西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031
为提高钛合金的耐磨性能，本课题组设计了一种Stellite6和Ti粉的复合合金粉末20% Stellite6＋80% Ti，并通过预热和保温处理，在Ti-6Al-4V(TC4)基材上激光熔覆了与基材结合良好的熔覆层，然后对熔覆层的物相、显微组织、元素分布、晶粒尺寸、硬度和耐磨性进行了研究。结果表明：熔覆层中的主要物相为β-Ti和CrTi4固溶体，晶粒细小；在保温冷却过程中发生了相分离(β→β′＋β)；Co、Cr、W等原子的固溶强化、细小晶粒的细晶强化、第二相β′的弥散强化，使得熔覆层的硬度比基材提高了80 HV左右，磨损量减少了38%。
激光技术 Ti/Stellite6复合涂层 Ti-6Al-4V 硬度 耐磨性 中国激光
2022, 49(11): 1103003
1 盐城工学院 机械工程学院，江苏 盐城 224051
2 南京航空航天大学 材料科学与技术学院，江苏 南京 221110
3 深圳市大族光伏装备有限公司，广东 深圳 518103
4 江苏润阳悦达光伏科技有限公司，江苏 盐城 224000
为研究多脉冲激光的热累积效应对硼掺杂纳米硅薄膜熔覆过程的影响，采用单温模型，利用三维有限元方法对激光与硅薄膜的相互作用过程中温度场的分布进行了数值模拟，得到了多脉冲激光耦合情况下的温度场变化规律。仿真结果表明：与单脉冲相比，在多脉冲激光作用下，峰值温度增加了3.2%，熔池尺寸扩大了18.75%，同时热影响区范围也明显增加；激光辐照后，熔覆层表面温度下降，但基体温度仍会继续上升，多脉冲热累积效应为纳米硅薄膜中硼元素扩散提供了有利条件。最后，通过单脉冲及多脉冲激光熔覆实验，分析了熔覆硅薄膜后的熔覆层表面状况的差异，并获得了激光熔覆辅助硼元素扩散的一般规律，为硼掺杂纳米硅薄膜的激光辅助扩散技术在半导体器件中的应用提供了条件。
硼掺杂纳米硅薄膜 激光熔覆 多脉冲激光 温度场 硼扩散 B doped Si nano-film laser cladding multi-pulse laser temperature field B diffusion 红外与激光工程
2021, 50(10): 20210023
西南交通大学材料科学与工程学院, 材料先进技术教育部重点实验室, 四川 成都 610031
采用激光选区熔化技术制备24CrNiMo合金钢,研究不同扫描策略下成形件的显微组织、相组成和热疲劳性能。结果表明:24CrNiMo合金钢的显微组织由粒状贝氏体、马氏体和少量残余奥氏体构成。不同扫描策略下成形件的相组成均为α-Fe和少量γ-Fe,扫描策略对成形件相组成的影响较小。与旋转扫描策略相比,0°直线扫描策略下晶粒的生长具有较强的取向性;旋转扫描策略改变了相邻层间的散热方向,破坏了晶粒的外延生长模式,晶粒取向随机,显示出弱织构;0°直线扫描路径与热疲劳缺口的方向平行时,该扫描策略下的成形件具有最大的裂纹扩展速率,最终裂纹长度可达到1162 μm。热应力和氧化作用是热疲劳裂纹扩展的重要原因。
激光技术 24CrNiMo合金钢 激光选区熔化 扫描策略 热疲劳性能 中国激光
2021, 48(22): 2202004
1 武汉大学 印刷与包装系, 湖北 武汉 430279
2 武汉东湖学院, 湖北 武汉 430212
比率型荧光传感器由于具有抗干扰能力强和灵敏度高等优点, 在食品安全、金属离子检测、环境污染分析等许多领域显示出巨大的应用潜力。而碳点作为一种新型荧光材料, 不仅具有优良的荧光性能, 而且毒性低、易于表面功能化, 非常适合构建比率型荧光传感器。本文就近年来比率型碳点荧光传感器在检测领域的研究进展进行综述, 重点阐述了碳点的荧光检测机理, 并根据碳点使用情况的不同, 对不同类型的比率型碳点荧光传感器进行了分类总结。最后提出了该领域亟待解决的困难和问题, 并对其在分析物检测方面的发展方向进行了展望。
比率型传感器 碳点 检测机理 可视化检测 ratiometric sensor carbon dots detection mechanism visual detection
武汉大学 印刷与包装系, 湖北 武汉 430079
以乙二醇和丙三醇为碳源, 用一元醇(异丙醇和乙醇)为对比, 通过溶剂热法制备得到碳点。通过傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱和激发光谱对所制得的碳点进行表征和分析, 探讨了不同碳源对碳点的表面官能团、荧光性能等的影响, 从而分析其荧光的发光机理。结果表明: 乙二醇与丙三醇制备的碳点含有CC键和CO键, 均在365 nm光激发后在450 nm处有荧光峰; 而一元醇是由C—OH基团中的孤对电子产生荧光, 碳源分子中羟基含量对碳点的荧光性能有很大影响, 羟基含量越高, 越容易形成双键结构。
碳点 醇溶剂 羟基 荧光性能 carbon dots(CDs) alcohol hydroxyl fluorescence performance
1 上海大学通信与信息工程学院，上海 200444
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
研究表明跌倒是我国老年人伤害的主要原因，而且超过一半的跌倒发生在家中。如果我们能及时发现老人跌倒并进行有效处理，就会降低跌倒对老人的伤害。因此为了检测老年人室内跌倒行为，本文从低分辨率的红外图像中，提取出4 种对跌倒敏感的特征，同时使用K 近邻算法进行分类来判断是否发生跌倒。另外，本文还设计了一套基于该算法的老年人跌倒检测系统，它具有保护隐私、准确度高、安装方便的优点。最后通过实验测试表明该跌倒检测算法的准确率高达91.25%。
跌倒检测 红外传感器 K 近邻算法 多特征提取 fall detection infrared sensors KNN multi feature extraction
中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所, 中科院生物医学检验技术重点实验室, 中国 江苏 215163
为了实现对近红外荧光的高分辨率扫描, 设计了工作在近红外光谱区的激光共聚焦光学系统。采用结构简单的凹凸双透镜物镜实现了照明光路和发射光路的设计, 并采用Zemax软件进行了光学设计和仿真。实验表明: 照明光路的聚焦弥散斑小于1 μm, 照明针孔处的聚焦光斑小于40 μm, 满足照明针孔的尺寸要求; 发射针孔处的聚焦光斑小于10 μm, 满足探测针孔尺寸要求; 同时照明光路和发射光路的MTF曲线的截止频率都分别满足其衍射极限分辨率的要求, 照明光路在全视场空间分辨率420 lp/mm处MTF>0.08, 发射光路在全视场空间频率400 lp/mm处MTF>0.07。
光学设计 近红外荧光扫描 激光共聚焦 optical design near infrared fluorescence scanning confocal laser scanning Zemax Zemax
1 武汉大学 印刷与包装系, 湖北 武汉430000
2 武汉大学 微电子与信息研究院, 湖北 武汉430000
3 华中科技大学 物理学院, 湖北 武汉430000
将不同质量分数的阻聚剂对叔丁基邻苯二酚(TBC)添加到聚合物分散液晶(PDLC)中, 采用聚合诱导分相法制取PDLC膜。通过扫描电镜观测PDLC的微观形貌, 并采用图像处理和统计学的方法分析PDLC中液晶微滴的大小和分布, 研究了阻聚剂对PDLC电光性能的影响。结果表明: 阻聚剂对PDLC混合物的固化产生了延缓聚合作用, 明显影响了PDLC膜中液晶微滴的大小和分布, 降低了PDLC膜的关态透过率；当阻聚剂的添加量为 0.5%时, PDLC膜电光性能最好, 对比度达到23。
阻聚剂 电光性能 图像处理 PDLC polymer dispersed liquid crystals polymerization Inhibitor electro-optical pro-perties image-processing
