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2017年  第49卷  第1期

物理学与光学工程
液晶聚合物分子排列调控的研究进展
詹媛媛, 俞燕蕾, 李楠, 周国富
2017, 49(1): 1-8. doi: 10.6054/j.jscnun.2017057
摘要:
液晶的应用不仅仅局限于电视或电脑,具有光响应性的液晶在许多领域都存在应用,如平板显示、光学领域、光驱动设备以及许多正在发展的微科技领域. 液晶作为一种中间相的物质,既表现出了液体的流动性,又具有晶态的分子规整排列的性质. 液晶软物质材料具有许多有趣的性质,如自组装性质;长程有序的流动性;分子协同作用;双折射性质和物理性质(光、力、和电)的各向异性;外场诱导的表面分子取向;以及液晶弹性体的刺激响应性形变. 文中综述了具有不同液晶分子取向排列的液晶聚合物的刺激响应性形变,着重介绍了光取向技术诱导液晶分子取向的液晶聚合物的刺激响应性形变行为,并展望了未来液晶材料的设计在微流体和微型机器人领域的潜在应用.
柔性显示基板材料研究进展
兰中旭, 韦嘉, 俞燕蕾
2017, 49(1): 9-16. doi: 10.6054/j.jscnun.2017041
摘要:
随着显示技术的不断发展,柔性显示以其质轻、可轻薄化、耐用和可收卷等优点,成为最具发展潜力的下一代显示技术. 柔性显示技术的实现除了要求现有的设计和制造工艺进行改进之外,更加对加工和使用过程中材料的性能提出了新的要求,其中,柔性基板作为柔性显示器件的重要组成部分,基板材料要求具有良好的光学透明度、柔韧性、热稳定性和阻水阻氧等特性,因此,开发出具有优异的综合性能的基板材料成为实现柔性显示的关键环节. 目前,可以作为柔性显示基板的材料包括聚合物基板、超薄玻璃基板、不锈钢基板、纸质基板和生物复合薄膜基板,以前3种最常用. 文中针对近年来柔性显示基板材料的研究状况,从光学透明度、热稳定性、机械性能、阻水阻氧性能和表面平坦性等方面对这5种基板材料的性能进行了比较,聚合物基板相较于超薄玻璃基板和不锈钢基板,不仅具有透明、柔性、质轻的优点,而且耐用性优良,被公认为具有非常广阔的应用前景,并对聚合物基板的研究进行了展望.
光聚合时间对液晶高分子红外反射器件光电性能的影响
李娜, 曾伟杰, 鞠纯, 胡小文, 李楠, 周国富
2017, 49(1): 17-20. doi: 10.6054/j.jscnun.2017040
摘要:
本文基于聚合物稳定胆甾型液晶制备了红外反射器件。在外加电场的作用下,聚合物网络中附着的阳离子朝阴极运动,使得靠近阴极附近的网络被压缩,而靠近阳极附近的网络被拉伸,结果使得整个胆甾相想成一定的螺距梯度,从而使得反射带宽变宽。进一步在不同紫外光聚合时间条件下制备电控红外反射器件,光电性能呈现规律性的变化。本文主要根据红外反射器件的光聚合时间不同来探究其对液晶高分子红外反射器件光电性能的影响。
液晶高分子智能调光玻璃研究进展
鞠纯, 孙海涛, 王璐, 胡小文, 李琛, Reinder Coehoorn, 周国富
2017, 49(1): 21-25. doi: 10.6054/j.jscnun.2017039
摘要:
文章介绍了聚合物稳定液晶(polymer stabilized liquid crystal,简称PSLC)和聚合物分散液晶(polymer-dispersed liquid crystal,简称PDLC)的研究现状,包括聚合电场频率、不同单体配比、聚合网络的锚定作用、单体浓度、聚合电场波形、单体BAB6和手性剂含量对聚合物稳定胆甾相液晶光电性能的影响和不同醇、表面活性剂、阻聚剂、紫外光固化时间、纳米掺杂、液晶含量和引发剂含量、聚氨酯基对聚合物分散液晶电光特性的影响.通过研究液晶单体浓度、PI膜厚度、二色性染料浓度和二色性染料的种类对PSLC器件光电性能的影响,表明液晶单体浓度为3%、PI膜厚度为80nm、二色性染料浓度为0.6%时, PSLC器件的光电性能最好.基于聚合物稳定液晶的智能调光玻璃在车窗玻璃,家居玻璃窗等方面有着良好的应用前景.
染料掺杂的向列相液晶智能调光器件的开关态特性
刘延国, 鞠纯, 王璐, 袁冬, 胡小文, 李楠, 周国富
2017, 49(1): 26-30. doi: 10.6054/j.jscnun.2017038
摘要:
提出了一种染料掺杂的向列相液晶智能玻璃器件的制作过程,并研究了它的开关态特性.先在上下两基板(ITO)上涂覆聚酰亚胺取向层,将液晶平铺在下基板上,再用带有密封胶框的上基板沿同一摩擦取向方向与下基板压合,制得向列相液晶器件.未加电场时,液晶在取向层的作用下形成平行与基板的多畴排列状态;施加电场后,液晶逐渐在电场作用转向,由平行于基板的多畴排列状态转变为垂直于基板的单畴排列状态,可见光在液晶器件中由散射转为透射,由关态转为开态,从而实现其明暗的切换.染料浓度与驱动电压共同影响器件的透射率.器件开关态阈值电压随器件厚度的增大而增大,在染料液晶浓度5%,盒厚30m时,器件的阈值电压为5 V,饱和电压为15 V,此时智能玻璃的透射率最高,明暗切换特性越好.
聚合物稳定液晶调光器件厚度对其电光性能的影响
王璐, 鞠纯, 胡小文, 刘丹青, Reinder Coehoorn, 周国富
2017, 49(1): 31-34. doi: 10.6054/j.jscnun.2017037
摘要:
通过采用紫外光聚合诱导相分离法制备聚合物稳定液晶调光器件,利用紫外可见分光光度计来研究器件的不同厚度对聚合物稳定液晶调光器件电光性能的影响. 结果表明:随着器件厚度的增加,器件的关态透光率降低,阈值电压升高,饱和电压升高;当器件厚度为5 m时,聚合物稳定液晶智能调光器件的电光性能优良,未通电时,透光率高达97%,当施加40V电压时,透光率低于10%;响应时间非常短,灵敏度非常高,从关态到开态响应时间仅仅需要0.025 s,从开态到关态响应时间需要0.06 s. 这些优异性能使得基于聚合物稳定液晶的智能窗在室内光线智能管理领域有着巨大的应用潜力.
掺杂Cu2O 纳米粒子的近晶相液晶显示器件的电-光特性
刘发顺, 崔晓鹏, 赵东宇, 许丽红, 刘斌, 毕伟华
2017, 49(1): 35-39. doi: 10.6054/j.jscnun.2017055
摘要:
驱动电压的大小是液晶显示器件的重要指标,关系到产品的制造成本、能耗和安全性及实用性. 近年来,为了使液晶显示器件达到驱动电压更低、响应更快、色彩更鲜明、画质更好、更节能等要求,研究者将目光转向液晶/纳米复合技术.纳米粒子与液晶复合,在不破坏液晶原有结构的同时,将纳米材料的自身特性融入到液晶中,从而有效改善液晶的特性.研究发现,半导体纳米粒子在外加电场作用下能够产生极化电场,且无极化疲劳现象,可以有效改善液晶电光性能.本课题组选用Cu2O半导体纳米粒子作为掺杂剂掺杂于近晶相液晶8CB中,研究其对液晶电-光性能的影响.研究发现,Cu2O纳米粒子表面的正电荷能够增强其与液晶分子间的偶极作用,产生的局域电场加速了液晶分子的转动,降低了阈值电压,极大地改善了近晶相液晶的电光性能.
水溶液显影环氧乙烷光刻胶的显影条件及机理探索
李岚慧, 窦盈莹, 水玲玲, 李发宏, Robert A. Hayes, 周国富
2017, 49(1): 40-45. doi: 10.6054/j.jscnun.2017052
摘要:
光刻胶是微纳米加工领域关键的材料之一,主要用于图形转移和蚀刻过程中对基材的保护. 基于水性溶液的光刻工艺可以减少污染,是未来材料发展和工艺改进的方向之一. 本论文针对同一种光刻胶(KMPR),对比有机溶剂和碱性显影液的显影效果,得到最佳水溶液显影液 KOH显影液,探索并得到其显影的较佳浓度范围,通过实验验证和解释温度和浓度的影响.
Matlab模拟干涉光束参数对光子晶体结构的影响
周冠清, 林喜鸿, 吴立军, 袁冬, 周国富
2017, 49(1): 46-50. doi: 10.6054/j.jscnun.2017031
摘要:
光子晶体作为一种新型人工周期性电介质材料,具有广泛的应用前景.激光全息干涉法是制备光子晶体的最有前途的方法之一,它利用多束相干光束干涉的原理制备光子晶体结构,由于此不同的光学参数对制备的光子晶体结构会产生重要的影响,采用实验研究效率较低,而通过数值模拟可以从理论上确定干涉图案的光强分布,并得到直观的模拟图案,因此先使用计算机进行模拟光学参数影响的研究是十分必要的.本文根据多光束干涉的理论模型,使用Matlab模拟得到了多光束干涉形成的二维光子晶体结构.同时,根据计算机模拟结果,研究了光束的偏振角、方位角、极角、相位等参数对干涉图案的影响.通过模拟发现,方位角影响着干涉结构的对称性;偏振角的改变会引起干涉图案光强极大值和极小值的大小和绝对位置发生改变;相位的改变对干涉结构较小,但在实验中为提高制备的精确性,应该考虑相位的影响;极角影响着光强的空间分布.因此,本文为逆推特殊光子晶体结构的干涉光束参数提供了帮助.
基于FPGA的多路视频实时处理系统
易子川, 林跃, 王利, 刘先明, Nicolaas Frans de Rooij, 周国富
2017, 49(1): 51-55. doi: 10.6054/j.jscnun.2017036
摘要:
针对传统多路视频监控系统控制不灵活,处理速度慢,系统无法对各路视频信号进行视频算法等问题,介绍了一种采用FPGA设计多路视频实时处理和显示的系统方案. 通过使用单片FPGA硬件方式实现多路视频的采集、格式转化、视频缓存、视频算法处理、视频拼接和显示,并可以进行多路视频与其中任意一路视频切换显示和处理,同时系统支持对每一路视频进行不同的算法处理. 该方案利用FPGA的并行处理能力,可以实时处理和显示4路视频,帧频达到了15帧/秒,每一路视频信号的处理时间不超过4 ms. 该方案具有低成本、低功耗、实时性好、扩展性强等特点,适用于目前常用的视频监控应用场景.
材料学
Co-Ti共掺杂M型六角钡铁氧体磁电耦合研究
李培炼, 官钰洁, 黄志青, 凡华, 高兴森
2017, 49(1): 56-61. doi: 10.6054/j.jscnun.2017054
摘要:
磁电多铁性材料兼具电极化及磁性,可用于构建新型传感器和高密度存储器件.但对于单相多铁性材料,大多工作温度低且所需磁场强度较高,无法满足实用化需求.近来发现六角铁氧体可明显提高这两方面特性,但还需提高其工作温度及电阻率.我们采用Co-Ti元素对M-型钡六角铁氧体进行大剂量共掺杂,制备一系列的铁氧体陶瓷BaFe12-2xCoxTixO19 (x=0~4).同时利用物理性能综合测试仪(PPMS)及其他检测仪器搭建了一套磁电测试系统,并结合LabVIEW软件进行编程,对样品的磁性、电性、磁介电和磁电耦合特性进行系统表征.结果表明,Co-Ti共掺杂可显著改变M型钡六角铁氧体的矫顽场及饱和磁化强度.同时,这种掺杂可使漏电流降低到3个量级(掺杂量x=2).值得一提的是,我们在掺杂量为x=2的样品中观测到室温下的磁介电效应,同时在100K以下观测到明显的磁致铁电极化,且其电极化方向可以被磁场反转.该结果在探索新型多铁六角铁氧体及推进其应用化进程具有一定的意义.
微纳米光纤腐蚀动力学及其光学特性研究
张劲超, 周瑞雪, 刘绍静, 陈依琳, 程煜鹏, 张俊优, 何赛灵, 邢晓波
2017, 49(1): 62-66. doi: 10.6054/j.jscnun.2017053
摘要:
本文利用氢氟酸腐蚀石英光纤的方法,制备出微纳米光纤,并通过实验及OptiFDTD软件研究微纳米光纤的光学特性。在实验中通过利用CCD与数据采集卡对氢氟酸腐蚀中的石英光纤进行实时监控来研究微纳米光纤的光功率损耗与直径的关系,发现微纳米光纤的光功率损耗与直径关系曲线大致符合玻尔兹曼函数模型。而通过OptiFDTD软件模拟微纳米光纤的波印廷矢量分布的结果,发现了随着微纳米光纤直径的减小,微纳米光纤的倏逝场会越来越大,而且当微纳米光纤直径与输入的光波波长相比拟时,光波几乎只沿着光纤的表面传播。实验结果表明微纳米光纤具有制备简单、尺寸小、倏逝场大等优良特性,在传感器等领域展示出诱人的应用前景。
生物学与生物工程
授粉后红球姜雌性生殖器官qRT-PCR的内参基因筛选
林浩川, 钟春梅, 孙姝兰
2017, 49(1): 67-73. doi: 10.6054/j.jscnun.2017058
摘要:
在研究分析红球姜(Zingiber zerumet (L.) Smith)败育关键调控基因的表达中,筛选授粉后雌性生殖器官发育过程中的内参基因至关重要。本研究根据授粉后不同时间点的红球姜转录组数据库以及相关文献报道的传统内参基因,筛选出10个表达相对稳定的基因Actin-2(ACT2)、Actin-7(ACT7)、Beta tubulin-1(TUB1)、Beta tubulin-5(TUB5)、Alpha tubulin-3(TUA3)、Ubiquitin(UBQ)、Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH)、Elongation factor 1-alpha(EF-1)、Cyclophilin(CYP)、Histone(H2A)作为候选内参基因,采用qRT-PCR技术,结合GeNorm、NormFinder和BestKeeper软件对候选内参基因的表达稳定性进行分析。结果表明,在红球姜雌性生殖器官授粉后的发育过程中,GAPDH和UBQ的表达稳定性最好,均适合作为内参基因,且同时使用两种作为内参基因能使实时荧光定量PCR标准化分析结果更精确。因此,最终选择GAPDH和UBQ作为实时荧光定量PCR标准化分析红球姜雌性生殖器官相关基因表达的内参基因。本研究将为探究红球姜败育的分子机理奠定基础,也为近源姜属植物内参基因的筛选提供线索。
光谱法研究泮托拉唑钠与牛血清白蛋白的相互作用
刘里, 成飞翔
2017, 49(1): 74-79.
摘要:
在优化的实验条件下,运用荧光光谱法和紫外光谱法研究牛血清白蛋白(BSA) 与泮托拉唑钠(PS)的结合作用。研究表明:PS对BSA的荧光有猝灭作用,属于静态猝灭。BSA能运载PS,是一个自发过程,其作用力类型主要为氢键和范德华力。BSA 的亚螺旋域ⅢA是主要结合位置,离酪氨酸残基更近,有正协同作用。PS对BSA构象产生影响,使BSA腔内疏水环境的极性减弱。该实验对揭示药物动力学问题及后续抗菌类药物的研发提供了理论依据。
区域发展与地理
句法视角下城市道路交通的预测研究——以广州市人民路高架桥拆除问题为例
陶伟, 古恒宇, 张良, 沈美程, 黄梦真
2017, 49(1): 80-86. doi: 10.6054/j.jscnun.2017062
摘要:
基于空间句法理论中较前沿的NAchoice算法,着眼于我国第一座城市高架桥广州市人民路高架桥拆除问题进行案例分析,为空间句法在中国城市交通预测中的应用提供实证,探寻一种较好拟合实际交通流的预测模型,为路网优化提供参考依据. 论证分析从广州人民南路段交通堵塞原因、拆桥与否对桥下路段车流的影响、人民路段周边主干道交通疏导能力评估等3个方面展开,研究发现:(1)车流量偏大是人民南路段交通堵塞问题频发的原因之一;(2)高架桥的拆除会小幅增加桥底路段车流,但不一定会造成车流量的叠加式剧增;(3)人民路段及其周围主干道分流能力受到质疑,建议等到有较强疏导能力路段建成后,再拆除人民路高架桥;(4)空间句法NAchoice模型与广州市交通流数据具有较好拟合程度,运用该模型进行城市道路交通预测具有可行性.
基于Voronoi图的城市体系空间结构及吸引范围——以广东省为例
曾舜英, 陈忠暖
2017, 49(1): 87-94. doi: 10.6054/j.jscnun.2017061
摘要:
城市体系空间结构是城镇化的基本载体,构建科学合理的城市体系空间结构是推进新型城镇化的重要内容. 为准确把握广东省的城市体系空间结构特征,使用Voronoi图空间组织方法和加权Voronoi图空间分割方法,以城市综合实力为质量属性,统合考察城市的地理区位和空间关系,对广东省县级以上城市的城市体系空间结构及吸引范围进行研究,得出以下结论:(1)广东省城市发展空间极化现象明显,城市综合发展水平存在较大差距;(2)在城市体系空间结构上,广东省形成了全域性中心城市区域性中心城市地方性中心城市一般性城市4个层级的城市体系空间结构;(3)从城市吸引范围分析,广东省部分城市存在同城化发展现象,其中广佛和潮汕同城趋势明显;(4)广东省城市的综合实力与其空间结构等级间存在明显的错位现象,因此应该进一步明确实力强等级低的城市的区域定位和职能定位,同时加快综合实力较弱的中心城市的发展,缩小发展差距,实现区域协调.
会展产业集群的识别——以北京国际展览中心集聚区为例
方忠权, 方锦鹏, 张颖, 宋欣迪, 张婧瑜
2017, 49(1): 95-100. doi: 10.6054/j.jscnun.2017033
摘要:
以北京国际展览中心集聚区为例,以北京市会展企业名录为数据基础,运用Ripley K函数和问卷调查方法,对会展产业集群进行识别. 研究表明,我国主要中心城市特定地段会展产业集群已经初步形成,但集群化程度较低. 在这种集群中,永久性集聚的发展较临时性集聚更为成熟,在永久性集聚中,会展企业具有显著的空间集聚特征,企业间的网络关系已经形成;而在临时性集聚中,知识流动和信息传递机制没有完全建立. 研究结论将进一步丰富产业集聚的研究内容并为地方政府推进会展业集群化发展提供理论依据.
广东省温泉旅游地可持续发展综合评价
樊亚明, 徐颂军
2017, 49(1): 101-109. doi: 10.6054/j.jscnun.2017016
摘要:
温泉旅游地可持续发展评价指标体系可划分为开发度、发展度、支撑度、协调度和保障度等5个子系统,设10个特征指标和50个评价指标. 运用层次分析法确定各指标权重,建立递阶多层次综合评价模型,制定可持续发展的评价标准,对广东省46处温泉旅游地综合评价研究表明其可持续发展状况总体差异较大. 从化碧水湾、珠海海泉湾温泉和锦绣香江温泉处于基本可持续发展阶段;金叶子温泉、森波拉温泉和广州望谷温泉等27处温泉旅游地处于潜在可持续发展阶段;而金水台温泉、丰顺千江温泉和湛江海滨宾馆等16处温泉旅游地处于潜在不可持续发展阶段,但各温泉旅游地可持续发展趋势总体上呈上升趋势.
计算机科学与软件工程
对HB#协议的代数分析*
姜晓, 马昌社
2017, 49(1): 110-115. doi: 10.6054/j.jscnun.2017063
摘要:
HB协议是一类对计算要求极低的认证协议,并且能够抵抗量子攻击. 因此,它非常适合于移动和物联网环境,而这种无线通信环境要求HB协议应该具有抗中间人攻击的能力. 基于此,设计了一种对HB#协议进行中间人攻击的代数分析方法,在这种代数攻击中,认证密钥可以被快速地恢复出来. 这一攻击方法建立在 中一类多元二次方程组的解的基础之上. 因此,首先找到了这类方程组有解的充分必要条件和求解算法,然后利用这一结果来对HB#协议进行中间人攻击.
自然生长状态下树叶图像的分割与提取
贾丽丽, 余孝源, 梁耀, 李丰果
2017, 49(1): 116-121. doi: 10.6054/j.jscnun.2017060
摘要:
以用智能手机拍摄的自然生长状态下的含有复杂背景的树叶图像为研究对象,对图像的背景及其RGB3个颜色分量的特征进行分析,根据分析的结果提出采用超绿(EXG)算法和底帽变换算法相结合的方法对目标树叶进行分割. 对于绿色分量与其他2个分量差异大的背景采用EXG算法去除,而对于绿色分量与其他2个分量差异小的背景采用形态学的底帽变换来去除. 为了减小目标树叶分割的错分率,采用Otsu算法、形态学和边缘最大矩形对上述分割后的细节进行细化分割. 分割结果表明:文中所采用的算法可以很好地将目标树叶从背景中分割出来,错分率小于3.68%.
基础心理学
文本阅读中时间信息加工的二阶段模型——来自ERP的证据
赖斯燕, 周灵丹, 薛颖, 罗伟, 何先友
2017, 49(1): 122-127.
摘要:
采用ERP技术,通过2个实验来探究文本阅读中时间信息加工的内在机制. 实验一通过控制文本阅读中事件场景持续时间,以时间词和回指词的N400波幅为指标,探讨时间信息转换后关键句阅读时间延长的原因;为了消除加工时间词本身对回指词加工的影响,实验二将重名回指词放在事件句句尾,进一步验证二阶段模型. 2个实验的结果表明:文本中时间转换信息引起关键句阅读时间延长的原因包括加工时间词与更新情境模型、通达先前信息与整合;文本阅读中时间信息加工符合二阶段模型,加工时间词和情境模型的更新为第一阶段,通达与整合先前信息为第二阶段. 研究结果为文本阅读中时间加工的二阶段模型进一步提供了神经生理方面的证据.
特约综述
封二 封三
2017, 49(1).
摘要: