1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西 桂林 541004
2 广西自动检测技术与仪器重点实验室，广西 桂林 541004
橡胶添加剂含量是判断橡胶质量好坏的一个重要标志。现有的检测方法不能满足橡胶中添加剂快速、准确、无损的检测需求，而且当检测对象为多组分混合物时，混合物的吸收光谱会出现重叠和失真现象，从而导致预测结果不准确。针对此问题，本文提出了一种基于太赫兹时域光谱结合化学计量学方法、数据融合的定量分析方法。以丁腈橡胶、白炭黑、氧化锌、防老剂H和防老剂MB制成五组分混合物并将其作为实验样品，利用太赫兹时域光谱系统获取并计算了五组分混合物在0.3~1.6 THz范围内的吸收光谱，然后通过求一阶导数的方式获得样品的导数光谱数据。低层数据融合直接将吸收光谱数据与导数光谱融合；中层数据融合将蒙特卡罗无信息变量消除法和连续投影算法进行特征提取后的变量进行融合；高层数据融合使用多元线性回归法进行融合。基于蒙特卡罗无信息变量消除法的中层数据融合的预测精度高于单一光谱的预测精度，而且预测性能最好。研究结果表明，太赫兹光谱结合支持向量回归、数据融合的方法可以实现多组分混合物中防老剂MB的快速、准确、无损检测，对于促进橡胶工业的快速发展具有十分重要的意义。
光谱学 橡胶及添加剂 多组分混合物 太赫兹光谱 定量检测 数据融合
1 1.中国科学院 理化技术研究所, 低温重点实验室, 北京 100190
2 2.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
随着以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体的崛起, 电力电子器件向高输出功率和高功率密度的方向快速发展, 对用于功率模块封装的陶瓷基板材料提出更高的性能要求。传统的Al2O3和AlN陶瓷由于热导率较低或力学性能较差, 均不能满足新一代功率模块封装的应用需求, 相较之下, 新发展的Si3N4陶瓷因兼具高强度和高热导率, 成为最具潜力的绝缘性散热基板材料。近年来, 研究人员通过筛选有效的烧结助剂体系, 并对烧结工艺进行优化, 在制备高强度高热导率Si3N4陶瓷方面取得一系列突破性进展。另外, 伴随覆铜Si3N4陶瓷基板工程应用的推进, 对其制成的基板的力、热和电学性能的评价也成为研究热点。本文从影响Si3N4陶瓷热导率的关键因素出发, 重点对通过烧结助剂的选择和烧结工艺的改进来提高Si3N4陶瓷热导率的国内外工作进行综述。此外, 首次系统总结并介绍了Si3N4陶瓷基板的介电击穿强度以及覆铜后性能评价研究的最新进展, 最后展望了高热导率Si3N4陶瓷基板的未来发展方向。
氮化硅 热导率 力学性能 烧结助剂 烧结工艺 综述 silicon nitride thermal conductivity mechanical property sintering additives sintering processes review
针对大直径深孔爆破要求质量高、传统堵塞材料长度过长且容易“冲孔”, 提出以早强水泥砂浆为堵塞材料, 选用囊袋式结构作为新型炮孔堵塞物。对不同掺加剂含量、不同龄期的水泥浆进行了静态力学试验与冲击荷载作用下的堵塞模型试验, 通过试验得到在不同变量下水泥砂浆的自收缩性能、抗压强度与冲击荷载作用下管壁的被动围压, 分析被动围压下早强水泥砂浆的动态力学特性; 分析爆生气体压力作用下堵塞物在炮孔中受力特性, 给出大直径深孔炮孔合理堵塞长度。结果表明: 试件的自收缩随着掺加剂含量的提高而增大; 试件抗压强度随着龄期的增长而增大, 掺加剂含量的提高而减小; 随着掺加剂的含量和龄期的增加, 膨胀压力增大, 从而被动围压增大, 当掺加剂含量为4%、16 h龄期时, 各个测点的膨胀压力达到峰值, 另外随着掺加剂含量的提高, 浆液的孔隙增多, 堵塞体轴向可压缩性越高, 能够延长爆生气体压力在炮孔中作用时间, 提高堵塞质量; 综合现场试验结果表明, 依据所推导理论公式结合现场生产合理选取爆破堵塞长度保证了回采期间的安全生产, 深孔爆破取得了良好的效果。
早强水泥砂浆 掺加剂 龄期 被动围压 堵塞长度 early strength cement mortar additives cement age passive confining pressure stemming length
1 河北农业大学食品科技学院, 河北 保定 071000 南阳理工学院张仲景国医国药学院, 河南 南阳 473000
2 河北农业大学食品科技学院, 河北 保定 071000
3 中粮营养健康研究院, 营养健康与食品安全北京市重点实验室, 北京 102209
4 北京工业职业技术学院机电工程学院, 北京 100042
表面增强拉曼光谱(SERS)是将目标分子结合在纳米级粗糙金属表面, 使拉曼信号得到显著增强的技术, 具有灵敏度高、 不受水分干扰、 操作简单、 快速、 无损等优点, 现已成为食品、 化学和医学等领域的研究热点。 液体食品(如牛奶、 食用油、 饮料、 蜂蜜、 酒)是人类赖以生存、 日常生活中所不能缺少的食品, 其品质安全关系着消费者的身体健康和企业效益, 因此对液体食品品质安全进行快速、 实时检测具有十分重要的意义。 液体食品安全指标如抗生素残留、 农药残留、 色素、 非法添加剂等物质分子通常具有较强的拉曼活性, 利用SERS技术的“指纹”特性能够对液体食品中的痕量物质进行简单、 快速、 准确的定性、 定量检测分析。 与其他光谱技术相比, SERS技术不受水分干扰, 对水溶液样品基质(如牛奶、 饮料、 酒)的检测分析更为简单, 实现液体食品品质安全的在线实时检测更具潜力, 是液体食品品质安全检测领域一项极具应用潜力和应用前景的前沿分析技术。 文章简述了SERS技术的增强原理并对液体食品安全检测领域相关基底研究进行了总结, 聚焦于SERS技术在液体食品品质安全检测领域的应用研究现状, 重点从样品前处理方法、 基底类型和检出限三方面对液体食品相关品质安全指标(如油脂氧化、 抗生素残留、 农药残留、 葡萄酒产地辨别等)方面的新近研究工作和进展进行归纳总结; 讨论了SERS技术的优点与局限性, 以及面临的主要挑战和未来发展前景。
表面增强拉曼光谱 液体食品 抗生素 非法添加物 Surface-enhanced Raman spectroscopy Liquid foods Antibiotics Illegal additives 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2657
1 东华大学材料科学与工程学院，上海 201620
2 东华大学功能材料研究中心，上海 201620
冷烧结技术自引入以来已有多种陶瓷材料获得了成功制备，但作为重要结构陶瓷的氧化锆其冷烧结致密度仍然偏低。为了提高冷烧结氧化锆陶瓷的致密度，采用亚稳态的纳米晶氧化锆片状粉体进行了研究。首先利用氧化石墨烯为模板，以三(羟甲基)氨基甲烷为沉淀剂制备了含56%四方相的片状氧化锆。然后，从烧结助剂、温度、压力、液相掺量4个因素出发探索了对氧化锆致密度以及微观结构的影响。结果表明：在HCl作为烧结助剂、300 ℃、500 MPa、液相掺量为20% (质量分数)的冷烧结工艺条件下，实现了约70%的致密度，远高于目前冷烧结氧化锆致密度的报道值。致密度的提升主要得益于烧结中亚稳态氧化锆的相变以及助剂对片状粉体的颗粒重排和溶解-沉淀作用。此外，孔隙率的降低使得冷烧结氧化锆陶瓷的杨氏模量和抗弯强度分别达到了24 GPa和20 MPa。
氧化锆陶瓷 冷烧结 致密度 烧结助剂 相变 zirconia ceramics cold sintering relative density sintering additives phase transformation
中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所, 江苏 无锡 214063
辐射源威胁等级判定是电子对抗领域的重要研究课题, 针对现有的不足, 利用多准则分类的效用加性判别 (UTADIS)法, 建立了一种辐射源威胁等级判定方法。结果表明, 利用 UTADIS法能够准确合理地判定辐射源威胁等级, 能够体现决策者偏好信息, 还能更精确地估计辐射源威胁程度。该方法在性能和实用性方面具有优势, 是一种新的判定途径。
辐射源威胁等级判定 多准则分类 效用加性判别法 机器学习 多属性决策 emitter threat level evaluation Multicriteria Classification UTilites Additives DIScriminantes machine learning multiple attribute decision making 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(2): 189
1 1.中国科学院 理化技术研究所, 低温重点实验室, 北京 100190
2 2.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
Si3N4陶瓷因兼具优异的力学和热学性能, 成为第三代半导体陶瓷基板的首选材料之一。本研究以7种不同离子半径的稀土氧化物(RE2O3, RE=Sc、Lu、Yb、Y、Gd、Nd、La)与非氧化物(MgSiN2)作复合烧结助剂, 通过热压烧结和退火热处理制备了高强、高热导Si3N4陶瓷, 并系统研究了复合烧结助剂中RE2O3种类对Si3N4陶瓷物相组成、微结构、力学性能和热导率的影响规律。热压后Si3N4陶瓷力学性能优越, 其中添加Nd2O3-MgSiN2的样品弯曲强度达到(1115±49) MPa。退火处理后Si3N4陶瓷的热导率得到大幅提升, 呈现出随稀土离子半径减小而逐渐增大的规律, 其中添加Sc2O3-MgSiN2的样品退火后的热导率从54.7 W·m-1·K-1提升至80.7 W·m-1·K-1, 提升了47.6%。该结果表明, 相较于国际上通用的Y2O3-MgSiN2和Yb2O3-MgSiN2烧结助剂组合, Sc2O3-MgSiN2有望成为制备高强度、高热导Si3N4陶瓷的新型复合助剂。
氮化硅 复合烧结助剂 退火处理 热导率 silicon nitride composite sintering additives annealing thermal conductivity
1 中国矿业大学，国家煤加工与洁净化工程技术研究中心，中国 江苏 徐州 221116
2 九州大学地球资源工程系，日本 福冈 819-0395
针对地质聚合物固化Se(VI)、Cr(VI)等含氧阴离子效率低的问题，研究了Ca、Mg、Fe(II)盐对地质聚合物固化Se(VI)、Cr(VI)的作用机制。结果表明：无添加剂作用的地质聚合物固化体Se或Cr浸出量可高达60%以上，CaO或Fe(II)盐对Se或Cr浸出有一定的抑制作用，但浸出量仍高达40%以上，效果均有限，而MgO作用下Se或Cr浸出量可降至10%以下。LCF分析结果显示Cr(VI)与Se(VI)在地质聚合物三维网状结构中均以静电力的结合方式存在。此外，MgO或CaO的水化过程可促使Fe(II)还原性的释放，约15%的Cr(VI)可被还原为Cr(III)；而针对Se(VI)，Ca与Se(VI)可发生键合作用，Fe(II)并没有起到还原性的作用；MgO、CaO、Fe(II)盐对固化体中Se(VI)或Cr(VI)的浸出起着一定的协同效应。此外，MgO、CaO、Fe(II)盐作用的地质聚合物固化体强度均满足工业填埋最低要求。
地质聚合物 固化 浸出 添加剂 geopolymer solidification leaching additives
南京林业大学信息科学技术学院，江苏 南京 210037
利用太赫兹时域光谱系统测量了苯甲酸、山梨酸、木糖醇3种常用食品添加剂及其混合物的太赫兹吸收光谱，并选取了偏最小二乘回归（PLS）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）及反向传播神经网络（BPNN）3种机器学习算法，对食品添加剂二元及三元混合物进行了定量分析。研究发现，在多元混合物的定量分析中，非线性模型LS-SVM及BPNN较线性模型PLS更具优势，且随着混合物成分的增加，非线性模型的优势愈趋明显；两种非线性模型中，LS-SVM较BPNN建模步骤固定，无需进行复杂的参数讨论与优化，可高效地实现多元混合物的定量分析；此外，观察分析物光谱特征发现，除算法适用性讨论外，分析物的光谱特征也会在一定程度上影响定量检测的精度。
光谱学 太赫兹光谱 多元混合物 机器学习 定量分析 食品添加剂 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1930003
