浙江理工大学学报

2024年11月10 00:00

PVA-AgNWs@PVA水凝胶纤维制备及传感性能研究

楼恒屹，万军民 — 2024年11月10 00:00

为解决传统纤维基传感器功能单一与应变范围窄的缺点，以聚乙烯醇(PVA)为水凝胶基材、银纳米线为芯层填料、温敏粉末为皮层填料，采用同轴湿法纺丝技术制备PVA-AgNWs@PVA水凝胶初生纤维，将初生纤维置于4 mol/L氯化钠溶液中浸泡72 h制得PVA-AgNWs@PVA水凝胶传感纤维；对PVA-AgNWs@PVA水凝胶纤维的温度和拉伸传感性能进行测定。结果表明：PVA-AgNWs@PVA水凝胶纤维在环境温度小于17 ℃时呈深蓝色，18～27 ℃时呈蓝灰色，28～35 ℃时呈淡红色，大于36 ℃时呈灰白色；该水凝胶纤维断裂伸长率为374%，拉伸强度为3-65 MPa，电导率为5-12 S/m，应变灵敏度为3-57，在高频次运动状态下相对电阻变化一致。该文制备的PVAAgNWs@PVA水凝胶纤维具有优异的温度和拉伸传感性能，在柔性可穿戴设备领域具有潜在的应用价值。

PEG的分散性及结构对PEG化胶束在BSA溶液中稳定性的影响

林超，袁于民 — 2024年11月10 00:00

聚乙二醇（Polyethylene glycol, PEG）化胶束在体外的稳定性是其作为纳米药物载体的重要参考指标。将不同分散性和结构的PEG，与十八烷酸、十四烷酸、1,2-二硬脂酸3-磷脂酰乙醇、胆固醇、维生素E琥珀酸酯、N,N双十四烷基胺和抗癌药物紫杉醇等合成一系列两亲性聚合物；分析在相同疏水段的条件下，PEG的分散性和结构对其胶束临界胶束浓度（Critical micelle concentration, CMC）、粒径以及在牛血清白蛋白（BSA）溶液中的稳定性的影响。结果显示：PEG的分散性对线形PEG化胶束的CMC和粒径影响不明显，分支结构的PEG化胶束在CMC和粒径上均显著小于线形PEG化胶束；在BSA溶液中，分支结构的PEG化胶束的稳定性显著优于线形单分散的，多分散PEG化胶束的稳定性最差，PEG结构和分散性影响胶束的体外稳定性。该文结果为开发单分散PEG化胶束的药物递送系统提供了重要的理论依据。

一氧化氮释放壳聚糖复合水凝胶的制备及其抗菌性能评估

谢冉，李彬 — 2024年11月10 00:00

为了获得能够抵御细菌感染的伤口敷料，将原儿茶醛（PA）和氯化铁配位形成PA/铁离子螯合物（PA/Fe），并通过希夫碱反应与羧甲基壳聚糖（CMCS）交联形成水凝胶，在水凝胶中负载一氧化氮（NO）供体分子N,N′二仲丁基N,N′二亚硝基1,4苯二胺（BNN6）,得到BNN6@CMCS PA/Fe复合水凝胶；对BNN6@CMCS PA/Fe的结构和性能进行表征，评估其生物安全性及体外抗菌性能。结果表明：该水凝胶具有优良的力学性能和高溶胀率（1169%），能够黏附于多种材料表面，并具有自愈合能力和生物相容性；在405 nm光照下，水凝胶中的BNN6分解释放NO的速率达到了7-2 μmol/(L·h)，并且水凝胶在808 nm光照下表现出光热效应，10 min平均升温36-5 ℃；该水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长表现出了显著的抑制效果，其中通过NO对细菌的抑菌率均超过93%，通过光热效应的抑菌率均超过99%。该研究为气体释放敷料应用于促进细菌感染伤口的愈合提供了理论依据。

引入静电相互作用的SiO 2纳米复合水凝胶制备及其性能研究

余浩，程瑟翰，隆湘，傅雅琴，钱晨 — 2024年11月10 00:00

提升纳米粒子与凝胶高分子网络的结合程度以改善两者之间的异质性，对于提升纳米复合水凝胶的力学性能极为关键。为此，在纳米复合水凝胶中引入静电相互作用，进一步提升复合凝胶的力学性能。首先，对纳米二氧化硅（SiO 2）进行表面改性，制备聚对苯乙烯磺酸钠（PSS）接枝的PSS SiO 2纳米粒子；再将其与聚N, N, N 三甲基 3 (2 甲基烯丙酰氨基) 1 氯化丙铵（PMPTC)共聚改性的聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶复合，制备得到PSS SiO 2/P(AM co MPTC)纳米复合水凝胶；研究PSS SiO 2/P(AM co MPTC)复合水凝胶中PSS SiO 2纳米粒子的—SO - 3与PMPTC的—N +(CH 3) 3间的静电相互作用对其微观形貌、溶胀性能、流变性能和力学性能的影响。结果表明：通过PSS SiO 2纳米粒子表面聚阴离子与水凝胶网络聚阳离子间形成的静电相互作用，SiO 2纳米粒子与水凝胶基体间的结合程度显著增强。与添加纯SiO 2纳米粒子的SiO 2/P(AM co MPTC)纳米复合水凝胶相比，添加PSS SiO 2纳米粒子的PSS SiO 2/P(AM co MPTC)纳米复合水凝胶力学性能提升明显，最优组分的拉伸模量可达160 9 kPa、强度为95 7 kPa、韧性为31 1 kJ/m 3，分别提高了176%、297%和556%，并表现出反聚电解质效应的盐响应行为。该研究表明，纳米粒子与复合凝胶基体之间静电相互作用的引入，有助于进一步提升复合水凝胶的力学性能，同时赋予其类似反聚电解质效应的盐响应行为。该设计策略对开发高性能纳米复合水凝胶具有一定的参考价值。

石蜡/TOCNF相变气凝胶的制备及结构性能调控

卢静，孙龙飞，赵寒飞，魏璐琳，刘琳 — 2024年11月10 00:00

为了防止固液相变材料在相变过程中的液体泄漏，提高相变材料的稳定性，减少团聚，增加传热表面积，以TEMPO氧化纤维素纳米纤维（TEMPO oxidized cellulose nanofibers，TOCNF）作为稳定剂，以石蜡作为油相，经过高速分散得到石蜡/TOCNF Pickering乳液（paraffins/TOCNF Pickering emulsion，PTPE），并将其与作为气凝胶主体的TOCNF混合，通过冷冻干燥制备石蜡/TOCNF相变气凝胶（paraffins/TOCNF phase change aerogels, PTA )；分析TOCNF质量分数、溶液pH值对Pickering乳液尺寸形貌及稳定性的影响，探讨不同Pickering乳液添加量下所得PTA的形貌结构、储热容量、热稳定性和力学性能等。结果表明：当稳定剂TOCNF质量分数为0.5%、pH值为7~11时，所得Pickering乳液粒径较小且尺寸均一，平均粒径分布在8.3 ~14.8 μm，具有优异的稳定性；经乳化分散后，石蜡颗粒均匀镶嵌在PTA孔壁表面，无液体泄漏。所得PTA潜热值可高达225.8 J/g，并具有良好的机械性能。该文以TOCNF作为乳化剂和气凝胶的骨架，通过Pickering乳液模板法制备的具有三维多孔网络结构的相变气凝胶，一定程度上解决了目前纤维素复合相变气凝胶存在的液体泄漏、潜热低与机械强度差等难题。

微波诱导马来酸酐固相接枝聚丙烯的制备及性能研究

祝萌，彭文俊，张先明 — 2024年11月10 00:00

聚丙烯(PP)作为通用塑料存在常规产品过剩与功能化产品严重短缺的问题，对PP进行接枝改性是实现其高性能化的重要方法。利用微波诱导固相接枝的方法，将极性单体马来酸酐(MAH)接枝在PP表面，通过添加第二单体苯乙烯(St)来提高接枝率，并对制备的马来酸酐接枝聚丙烯(PP g MAH)进行特性表征。结果表明：红外谱图显示PP成功接枝了MAH和St，添加St后最大接枝率可高达1.4%；改性后的接枝产物熔点几乎不变，而结晶温度有所提高，达到110.8 ℃；熔体流动速率均低于30 g/10min，较PP（38.7105 g/10min）下降明显，复数黏度更是从53.828 Pa·s提升至419.46 Pa·s；PP与水接触角从125.4°最多降至100°，PP g MAH的极性提高，亲水性能改善。该研究利用微波诱导PP固相接枝MAH，方法简单高效，在获得高接枝率的同时避免了分子量下降，改善了材料的性能，具有较为广阔的应用前景。

在线衍生HPLC快速测定聚酯纤维中TPA与IPA的含量

郎巧文，陈海相，李冲，王大伟，冯敏 — 2024年11月10 00:00

聚酯纤维在氢氧化钾乙醇溶液中解聚，解聚液用水定容后采用在线衍生高效液相色谱法（HPLC）分析苯二甲酸，建立了快速测定聚酯纤维中对苯二甲酸（TPA）与间苯二甲酸（IPA）含量的方法。结果表明：聚酯纤维在65 ℃氢氧化钾乙醇溶液中振荡处理35 min后完全解聚；在190～360 nm检测波长范围内，TPA和IPA的最大吸收波长分别为196、212 nm，次吸收波长分别为241、220 nm，流动相为乙腈水（0.1%甲酸， V 乙腈∶V 水=15〖DK〗∶85）时的保留时间分别为6.038、7.776 min；TPA和IPA的检出限分别为0.50、1.58 mg/L，加标回收率高，相对标准偏差小。该方法样品前处理简单，分析快捷，结果可靠。

石墨/4H碳化硅纳米多孔阵列光阳极的制备及其光电催化性能研究

裴岩，王蓉，崔灿，徐凌波 — 2024年11月10 00:00

为提高4H碳化硅（4H Silicon carbide，4H SiC）纳米材料的光电催化性能，采用两步阳极氧化法制备了4H SiC纳米多孔阵列（Nanoporous array，NA），并通过高温退火制备石墨/4H SiC NA光阳极；通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、高分辨多功能光谱仪和电化学工作站对石墨/4H SiC NA光阳极的形貌、结构和性能进行了表征。结果表明：阳极氧化法能够刻蚀出纳米多孔，有效提高了4H SiC的比表面积，同时增强了电解液与材料的接触面积；经过退火处理后，4H SiC NA光阳极表面含有分散的石墨；在光照和暗场条件下石墨的存在增强了光生载流子的分离效果，经过优化的4H SiC NA光阳极在光功率100 mW/cm 2的模拟太阳光照条件下，相对于可逆氢电极（Reversible hydrogen electrode，RHE），其光电流密度在1 23 V达到4 72 mA/cm 2，相比4H SiC NA光阳极提升了4 14 mA/cm2。该论文结果研究为提升基于4H SiC材料的光电催化制氢性能提供了一种新思路。

聚合物基复合材料用预处理秸秆纤维的研究进展

赵飞阳，向双飞，赵叔军，付飞亚，刘向东 — 2024年11月10 00:00

近年来，秸秆纤维在生物基复合材料的研发中备受关注。秸秆纤维具有丰富的物产资源和广阔的应用前景，但纤维表面含有大量羟基，与非极性聚合物基体的复合界面相容性较弱，导致其复合材料整体性能不佳。该文详细综述了秸秆纤维预处理的方法，包括物理法、化学法、生物法、物理化学联合法和其他预处理法，讨论了秸秆预处理方法对聚合物基复合材料性能的影响，比较了不同秸秆预处理技术的优缺点及应用前景，在此基础上对秸秆纤维预处理研究进行了展望,以期为新型复合材料的设计和开发提供参考。

波纹管通孔柱的抗震性能及承载力分析

洪艳，卢旦，李昆松，崔暘，杨博 — 2024年11月10 00:00

针对波纹管通孔柱的抗震性能及承载力是否能够达到“等同现浇”的问题，通过拟静力试验分析波纹管通孔柱试件（包含1个无缺陷柱和1个含有30%灌浆缺陷的预制柱）的滞回性能、骨架曲线、位移延性、刚度退化、耗能能力等各项抗震性能指标，给出波纹管通孔柱的承载力计算公式。拟静力试验表明：波纹管可以产生有效的环向约束作用，波纹管通孔柱可达到“等同现浇”的要求；波纹管内含30%及以下的灌浆缺陷会削弱预制柱的抗震性能，但影响较小；波纹管通孔柱承载力公式计算结果与试验结果较吻合。该研究可为波纹管通孔柱在装配式结构领域中的应用及相应规范的编制提供一定的理论依据。

城市生活垃圾中纤维素与木质素随龄期变化的规律

王成豪，张振营 — 2024年11月10 00:00

在填埋过程中，生活垃圾中的纤维素与木质素含量会随着填埋龄期的增加而发生变化。为了研究垃圾中纤维素与木质素随龄期变化的规律，采用美国国家可再生能源实验室方法，分别测定了杭州天子岭垃圾填埋场的不同龄期城市生活垃圾（Municipal solid waste, MSW）及机械生物处理（Mechanical biological treatment, MBT）垃圾中纤维素与木质素含量，分析了MSW中纤维素与木质素含量随龄期的变化规律以及MBT垃圾和MSW在纤维素与木质素含量上的差异。结果表明：MSW中纤维素、木质素的降解速率均随龄期的增加由快变慢，但纤维素降解速率远大于木质素；纤维素与木质素比值随着龄期的增加而减小，其减小的幅度逐渐变小并趋于平缓。MBT垃圾中纤维素含量相较于新鲜垃圾出现了显著下降，同时木质素在剩余垃圾中所占比例明显增大。天子岭垃圾填埋场的MBT技术手段处理效果较好，可以作为新建垃圾填埋场处理垃圾的技术参考，也可作为已建垃圾场技术升级的参考。该研究采用定量试验验证了MBT技术的优势，为MBT技术推广提供了有力支撑。

基于时序Petri网的机器人柔性作业车间无死锁调度优化算法

陈海波，张超隆，董建明 — 2024年11月10 00:00

研究了一类源于芯片生产等智能制造领域的机器人柔性作业车间调度问题。针对该类问题在算法设计过程中，需要同时考虑工件加工、机器人运输和死锁求解等带来的问题，提出了一种基于时序Petri网的无死锁调度优化算法。首先，对问题进行时序Petri网建模，提出了一种基于Petri网变迁串的解表示形式，以方便死锁求解和算法寻优；其次，通过对问题死锁的结构分析和分类，提出了一种死锁判断和求解算法，并证明了算法可在多项式时间内求解任意类型死锁，同时也能在一定程度上保证解的优良结构；最后，提出了问题的一种离散蜂群算法求解方案，在算法寻优过程中进行实时死锁求解以保证解的可行性和较快的收敛速度。不同规模实例的数值实验和与问题最优解及最优解下界的比较分析表明，提出的算法对不同类型实例都体现了较好的性能和较低的时间复杂度。该研究为复杂作业车间实时调度问题的算法研究提供了新思路和方法。

基于扩散常微分方程的医学图像异常检测

胡显耀，靳聪明 — 2024年11月10 00:00

为了识别与正常生理状态显著偏离的异常医学图像，基于异常图像相关特征往往分布于特征空间低密度区域的假设，提出了一种神经网络辅助的基于扩散常微分方程(Ordinary differential equations, ODE)的医学图像异常检测方法。该方法首先利用扩散ODE估计图像特征的似然值；然后构建神经网络，拟合图像特征在不同时刻由扩散ODE估计的似然值；最后通过扩散ODE估计的似然值和神经网络估计的似然值的加权平均得到异常分数，异常分数较大的图像被认定为异常图像。此外，为了确定异常图像的异常区域，提出了一种基于图像重构的异常定位方法，通过计算重构误差来定位异常区域。在BraTS2021脑肿瘤数据集和X射线胸透数据集上进行数值实验，结果表明该异常检测方法的异常检测性能大幅优于现有方法，且具有较好的鲁棒性。该研究提出的无监督医学图像异常检测方法和异常区域定位方法可为临床诊疗提供丰富的信息支持，有望减轻医生的工作量。

带参数敏感度的最优权衡投资组合问题的半定规划松弛

王琳，洪陈春，罗和治 — 2024年11月10 00:00

考虑带参数敏感度的最优权衡投资组合问题，其模型是一个非凸非可微优化问题，其中目标函数含有极大和极小函数。将该优化问题变换为一个等价的非凸二次约束二次规划问题，提出了等价变换问题的一个紧的半定规划松弛，并估计了其与原问题之间的间隙。数值结果表明，该半定规划松弛可以有效找到大多数测试问题的全局最优解，且计算时间优于求解器GUROBI，从而为寻求问题的一个好的近似解提供方法。

带参数敏感度的最优权衡投资组合问题的半定规划松弛

王琳，洪陈春，罗和治 — 2024年11月10 00:00