1 陕西科技大学材料科学与工程学院，西安 710021
2 上海大学文化遗产与信息管理学院，上海 200444
在Na2O-K2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2系陶瓷釉中，通过引入2%~7% (质量分数)的Nb2O5，制备出蓝、青色的非晶光子结构色釉。采用紫外-可见反射光谱、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等研究Nb2O5加入量对釉色、分相结构及元素分布的影响，并揭示其对非晶光子结构色的调控机制。结果表明：随着Nb2O5加入量的增多，釉中[NbO4]四面体转变为[NbO6]八面体，其作为网络修饰体存在于釉中，使得高温下釉熔体的黏度降低，分相液滴长大。并且，富集于分相液滴中的Nb元素提高了其与基相的相对折射率差，促使非晶光子结构色的波长向长波方向移动，釉色由蓝色向青色发展。
五氧化二铌 非晶光子 结构色釉 分相 niobium pentoxide amorphous photonic structural color glaze phase separation
1 中铁二十三局集团有限公司, 成都 610072
2 四川大学 水利水电学院 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室, 成都 610065
在水平缓倾岩层中进行隧道爆破开挖时, 由于水平软弱夹层的存在, 导致隧道爆破施工时各部位出现严重的超欠挖问题。以穿越水平砂页岩互层的成昆铁路保安营隧道为工程依托, 采用LS-DYNA软件对不同厚度的砂页岩互层隧道爆破效果进行模拟分析, 提出了合理的爆破控制参数, 并通过现场爆破试验验证了参数的可靠性。主要研究成果为: ①在水平岩层中爆破开挖时, 岩体沿水平方向损伤范围较大, 岩体裂纹沿水平方向扩展较深, 尤其是砂岩与页岩交界的地方; 而沿垂直方向破损范围较小, 炸药能量利用率较低。②水平砂岩互层围岩爆破效果受炮孔间距和软弱页岩厚度影响显著; 页岩夹层厚度较薄时, 应选用较小炮孔间距; 随着页岩夹层厚度的增大, 布置较大炮孔间距并结合空孔则可以有效地生成可控裂缝, 取得较好的光面爆破效果。③确定了不同厚度砂页岩互层围岩爆破的最优炮孔间距: 页岩厚度为5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、30 cm时, 炮孔间距最优取值分别为42 cm、46 cm、50 cm、54 cm; 在水平岩层中采用钻爆法施工时, 必须严格把控炮孔位置, 尽可能降低爆破振动。
隧道 水平层状围岩 软弱夹层 爆破参数 现场试验 tunel horizontal layer of rock weak interlayer blasting parameters field test
东南大学大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心，江苏 南京 210096
光场显微粒子图像测速技术通过单光场相机即可实现微尺度三维速度场的测量，但单光场相机角度信息有限，导致粒子重建的轴向分辨率低、重建速度慢。基于此，提出一种基于卷积神经网络深度学习模型的光场显微粒子三维空间分布重建方法，以实现粒子三维分布的高分辨率快速重建。首先，根据光场显微成像模型，基于粒子的实际发光特性生成模拟光场图像，进而构建“粒子空间分布-光场图像”数据集；然后，耦合光场显微成像特点，建立卷积神经网络深度学习模型，通过“粒子空间分布-光场图像”数据集对模型进行学习和训练，获得光场显微三维粒子空间分布预测模型，并对预测模型的性能进行评价；最后，测量水平微通道层流流动中的示踪粒子空间分布和三维速度场。模拟和实验结果表明：相比常规的反卷积方法，所提方法的粒子重建轴向分辨率提高79.3%，基本消除了粒子重建的拉伸效应；单张图像重建时间仅为0.243 s，可以满足实时测量的需求。
图像重建技术 微尺度流动 深度学习 三维粒子场 光场显微粒子图像测速技术 光学学报
2023, 43(21): 2115002
1 陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西省无机材料绿色制备与功能化重点实验室，西安 710021
2 上海大学文化遗产保护基础科学研究院，上海 200444
以异丁基三乙氧基硅烷(IBTES)和正硅酸乙酯、钛酸丁酯为主要原料，利用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了IBTES-TiO2@SiO2复合溶胶。并通过XRD、FT-IR、SEM、TEM等手段研究了IBTES-TiO2@SiO2的物相组成、微观形貌以及砂岩防护后涂层表面的超疏水、自清洁、耐候性能。结果表明:IBTES-TiO2@SiO2复合涂层的水接触角最高可达162°，且具有优异的自清洁性；喷涂处理后，砂岩的水蒸气透过性能依然保持良好，水蒸气透过量仅降低3.4%。IBTES-TiO2@SiO2复合涂层具有优异的耐候性能，TiO2@SiO2颗粒的加入可有效提高砂岩的耐酸、耐碱和耐紫外线老化性能。在300 h人工加速老化实验中，砂岩表面涂层依然具有超疏水防护性能。IBTES-TiO2@SiO2复合涂层对砂岩石质文物具有良好的防护效果，适用于砂岩石质文物保护。
异丁基三乙氧基硅烷 超疏水涂层 耐候性能 砂岩石质文物 防护性能 TiO2@SiO2 TiO2@SiO2 isobutyltriethoxysilane super-hydrophobic coating weather resistance sandstone cultural relic protective performance
采用现场测试和数值分析相结合的方法, 研究了孤石深孔爆破对临近竖井结构振动影响。结果表明：减振孔可以有效减缓孤石爆破对竖井基坑围护桩的破坏; 隔离孔可以保证相临爆区孤石的完整性; 增加孤石爆破分区, 减小炮孔间距, 减少一次爆破量, 可以有效控制竖井爆破振速。以孤石分区5区为例, 将炮孔间距调整为0.5 m×0.4 m, 炸药直径调整为32 mm, 竖井监测点爆破振动速度可以控制在2 cm/s以内, 保证临近结构物的安全性, 且孤石爆破效果满足盾构掘进要求。
孤石 深孔爆破 竖井 减振措施 boulder deep-hole blasting shaft vibration damping measures
东南大学能源与环境学院火电机组振动国家工程研究中心, 江苏 南京 210096
针对光场粒子图像测速(PIV)技术中介质折射率变化及镜头畸变等因素而导致权系数计算误差较大的问题,提出一种基于体标定追迹技术的光场PIV权系数计算方法。该方法首先通过体标定方法建立空间物点与微透镜之间的映射关系,然后利用光线追迹技术计算控制体内的离散体素对像素的权系数,最后将该方法计算的权系数与直接追迹法计算的结果进行比较,并对标定板特征点的空间位置进行重建实验研究。实验结果表明,体标定追迹法计算出的权系数与直接追迹法的计算结果高度吻合;重建获得的标定板特征点在横向和深度方向上的位置误差分别小于0.002 mm和0.250 mm。
图像处理 体重建 光场PIV 体标定 权系数 光学学报
2021, 41(20): 2010001
