检索结果-内蒙古大学图书馆

表面技术 2024年第10期53卷 216-229页

作者：刘超余忠杰王泰源冶孟琦王青华东南大学机械工程学院南京211189 江苏省微纳生物医疗与器械设计与制造重点实验室南京211189

目的研发一种高效、低成本的激光-热处理复合工艺,制备具有油水分离性能的泡沫铜表面,为石油污染的净化提供一种有效的参考方法。方法首先利用纳秒激光在泡沫铜表面上诱导出多级微纳米结构,然后将泡沫铜放入低温烘箱中加热处理,通过调... 详细信息

目的研发一种高效、低成本的激光-热处理复合工艺,制备具有油水分离性能的泡沫铜表面,为石油污染的净化提供一种有效的参考方法。方法首先利用纳秒激光在泡沫铜表面上诱导出多级微纳米结构,然后将泡沫铜放入低温烘箱中加热处理,通过调控激光参数和热处理相互作用制备出了超疏水超亲油泡沫铜表面,并使用扫描电子显微镜、光电子能谱仪和接触角测量仪,对激光加工前后泡沫铜表面的微纳结构、表面化学元素组成和油水在表面的润湿性进行了表征。结果泡沫铜表面经纳秒激光加工后诱导生成的多级微纳结构受到包括激光扫描速率、激光加工功率和扫描间距等激光加工参数的显著影响。同时,配合低温热处理工艺,激光制备泡沫铜表面的化学成分快速转变,表面能显著降低,使得泡沫铜表面获得了超疏水超亲油的润湿特性。本工作制备的泡沫铜表面在空气中的最大水接触角为158.5°,油接触角为0°。并利用油水分离试验装置验证了激光-热处理复合工艺制备的超疏水超亲油泡沫铜表面可以使油和水选择性通过,分离效率超过90%。结论激光-热处理复合工艺制备的具有多级微纳结构的泡沫铜表面具备优异的超疏水超亲油特性,展现出了良好的油水分离性能,有望实现海洋生态中石油污染的净化。

关键词：激光加工泡沫铜微纳结构超疏水超亲油表面油水分离

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单细胞机械性能检测方法与应用研究进展

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生物化学与生物物理进展 2022年第2期49卷 303-317页

作者：张孝哲项楠倪中华东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

细胞机械性能与细胞的生理状态与功能存在密切联系。早期对于细胞机械性能的研究受制于技术条件,只能获得细胞群的弹性或剪切模量,使得少量异质细胞的机械表型被淹没。近年来,单细胞机械性能检测技术得到了蓬勃发展。原子力显微镜、微... 详细信息

细胞机械性能与细胞的生理状态与功能存在密切联系。早期对于细胞机械性能的研究受制于技术条件,只能获得细胞群的弹性或剪切模量,使得少量异质细胞的机械表型被淹没。近年来,单细胞机械性能检测技术得到了蓬勃发展。原子力显微镜、微吸管技术、光镊与光学拉伸、磁扭转流变仪与磁镊等单细胞机械性能检测技术展现出非常高的检测精度,但检测通量相对较低。新型微流控高通量检测方法的出现使检测通量呈几何式增长,有望解决大样本快速检测的需求。本文首先综述原子力显微镜、微吸管、光镊与光学拉伸和磁扭转流变仪与磁镊等单细胞机械性能检测技术。在此基础上,重点介绍细胞过孔、剪切诱导细胞变形和拉伸诱导细胞变形3种新兴微流控高通量检测技术的工作原理及最新研究进展,探讨各类方法的优缺点。最后,本文展望单细胞机械性能检测技术的未来发展方向。

关键词：单细胞检测机械性能高通量微流控

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人工心脏评价及设计方法2024年度研究进展

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医用生物力学 2025年第1期40卷 1-12页

作者：张枫宁王卓航何彦霖吴鹏东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 东南大学未来技术学院南京211189

人工心脏经过几十年的发展,已逐步发展为当前的磁悬浮血泵,实现了产品植入胸腔以及大规模临床应用的革命性进步,成为治疗心衰这一世界重大卫生公共问题的有效手段。尽管如此,高达89%的患者5年内因胃肠道出血、中风、感染、血泵功能异常... 详细信息

人工心脏经过几十年的发展,已逐步发展为当前的磁悬浮血泵,实现了产品植入胸腔以及大规模临床应用的革命性进步,成为治疗心衰这一世界重大卫生公共问题的有效手段。尽管如此,高达89%的患者5年内因胃肠道出血、中风、感染、血泵功能异常等问题再次入院。因此,需要继续研究多种血液成分的血液损伤机制;持续发展并综合运用数值模拟、体外台架测试、动物实验等手段,更全面地评价血泵性能;要继续对人工心脏进行创新设计来改善血液相容性、满足不同患者群体的需要和提升患者生活质量。本文回顾了2024年国内外血泵评价和设计方法的研究进展,包括血液损伤机制的研究进展;利用数值模拟、体外台架测试和动物实验评价血泵性能的研究进展;血泵优化设计、新概念血泵和生物涂层的研究进展,以期助力人工心脏的研发,进一步提高其临床治疗效益。

关键词：人工心脏优化设计血流动力学血液相容性体外实验

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原子尺度钴基氮碳催化剂对析氧反应的构效关系的研究

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物理化学学报 2023年第1期39卷 67-76页

作者：吴明亮章烨晖付战照吕之阳李强王金兰东南大学物理学院南京211189 东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

理解析氧反应(OER)电催化剂活性位点的活性来源是开发高效电催化剂的关键。然而,由于催化剂结构-活性关系的复杂性,发展高效电催化剂仍然是一个至关重要的挑战。本文设计了不同Co-N-C催化剂构型,包括单原子、双原子和团簇,并通过第一性... 详细信息

理解析氧反应(OER)电催化剂活性位点的活性来源是开发高效电催化剂的关键。然而,由于催化剂结构-活性关系的复杂性,发展高效电催化剂仍然是一个至关重要的挑战。本文设计了不同Co-N-C催化剂构型,包括单原子、双原子和团簇,并通过第一性原理计算建立了析氧反应构效关系。结果表明,Co-N4由于金属中心的高配位数和与所有析氧反应中间体的适中吸附能,表现出最佳反应性,过电位为0.37V。双原子和团簇的活性来源于催化剂自身与反应中间体相结合的高度配位结构。此外,本文基于Co-N4构型讨论了影响OER活性的其他因素,其中弱金属-金属相互作用可以通过调节Co-O的反键能级优化含氧中间体的吸附降低反应过电位。随后,根据建立的结构-吸附-活性关系,对火山图进行外推,得到CoNi-type4体系OER的过电位为0.23V。本文研究揭示了Co-N-C催化剂OER活性的起源,建立了基于原子尺度的Co-N-C催化剂的构效关系,有助于理解M-N-C基催化剂的高性能,并促进高效OER催化剂的设计。

关键词：电催化析氧反应第一性原理计算构效关系弱金属相互作用

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水下定向能量沉积修复钛合金电化学腐蚀特性研究

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中国激光 2022年第14期49卷 331-341页

作者：王占栋王世彬吴二柯毕可东倪中华孙桂芳东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室江苏南京211189

水下定向能量沉积技术能够对水下结构件的表面损伤进行原位修复,在海洋工程领域具有广阔的应用前景。受损钛合金结构件水下修复后表面的耐蚀性对于其服役安全至关重要。本研究团队采用水下定向能量沉积技术对Ti-6Al-4V预制梯形槽进行水... 详细信息

水下定向能量沉积技术能够对水下结构件的表面损伤进行原位修复,在海洋工程领域具有广阔的应用前景。受损钛合金结构件水下修复后表面的耐蚀性对于其服役安全至关重要。本研究团队采用水下定向能量沉积技术对Ti-6Al-4V预制梯形槽进行水下修复,通过对比水下和陆上定向能量沉积结果,阐明了水下修复工艺对组织、硬度和电化学腐蚀特性的影响。结果表明:水冷淬火提高了水下熔池的冷却速率,并降低了沉积过程的热积累,生成了具有较高位错密度和较高硬度的针状马氏体组织;与陆上定向能量沉积试样、基体材料相比,水下定向能量沉积试样具有更好的耐蚀性,水下沉积Ti-6Al-4V的耐蚀性主要受组织晶粒度、合金元素分布以及表面组织状态的影响。本文研究结果能够为钛合金装备水下激光增材修复提供参考和理论基础。

关键词：激光技术水下定向能量沉积激光增材制造钛合金微观组织耐蚀性

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3D打印制备复杂截面惯性流道及微粒惯性聚焦特性研究

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分析化学 2024年第1期52卷 93-101页

作者：顾乔张鑫杰刘尧包洋朱行杰陈亚伟苏州大学附属第三医院妇产科河海大学机电工程学院东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室

提出了基于面投影微立体光刻三维（3D）打印复杂组合形截面微流道的加工方法，结合3D打印和聚二甲基硅氧烷（PDMS）倒模复刻技术研制了三阶梯和五阶梯两种截面的螺旋流道微流控芯片，流道尺寸精度可控制在20μm以内。基于制备的微流控... 详细信息

提出了基于面投影微立体光刻三维（3D）打印复杂组合形截面微流道的加工方法，结合3D打印和聚二甲基硅氧烷（PDMS）倒模复刻技术研制了三阶梯和五阶梯两种截面的螺旋流道微流控芯片，流道尺寸精度可控制在20μm以内。基于制备的微流控芯片，研究了10和6μm粒径的聚苯乙烯荧光粒子在阶梯形流道中的运动过程，结合仿真解析了阶梯形流道中微粒的惯性聚焦迁移机理。研究结果表明，在三阶梯流道中，10μm粒子具有3个聚焦平衡位置，分别在3个阶梯的内壁面附近，并且绝大多数粒子聚焦在流道内壁面的阶梯内；6μm粒子同样具有3个聚焦平衡位置，但在高流量时粒子会稳定聚焦在流道中心和外壁面的2个阶梯内。在五阶梯流道中，流量由低到高增加时，10μm粒子的聚焦平衡位置由1个变为2个，并且聚焦平衡位置逐渐向流道内壁面迁移，而6μm粒子则在整个流量范围内均具有稳定的2个聚焦平衡位置。实验结果表明，改变组合形截面的结构可以改变流道截面中二次流旋涡的数量、形态和强度，进而调控粒子的惯性聚焦平衡位置和聚焦束数量。本研究为生物细胞精准惯性操控提供了新思路，有助于推动惯性微流控技术在生物医学等领域中的应用。

关键词：微流控 3D打印复杂截面惯性聚焦二次流调控

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倾斜基板激光熔覆GH3536熔池形貌的仿真与实验研究

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中国激光 2021年第10期48卷 204-215页

作者：王鹏飞杨坤陈明智王占栋卢轶孙桂芳倪中华东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室江苏南京211189

采用实验与仿真相结合的方法研究了工艺参数及基体倾斜角度对激光熔覆GH3536熔池流场及轮廓的影响。研究结果表明:倾斜基体激光熔覆时,基体倾斜导致的激光能量密度及粉末浓度的降低对熔高有显著影响,送粉量及激光能量的适度增加能够有... 详细信息

采用实验与仿真相结合的方法研究了工艺参数及基体倾斜角度对激光熔覆GH3536熔池流场及轮廓的影响。研究结果表明:倾斜基体激光熔覆时,基体倾斜导致的激光能量密度及粉末浓度的降低对熔高有显著影响,送粉量及激光能量的适度增加能够有效弥补熔高的降低;熔池内部存在的马兰戈尼对流分为前后流场,前流场主导轮廓前沿坡角,后流场主导熔高;基体倾斜时重力会加强相应方向的流场,进而影响最终的熔池轮廓。上坡熔覆时熔池轮廓下凹,下坡熔覆时熔池前沿更加平缓。结合温度场及流场分析基体倾斜对激光熔覆轮廓的影响,对于采用激光熔覆技术修复工作区间有限的倾斜面结构如燃烧室内部,在工艺参数调整及修复路径规划方面具有重要的指导作用。

关键词：激光加工激光熔覆倾斜基体数值模拟熔池轮廓重力作用

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离心式血泵优化设计研究进展

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医用生物力学 2024年第3期39卷 552-558页

作者：张珂嘉吴鹏苏州大学机电工程学院人工器官研究所江苏苏州215131 东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189

人工心脏(血泵)应兼具优良的水力学性能和血液相容性,血泵性能的提升依赖于良好的优化设计方法。本文对近年离心式血泵优化设计相关的工作进行总结,首先回顾数值模拟方法的进展,高保真度的流场数值模拟是进行血泵优化设计的先决条件;接... 详细信息

人工心脏(血泵)应兼具优良的水力学性能和血液相容性,血泵性能的提升依赖于良好的优化设计方法。本文对近年离心式血泵优化设计相关的工作进行总结,首先回顾数值模拟方法的进展,高保真度的流场数值模拟是进行血泵优化设计的先决条件;接着主要从叶轮、蜗壳、间隙等方面概括优化设计的参数敏感性研究;总结优化设计常用的几种方法,包括参数敏感性研究、正交优化、机器学习/遗传算法、拓扑优化;最后提出血泵优化设计的展望及存在的挑战。研究结果可为未来的血泵优化设计工作提供有益的借鉴和参考。

关键词：血泵叶轮蜗壳优化设计数值模拟

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一种面向核磁共振短弛豫弱信号的反演方法

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Journal of Southeast University(English Edition) 2023年第2期39卷 161-168页

作者：余樵铭陆荣生陈朗姜晓文吴正秀鲍冲倪中华东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室南京211189 东南大学机械工程学院南京211189 东南大学生物电子学国家重点实验室南京211189

针对具有短弛豫分量的核磁共振弱信号的反演难题,提出了一种适用于低信噪比核磁共振弛豫信号的反演方法,通过结合SVD方法和Tikhonov方法,选择更加合适的滤波因子进行反演.与现有的反演方法相比,该方法获得的弛豫时间分布图谱更接近于核... 详细信息

针对具有短弛豫分量的核磁共振弱信号的反演难题,提出了一种适用于低信噪比核磁共振弛豫信号的反演方法,通过结合SVD方法和Tikhonov方法,选择更加合适的滤波因子进行反演.与现有的反演方法相比,该方法获得的弛豫时间分布图谱更接近于核磁共振模拟信号的原始谱,尤其是信号较弱时的短弛豫分量.通过计算反演结果的不确定度,证明了该方法在不同信噪比下的可靠性.此外,通过实验测量和多弛豫分量样品的反演分析,表明该方法能够获得精确的弛豫时间.最后,将该方法应用于水泥水化过程核磁共振弛豫信号的分析,通过对短弛豫弱信号的有效辨识,准确发现了水泥水化过程中各组分的变化规律.证明了该方法能够有效分辨弛豫时间较短的核磁共振弱信号,对寻找样品关键成分和表征其物理性质具有重要作用,从而促进了核磁共振弛豫技术的应用.

关键词：核磁共振弛豫时间反演低信噪比水泥水化

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大面积纳米压印技术及其器件应用

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光学精密工程 2022年第5期30卷 555-573页

作者：高晓蕾陈艺勤郑梦洁段辉高湖南大学机械与运载工程学院国家高效磨削工程技术研究中心湖南长沙410082 东南大学江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室江苏南京211189 季华实验室广东佛山528000

大面积纳米压印技术是一种利用模板压印方法大规模制备大面积微纳米结构的图形化技术,具有重复性好、成本低及结构分辨率高等优点。对各类聚合物及介质的快速结构成型使得大面积纳米压印技术在制备微纳光学、光电器件方面具有独特的优势... 详细信息

大面积纳米压印技术是一种利用模板压印方法大规模制备大面积微纳米结构的图形化技术,具有重复性好、成本低及结构分辨率高等优点。对各类聚合物及介质的快速结构成型使得大面积纳米压印技术在制备微纳光学、光电器件方面具有独特的优势,可应用于发光二极管、显示器、增强现实光波导及微流控芯片等众多领域,并在纳米技术商业化中发挥关键作用。首先对纳米压印技术进行介绍,然后从大面积纳米压印技术、大面积压印模板制备、大面积纳米压印技术的器件应用及其前景与挑战四个方面来介绍大面积纳米压印技术。

关键词：纳米压印大面积压印模板大面积图形化器件应用

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