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关键词： 低共熔溶剂   多元醇   离子凝胶   柔性传感器  

摘要： 柔性可穿戴电子材料因具有良好的柔韧性,已在人工智能、运动监测、医疗检测、电池储能等领域展示出良好的性能,从而受到了广泛关注。离子凝胶是一类具有优异环境稳定性、良好机械性能、出色离子导电性以及多功能性的凝胶材料,已被广泛用于柔性可穿戴传感器的开发中。但目前已被开发出来的大部分离子凝胶仍然面临着原料制备条件苛刻、漏液现象普遍、力学性能不足、功能单一等问题,限制了其在柔性可穿戴传感器领域的应用。因此,开发具有良好环境稳定性、优异力学性能、功能丰富的离子凝胶成为主要趋势和需求。本论文利用具有成本低廉、导电性好、环境稳定、绿色环保等优势的低共熔溶剂（Deep eutectic solvents,DES）,设计并制备了两种具有优异性能的离子凝胶,并将其组装成柔性应变传感器进行应用。主要研究内容如下: 利用氯化胆碱（ChCl）和乙二醇（EG）形成的DES作为溶剂,将其引入到N-丙烯酰基甘氨酰胺（NAGA）单体中,聚合形成具有高氢键密度的聚丙烯酰基甘氨酰胺（PNAGA）离子凝胶。对其进行结构表征,探讨了在不同NAGA含量下离子凝胶的性能变化,并选出最佳性能的离子凝胶应用于传感测试。其中,DES起到了氢键密度调节剂和导电填料的双重作用,在明显改善离子凝胶溶剂保留能力的同时也为其提供了良好导电性,赋予其稳定的传感能力。该离子凝胶具有光学透过率高、导电性良好、机械性能稳定、使用温度范围宽等优异性能。由其组装的柔性压力传感器展示出了出色的传感性能（应力响应时间t=200 ms）,可用于区域物体应力识别和复杂信息表达。 利用氯化锌（ZnCl2）和聚乙二醇单甲醚200（MPEG 200）形成的DES作为溶剂,将其与硬单体甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）结合,聚合得到了聚甲基丙烯酸羟乙酯离子凝胶。该离子凝胶中含有丰富的金属配位键和氢键。对其进行结构表征,探讨了在不同HEMA含量下离子凝胶的性能变化,并对性能最佳的离子凝胶进行传感测试。该离子凝胶表现出良好的光学透过性、机械性能和环境稳定性。将其用于柔性压力传感器,具有快速应力响应行为（响应时间t=300 ms）,可实现对人体生理活动的实时检测。

关键词： 离子导体   弹性体   动态键   环境稳定性   柔性传感器  

摘要： 随着柔性电子设备的快速发展,对导电材料的要求也越来越高。通过将导电离子引入柔性聚合物基质构建的离子导体由于其高透明性、仿生的离子传导和良好机械柔韧性,是用于制备柔性电子传感器的理想材料。离子导体主要包括离子导电水凝胶、离子凝胶和离子导电弹性体。其中,离子导电弹性体具有高离子导电性、热稳定性以及非挥发性,在构建高稳定柔性离子传感器件方面展现出独特的优势。然而,作为聚合物基质的传统弹性体通常力学性能较差且缺乏功能性,限制了离子导电弹性体在柔性传感方面的应用。本论文通过调控弹性体内聚合物间的动态交联作用,制备了高强度聚合物弹性体,对其理化、力学及相关增强增韧机制进行了详细研究,进一步引入离子液体,构建了多功能高柔韧离子导电弹性体,在评价其力学和导电性能的基础上,详细研究了其作为柔性应变传感器和电极的实际应用。 首先,利用自由基共聚甲基丙烯酸甲酯（MMA）和2-[[（丁基氨基）羰基]氧代]丙烯酸乙酯（BCOMA）制备了共聚物弹性体,通过调控两种单体比例结合力学性能测试,选出具有优异力学性能的聚合物弹性体。进一步将疏水性离子液体1-乙基-3-甲基咪唑啉双（三氟甲基磺酰基）亚胺（[EMIM][TFSI]）引入上述弹性体,制备得到离子导电弹性体。通过理化测试和力学评价,结果表明由于离子液体的加入可与聚合物链间形成非共价作用,有效地调节离子导电弹性体的柔韧性。在最佳条件下,该离子导电弹性体展现出良好的拉伸强度（0.22 MPa）,优异的弹性（0.16 MPa）和高拉伸性（640%）。进一步研究发现,该离子导电弹性体还有良好的粘附性、低温稳定性以及长期环境稳定性等多种功能性。传感测试表明,离子导电弹性体具有应变传感特性并可实时监测运动信号。 其次研究了缩聚弹性体,以聚己内酯二醇（PCL）为软段,异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为硬段,含有动态二硫键的2-羟乙基二硫化物（HEDS）为扩链剂制备了聚氨酯弹性体。通过调控PCL与HEDS的比例,选出具有优异力学性能的聚氨酯弹性体,通过力学性能测试以及红外、流变学测试等理化分析,结果表明动态二硫键的引入提高了交联网络的动态性,增强了弹性体的柔韧性。在最优配比下,聚氨酯弹性体的韧性可达84.26 MJ/m3,最大拉伸强度为7.61 MPa,断裂伸长率为2013%。此外,弹性体还具有优异的恢复性能和抗撕裂性能。在聚氨酯弹性体中进一步掺杂离子液体[EMIM][TFSI]制得PCL-HEDS离子导电弹性体,传感测试表明,离子导电弹性体具有快速响应能力（响应时间低至0.173 s）、良好的循环稳定性及耐久性（500次循环）等良好的应变传感特性,可用于柔性可穿戴式离子传感器。

关键词： 干眼   脂质异常型   三花润目汤   超声雾化  

摘要： 目的: 观察自拟三花润目汤超声雾化法治疗脂质异常型干眼患者的临床疗效。 方法: 收集2023年1月至2024年1月期间,就诊于天水市中医医院眼科门诊的符合诊断及纳入标准的患者,随机分为三组(各33名),共99人。研究采用玻璃酸钠滴眼液治疗作为治疗组1,纯净水超声雾化并配合玻璃酸钠滴眼液滴眼治疗作为治疗组2,自拟三花润目汤超声雾化,并配合玻璃酸钠滴眼液滴眼治疗作为治疗组3。疗程均为4周。记录并比较每位患者治疗前、后的眼表疾病指数(OSDI)评分、中医临床相关症候评分、泪液分泌试验(SIT)结果、荧光素染色泪膜破裂时间(FBUT)、角结膜荧光素染色(FL)评分、睑板腺功能评分,并进行统计分析,对三种疗法的临床疗效进行评价。 结果: 1.本研究共纳入99例观察对象,最终92例完成,失访率为7.07%。治疗前三组患者的基线资料均无统计学差异(P>0.05),说明各项观察指标具有可比性。 2.经组内比较,三组患者治疗后SIT、FBUT较治疗前均上升;治疗后FL、睑板腺功能评分、OSDI评分和中医症候评分较治疗前均下降,差异均有统计学意义(P<0.05)。组间比较显示,治疗组3较治疗组1与治疗组2的SIT、FBUT评分上升更加显著,而FL、睑板腺功能评分、OSDI和中医症候评分的下降更加显著,治疗组3较治疗组1、治疗组2下降幅度更大,差异均有统计学意义(P<0.05);其中治疗组1与治疗组2的SIT评分差异无统计学意义(P>0.05),其余差异均有统计学意义(P<0.05),说明三组对患者干眼症状治疗效果有差异,其中治疗组3疗效更加显著。 3.治疗后,治疗组1、治疗组2与治疗组3的总有效率分别为61.29%、70.00%、83.87%。在此次研究条件下,治疗组3的总有效率高于其余两组。 4.治疗期间,治疗组1、治疗组2、治疗组3均未出现不良反应。 结论: 1.玻璃酸钠滴眼液、纯净水超声雾化疗法配合玻璃酸钠滴眼液及自拟三花润目汤超声雾化疗法配合玻璃酸钠滴眼液三组都可以有效地治疗脂质异常型干眼,均能改善FBUT、FL、SIT、睑板腺功能,降低OSDI及中医证候评分。 2.脂质异常型干眼患者接受的三组治疗中,自拟三花润目汤超声雾化配合玻璃酸钠滴眼液治疗效果更佳,中医药发挥了其独特的优势;且颗粒剂型的使用提供了更多便利,更好地发挥了中药的作用,具有临床推广与应用的价值。

关键词： 语义分割   视觉感知   冠层覆盖度   大豆育种  

摘要： 大豆是全球重要的粮油饲兼用作物与工业原料,其冠层结构具有高度遗传相关性并决定着植株对养分光照的竞争能力,从而大豆影响长势与产量。因此,试验田场景下的冠层覆盖度高通量准确提取是智能评价大豆品种优势的重要前提。随着深度学习的发展,语义分割方法有助于实现大豆冠层覆盖度端到端的提取,然而,针对育种试验田环境的特殊性,尚存一些关键技术亟待突破。首先,育种阶段作物遵循统一的栽培标准,相同品种大豆冠层具有近似的遗传表达,这些独有的先验信息尚未在冠层提取时被充分发掘与利用。其次,育种基因型多样,长势稀疏的大豆植株在遥感影像中像素占比极少,这为冠层结构提取带来挑战。最后,分割边界粗糙与覆盖度自动化评价的缺失加剧了大豆选种育种过程中覆盖度信息的提取难度。因此,本文拟针对自然环境下育种实验田中不同基因型的大豆植株,构建大豆冠层近地面遥感数据集,开展基于语义分割的大豆冠层覆盖度信息提取方法研究,主要内容包括: 1、针对大豆育种环境下栽培标准与品种多样的特点,提出了基于田间场景属性的特征映射编码方法。设计田间场景属性感知模块结合地块空间相关性与冠层区域同质性,构建田间场景属性聚合算子增强模型对冠层特征的归纳整合能力,并在此基础上提出基于田间场景属性渐进式聚合的编码器结构,为大豆冠层的特征提取提供更有效的新途径。通过与领域内先进的编码方法对比试验得知,基于田间场景属性的特征映射编码方法取得了最优的特征提取效果,能够实现土壤与冠层的准确区分与冠层密度的精准感知。 2、针对长势稀疏大豆冠层识别困难的问题,提出了基于冠层信息交互的语义重构解码方法。综合小尺度大豆目标特点、编码阶段特征提取方式和解码信息深浅关系,设计基于多阶段冠层特征交互的解码器结构,与前述编码器结构协同构成基于多阶段冠层特征引导的语义分割模型。提出的解码器结构通过引入密集残差结构增强解码器阶段间交互关系,然后设计冠层多尺度融合模块充分挖掘层级间冠层信息,不仅减少了小尺度特征的丢失,也实现了深浅特征优势的互补,提高了模型性能。与主流的语义分割解码方式相比,基于冠层信息交互的语义重构解码方法能够有效提升模型对长势稀疏大豆品种的感知能力,从而将模型适用性推广至基因型更多样的大豆育种工作。 3、为优化覆盖度数值计算与结构化分类评级流程,提出了规模化育种条件下的大豆冠层覆盖度信息高精度提取方法。基于前文提出的编解码方法,通过建立冠层特征图邻域内像素点的空间语义关联,构建基于组合式空洞采样的语义分割模型,细粒度优化大豆冠层提取边界。此外,构建首个面向智慧育种的大豆冠层覆盖度评价体系,填补了大豆冠层覆盖度高通量提取与农业专家育种经验之间的空白。实验结果表明,本文提出的语义分割模型实现了196个大豆品种冠层结构的精准提取,综合性能优于其他同类模型。构建的大豆冠层覆盖度评价体系合理有效,其分类结果符合农业专家经验,能够为大豆智慧育种提供可靠信息。

关键词： 原子层沉积   等离子体增强原子层沉积设备   均匀性   设备扩大化   计算流体力学  

摘要： 随着半导体技术的发展,对于半导体设备稳定性和生产效率的要求日益提升,等离子体增强原子层沉积（Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition,PEALD）技术作为能量增强的原子层沉积技术,可以满足多场景高质量薄膜的快速制备。然而国内的PEALD设备起步较晚,在设备的沉积性能提升、原位测试分析和大尺寸设备的设计开发等方面仍然经验欠缺。本文针对上述问题,基于计算流体力学方法,对课题组的自搭PEALD系统进行了沉积均匀性优化,并研制了一台面向12寸晶圆的PEALD装备,有望实现大面积均匀的薄膜制备。本文主要研究内容如下: 基于低温等离子体反应特点,设计搭建了一台面向原位监测的PEALD设备。通过流场和浓度场分析,设计了一种角度可调的对角射流进气装置,优化了前驱体输送方向,结合实验验证,设备的沉积均匀性得到显著提升。通过椭偏仪集成发展了原位测量方法,对SiO2和Al2O3薄膜的生长行为进行了实时监测,并通过等离子体功率调控优化了薄膜的沉积速率和折射率。 应对装备扩大化需求,进一步设计搭建了面向12寸晶圆的PEALD设备。通过等离子体仿真确定了较优的腔体高度,通过腔体内部的流场分析,确定了一种多孔圆周分布的单层喷淋板结构,其将基底表面的流速均匀性提升约3.5倍,有望实现12寸晶圆内的均匀沉积。同时创新设计了一种8寸/12寸兼容的晶圆承载装置以及前驱体快速切换气路,可以实现多型号晶圆上的薄膜快速沉积。 通过以上工作,可以给PEALD设备的系统优化和扩大化设计提供研究思路,为提升半导体设备的稳定性和生产效率提供解决方案。

关键词： 大直径多盘土锚   承载力   FLAC3D   位移   侧摩阻力  

摘要： 现有多盘土锚扩大盘直径较小,承载较低,本篇提出一种大直径多盘土锚,从极限承载力、轴力、侧摩阻力、竖向锚头位移以及锚盘承担的荷载等方面运用FLAC3D软件对该土锚进行数值模拟分析。 (1)说明一种制造大直径多盘土锚的成腔工具,主要由花管筒、带齿链条、风动马达、推拉杆、进气管和左右抽排土管等装置构成。使用推拉杆将成腔工具送至钻孔底部,风动马达在压缩空气带动下开始工作,并带动花管筒旋转,花管筒表面的带齿链条在离心力作用下切削土体并逐渐向外扩展,切削出的土体经过左、右排土管抽排至孔外负压收集罐,沿钻孔向外回拉推拉杆,至第二扩孔位置,重复以上操作,直至所有成腔结束,放入带有对中支架的钢绞线,浇灌水泥砂浆,待其凝固得到大直径多盘土锚。 (2)建立大直径多盘土锚模型,模型取10m×10m×10m,锚杆直径为150mm,锚杆长度为6m,锚盘盘径为350mm,锚盘厚度为180mm,锚盘间距为1500mm,共设置3个锚盘。模拟分析大直径多盘土锚与等直径土锚在竖向拉拔荷载作用下的承载特性,得出当土锚长度相同时,大直径多盘土锚极限承载力比等直径土锚提高了125%,大直径多盘土锚竖向锚头位移比等直径土锚减少了51.74%,当大直径多盘土锚达到极限承载力时,3个锚盘分担的荷载占施加总荷载的76.54%。 (3)从锚盘盘径、锚盘数量、锚盘间距3个方面研究大直径多盘土锚竖向承载特性,通过FLAC3D软件共建立25组对比模型,采用控制变量法研究各参数对大直径多盘土锚承载力的影响,分析模拟结果得出6m长大直径多盘土锚的最优锚盘盘径为590mm、最优锚盘数量为6个、最优锚盘间距为800mm。 (4)对各项参数最优的大直径多盘土锚施加竖向拉拔荷载进行数值模拟,分析竖向应力云图和竖向位移云图得出,当施加的竖向拉拔荷载较小时,竖向应力较小并沿着土锚顶端向下逐渐递减,锚头竖向位移较小并且位移云图呈半椭圆形,侧摩阻力承担了大部分的拉拔荷载;随着施加荷载逐渐增大,土锚与周围土体挤压作用增强,侧摩阻力达到极限值,锚盘承担剩余荷载,锚头位移不断增加,竖向位移云图呈现“糖葫芦”形状分布并在锚盘出发生突变;施加荷载进一步增大,竖向应力在锚盘位置处发生突变,锚头位移急剧增加,土锚发生破坏。模拟得出大直径多盘土锚的极限承载力为360KN。 (5)建立5组不同长度的大直径多盘土锚模型来研究土锚长度对承载力的影响,土锚长度取6m、7m、8m、9m、10m,分析得出极限承载力与土锚长度成正比,随着土锚长度逐渐增加,极限承载力不断变大并且增幅度越来越大,最终趋于稳定。建立5组不同厚度的大直径多盘土锚模型来研究锚盘厚度对承载力的影响,锚盘厚度取180mm、200mm、220mm、240mm、260mm,分析得出锚盘厚度相差不大时对极限承载力的影响并不明显。 图[58]表[15]参考文献[76]