凝沉降进程,考虑到加入电解质溶液后需快速使电解质溶液分散到芝麻香油中,因此借助超声波对其进行辅助处理。以自然沉降12 h后的芝麻香油为研究对象,研究了自然沉降协同超声辅助磷酸钠脱胶对芝麻香油脱胶效果的影响。结果表明,磷酸钠溶液添加量0.06%、磷酸钠溶液质量浓度7%、超声时间10 min、超声功率240 W的条件下,胶杂脱除率为79%,与自然沉降处理25 d后油中胶杂含量水平相当。与传统的自然沉降相比,自然沉降协同超声辅助磷酸钠脱胶降低了芝麻香油氧化稳定性,酸价、过氧化值、水分含量增加,油脂色泽改善。脂肪酸组成无显著变化,γ-生育酚、芝麻素和芝麻林素保留率在60%以上。吡嗪、呋喃类化合物保留率分别为78%,46%,自然沉降协同超声辅助磷酸钠脱胶对芝麻香油香气化合物浓度影响显著,感官属性强度变弱。 (4)二氧化硅凭借其高比表面积和多孔结构实现吸附脱胶,是一种绿色、高效的植物油脱除磷脂技术。本研究向自然沉降12 h后的芝麻香油中加入油重的0.08%的二氧化硅,在搅拌速度为150 r/min时处理15 min,通过分析磷脂、酸价、过氧化值、生育酚和风味物质的变化,研究自然沉降协同二氧化硅吸附对芝麻香油的脱胶效果。结果表明,自然沉降协同二氧化硅脱胶后,胶杂脱除率为69%,与自然沉降处理30 d后油中胶杂含量水平相当。γ-生育酚、木脂素保留率达70%以上。含氮、含氧类化合物保留率分别为88%,82%,坚果味等芝麻香油特征香气保留良好。 (5)机榨饼粉作为油料机械压榨后的副产物,富含纤维素和多孔结构,具备吸附性能和助滤潜力。本研究以自然沉降12 h后的芝麻香油为原料,向芝麻香油中添加0.5%的机榨饼粉,在搅拌速度为150 r/min时处理40 min,对机榨芝麻饼粉助滤脱胶效果进行研究。结果表明,自然沉降协同机榨饼粉处理后,胶杂脱除率为65%,与自然沉降处理28 d后油中胶杂含量水平相当。与自然沉降相比,自然沉降协同机榨饼粉脱胶降低了芝麻香油氧化稳定性,但γ-生育酚、芝麻素、芝麻林素保留率较高。自然沉降协同机榨饼粉脱胶对芝麻香油中2,5-二甲基吡嗪等关键物质保留良好,感官品质无显著差异。 综上所述,将自然沉降12 h后的芝麻香油分别经电解质脱胶、超声辅助、机榨饼粉吸附、二氧化硅吸附等工艺进行处理后,油中胶杂脱除率分别为72%,79%,65%,69%,芝麻香油整体香气轮廓未发生改变。本研究不仅为芝麻香油的工业化生产提供科学依据,还推动芝麻香油加工技术的创新和发展,提高企业的经济效益和社会效益,对实现营养成分和风味化合物保留与适度精制工艺的协同发展具有重要的科学意义与应用前景。