中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083
高校开展工程爆破实验教学本身存在局限性，爆破危险品难以申购、实验环境安全标准严苛、实验操作危险性高且可重复性低等问题无法妥善解决。该文以中国矿业大学（北京）工程爆破实验课程为例，论述了建设虚拟仿真实验资源的必要性，介绍了工程爆破虚拟仿真实验教学平台以及实验资源建设的设计思路与过程。为最大程度还原真实场景，研发团队多次前往炸药工厂实地拍摄取材，结合理论课程内容，正确引导学生开展炸药爆速测试、猛度测试、起爆网络连接设计以及炮孔布设方案等实验内容，努力探索线上线下教学相结合的个性化、智能化实验教学新模式。
虚拟仿真 工程爆破 实验教学 virtual simulation engineering blasting experimental teaching
国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室, 长沙 410073
二氧化硅气凝胶是一种具有高孔隙率、高比表面积、低热导率等诸多优异特性的纳米多孔材料, 在航天、化工、建筑等众多领域有着广阔的应用前景。但是, 二氧化硅气凝胶的网络骨架存在本征陶瓷脆性, 限制了其实际应用。本文从气凝胶纳米颗粒颈部强化设计角度出发, 介绍了液相强化法和气相强化法两类网络骨架强化策略的研究进展, 并对以上两种强化策略的增强机理进行了阐释, 最后对二氧化硅气凝胶网络骨架强化技术的发展方向提出了展望。
二氧化硅气凝胶 骨架强化 力学性能 交联 液相 气相 sililca aerogel network reinforcement mechanical property crosslinking liquid phase gas phase
红外与激光工程
2022, 51(2): 20210810
1 长春工业大学 化学工程学院, 吉林 长春 130012
2 海南科技职业大学, 海南 海口 571126
通过调控对六联苯(p-6P)诱导层和酞菁锌(ZnPc)蒸镀工艺条件, 研究了有机半导体小分子的结晶生长成膜与ZnPc有机薄膜晶体管(OTFT)器件电性能的关系。结果表明, p-6P在180~190 ℃较高的衬底生长温度和3~4 nm的生长厚度下能够形成更大的结晶畴以及对二氧化硅衬底表面更好的覆盖, 有利于诱导ZnPc小分子的结晶生长, 使晶畴的排列更加有序。同时通过X射线衍射分析晶体结构, 结果表明p-6P衬底温度的升高会明显提高ZnPc薄膜的结晶性。电性能研究发现, ZnPc蒸镀厚度的增加会显著提高器件的饱和电流和迁移率, 在异质诱导条件下, p-6P薄膜厚度为3 nm、ZnPc蒸镀厚度为20 nm时, 器件的饱和电流为1.08×10-6 A, 迁移率为1.66×10-2 cm2·V-1·s-1。
酞菁锌(ZnPc) 薄膜生长 有机薄膜晶体管(OTFT) 电性能 p-6P p-6P zinc phthalocyanine(ZnPc) films growth organic thin film transistor(OTFT) electrical properties
强激光与粒子束
2021, 33(3): 034004
1 合肥工业大学光电技术研究院特种显示技术国家工程实验室, 安徽 合肥 230009
2 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所传感技术联合国家重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
精确测量机动车排放尾气中的超细颗粒物粒径分布, 对于大气污染和人体健康风险评估意义重大。基于之前研发的单极性荷电器、平板差分电迁移分析仪 (PDMA) 和法拉第杯静电计 (FCE) 等模块, 研制了一款便携式超细颗粒物粒径谱仪, 可实时监测机动车排放尾气中 20 ～ 500 nm 的超细颗粒物粒径分布。开展了自研粒径谱仪的标定实验, 结果表明该粒径谱仪所测得的粒径峰值与 TSI 3081A/3082 筛选出的 40 nm 和 100 nm 的单粒径颗粒物相差 ± 5% 以内, 同时所测得数浓度与毕加索 (Pegasor) 颗粒物数浓度监测仪 (PPS-M) 测得的数浓度相差 ± 10%。进而针对不同型号机动车进行了外场实验, 实验结果表明汽油和柴油机动车排放尾气中的颗粒物数浓度主要集中在小于 40 nm 的粒径范围。此外在与商业仪器的比对实验中, 自研粒径谱仪测得峰值的中值粒径为 20 nm, 商业化的静电低压撞击器 (ELPI) 测得峰值的中值粒径为 17 nm, 二者相差 15%, 表明二者具有良好的一致性。
超细颗粒物 平板电迁移分析仪 法拉第杯静电计 粒径谱 ultrafine particle plate differential mobility analyzer Faraday cup electrometer particle size spectrum 大气与环境光学学报
2020, 15(6): 448
1 长春工业大学 化学工程学院， 吉林 长春 130012
2 长春理工大学 光电工程学院， 吉林 长春 130022
3 海南师范大学 物理电子工程学院， 海南 海口 571158
采用溶剂热法，以氧化石墨烯为前驱体制备了石墨烯量子点(GQDs)，将不同制备条件和质量分数的GQDs掺杂到聚3-己基噻吩和［6,6\]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM∶P3HT)中作为敏感层制备了太阳能电池器件。实验结果表明，敏感层掺杂0.2%质量分数的GQDs时，太阳能电池光电转换效率较未掺杂器件提高了16.45%。敏感层掺杂反应时间4 h和温度220 ℃制备的GQDs，获得低粗糙度和高紫外可见光吸收强度的敏感层薄膜，制备的太阳能电池器件光电转换效率为1.34%，较未掺杂GQDs器件提高了12.60%。因此，GQDs适宜的制备条件和掺杂浓度可以提高太阳能电池器件的光电转换效率。
石墨烯量子点 敏感层P3HT∶PCBM 聚合物太阳能电池 表面粗糙度 UV-Vis吸收光谱 graphene quantum dots active layer P3HT∶PCBM polymer solar cells surface roughness UV-Vis absorption spectra
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Jilin Yataizhongke Medical Equipment Engineering Technology Research Institute Holding Co., Ltd., Changchun 130000, China
4 Department of Biomedical Engineering, Binghamton University, State University of New York, Binghamton, NY 13902, USA
5 Jilin Provincial Key Laboratory of Photoelectric Equipment and Instrument Advanced Manufacture Technology, Changchun 130033, China
6 Changchun UP Optotech Holding Co., Ltd., Changchun 130033, China
We report on two strategies to design and implement the galvanometer-based laser-scanning mechanisms for the realization of reflectance confocal microscopy (RCM) and stimulated Raman scattering (SRS) microscopy systems. The RCM system uses a resonant galvanometer scanner driven by a home-built field-programmable gate array circuit with a novel dual-trigger mode and a home-built high-speed data acquisition card. The SRS system uses linear galvanometers with commercially available modules. We demonstrate video-rate high-resolution imaging at 11 frames per second of in vivo human skin with the RCM system and label-free biomolecular imaging of cancer cells with the SRS system. A comparison of the two strategies for controlling galvanometer scanners provides scientific and technical reference for future design and commercialization of various laser-scanning microscopes using galvanometers.
galvanometer reflectance confocal microscopy stimulated Raman scattering skin imaging cancer cells Chinese Optics Letters
2020, 18(12): 121703
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院 深海科学与工程研究所, 海南 三亚 572000
3 中国科学院大学, 北京 100049
为满足我国深海成像设备需求, 针对水下光学像差特点完成了全海深大视场光学成像系统设计。根据深海系统使用环境, 对光学参数与结构形式进行了分析与探讨; 采用常用玻璃及球面透镜设计, 完成了小型化低成本高性能的光学设计实例; 通过控制光线角度来提高光学系统能量利用率。选用YAG透明陶瓷为抗压窗口材料, 通过有限元力学分析仿真获得形变与抗压阈值。通过ANSYS软件分析窗口与支撑结构, 设计满足全海深11 000 m使用环境(120 MPa)要求。光学系统的工作波段为410~630 nm,视场角达80°, 相对孔径为1/2.8, 全视场MTF>0.3(@91 lp/mm)。该系统成像质量及光学窗口抗压性均满足深海成像科考需求。
光学设计 水下成像 大视场 海水光学特性 optical design underwater imaging wide field of view optical properties of seawater 光学 精密工程
2019, 27(11): 2289
