应用于光遗传学的集成式注入型生物光电极器件的研究进展

光遗传学是一门涉及神经科学、光学、半导体光电子学及生物医学的交叉科学.把光作为一种遗传学的研究工具,可为神经科学研究提供更高效、精准的神经调控手段,也为临床精神疾病的研究和治疗提供了新的思路.集成式注入型生物光电极是一种集刺激神经元的光源与采集生物电信号的微电极于一体的多功能生物微探针,在利用活体生物进行的光遗传学研究中有着重要的应用.文章回顾了光遗传学的历史,对集成式注入型生物光电极器件的分类和发展进行了分析,详细比较了不同类型光电极器件在结构和性能上的差异,从电学特性、噪声信号、生物兼容性及可靠性等方面进行评价.最后,对光电极器件的未来发展进行了初步的探讨.     

石墨烯/聚(N-异丙基)丙烯酰胺复合薄膜电极材料的制备

石墨烯凭借巨大的比表面积和优良的电性能在储能领域受到广泛的关注,但团聚问题限制了其应用发展。针对由Hummers法合成的石墨烯分别采用聚丙烯酰胺和聚N-异丙基丙烯酰胺进行改性,制得石墨烯/聚丙烯酰胺、石墨烯/聚N-异丙基丙烯酰胺自支撑薄膜,以亲水大分子链网络在石墨烯片层间阻隔其层间团聚。结果表明,改性后的石墨烯薄膜具有优异的保水性,当其作为电极材料时显现出良好的循环稳定性和较大的比电容。其中,石墨烯/聚N-异丙基丙烯酰胺自支撑薄膜处于电流密度为0.2 A/g时的电极比电容可达273.8 F/g。     

气体扩散层对质子交换膜燃料电池膜电极耐久性影响的定量分析

目前质子交换膜燃料电池(PEMFC)耐久性相关的材料研究主要集中在膜以及催化层上,对气体扩散层(GDL)衰减的研究较少,而且都集中在离线加速实验上,而离线加速实验结果难以与实际操作条件下的GDL衰减联系起来;并不能由此得出实际耐久性测试后GDL衰减对电池性能的影响程度。作者给出了定量分析GDL影响电池性能的实验方法。成功定量分析了GDL对MEA的耐久性影响:在800 mA/cm~2下,由GDL老化引起的MEA性能衰减率为13.22μV/h,在线耐久性测试的MEA性能衰减率为98.98μV/h,GDL衰减对性能的影响占整个MEA衰减的13.36%。     

多信息融合技术驱动的电加工控制优化研究

针对电火花微孔加工放电过程出现畸变,导致检测电路难于获取放电间隙状态的现象,提出了一种采用放电电流和放电电压双特征信息多重检测的方法,基于计算机信息融合技术,完成Matlab模糊神经网络训练模型的构建,提取放电状态特征,得到进行电火花加工电极的伺服控制策略,实验测试结果表明,采用该控制策略方法比某传统单一电路检测控制策略加工效果明显好转,获得相同微小孔深加工时间明显缩短,电极的损耗明显降低。     

电化学法定性与定量分析水溶液中的微量硼氢根

采用循环伏安法分析了硼氢化钠(Na BH_4)在金(Au)电极上的电化学氧化还原行为,在-0.473 V电位处发现了比较明晰且稳定的BH_4~-特征氧化峰,可作为BH_4~-存在的定性判据。通过线性伏安扫描,对浓度为1.0×10~(-4)~9.0×10~(-3)mol/L的Na BH_4碱性溶液进行了测定,发现Na BH_4特征氧化峰的峰值电流与其浓度呈良好的线性关系,相关系数为0.998 4。利用线性伏安法分别对5.0×10~(-4)mol/L Na BH_4+0.10 mol/L Na OH溶液和5.0×10~(-3)mol/L Na BH_4+0.10 mol/L Na OH溶液平行测定5次,所得结果的平均相对误差分别为3.18%和1.63%,相对标准偏差分别为2.38%和1.88%。     

基于多层感知器的气液两相流流型识别方法

通过对电阻层析成像数据采集原理和深度学习网络的研究,提出了一种基于阵列电阻值和多层感知器深度学习网络相结合的流型识别方法。利用电阻层析成像系统中的16个电极传感器来获取流型样本数据,并构建出流型识别数据库,然后对多层感知器深度学习网络进行训练,获得可以识别不同流型的网络。实验结果表明,采用阵列电阻值结合多层感知器网络对流型进行学习和识别的方法,流型识别准确率可以达到95%,解决了流型图像生成过程与数据特征预选过程中流型特征损失的问题,流型识别性能得到了提高。     

铁氰化铜/Nafion/g-C_3N_4复合修饰电极的制备及电催化检测水合肼

利用铁氰化钾和硝酸铜为原料沉淀法制备铁氰化铜(copper hexacyanoferrate,CuHCF),三聚氰胺高温热解和超声剥离法合成类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)纳米片。将所制备的CuHCF和g-C_3N_4超声分散到含Nafion的乙醇溶液中,得到了CuHCF/Nafion/g-C_3N_4纳米复合物。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和比表面积检测仪对所制备的样品进行结构表征。采用滴涂法将该纳米复合物修饰到玻碳电极表面,得到CuHCF/Nafion/g-C_3N_4/GCE。研究发现:该修饰电极对水合肼具有良好的电催化氧化作用。在优化实验条件下,当水合肼的浓度介于10~1 100μmol/L时,其催化氧化峰电流与浓度具有良好的线性关系,水合肼检测限低至1μmol/L。该传感器具有良好的选择性、重复性和稳定性。     

微生物燃料电池新型三维电极材料的研究进展

微生物生物电化学系统通过电能和化学能的相互转化,实现发电、制氢、化学合成、废水处理、海水淡化和修复。基于高导电性、稳定性和生物相容性等要求,微生物燃料电池新型电极材料不仅应具有较大的比表面积和开放式多孔结构,还要有利于细胞外电子转移的亲和表面。本文综述了微生物燃料电池电极材料的研究开发进展,重点讨论了新型三维电极材料的设计制造与微生物活性、产电性能的优化。