基于BP神经网络的全介质微纳结构色混色预测模型

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作者 师祎菲 万晓霞 +2 位作者 薛智爽 章倩 吕嘉旭 《印刷与数字媒体技术研究》 北大核心 2025年第5期217-225,共9页

针对传统结构色调控方法依赖经验改变微纳结构参数所能再现的颜色有限,难以实现混色颜色预测的问题,本研究提出了一种基于BP(Back Propagation)神经网络的全介质微纳结构混色预测方法。首先,设计了一种由单晶硅和二氧化钛纳米柱单元组... 针对传统结构色调控方法依赖经验改变微纳结构参数所能再现的颜色有限,难以实现混色颜色预测的问题,本研究提出了一种基于BP(Back Propagation)神经网络的全介质微纳结构混色预测方法。首先,设计了一种由单晶硅和二氧化钛纳米柱单元组成的全介质微纳结构。然后,通过时域有限差分(FDTD)法获取其光谱反射率,并将光谱数据转换至CIE L^(*)a^(*)b^(*)颜色空间。最后,为了量化基色比例与混色感知颜色值之间的非线性关系,引入BP神经网络实现混色效果的预测建模,并通过优化隐藏层节点数和调整训练参数,建立了基色比例与混色L^(*)、a^(*)、b^(*)值的非线性映射关系。模型精度评价结果表明,该模型的预测均方根误差RMSE平均值为0.00497,色差ΔE_(ab)^(*)平均值仅为1.0615,R2均高于0.99,具有较高的预测精度。本研究为结构色的高效设计与混色的精准调控提供了新思路,兼具理论价值与应用潜力。 展开更多

关键词 结构色 全介质微纳结构 BP神经网络 结构色混色预测模型 时域有限差分

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基于微纳结构与表面能调控的镁合金表面超疏水形成机理研究

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作者 林芳 师文庆 +1 位作者 范村莹 杨传超 《表面技术》 北大核心 2025年第20期278-290,共13页

目的由于镁合金的高比强度以及良好的电磁屏蔽等特性,广泛应用于汽车制造及航空航天等领域,但也存在易腐蚀的问题。通过固-液-气三相界面中粗糙度与表面能之间的协同作用,实现在镁合金表面构建超疏水层,从而提高材料的抗腐蚀性能。方法... 目的由于镁合金的高比强度以及良好的电磁屏蔽等特性,广泛应用于汽车制造及航空航天等领域,但也存在易腐蚀的问题。通过固-液-气三相界面中粗糙度与表面能之间的协同作用,实现在镁合金表面构建超疏水层,从而提高材料的抗腐蚀性能。方法从润湿模型入手,分析了粗糙度在三相复合界面中对接触角的影响。实验中通过引入皮秒激光在金属表面构建多级微纳结构,分析了激光刻蚀间距对AZ31B镁合金表面微纳结构构建的影响。表征采用SEM、三维轮廓来分析表面的物理结构变化,再通过EDS、XPS分析表面化学成分的改变,最后比较不同间距下的接触角大小。结果适中的激光刻蚀间距有助于形成理想的微纳米结构,再结合硬脂酸作用可快速降低表面能,实现超疏水特性。其中,40μm间距展现出最大的接触角,达到150.27°。较小间距(20μm)会导致表面过于粗糙,而较大的间距(150μm)则使表面显得过于光滑,这2种情况都会降低表面疏水性。电化学腐蚀实验证明,经过皮秒激光刻蚀并经过硬脂酸浸泡后的镁合金样品,其表面电荷转移过程最难发生,耐腐蚀性最强。结论通过激光刻蚀和硬脂酸浸泡,采用适中的激光间距,可以形成多级微纳结构。这种结构使镁合金表面获得超疏水特性,从而提高镁合金材料的防腐性。 展开更多

关键词 镁合金 激光刻蚀 润湿模型 微纳结构 超疏水

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微纳双重结构表面的接触角模型及其润湿性研究 被引量：4

3

作者 李小兵 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期43-45,共3页

依据超疏水、自清洁荷叶表面具有的微米乳突和纳米鞭毛双重结构,设计类似荷叶表面的微/纳双重结构,建立对应的Wenzel、Cassie接触角模型,分析微纳双重结构及其结构参数对表面润湿性的影响。研究表明,对于单级微观结构,具有细长(较大的... 依据超疏水、自清洁荷叶表面具有的微米乳突和纳米鞭毛双重结构,设计类似荷叶表面的微/纳双重结构,建立对应的Wenzel、Cassie接触角模型,分析微纳双重结构及其结构参数对表面润湿性的影响。研究表明,对于单级微观结构,具有细长(较大的柱高与柱边长比)微观结构的粗糙表面疏水效果更好;对于微纳双重结构,二级纳米结构的出现降低了实现超疏水性的柱高与柱边长比的阈值,微纳双重结构可以大大提高表面的疏水性能。 展开更多

关键词 微纳双重结构 荷叶表面 接触角模型 润湿性

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微纳机械的设计理论及制造工艺综述 被引量：2

4

作者 丁涛 王芳 任工昌 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第12期236-238,共3页

综述了微纳结构特征的制造工艺进展及趋势。介绍了微纳机械的基础理论研究现状和发展趋势。

关键词 微纳机械 基础理论 微纳结构 制造工艺

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表面微纳结构和化学修饰对润湿性影响研究进展 被引量：11

5

作者 刘林 熊光耀 沈明学 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期52-75,共24页

润湿性是赋予材料表面的重要特征之一,对功能件服役行为具有极为重要的作用。影响表面润湿性的主要因素包括材料表面能、表面表面粗糙度以及表面微纳结构,而鲜有定量研究其间关系。对表面微纳结构和化学修饰对润湿性影响进行研究,首先... 润湿性是赋予材料表面的重要特征之一,对功能件服役行为具有极为重要的作用。影响表面润湿性的主要因素包括材料表面能、表面表面粗糙度以及表面微纳结构,而鲜有定量研究其间关系。对表面微纳结构和化学修饰对润湿性影响进行研究,首先介绍表面润湿性的三种经典理论模型及润湿理论的最新进展,详细综述国内外学者对表面微纳结构和化学修饰对表面润湿性影响的研究现状,分析并讨论接触角随表面粗糙度变化的内在机理和成因,阐述表面微织构对润湿性的影响及在不同领域内化学修饰的作用,最后总结当前面临的主要问题和未来的发展方向。结果表明,表面微织构和调控表面能是调控材料表面润湿性的关键因素和基本条件;在润湿理论逐步完善的过程中,建立起的修正物理与数学模型使试验数据与理论模型更具匹配性,以期得到适用性更广的理论模型;润湿性表面的制备也逐渐从单一的圆形、方形和沟槽微结构向微-纳多尺度、多层复合微织构和仿生功能性表面的创成与优化等方向发展;激光加工结合其他技术实现多响应、多功能润湿性表面的制备是未来的重要研究方向:材料表面润湿性影响因素众多,除受表面微纳结构和化学修饰的影响外,功能表面会与基底材料和周围环境发生化学反应,也会导致润湿性转变。综述了特殊润湿性表面制备方法和原理及应用领域,可为相关研究提供参考。 展开更多

关键词 润湿性 表面微纳结构 化学修饰 理论模型 激光加工

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双层微金字塔结构耦合空间光调制的光子纳米射流研究

6

作者 孙泽华 刘卫国 +3 位作者 葛少博 刘丙才 吴春芳 惠迎雪 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期231-239,共9页

提出一种异质材料双层微金字塔结构耦合空间光调制的光子纳米射流光学元件,实现了光子纳米射流的动态可调。通过时域有限差分法进行仿真计算,分析了微结构与背景折射率对比度减小时,光子纳米射流性能特征变化的基本规律。研究结果表明,... 提出一种异质材料双层微金字塔结构耦合空间光调制的光子纳米射流光学元件,实现了光子纳米射流的动态可调。通过时域有限差分法进行仿真计算,分析了微结构与背景折射率对比度减小时,光子纳米射流性能特征变化的基本规律。研究结果表明,改变液晶分子的旋转角,焦距变化范围由6.1λ达到了22.3λ,衰减长度最长达到36.5λ,与双层微球结构耦合液晶光子纳米射流相比提高了10λ。随着微结构与背景介质折射率之比的减小,半高全宽增大,聚焦效率的调节范围可以达到16.9%~43.2%,此时,焦点逐渐远离微结构,能量向远场传输。借助于液晶这一空间光调制手段,双层微金字塔结构光子纳米射流实现了大范围的焦距调节和超长的传播长度,为光子纳米射流在光电探测、光学捕获等方面的应用提供理论支持。 展开更多

关键词 MIE散射理论 光子纳米射流 时域有限差分 空间光调制 微纳功能结构

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有机三元共混异质结太阳能电池结构理论设计与光伏性能研究

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作者 高博文 孟晓军 +3 位作者 苏海霆 侯新平 马倩 孟婧 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期86-93,共8页

利用光学近场激发与局域理论,通过光学仿真软件建立银/金方阵微纳结构理论模型,使用高分辨率光刻技术构建基于完美吸收体的聚合物/富勒烯太阳能电池结构,实现活性层对太阳光谱从紫外到近红外全波段光谱的完美吸收,提高了聚合物电池能量... 利用光学近场激发与局域理论,通过光学仿真软件建立银/金方阵微纳结构理论模型,使用高分辨率光刻技术构建基于完美吸收体的聚合物/富勒烯太阳能电池结构,实现活性层对太阳光谱从紫外到近红外全波段光谱的完美吸收,提高了聚合物电池能量转换效率.设计和制备了结构上类似、彼此具备良好的"相容性"、在吸收光谱上互补的新型给体材料.与富勒烯受体材料混合制作三元体系的太阳能电池,以最大程度地匹配太阳光谱,该方法可以有效地提高器件对太阳光的响应能力,产生大量的光生载流子,大幅度地提高短路电流密度和开路电压.本文研究有望为获得新一代高效率、高稳定性的聚合物光伏器件提供参考. 展开更多

关键词 聚合物富勒烯太阳能电池 三元体系异质结 Ag/Au matrix微纳结构理论模型 完美吸收体 性能仿真

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粘弹性材料的微振子模型研究 被引量：9

8

作者 石银明 华宏星 傅志方 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第1期100-104,共5页

针对利用粘弹性材料进行结构主被动控制的需要 ,建立了一套确定微振子模型各参数的方法 ,并且与标准流变模型、分数导数模型以及试验结果进行比较 ,算例表明确定微振子模型各参数的方法有效 ,同时也表明微振子模型不但能准确描述粘弹性... 针对利用粘弹性材料进行结构主被动控制的需要 ,建立了一套确定微振子模型各参数的方法 ,并且与标准流变模型、分数导数模型以及试验结果进行比较 ,算例表明确定微振子模型各参数的方法有效 ,同时也表明微振子模型不但能准确描述粘弹性材料的本构关系 ,而且能与有限元方法相融合 ,建立二阶线性系统 ,能很方便地利用线性系统控制理论进行控制设计。 展开更多

关键词 粘弹性材料 复合结构 微振子模型 振动控制 减振材料 线性系统控制理论

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微剂量学模型的建立及应用

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作者 倪婕 陈勇 +1 位作者 孔栋 孙亮 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期107-114,共8页

微剂量学是研究微观体积内辐射能量的时空分布的学科。本文从微剂量学的基础剂量学量开始,针对微剂量学领域模型的建立方法展开综述,主要探讨了目前广泛应用的生物效应模型,并对物理因子和生物因子进行详细分析,最后介绍了微剂量学模型... 微剂量学是研究微观体积内辐射能量的时空分布的学科。本文从微剂量学的基础剂量学量开始,针对微剂量学领域模型的建立方法展开综述,主要探讨了目前广泛应用的生物效应模型,并对物理因子和生物因子进行详细分析,最后介绍了微剂量学模型当前的国内外研究进展。 展开更多

关键词 微剂量学 径迹结构 辐射建模 LQ模型 双重辐射作用理论

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用简单立方体随机网络模型模拟多孔介质的进-退汞过程 被引量：1

10

作者 王桂荣 辛峰 +1 位作者 王富民 廖晖 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期42-48,共7页

采用对数正态分布作为孔尺寸分布函数 ,构造了简单立方体随机网络模型模拟多孔介质的进 退汞过程。在退汞过程中 ,大孔对小孔的屏蔽造成汞的临时残留 ,而小孔对大孔的屏蔽造成汞的永久残留。分析了多孔介质网络配位数、孔尺寸分布范围... 采用对数正态分布作为孔尺寸分布函数 ,构造了简单立方体随机网络模型模拟多孔介质的进 退汞过程。在退汞过程中 ,大孔对小孔的屏蔽造成汞的临时残留 ,而小孔对大孔的屏蔽造成汞的永久残留。分析了多孔介质网络配位数、孔尺寸分布范围、孔喉、孔腔大小等对进 退汞曲线的影响。结果表明 ,网络配位数及孔尺寸分布范围大小是影响进 退汞曲线形状的主要因素。 展开更多

关键词 多孔介质 网络模型 进-退汞曲线 渗流理论 微孔结构

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超疏水表面上冷凝液滴发生弹跳的机制与条件分析 被引量：19

11

作者 刘天庆 孙玮 +1 位作者 孙相彧 艾宏儒 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1206-1212,共7页

使用液滴合并前后的体积和表面自由能守恒作为两个限制条件,确定了合并液滴的初始形状,即为偏离平衡态的亚稳态液滴,具有缩小其底半径而向平衡态液滴转变的推动力.进而分析了液滴变形过程中的推动力和三相线(TPCL)上的滞后阻力,建立了... 使用液滴合并前后的体积和表面自由能守恒作为两个限制条件,确定了合并液滴的初始形状,即为偏离平衡态的亚稳态液滴,具有缩小其底半径而向平衡态液滴转变的推动力.进而分析了液滴变形过程中的推动力和三相线(TPCL)上的滞后阻力,建立了液滴变形的动态方程并进行了差分求解.如果液滴能够变形至底半径为0mm的状态,则根据该状态下液滴重心上移的速度确定液滴的弹跳高度.不同表面上冷凝液滴合并后的变形行为的计算结果表明,光滑表面上的液滴合并后,液滴只能发生有限的变形,一般都在达到平衡态之前就停止了变形,因此冷凝液滴不会发生弹跳;粗糙表面上的Wenzel态液滴的三相线上的滞后阻力更大,因而液滴更难以变形和弹跳;具有微纳二级结构表面上只润湿微米结构,但不润湿纳米结构的部分Wenzel态液滴能够变形至Cassie态,但没有明显的弹跳;只有在纳米或微纳二级结构表面上的较小Cassie态液滴合并后,液滴易于变形至底半径为0mm的状态并发生弹跳.因此,Cassie态合并液滴处于亚稳态,并且其三相线上的移动阻力很小,是导致冷凝液滴弹跳的关键因素. 展开更多

关键词 超疏水表面 纳米 微纳二级结构 冷凝 液滴变形 弹跳 机理 模型

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超疏水金属网膜的制备及油水分离应用进展 被引量：10

12

作者 谢清伟 全学军 +1 位作者 李瑞恒 蔡永伟 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2017年第6期99-106,共8页

综述了超疏水网膜的研究及其在油水分离上的应用进展。首先结合3个经典模型以及接触角和滚动角介绍了超疏水网膜的基础理论;然后全面综述了刻蚀法、溶胶-凝胶法、化学沉积法和电化学法制备超疏水网膜的工艺及其油水分离的研究进展;最后... 综述了超疏水网膜的研究及其在油水分离上的应用进展。首先结合3个经典模型以及接触角和滚动角介绍了超疏水网膜的基础理论;然后全面综述了刻蚀法、溶胶-凝胶法、化学沉积法和电化学法制备超疏水网膜的工艺及其油水分离的研究进展;最后指出了现阶段该研究领域中存在的不足,并提出了下一步研究的方向和目标。 展开更多

关键词 超疏水网膜 经典模型 微纳结构 油水分离

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负载金属的ZIF-8催化活性的计算化学研究 被引量：2

13

作者 薄晓帆 吴平易 +6 位作者 刘大欢 阳庆元 麻沁甜 兰玲 王少华 张轶 仲崇立 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1644-1651,共8页

金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类新型纳米多孔功能材料。由于其独特的结构特征,在催化方面展现出潜在的应用价值。采用分子模拟结合密度泛函理论的计算方法系统地研究了ZIF-8在负载金属Pd、Ag、Pt、Au后的催化... 金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类新型纳米多孔功能材料。由于其独特的结构特征,在催化方面展现出潜在的应用价值。采用分子模拟结合密度泛函理论的计算方法系统地研究了ZIF-8在负载金属Pd、Ag、Pt、Au后的催化活性。结果表明,金属与材料之间主要有3种作用方式,其中以'碳-金属-碳'(C-M-C)形式最为稳定。并且对于同一种方式,ZIF-8负载金属后的稳定性顺序为:Pd>Ag>Pt>Au。同时,利用CO作为探针分子,系统地研究了负载金属后ZIF-8的催化活性,发现这些金属原子的Lewis酸性强弱与其电子接受能力有关,其催化活性顺序为:Pd>Pt>Ag>Au。这为研究利用MOF材料负载金属用于催化提供了参考信息。 展开更多

关键词 金属-有机骨架材料 纳微尺度 密度泛函理论 金属粒子 催化 稳定性 模型

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水泥水化产物——水化硅酸钙(C-S-H)的研究进展 被引量：85

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作者 刘新 冯攀 +5 位作者 沈叙言 王浩川 赵立晓 穆松 冉千平 缪昌文 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期9157-9167,共11页

水化硅酸钙(C-S-H)作为水泥基材料的主要水化产物,决定着水泥基材料的强度发展、收缩、徐变和结构的服役寿命,被称为水泥基材料的"基因"。对C-S-H组成、结构和性能的充分认识有助于理解水泥基材料微结构的形成机理,进而对其... 水化硅酸钙(C-S-H)作为水泥基材料的主要水化产物,决定着水泥基材料的强度发展、收缩、徐变和结构的服役寿命,被称为水泥基材料的"基因"。对C-S-H组成、结构和性能的充分认识有助于理解水泥基材料微结构的形成机理,进而对其性能进行自下而上的设计和调控。近年来先进测试和分析技术的发展为C-S-H基本性能的研究提供了新思路。C-S-H的成核生长理论、力学性能提升以及形貌调控等逐渐成为当前研究热点,已取得重要进展。学者们大多采用合成的方法制备体系纯净且具有一定结晶度的C-S-H,并以此研究水泥体系中无定形C-S-H凝胶的基本性能。研究发现,双分解合成C-S-H的成核生长过程中存在球形中间体,其最终转化为箔片状形貌的产物,遵循非经典的成核生长方式。在亚粒子尺度,越来越多的结构信息表明,与尖乃石相比,C-S-H的结构与托贝莫来石更为接近;在粒子尺度上,CM凝胶系列模型被广泛应用于解释C-S-H比表面积等物理参数以及水泥基材料收缩徐变的机理。C-S-H的Ca/Si、含水量、硅链聚合程度以及形貌等微纳结构的广泛研究为建立C-S-H微纳结构与宏观性能之间的联系提供了丰富的数据支撑。对C-S-H进行本征结构调控有望从根本上改善水泥基材料韧性差的力学特征,许多学者试图从孔结构调控、有机和无机复合材料构建以及纳米材料改性等方面提升C-S-H的力学性能,取得了一定突破。本文系统总结了C-S-H的合成方法、成核生长理论、结构模型;主要从Ca/Si、含水量、硅链聚合程度以及形貌四个方面综述了C-S-H的微纳结构;围绕形貌和力学性能介绍了C-S-H的调控和设计方法;分析了目前存在的研究不足并提出了未来的发展方向,以期为全面认识C-S-H以及水泥基材料的性能调控提供借鉴。 展开更多

关键词 水化硅酸钙(C-S-H) 成核生长 模型 微纳结构 力学性能提升

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