1 天津工业大学电子与信息工程学院，天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津 300387
3 天津工业大学纺织科学与工程学院，天津 300387
研究了一种用于智能服装呼吸监测的光纤织物传感器。该传感器由拉伸敏感光纤、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）和弹性织物多层复合而成。提出基于加热方式的聚合物光纤多弯曲级联结构的定形方法，制备出具有精确特征尺寸的拉伸敏感光纤，利用TPU材料的热塑性，通过熨烫方式实现拉伸敏感光纤、TPU材料和织物的黏合来形成层压式织物传感器。所制备的织物传感器各层间无气泡和起皱，具有很好的制作重复性，可与服装实现无缝纫连接，提升服装的舒适度和美观度。实验表明，该传感器的应变系数可达71.01，拉伸率可达83%，迟滞误差小于12%，且具有单向拉伸感知能力。对所设计的呼吸监测样衣进行了实测，结果表明：在穿着者不同呼吸频率、不同姿态和运动状态下，该样衣均可获得明显的呼吸波形，呼吸率最大误差小于2 次/min，平均误差在0.8 次/min以内。
光纤织物传感器 呼吸监测 单向拉伸感知 聚氨酯弹性体 弯曲损耗 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316003
1 天津工业大学电子与信息工程学院，天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津 300387
3 天津工业大学工程实训中心，天津 300387
针对干涉型光纤传感器，提出一种利用虚拟干涉仪实现灵敏度可调控的光学游标增敏方法，并将其应用于光纤法布里-珀罗（FP）温度传感器的增敏测量中。通过将拉锥光纤插入封有UV胶的毛细管中制得所设计的温度传感器，利用UV胶在不同温度下的体积膨胀与收缩改变FP腔长，使其干涉谱发生漂移，从而实现温度测量。根据干涉公式得到虚拟干涉谱，该虚拟干涉谱与温度传感器干涉谱叠加后产生并联式光学游标效应，通过测量叠加谱包络的漂移实现温度的增敏测量。在分析游标增敏原理的基础上，通过改变双腔长度，对游标包络的放大情况进行了仿真，制备出温度传感器样品，通过实验实现了多种温度灵敏度的调控，验证了该增敏方法的可行性。该游标增敏方法避免了实体参考干涉仪引入的误差，且灵敏度调控更加灵活和准确，具有较好的应用前景。
传感器 光纤传感器 法布里-珀罗干涉仪 游标效应 温度测量 中国激光
2023, 50(13): 1310002
中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室上海 200083
研究了碲锌镉衬底（111）晶面的不同极性对水平推舟液相外延生长碲镉汞薄膜的影响。实验结果显示，（111）A面碲锌镉衬底水平液相外延生长碲镉汞薄膜材料组分和厚度均与常规（111）B面碲锌镉衬底碲镉汞薄膜材料相当；碲镉汞母液在采用（111）A面、（111）B面衬底进行液相外延生长的碲镉汞薄膜上接触角分别为50±2°和30±2°，结合微观模型分析确认碲镉汞母液在碲镉汞薄膜（111）A面存在更大的表面张力；观察并讨论了（111）A面碲镉汞与（111）B面碲镉汞薄膜材料表面微观形貌的差别；实验获得的（111）A面碲镉汞薄膜XRD半峰宽为33.1arcsec。首次报道了（111）晶面选择对母液残留的影响，研究结果表明，采用（111）A面碲锌镉衬底进行碲镉汞水平推舟液相外延生长，能够在不降低晶体质量的情况下，大幅减小薄膜表面母液残留。
Hg1-xCdxTe晶体 CdZnTe衬底 液相外延 （111）A面 （111）B面 Hg1-xCdxTe crystal CdZnTe substrate LPE （111）A surface （111）B surface
石家庄铁道大学材料科学与工程学院, 石家庄 050043
以α-Si3N4粉为原料, MgO-La2O3-Lu2O3为三元复合烧结助剂, 采用气压烧结工艺制备Si3N4陶瓷条, 研究烧结助剂及添加β-Si3N4增强相对Si3N4陶瓷微观结构及力学性能的影响。结果表明, 三元复合烧结助剂促进了烧结的致密化, 提高了材料的力学性能, 在最高烧结温度1 750 ℃、复合烧结助剂添加量8%（质量分数）时, 得到密度为3.172 8 g/cm3、维氏硬度达到15.85 GPa、断裂韧性和抗弯强度分别为9.69 MPa·m1/2和1 029 MPa的冰刀用Si3N4陶瓷。添加β-Si3N4材料的断裂韧性得到提高, 最高达到10.33 MPa·m1/2。Si3N4陶瓷本身的高硬度与加入的稀土氧化物使得所制备冰刀的硬度与润滑性能得到提高, 表面性能优良。
冰刀 Si3N4陶瓷 稀土 三元复合助剂 气压烧结 力学性能 ice skate silicon nitride ceramics rare earth ternary compound additive air pressure sintering mechanical property
为利用激光超声技术实现管道缺陷的定量表征，应用有限元方法分析被激光辐照金属管道表面产生的超声波与管道缺陷相互作用的过程。通过传播图像探究超声波在传递过程中的模式转换，在远场激发的方式下，分别探讨不同高度、宽度以及角度的缺陷对激光超声波的影响，结合接收点的位移信号分析超声波与缺陷作用的复杂过程，并应用惠更斯原理分析其产生的原因，最后提出一种管道缺陷定量表征的方法。通过试验研究对理论结论进行验证。试验研究和理论结论表明，缺陷位置可通过表面波遇到缺陷后产生反射回波信号的接收时间定量表征，缺陷深度可通过缺陷底部产生反射表面波信号的接收时间定量表征，缺陷角度可通过缺陷底部表面波转化纵波信号的接收时间定量表征，为逆向推算缺陷的尺寸奠定了理论基础。
激光超声 有限元 缺陷 定量表征 laser ultrasonic finite element defect quantitative characterization
对管道裂纹检测中的激光超声检测技术应用于X80管道时的测试进行研究，运用基于热固耦合的有限元方法对激光照射管道产生超声的过程进行模拟，得到了脉冲激光源功率密度特性图以及管道表面温度场的分布图，对模拟结果进行分析并得出相关结论。通过研究脉冲激光所激发的超声波在管道中的传播特性，分别得出了超声波在管道表面有裂纹和无裂纹时的振动曲线，阐述了裂纹深度对超声表面波的影响。搭建非接触式试验平台对该模拟方法进行验证，试验表明该方法能有效模拟管道激光超声检测的过程。
管道 激光超声 有限元方法 热固耦合 检测 pipeline thermal solid coupling finite element method laser ultrasonic detection
华中科技大学，光学与电子信息学院&武汉光电国家研究中心，武汉 430074
多层膜结构色滤光片不仅结构简单适合大规模生产，而且所呈现的颜色纯度高、亮度大、不易褪色，因此在光学显示、彩色印刷、美学装饰以及新型光伏等领域有着潜在的应用价值。本文将总结基于多层膜结构设计的彩色滤光片在近年来的研究进展，包括产生不同颜色的两种典型结构及背后的物理机制，多层膜结构色滤光片的制备方法(包括磁控溅射、电子束蒸发、电化学沉积等)以及在彩色太阳能电池、彩色印刷以及新型显示等领域的应用现状，并对多层膜结构色滤光片的发展前景进行展望。
结构色滤光片 Fabry Pérot腔 一维光子晶体 彩色太阳能电池 彩色印刷 structural color filter Fabry Pérot cavity one dimensional photonic crystal colored solar cell color printing
1 浙江工业大学 化学工程学院, 杭州 310014
2 绍兴金冶环保科技有限公司, 绍兴312073
3 斯特拉斯堡大学 化学研究所, 斯特拉斯堡 67081, 法国
将铈钛氧簇[Ti8O7(HOEt)(OEt)21Ce]和PEDOT低聚物的混合溶液通过滴涂-二次聚合成膜制得一种表面具有特殊纳米沟壑结构的无机/有机复合薄膜PEDOT:Ce@TiO2。PEDOT:Ce@TiO2具有很强的疏水性和对乙腈溶液较好的润湿性, 能用作阴极电致变色材料和超级电容器电极材料。PEDOT:Ce@TiO2展现出较PEDOT薄膜更优良的电化学性能, 在电流密度为1 A/g时, PEDOT:Ce@TiO2的质量比电容为71.2 F/g, 是相同条件下PEDOT薄膜的质量比电容的1.7倍。采用PEDOT:Ce@TiO2进一步组装了全固态电致变色超级电容器原型器件, 当充电完成时器件的变色区域呈现墨绿色, 当放电完成时器件的变色区域呈现亮黄色。
聚3 4-乙烯二氧噻吩 钛氧簇 疏水性 电致变色薄膜 超级电容器 poly 3 4-ethylenedioxythiophene polyoxotitanate hydrophobicity electrochromic film supercapacitor
