4D打印技术:工艺、材料及应用

自1980年以来,3D打印就掀起了一片研究热潮,其凭借高使用效率、出色的表面分辨率和一步生产方面的高效率优势,被广泛应用于生物医学、电子学、自愈技术、工程应用以及仿生学领域.但3D打印技术存在难以打印复杂的结构及抑制应变控制的尺寸变化和各向异性行为的技术难题.为了克服其打印尺寸复杂性和不灵活性,人们引入了4D打印的概念.4D打印是基于智能材料、3D打印机和设计的跨学科研究,与3D打印产出的静态结构相比,4D打印产出的是一个动态结构.4D打印允许3D打印的结构响应外部刺激(例如温度、光线、水等),并随时间改变其形状或功能,从而使打印的产品不再局限于固定的形态,而是呈现多样化.自2013年首次概念化以来,4D打印就引起了研究者极大的兴趣.第四维度赋予了设计生命力,它使用刺激来驱动智能材料形状记忆效应的转变.智能材料是对环境敏感的材料,包括聚合物、合金、水凝胶、陶瓷和复合材料等,它们在热预应变、水吸收、电磁辐射活化、磁场、电流和电压、溶剂和pH值等外部环境刺激下,随时间发生自我变形、自我组装、自我分解、自我修复并更改属性或功能,呈现出变化多样的形态特征.4D打印通过模仿自然过程(花朵盛开、植物的变化和向日葵运动等)、探究材料的近似特征,在药物输送、可穿戴电子设备、时装、自动折纸结构、传感器和其他工程应用中被广泛尝试,并取得了惊人的成果.本文聚焦于4D打印中使用的材料系统和4D打印的具体应用,简要概述了4D打印的历史、定义、原理和基本要素之后,详细介绍了4D打印材料的系统分类,阐述了4D打印技术在生物仿生、生物医疗、折纸结构等相关应用领域的发展与挑战.最后,介绍了4D打印的趋势以及新领域的发展前景,为进一步的研究提供参考.     

ZIF-8衍生La掺杂ZnO纳米颗粒的制备及其气敏性能

以ZIF-8及La掺杂ZIF-8为前驱体,经高温煅烧制备ZnO及La掺杂ZnO纳米颗粒.研究了La掺杂对ZnO纳米颗粒的形貌、晶体结构及气敏性能的影响.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对材料的微结构进行表征,结果表明:La掺杂有利于获得更小粒径的类球形纳米结构,但La掺杂未改变ZIF-8及衍生ZnO纳米结构的晶体结构....     

基于增强现实虚实交互的科普知识学习方法设计研究

目的研究增强现实虚实交互方式在科普知识学习中的有效性及合理性。方法以火箭科普知识学习为基础提出一种基于AR虚实交互的学习方法,通过对比实验,分别比较记忆方法、AR内容呈现、AR多点触控交互、AR虚实交互4种学习方法对于科普知识学习的影响。结论 AR虚实交互学习方法更高效,它可以满足用户更多关注学习内容与用户之间的互动,能深入加强对细节内容的理解和记忆。AR技术对于学习认知具有一定的帮助,但信息呈现和交互方式比较单一;AR技术在一定程度上能够提升学习效率,但同时也存在一定缺陷,相比之下,基于AR虚实交互的学习方法更高效,更具实际意义。     

考虑价格和时间敏感性需求的两周期供应链鲁棒优化模型

在不确定需求下,考虑需求的时间和价格敏感性,研究两周期供应链定价及订货联合决策问题。利用分段函数构建需求的价格和时间敏感性,并采用区间不确定集描述需求不确定性。根据制造商是否给予零售商回扣,分别建立主从对策鲁棒优化模型,并转化为可解的数学规划。结果表明,需求不确定性以及需求的时间和价格敏感性对双方的定价、订货和利润具有影响。具有回扣的主从策略使双方获得更高利润,需求的不确定性以及需求的时间和价格敏感性增加会降低双方利润。     

基于卓越工程师培养的包装工程专业实践教学的探讨

工程实践教学是高校培养合格工程技术人才的重要教学环节。为了达到卓越工程师培养的目标,针对我校包装工程专业校外实习,积极探索和尝试新的实习教学组织模式,为新形势下保证工程实践教学质量和效果提供新思路。     

碳中和目标下电力需求预测体系构建及华东区域电力需求发展趋势研究

碳达峰、碳中和将加速全社会各行各业,尤其是能源系统的转型,而电力行业作为能源枢纽,能源领域在双碳转型过程中将对电力需求带来不可忽视的影响。该文立足于分析双碳目标对于能源电力的影响,挖掘双碳和电力需求的关联性,提出碳中和目标下分行业发展趋势分析思路,构建了一套适应于双碳目标下的电力电量预测方法体系;以华东区域作为典型案例,研究了华东区域碳达峰至碳中和过程中的电力需求发展趋势。研究结果表明,所构建的分析思路和方案体系科学可行,预测结论合理。     

CH3NH3HgI3晶体的形貌模拟与结构分析

为探究有机金属卤化物CH3NH3HgI3晶体的结构和形貌,采用MS软件的BFDH模型模拟了 CH3NH3HgI3晶体形貌,利用封端法辅助切面法计算了其重要晶面的附着能(Eatthkl),利用WinXMorph软件模拟并分析了其主要晶面在不同生长速率比下可能产生的晶核形貌.结果表明:BFDH模型得到的CH3NH3HgI3...     

NKN釜式换热器管板计算方法对比

在国内外标准中,NKN釜式换热器管板计算的方法有很多。对常用的三种方法进行对比,并采用有限元法进行验证。最后根据计算结果分析每种方法的正确性和适用范围。结果表明,在保证安全的前提下选择合适的管板计算方法,可以有效避免工程上人力的浪费,提高生产效率。     

基于关键点和局部特征的动画媒体视频帧自适应分解系统

目前提出的动画媒体视频帧自适应分解系统分解过程延时过长,导致分解结果不准确,因此提出一种基于关键点和局部特征的动画媒体视频帧自适应分解系统。动画识别模块系统硬件由FG5735型号处理器和数据存储器构成,硬件内部色彩传感器模块由滤波器组件、TCS230芯片、光接收器组成;动画媒体视频帧分解模块由IE5386处理器芯片作为硬件的核心模块。通过关键点采集、局部特征分析、数据计算实现动画媒体视频帧的分解。实验结果表明,基于关键点和局部特征的动画媒体视频帧自适应分解系统能够有效缩短分解过程延时,提高分解结果的准确性。     

45°塑料弯管注射模设计

分析了45°弯管塑件的结构特点,设计了该模具,介绍了摸具的摆动抽芯机构,并阐述了该模具的工作过程.