2025, 17(2):1-9. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2001
摘要:聚羟基脂肪酸酯(PHA)作为一种生物合成的胞内聚酯,因其出色的生物相容性、生物降解性和类似于合成塑料的物化特性而备受关注。然而,PHA作为单一聚合物的综合性能仍有一定局限性。PHA的结构多样性为其改性提供了可能,通过对PHA进行物理、化学和生物改性方法提升其性能,以满足更广泛的应用需求。在医药、农业和包装等领域,PHA改性材料展现出良好的应用前景。综述了生物基可降解材料PHA的改性方法及其应用研究,旨在为PHA的工业化应用提供新的思路和理论指导。
2025, 17(2):10-17. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2002
摘要:以某型号水槽式洗碗机为研究对象,设计缓冲运输包装并进行仿真计算。依据缓冲包装设计“六步法”,进行产品流通环境分析、确定洗碗机易损件及脆值,选用密度为25 kg/m3的EPS为缓冲包装材料,设计缓冲运输包装方案。首先通过不同应变率的材料试验,完善LS-DYNA材料模型;然后基于LS-DYNA对包装件进行有限元仿真分析,结合相关测试标准,对包装件分别进行10种工况跌落仿真分析。结果显示:面跌落最大响应加速度为38.4g,棱跌落最大响应加速度为26.7g,角跌落最大响应加速度为23.6g;各工况最大响应加速度均小于产品许用脆值61g。所设计的包装方案满足运输过程中对产品的缓冲需求。
2025, 17(2):18-29. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.0005
摘要:石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种不含金属的绿色半导体材料,逐渐成为光催化领域的热门材料之一,在降解环境污染物方面表现出广阔的发展前景和应用潜力。首先,对g-C3N4光催化剂降解污染物的机理进行分析,并从形貌结构设计、金属/非金属掺杂、构建异质结3个方面对g-C3N4的光催化改性研究进行了阐述。其次,总结了在气体、土壤、水体3个不同环境下g-C3N4光催化剂降解污染物的应用研究。最后,对g-C3N4在包装领域的实际应用进行了展望。
2025, 17(2):30-39. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2003
摘要:为提升老年用户健康信息系统检索体验,通过分析信息表征(文本、音频、图像)与任务情境(简单、复杂)对老年用户检索绩效、认知负荷以及满意度的影响,探究健康信息系统信息表征的适老化设计,提出不同任务情境下适合老年用户的信息表征设计。采用双因素重复测量实验设计,邀请老年用户按照拉丁方顺序在文本、音频、图像引导下完成简单和复杂健康信息检索任务。总体上,图像表征引导老年用户初次使用健康系统检索绩效最优,认知负荷最低;但老年用户主观最喜爱音频表征。在简单任务中,音频表征设计适合老年用户;在复杂任务中,图像表征设计适宜老年用户;适老化改造应适当减少纯文本信息表征引导。
2025, 17(2):40-48. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2004
摘要:以黔东南苗族蜡染、刺绣、银饰中的鱼纹为研究对象,通过对苗族鱼纹的历史背景、发展脉络、文化特征的深入研究,构建基于可拓语义和形状文法的创新设计方法,为黔东南苗族鱼纹在当代设计转化中提供新的思路。通过查阅文献资料、问卷调查,以及采用可拓语义方法提取苗族鱼纹图案的文化特征语义,构建可拓表征模型。应用形状文法分析苗族鱼纹的形状、色彩、构图,并基于计算机辅助技术对图案进行推理和演变,形成新的设计纹样。最后,进行设计实践,并对生成的鱼纹图案进行图解语义评估,从而保证设计的可行性。通过对设计需求核心语义的提取,归纳演绎多种纹样图案,设计相匹配的鱼制品包装。用可拓语义和形状文法创新再设计苗族鱼纹具有可行性,对民族纹样的创新设计具有一定的借鉴意义。
2025, 17(2):49-54. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2005
摘要:为了分析无铬钝化技术在奶粉包装上的应用可行性,研究无铬钝化马口铁和无铬钝化马口铁奶粉罐的理化性能、安全性能等。研究结果表明,无铬钝化马口铁在表面洁净度、润湿性和耐腐蚀性方面表现出显著优势,食品安全符合性测试满足GB 4806.9—2016、欧盟RoHS指令和REACH法规要求;无铬钝化马口铁罐的感官、耐腐蚀性能及适配性能测试结果良好,无铬钝化马口铁罐的风险物质迁移量及奶粉有害物质含量均未超出标准限量,无铬钝化马口铁罐与传统马口铁罐的性能接近。无铬钝化技术为奶粉罐提供了一种更环保、更安全的选择,满足了婴幼儿食品安全的高标准,同时响应了全球环保政策和绿色可持续发展的要求。
2025, 17(2):55-61. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2006
摘要:针对快递行业分拣配送效率低的问题,设计一种导向滚轮式快递分拣系统,通过翻转结构与导向滚轮分拣机的配合实现快递包裹的智能快速分拣。利用SolidWorks软件对扫描装置、上包区、翻转结构、分拣轮结构和快递运输整体结构进行三维建模。利用Ansys Workbench对分拣轮机架进行模态分析,得到应增加支撑脚的厚度以保证其刚度。通过模块DesignXplorer响应面优化设计,提高翻转结构整体刚度,减轻结构质量。优化后,总质量减少了9.42%,有明显的轻量化效果,而且强度和刚度都满足校核条件。此外,本系统扩展性强,可根据分拣需求灵活配置分拣机数量,能够满足中小型快递公司对物流配送货物分拣的需要,具有广阔的市场前景和极大推广价值。
2025, 17(2):62-68. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2007
摘要:遵循欧盟PEF方法,通过SimaPro软件对可循环直运快递纸箱进行生命周期评价,并探究其循环使用的环境优势。采用EF 3.1 LCIA方法分析16种环境足迹类别,并进行生命周期影响解释。研究结果表明:气候变化、淡水富营养化、化石资源消耗、颗粒物、土地使用、酸化是可循环直运快递纸箱生命周期中的最相关环境影响,累积贡献超过了整体环境影响的80%。一万套可循环直运快递纸箱生命周期造成的气候变化影响为4436.88 kg CO2 eq.;环境负担主要来源于原料生产阶段,其次为产品生产阶段,裱纸、印刷、打包运输则是生产过程中最相关的阶段。可循环直运快递纸箱循环1~5次后,对气候变化的影响可降低50%~80%。优化快递纸箱结构和材料、减少原料消耗和生产过程中的电能消耗、采用清洁能源,能有效降低可循环直运快递纸箱的环境影响。
2025, 17(2):69-77. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2008
摘要:为实现纳米粒子的荧光磁性双功能化,设计并合成一种强荧光超顺磁性的双功能复合材料。将罗丹明B(RhB)染色剂与聚乙二醇(PEG)共价偶联,然后通过氢键作用将聚乙二醇-罗丹明B(PEG-RhB)键合到Fe3O4表面。PEG的存在可以形成有效的空间屏障,不仅减缓了Fe3O4纳米粒子由于磁偶极相互作用而导致的团聚现象,还减少了RhB直接与磁性粒子表面接触。此外,该粒子的成功制备可以实现磁场-重力场耦合下实时观测磁性纳米粒子的链结构。Fe3O4-PEG-RhB在靶向治疗、荧光标记和磁流体密封等方面有着巨大的应用潜力。
2025, 17(2):78-87. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.0002
摘要:针对传统导电填料与水凝胶基体界面相容性差的问题,通过将柔性液态金属(LM)嵌入由[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(SBMA)和N-(2-羟乙基)丙烯酰胺(HEAA)共聚形成的水凝胶网络中,构建一类具有超拉伸性、高黏附性和优异传感能力的LM/p(SBMA-co-HEAA)新型导电水凝胶。研究结果表明,通过超声分散形成的LM纳米颗粒,表面具有丰富的羟基氧化镓结构,易于与HEAA中的羟基发生氢键相互作用,提高了导电填料与水凝胶基质界面间的稳定性。此外,基于该导电水凝胶构建的应变传感器无论是在小应变1%,还是大应变150%的条件下都能保持稳定的传感性能。该应变传感器在人体运动检测、智能包装领域具有广阔的应用前景。
王柯梦,江小龙,廖钰源,王文广,赵小雨,高文文,魏珊珊,陈宪宏
2025, 17(2):88-95. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.0004
摘要:选用三氯氧磷(POCl3)对聚乙烯醇(PVA)膜进行化学改性,制备出磷化的PVA膜(PPVA),并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)、热失重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)等对所得薄膜的结构和性能进行表征。结果表明,PVA高分子链上的部分羟基被磷化。随着磷含量的增加,PPVA膜的Tg逐渐降低,结晶能力逐渐减弱,拉伸强度和断裂伸长率也逐渐降低,但热稳定性能、阻燃性能和耐水性逐渐提升。当磷质量分数为1.44%(PPVA-2)时,改性膜的阻燃等级就达到UL 94 V-0级,极限氧指数(LOI)达26.1%。PPVA膜的残炭率随磷含量的增加逐渐升高,当磷质量分数为4.14%(PPVA-5)时,其残炭率达到了33.0%,远高于PVA膜在600 ℃时5.7%的残炭率,提高了约478.9%。PVA经磷化处理后,改变了其高分子链的化学结构,聚集态结构也受到改变,使膜的热稳定性能、阻燃性能和耐水性等得到改善。
2025, 17(2):96-103. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2010
摘要:为了制备高性能的柔性混合超级电容器,通过化学蚀刻法合成二维过渡金属碳化物/氮化物(MXene)纳米片,并与聚苯胺(PANI)和活性炭(AC)结合,采用均匀混合后物理辊压的方法制备出柔性AC/Mxene/PANI(CMP)复合电极。AC作为高比表面积的框架材料,有效提供负载和活性位点;MXene则构建离子传输通道;PANI作为导电物质,加速MXene层间电荷转移;同时,MXene与PANI的引入因其优异的赝电容行为和增大的活性表面积,显著提升了复合电极的电化学性能。研究表明,厚度为75 μm的CMP-50%电极(AC、MXene、PANI质量比为2∶1∶1)在硫酸电解质中展现出313 F/g的高比电容(1 mV/s扫描速率下),且在5 A/g电流密度下电容保持率高达80.9%,库伦效率为98.4%。MXene与PANI的引入显著提升了复合电极的电容性能和导电性,为高性能柔性混合超级电容器的研发开辟了新路径。
2025, 17(2):104-112. DOI: 10.20269/j.cnki.1674-7100.2025.2011
摘要:石墨烯气凝胶被认为是一种优异的环保吸附材料,对其结构的改性及简化其合成方法是该领域研究的热点。以氧化石墨烯为前驱体、盐酸多巴胺为交联剂、抗坏血酸为还原剂,利用液相组装法制备了石墨烯气凝胶,在此基础上,通过化学气相沉积法,引入硅基官能团,合成了硅基化石墨烯气凝胶,并对该气凝胶进行了XRD、SEM、FTIR表征和性能测试。研究结果表明,在生成石墨烯气凝胶的过程中,盐酸多巴胺能有效阻止石墨烯片的堆积,因而石墨烯片能够在气凝胶中均匀分布,通过相互搭接形成具有三维连通的多孔网络结构。硅基化石墨烯气凝胶表现出优异的疏水性和超高的亲油性,与水和油的接触角分别为145.36°和0°;此外,它还具有超低密度(3.87 mg/cm3)、优异的吸附能力和极佳的吸附再生能力。对于有机溶剂,该气凝胶的吸附容量可达到186.8~345.2 g/g,且经过20次循环吸附后,仍能保留约80%初始吸附容量。