为满足机载光电吊舱轻小型、紧凑型要求，解决光电吊舱散热问题，采用了热传导和风机内循环对流结合的散热方式，用金属结构件将发热元器件与壳体接触建立热传导通道，用风机内循环强化内部对流建立低热阻的对流换热通道，通过 ICEPAK热仿真软件对该散热方式建模仿真计算表明：静止条件下吊舱核心处理芯片 DSP、FPGA、SoC温升分别为： 29.1℃、29.2℃、33.8℃，相比无风机时别降低： 5.2℃、3.5℃、4.4℃；飞行条件下温升分别为： 11.9℃、9.1℃、15.5℃；静止条件下，在风机内循环作用下，舱内最高环境温度较无风机内循环时降低约 5.5℃。通过与同等条件下高温试验数据比较，仿真温度与测试温度相差 3.1℃。该散热方式可有效降低舱内环境和器件的温升，满足吊舱使用要求，结构简单占用空间小，适用于轻小型、紧凑型机载光电吊舱。

金属支撑型固体氧化物燃料电池极具应用前景，但缺少高性价比制备技术。采用高效率、低成本大气等离子喷涂(APS)在金属基体上制备了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)电解质，研究加热基体条件下沉积粒子形貌与涂层结构间的联系，并评估电解质的力学性能和电池性能。结果表明：加热后的基体上，YSZ沉积粒子铺展充分，片层内存在微裂纹，导致结构中除未结合区域外还存在垂直裂纹，涂层孔隙率为7.16%，YSZ纳米压痕硬度和弹性模量分别为(13.0±1.0) GPa和(188.5±2.6) GPa。受电解质不致密的影响，APS沉积的YSZ单电池最高开路电压为0.97 V，致密度还需进一步提高，但电池输出性能可观，900 ℃峰功率密度为850 mW/cm2。随着设备迭代优化或结合后处理工艺，APS有望实现致密YSZ电解质的大规模低成本制备。

\确定出生缺陷高危致病基因类型, 推进遗传性疾病早期筛查和生育指导, 对于先天性听力损失等出生缺陷的一级预防具有重要意义。本文采用通用数据挖掘工具, 应用其决策树算法分析了近千例 GJB2基因突变检测的临床数据, 建立了听力出生缺陷的致病基因辅助筛查模型。通过研究模型树的结构和样本分类结果, 发现模型树中有 5组分支获得了纯净的听力损失阳性样本。此外, 每个分支构成的基因位点的状态集合与临床研究证实的致病基因突变状态相一致。该决策树方法建立的筛查模型可以协助医生从临床大数据中快速筛选出致病基因的类型。

针对太赫兹技术在材料特征识别和探测领域的潜在应用以及高分子材料在太赫兹波段的指纹特征, 利用太赫兹时域光谱技术开展了PA66高分子材料在太赫兹波段的吸收光谱以及折射率、 介电常数等光学参数的实验与理论分析研究。 得到了PA66的太赫兹波段的光谱特征及吸收特征峰。 并利用密度泛函理论开展了PA66在0.1~10 THz范围内的分子振动频率的计算工作, 对比了理论计算数据和实验测试数据, 并进行了太赫兹光谱特征吸收峰的归属指认。 结果表明, 计算的PA66分子振动频率与太赫兹实验光谱具有较高的一致性, 并且太赫兹吸收光谱中的特征峰是分子中各基团的振动与太赫兹波频率的共振响应。 通过分析基团的振动模式, 对太赫兹光谱吸收特征峰归属进行指认: PA66材料在0.2~2.3 THz频段内多个特征峰主要由主链上酰胺基中CO, —NH基团的摆动以及大骨架C链中的—CH2非对称性振动产生。 其中, 0.77 THz处的特征峰归因于分子内强烈的CO和N—H的面外摆动, 1.56 THz处特征峰包含CO的面外摆动和C链上CH2的扭动, 而1.85 THz处特征峰主要归因于来自单体己二酸中CH2和CO键的面外摇摆。 中心频率约为4.57 THz处的特征峰, 包含了CO的面间摆动和来自单体己二胺中CH2的强烈扭动。 7.6 THz频率的吸收峰主要由CO的摆动和—CH2, —NH的剪切振动产生。 研究结果表明, 高分子材料对太赫兹波的吸收与分子中各基团的振动模式密切相关, 并且在太赫兹波段的振动吸收峰一般由主链和支链中各种官能团的摇摆振动、 扭曲振动以及分子间的相互作用而产生, 进而推论出非对称性、 含N、 O等元素官能团的极性高分子材料, 电负性的差异致使分子振动偶极矩较大, 在太赫兹波段容易产生指纹特征峰。 为利用太赫兹技术进行材料的结构分析和识别检测提供理论基础和技术支撑。

为实现卧床病员生命状态的无感实时监测, 设计了一种非接触式呼吸率与心率监测系统。首先, 根据心脏射血收缩过程的力学特性, 选择灵敏度高、稳定性好的压电陶瓷传感器采集心冲击力学信号。对信号进行去噪, 滤波放大等处理, 通过数字化采集得到心冲击图(Ballistocardiogram, BCG)。其次, 通过对心冲击图进行平滑滤波提取呼吸信号, 利用快速傅氏变换(FFT)获取呼吸信号频率。采用带通滤波器去除BCG信号的呼吸包络以及高频干扰, 获取BCG信号的单位时间J波波峰数, 推算出心率值。最后, 为验证系统的准确性与一致性, 与 BIOPAC采集的呼吸及心电图(Electrocardiogram, ECG)信号进行比对, 结果表明本系统呼吸误差率小于4.5%, 心率误差率小于9.7%。通过Bland-Altman分析, 表明监测系统的心率测算准确度与BIOPAC具有较好的一致性。

以5-氨基异酞酸为初始原料, 通过酯化、肼解和席夫碱等反应合成了双三齿配体LD, 并通过与锌离子(Zn2+)自组装构筑了金属(锌)-有机大环化合物LD-Zn, 利用紫外-可见光谱、核磁、电喷雾质谱等表征手段研究了LD-Zn对氨基葡萄糖的识别作用。核磁光谱和电喷雾质谱测试表明, 氨基葡萄糖分子能够进入到大环LD-Zn内部, 并且LD-Zn以1∶1的比例包合了氨基葡萄糖分子。紫外-可见光谱表明, 当向LD-Zn中加入氨基葡萄糖后, 373 nm处的吸收峰强度增加, 269 nm和303 nm处的吸收峰强度降低, 平衡常数K达到4.19×103 L/mol, 最低检测限为5.0×10-6 mol/L。通过对比测试发现, LD-Zn只对氨基葡萄糖有紫外光谱响应, 而对葡萄糖和三乙胺无任何响应, 说明氨基葡萄糖的结构与大环化合物LD-Zn的空腔更匹配, LD-Zn对氨基葡萄糖的识别不是单纯羟基(氢键)或者氨基(碱性)引起的, 而是由LD-Zn限域的空腔效应和氨基的氢键协同作用实现了对氨基葡萄糖的识别。

设计合成了一种简单的酰腙类结构的增强型荧光探针HM, 实现了对锌离子(Zn2+)的高选择性识别。运用ESI-MS质谱、荧光光谱和紫外-可见光谱等手段研究了探针HM对Zn2+的识别过程。紫外光谱测试表明, 当向探针HM中加入Zn2+后, 386 nm处的吸收峰逐渐减弱, 在420 nm处出现了新的吸收峰, 并且强度逐渐增大, 直至达到平衡, 等吸收点为396 nm。荧光光谱分析表明, 探针HM能够高选择性地识别Zn2+。在发射波长510 nm处的荧光增强2.5倍, 最低检出限为1.0×10-5 mol/L、量子产率为0.02。该识别过程为PET(光诱导电子转移机理)和CHEF(螯合荧光增强机理)共同作用的结果。通过电喷雾质谱和Jobs plot 实验证明探针HM与Zn2+以1∶1配位, 平衡常数(K)达到4.05×106 L·mol-1。

以对氨基苯甲酸为母体通过系列化学衍生引入丹磺酰胺荧光基团及2-羟基-1-萘醛配位基团构筑了新型、 简单的铬离子荧光探针L（1-(二甲基氨基)-5-(4-((2-羟基-1-萘亚甲基)甲酰肼基)苯基)萘磺酰胺）。 运用核磁、 质谱、 元素分析和红外等手段表征了其结构， 并通过荧光光谱法研究了探针分子L对Cr3+的识别作用。 结果表明， 当激发波长为350 nm时， 单纯的探针分子L在473 nm（2-羟基-1-萘醛）和514 nm（丹磺酰胺）处显示连体双峰； 当向探针分子L中加入Cr3+后， 2-羟基-1-萘醛作为受体与Cr3+结合， 丹磺酰胺发射峰红移至540 nm， 并且强度增强5倍， 量子产率Φ=028。 探针分子L的背景荧光对Cr3+的识别无任何影响， 识别过程推测是由CHEF效应和PET（光诱导电子转移）共同引起的。 当加入其他金属离子（Na+， K+， Li+， Ca2+， Zn2+， Mn2+， Co2+， Cu2+， Cd2+， Hg2+， Pb2+， Ag+）时， 在540 nm处荧光强度未增强， 表明L对Cr3+具有高度专一的选择性。 通过电喷雾质谱和Job’s plot 曲线确定L和Cr3+为1∶1的配位模式， 探针L对Cr3+的最低检测限可达到40×10-6 mol·L-1。

将喹啉和丹磺酰胺两种荧光基团同时引入配体L1, 利用L1与锌离子自组装构筑三核锌有机-金属大环化合物H-1(比率荧光探针), 实现了对生物分子谷胱甘肽(GSH)的有效识别。利用紫外光谱、荧光光谱、1H NMR、ESI-MS等表征方法研究了H-1对生物分子谷胱甘肽(GSH)的光谱识别作用。紫外滴定光谱表明, 当向H-1中加入谷胱甘肽分子后, 425 nm处的吸收峰强度降低, 320 nm处的吸收峰强度增大, 等吸收点为355 nm。利用320 nm处的吸光度值模拟计算平衡常数, lgK为4.03±0.11, 说明H-1与GSH形成了1∶1的包合物。荧光光谱分析表明, 当向H-1中加入GSH后, 以340 nm光激发, 波长为513 nm处丹磺酰胺的荧光强度下降, 并且发生红移, 而396 nm处喹啉基团的荧光强度增大。利用喹啉基团与丹磺酰胺基团荧光发射峰强度变化的比值可以精准检测谷胱甘肽分子, 检测限可达到2.5×10-6 mol·L-1。