2022年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2022-02-21

  

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  醋酸对明胶-壳聚糖膜性质的影响及应用

  王强, 彭林, 杜杰, 马良, 张宇昊, 王洪霞

  . 2022, (3): 1-8. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.001

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  目的 制备基于不同醋酸质量分数的明胶-壳聚糖基可食复合膜，以期探究醋酸质量分数(1%、1.5%、2%和2.5%)对复合膜性质及应用的影响。方法 利用透湿仪、透氧仪、拉伸仪、扫描电镜、热重、红外和拉曼光谱探究可食性复合膜的理化性质，并进行机理解析。结果 低醋酸浓度制备的复合膜具有较低透湿性和透氧性，且其抗拉强度和断裂伸长率较高;同时醋酸浓度较低时，可以提高复合膜表面的光滑度，改善复合膜的热稳定性。红外测试与拉曼测试表明，明胶、壳聚糖、醋酸之间主要是通过氢键进行相互作用并结合，从而形成了稳定致密的薄膜。结论 以质量分数为1%醋酸制备得到的明胶-壳聚糖基复合膜，其性质表现得更加优异，同时该系列薄膜可以制备成包装袋并能有效包装花生，对明胶-壳聚糖复合膜在食品包装领域的应用具有一定的参考作用。
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  ATBC/PLA-TP复合片材的制备及性能研究

  李增辉, 任纪州, 李亚娜, 林勤保

  . 2022, (3): 9-15. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.002

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  目的 制备具有抗氧化性的增韧聚乳酸(PLA)基片材。方法 采用乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、聚乳酸与茶多酚(TP)共混制备复合片材，差示扫描量热分析(DSC)探究试样的热力学性能，采用力学性能测试片材的抗拉强度和断裂伸长率，通过傅里叶红外光谱(FTIR)判断材料内部作用，采用水接触角和透湿性测试衡量片材的亲水性和阻湿性，采用DPPH法测试片材抗氧化性。结果 断裂伸长率最高提升了108.7%，而试样的抗拉强度无规律变化;通过红外测试得出C=O向低波数移动。ATBC和TP的加入可以有效促进PLA结晶。水接触角测试表明改性前后的PLA表面疏水，而加入了TP后，材料表面显著亲水，且含有TP的试样水蒸气阻隔性变差。抗氧化性测试结果表明，加入质量分数为1%的TP后的片材抗氧化性显著提升，其抗氧化能力相当于质量浓度约为300 mg/L的L-抗坏血酸(Vc)。结论 ATBC/PLA-TP复合片材性能良好且具备发展潜力。
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  聚(4-甲基-1-戊烯)对PET/TiO2体系的协同阻光效应

  邓玉明, 曾科, 唐蕾

  . 2022, (3): 16-23. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.003

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  目的 在不降低包装阻光性能的前提下，降低阻光聚酯(PET)瓶包装中二氧化钛(TiO2)的添加量，使包装材料更有利于后续的回收再利用。方法 利用聚(4-甲基-1-戊烯)(PMP)与PET之间的不相容特性以及折射率上的显著差异，在PET吹瓶过程中的拉伸过程形成界面和孔穴，同时，通过引入相容剂，减小PMP在PET中的分散粒径，形成更多的两相界面，在两相界面处对外界入射光线进行多次的折射、反射，从而削弱光线的穿透能力，起到协同阻光的效果。结果 母粒中PMP的质量分数为32%，相容剂与PMP的质量比为1∶11时，阻光效果最佳。在PMP的协同下，TiO2质量分数为3.9%的PET瓶可见光阻光率与传统的TiO2质量分数为6%的PET瓶相当，650 nm以下的光线的阻隔比例大于99%。结论 在阻光PET瓶应用中，通过PMP与相容剂的配合使用，能够起到有效的协同阻光效果，显著减少TiO2的添加量。
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  导电油墨中保护剂与银表面相互作用机理

  王云燕, 薛倩, 袁英才, 乔俊伟, 许建林, 顾天祺, 李艳

  . 2022, (3): 24-31. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.004

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  目的 研究导电油墨保护剂去除机理，为降低烧结所需能量、实现印刷电子的精准烧结提供参考依据。方法 通过分子动力学(MD)方法建立导电油墨中常使用的羧酸类小分子保护剂和聚合物保护剂模型，计算保护剂与银表面的相互作用能。结果 模拟计算结果表明，相互作用能大小主要与保护剂分子的相对分子质量、所含的官能团种类及其数量相关。保护剂的相对分子质量越大，与银表面之间的相互作用能绝对值越大，烧结后处理需要的能量越高;同时通过偶数碳羧酸保护剂与银表面的相互作用能拟合出线性曲线，可预测不同偶数碳链羧酸保护剂与银表面相互作用能。通过在铜版纸、聚酰亚胺(PI)薄膜2种柔性基材上进行近红外烧结实验可以明确，在导电油墨烧结过程中存在去除保护剂和致密化2个阶段，且2个阶段同步交叉进行，烧结温度越高，烧结进程越快。结论 揭示了导电油墨保护剂去除机理，有助于在配制导电油墨时选择合适的保护剂，实现精准烧结，节约能源。
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  稀土发光材料的制备及其在印刷包装防伪中的应用

  高存津, 任杰, 王纪刚, 刘全校, 李东立, 许文才

  . 2022, (3): 32-41. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.005

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  目的 通过对稀土材料发光原理及制备方法进行简要介绍和分类总结，结合实际应用，阐述其在印刷包装防伪领域有重要的研究价值和产业化应用前景。方法 介绍高温固相法、共沉淀法、燃烧法、溶胶凝胶法等稀土掺杂发光材料的制备方法，分类阐述基于不同方法合成的发光材料在印刷包装防伪领域应用的研究进展。结论 稀土发光材料在现代功能及智能印刷包装领域有广泛的应用前景，与纸币、邮票、条形码等防伪技术手段进行结合，具有广泛的应用价值和产业化前景。
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  食品包装用壳聚糖薄膜的研究进展

  石洁, 王雪嵘, 徐朝阳

  . 2022, (3): 42-50. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.006

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  目的 旨在通过系统综述壳聚糖性质、壳聚糖薄膜制备方法，以及壳聚糖薄膜在食品包装上应用的国内外研究成果，为开发可降解性、抗菌性、抗氧化性、阻隔性能以及力学性能均较优秀的壳聚糖食品包装膜提供方法指导。方法 综述壳聚糖性能特点、壳聚糖食品包装膜的制备工艺和影响壳聚糖食品包装膜性能的各种因素，重点探讨国内外壳聚糖食品包装的研究现状。结果 向成膜配方中添加蛋白类、酚类以及其他天然提取物等助剂，可改善壳聚糖复合膜的物理力学性能、阻隔性能、抗氧化性能以及抗菌性能。结论 壳聚糖基于自身的可降解性和抗菌性，在食品包装膜领域具有良好的发展和应用前景，但就目前的研究成果以及壳聚糖复合膜实际应用过程中出现的问题来说，壳聚糖食品包装膜在生产工艺、综合性能等方面还有待提高。
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  疏水阻燃微胶囊的制备及其在牛皮纸中的应用

  李燕, 杨国超, 欧阳云淑, 耿亚茹, 张求慧

  . 2022, (3): 51-60. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.007

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  目的 为改善聚磷酸铵的阻燃性及热稳定性，降低其对纸材物理性能的影响，制备一种疏水阻燃微胶囊。方法 以聚磷酸铵、季戊四醇、铜改性4A分子筛为芯材，以海藻酸钠和氯化钙为原料制备壁材，在外壳包覆SiO2微粒，并制备阻燃牛皮纸。采用极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试(VBT)、烟密度测试(SDT)、微型量热仪(MCC)和热重分析(TG)表征阻燃纸的阻燃性和热稳定性，采用场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征疏水阻燃微胶囊的微观形貌，用傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征试样的官能团特征，并根据国标测定纸张试样的抗张强度和撕裂度。结果 涂布疏水阻燃微胶囊的牛皮纸试样的极限氧指数达到了36.3%，与空白组相比，烟释放总量、热释放速率峰值和热释放总量分别降低了42.44%、52.4%、36.1%，抗张强度和撕裂度分别提高了8.2%、177.1%，疏水阻燃微胶囊的表面形貌特征、元素分析结果以及红外光谱分析结果可表明，阻燃剂被成功包覆，并且SiO2微粒成功沉积在微胶囊壁材的表面。结论 疏水阻燃微胶囊能有效改善阻燃剂的阻燃性、抑烟性和热稳定性，提高了基材的力学强度，降低了微胶囊的吸湿性。
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  4类降解塑料制品光降解性能及16种元素安全风险

  王君, 李林林, 武吉伟, 李丽, 李秋霞

  . 2022, (3): 61-68. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.008

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  目的 研究对比4类代表性领域(快递袋、农膜、购物袋、餐盒)共12批次聚烯烃基降解塑料制品的光降解性能以及16种元素安全风险，丰富该领域研究并为之提供借鉴和参考。方法 首先采用高温凝胶色谱(GPC)研究4类降解塑料的光降解性能，然后通过对比我国现行标准限量，采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析制品中16种元素的安全风险。结果 在实验室光照降解10 d条件下，4类降解塑料制品均严重破碎，数均相对分子量和重均相对分子量分别降低了86.7%~96.7%、83%~95%，降解后重均相对分子量<10 000的分子数量占总数为60%~77%，多分散系数(8.24～20.12)高于降解前数值(7.52～8.38)，均一性变差;16种元素在4类降解塑料制品中有程度不同的检出，大多数元素在非食品接触降解塑料中的检出量高于食品接触类，其中标准有明确规定的11种元素检出量均低于相应领域的标准限量，硒元素在其他3类制品中的检出量超出《快递包装绿色产品评价技术要求》的6%~280%。结论 所考察的4类降解塑料制品的光降解性能均满足GB/T 20197—2006的相应要求。大部分制品中的11种元素都能符合相应领域的标准规定，而降解餐盒、降解购物袋、降解农膜3个类别、共9批次制品中的硒存在一定的安全风险，应进一步关注降解塑料在使用中以及废弃后的元素安全风险和环境影响。
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  PE/PBAT共混薄膜的性能及对迷你黄瓜的保鲜效果

  云雪艳, 陈文锦, 许兵, 成培芳, 董同力嘎

  . 2022, (3): 69-77. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.009

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  目的 为了改善聚乙烯(PE)透湿性差、气体选择透过比低等性能，将高透湿性的聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)以熔融共混的方式改性PE。方法 以PE为主体，添加质量分数为10%、20%、30%的PBAT，采用流延共混法制备PE/PBAT共混薄膜，测试其热学性能、力学性能、气体透过性能和透湿性能，并用来包装迷你黄瓜以研究薄膜的保鲜效果。结果 PBAT的加入使PE的力学性能、气体透过性能和透湿性能均得到提升。与PE相比，PBAT的质量分数为30%时，薄膜的H2O透过系数提高了2.42倍，CO2 /O2透气比值从3.3提高至4.4，且在迷你黄瓜整个贮藏过程中Vc含量下降得最为缓慢，感官品质保持较好，迷你黄瓜在贮藏38 d内均具有良好的商业价值和食用价值。结论 PBAT的添加改善了PE的性能，提高了迷你黄瓜的贮藏时间，可见共混薄膜具有较好的使用前景。
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  不同保鲜袋包装对采后油桃果实贮藏品质的影响

  熊子璇, 吴志蒙, 黄华, 陈致印, 龚意辉

  . 2022, (3): 78-86. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.010

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  目的 研究常温环境下不同保鲜袋包装处理对油桃果实贮藏品质的影响。方法 以黄心油桃为实验材料，比较相同厚度的聚丙烯(PP)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)和聚乙烯(PE)薄膜包装袋对油桃果实贮藏品质的影响，筛选出合适的薄膜包装材料。结果 采用3种保鲜袋包装对油桃果实的贮藏品质存在不同程度的影响，各处理组的油桃果实都发生了不同程度的腐烂褐变;未包装的油桃果实很快失去了食用价值，在贮藏12 d时褐变指数为4.5，腐烂率为65.33%;采用BOPP保鲜袋包装的油桃果实在贮藏12 d时褐变指数仅为2.3，腐烂率仅为32.29%，果实出汁率保持在58%以上;BOPP保鲜袋包装处理的油桃果实在出汁率、TSS、TA、Vc、MDA等营养指标和衰老指标上均不同程度优于PP和PE保鲜袋包装的油桃果实。结论 采用BOPP薄膜材料包装的油桃果实在常温贮藏下有较好的保鲜效果，有效地延长了油桃果实的货架期。
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  切分方式对鲜切花椰菜品质和抗氧化活性的影响

  王佳宇, 管玉格, 王怡, 袁宁, 龙凌馨, 胡文忠

  . 2022, (3): 87-95. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.011

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  目的 为研究不同切分方式对鲜切花椰菜品质和抗氧化活性的影响。方法 以新鲜花椰菜为实验材料，采用CS1、CS2、CS3和CS4等4种切分方式处理花椰菜，于4 ℃下贮藏15 d，分析贮藏过程中总酚含量、还原型抗坏血酸含量、苯丙氨酸解氨酶活性、自由基清除率、质量损失率和可溶性固形物含量等多项与品质和抗氧化活性相关的生理指标。结果 当花椰菜受到切割损伤后，会启动自身的应答机制，使抗坏血酸-谷胱甘肽循环内的还原型抗坏血酸含量、还原型谷胱甘肽含量、抗坏血酸过氧化物酶活力和谷胱甘肽还原酶活力呈上升、下降的反复趋势，以抵御机械伤害，不同切分处理组之间无显著差异。此外，切分处理对花椰菜参与酚类物质合成和氧化进程的关键酶 (PAL和PPO) 活力有显著影响，其进一步导致CS1、CS2、CS3和CS4的酚类物质含量增加，分别为贮藏初期的1.14、1.18、1.27、1.30倍。结论 切分处理可提高鲜切花椰菜的抗氧化活性，且切割损伤强度越大，抗氧化活性越强。
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  桃贮藏技术的研究进展

  贾晓昱, 邵丽梅, 李金金, 张鹏, 李江阔

  . 2022, (3): 96-104. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.012

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  目的 通过对桃的各种贮藏保鲜技术进行综述，选择适合的贮藏方法，为我国桃保鲜技术的发展提供参考和思路。方法 探讨桃果实采后生理变化、采后品质的影响因素，以及在桃贮藏保鲜中所应用的物理、化学、生物等保鲜技术。结果 将保鲜技术应用于桃果实中，在一定程度上提高了果实的货架期，降低了贮藏过程中的腐败率，拓宽了桃产业在我国的经济发展。结论 桃果实在贮藏过程中易发生碰撞破损和腐败变质等，其中温度和贮藏方式是影响桃品质的主要因素。探讨了多种保鲜技术，其中物理保鲜技术应用最广，但能源消耗较大，化学保鲜技术效果明显，但无法保障绝对的安全性，生物保鲜技术应用较少，尚需研究，因此要建立一个综合有效的保鲜体系还需要进一步研究探讨。
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  冰晶对冻结水产品品质的影响及抑制措施

  边楚涵, 谢晶

  . 2022, (3): 105-112. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.013

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  目的 为进一步优化水产品的冻结方式、改善水产品在冻藏期间的品质提供理论参考。方法 介绍冰晶对水产品中蛋白质、脂质、质构特性，以及色泽、气味等感官品质的影响，冻结时形成的体积大且分布不均匀的冰晶会对水产品品质造成不可逆转的破坏。综述在水产品冻结领域中能够有效改善冰晶对水产品品质影响程度的方法，包括超声辅助冻结技术、高压处理技术、添加抗冻剂等，并对冻结技术的发展进行展望。结论 为了更好地抑制冰晶形成带来的危害，在后续的研究中除了优化现有冻结技术和开发新型冻结技术外，还可以尝试将不同技术进行复合使用，谋求更佳的协同作用。此外，目前的新型冻结技术大多处于实验阶段，仍需对其作用机制进行深入探究，同时对不同技术的工艺参数进行优化。
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  陶瓷制品口缘和器身中金属元素迁移的研究

  刘易烨, 谢苍昊, 陈燕芬, 银娜, 钟怀宁, 李丹

  . 2022, (3): 113-120. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.014

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  目的 研究陶瓷制品口缘和器身中多种金属元素的迁移风险，并考察合规判定规则。方法 采用体积分数为4%乙酸模拟物对41种杯类陶瓷口缘和器身进行3次迁移实验，用电感耦合等离子体质谱法对试液中的18种金属元素进行检测。结果 陶瓷制品口缘和器身的金属元素迁移量平均值随迁移次数递减;铝(Al)、钴(Co)、锌(Zn)、铅(Pb)的最大迁移量超过讨论限量10%的样品数，明显高于其他金属元素的样品数，且同样特征的样品中口缘的样品数高于器身的样品数。结论 陶瓷制品具有较高的Al、Co、Zn、Pb迁移风险，而且口缘比器身的迁移风险更高。建议金属元素迁移量以第1次迁移实验结果进行合规判定。
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  基于卷积神经网络的食品塑料包装袋光谱识别

  吕铷麟, 贾镇, 胡益滔, 何洪源, 何伟文

  . 2022, (3): 121-128. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.015

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  目的 实现食品塑料包装袋的快速检测和材质区分。方法 研究使用高光谱成像技术在450～950 nm波长范围下采集了49组不同食品包装袋样本的光谱数据，利用Savitzky-Golay平滑滤波、数据归一化和主成分分析进行预处理，建立决策树、支持向量机2种传统机器学习模型和卷积神经网络模型，并比较了它们对包装袋材质的识别性能。结果 决策树模型与支持向量机模型的验证识别率分别为87.8%和88.9%，卷积神经网络模型的验证识别率高达100%，损失函数值最终下降到0.0171且达到收敛，在分类效果和精度上具有明显的优势。结论 高光谱检测方法不破坏检材，重现性好，稳定性强，实现了对食品塑料包装袋的精准识别。卷积神经网络模型对食品包装袋高光谱数据的识别效果最好，为食品包装袋质量检测领域中塑料包装袋的识别鉴定提供依据。
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  基于多元分析的食用油油桶差分拉曼光谱的分类研究

  刘克新, 姜红, 段斌, 刘峰

  . 2022, (3): 129-134. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.016

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  目的 对纵火类案件现场所遗留食用油油桶物证进行快速无损检验及区分，为公安机关侦查破案提供线索。方法 采用最新的差分拉曼光谱技术对26个食用油油桶及桶盖，共计52个样品进行检验。首先，通过传统谱图分析对2类样品进行初步分类，同时，结合多元分析，对桶盖进行分层聚类，对桶身再利用Gap statistic算法确定k值的基础上K-means聚类分析。结果 成功将桶盖分为了3类，桶身分为3类，且对桶盖和桶身所得分类结果都与已知样品所属类别一致。结论 此方法可对食用油油桶进行快速无损检验及区分，为现场遗留有食用油油桶的纵火案件侦破提供一定的帮助。
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  磁化催陈对蓝莓酒理化指标的影响

  胡文泽, 李金凤, 李淼, 岳国鑫, 郭东旭, 石莹, 马凤鸣

  . 2022, (3): 135-143. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.017

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  目的 针对陈酿时间长、资源消耗严重等问题，探究磁化催陈蓝莓酒的可行性。方法 设计并制作磁化催陈装置，并分析磁化处理关键工艺参数(磁化处理次数、频率和温度)对蓝莓新酒的pH值、电导率、总酸含量、总酚含量、总糖含量和颜色等催陈效果指标的影响。结果 经磁化处理后，蓝莓酒的pH值、电导率和色调会上升，总酸含量、总酚含量、总糖含量、色度等均不同程度地下降。 结论 蓝莓酒磁化后各项指标的变化趋势与未磁化酒的变化趋势一致，表明磁化处理可以起到催陈蓝莓酒的作用。
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  滑板托盘集装单元货载搬运稳定性研究

  唐英, 凌鉴, 尹书贤, 李阳, 丁文东

  . 2022, (3): 144-154. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.018

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  目的 为了规避托盘单元货载在叉车装卸搬运过程中因散垛、塌垛导致的货物事故。文中基于ADAMS仿真定量分析叉车装卸搬运过程中托盘单元货载稳定性。方法 瓦楞纸箱货物分别采用重叠堆码和交错堆码，在牛卡纸滑板托盘上堆码达到2200 mm的极限高度，形成滑板托盘集装单元货载，不施加裹膜、捆扎等固定措施。以这2种堆码方式形成的滑板托盘集装单元货载为研究对象，建立叉车搬运作业ADAMS动力学仿真模型，并进行货载稳定性分析。结果 从仿真结果中可以得到，当货物质量为14 kg时，货物偏移和振动加速度最大，此时对比叉车车身速度曲线和实验要求曲线，验证了仿真数据设置的合理性;提取货物与托盘间位置偏移曲线，得到重叠堆码时，货物沿着叉尖方向的偏移量达到了最大值123.4 mm;提取货物振动加速度曲线，对货物脆值进行评价，得到货物若脆值需在60以上才不会因振动损坏。结论 在不施加裹膜、捆扎等固定措施的情况下，采用这2种堆码方式形成的滑板托盘集装单元货载在叉车装卸搬运过程中虽未出现塌垛现象，但堆码在高层的货物发生了较大位置偏移和颠簸振动而存在散垛及损伤货物的危险。建议施加外部约束如裹膜、捆扎等必要措施。
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  仿生蛛网结构有机硅胶缓冲垫缓冲性能

  田野, 罗荣超, 廖昌宇, 于佳鑫

  . 2022, (3): 155-160. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.019

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  目的 针对高精密轴承缓冲包装垫的缓冲能力不足问题，提出一种新型仿生蛛网结构缓冲垫。 方法 根据自然界中片状蛛网的形态，确定蛛网结构缓冲垫构型，依据缓冲垫的结构及其径向丝、捕丝等参数之间的关系，建立力学模型和目标优化模型，分析在有限元仿真环境中3种跌落高度下轴承与蛛网结构缓冲垫的应力云图。制作蛛网结构缓冲模具并进行浇铸，完成轴承的跌落试验。结果 对跌落试验的数据进行分析处理，可以得到在381、610 mm跌落高度下，轴承所受最大应力并未超出其材料的屈服强度。有蛛网结构缓冲垫比没有蛛网结构缓冲垫时轴承所受的冲击加速度分别下降了86%和78%。结论 试验结果可与有限元仿真分析互相验证，为高精密轴承运输跌落过程中的防护提供技术支撑。
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  不同内容物的包装容器振动特性试验

  李铁, 李光

  . 2022, (3): 161-168. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.020

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  目的 探讨包装容器的扫频特性以及随机激励下的频域和时域特征，讨论不同内容物对包装容器振动特性的影响。方法 针对液体、固体不同内容物对包装容器进行扫频和随机振动试验，以振动强度，内容物体积为变量对比分析不同容器加速度响应，频域分布特点和响应能量。结果 在扫频试验中，内容物为固体时，共振频率集中在50 Hz附近;内容物为液体时，当其体积占包装容器总容积体积的比值为50%、80%时，容器一阶共振频率在20 Hz附近。在随机试验中，内容物为液体时包装容器响应加速度功率谱密度分布较固体时分散，加速度响应能量整体较固体大，在内容物占包装总容积体积的比值为50%时响应能量最大，激励强度增加对内容物为液体的包装容器响应影响明显，正态分布能很好地描述了包装容器的随机振动响应时域分布;内容物为液体时加速度响应分布与高斯分布偏离明显。结论 内容物不同会造成包装容器共振频率、响应加速度、功率谱密度分布等的显著差异。
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  某型气囊充气展开过程研究

  黄恩光, 彭辉, 毛龙, 杨威, 郑强, 姚俊, 余维维

  . 2022, (3): 169-174. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.021

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  目的 为了研究气囊充气展开过程体积和压力的变化特性，优化气囊设计方法及理论。方法 文中采用3种方法，分别从理论分析、实验研究和数值模拟的角度出发，得到气囊充气展开过程气囊体积和囊内压力随时间的变化曲线，并将3种方法得到的结果进行对比。结果 实验结果与数值模拟所得气囊平衡压力最大误差不到8%，气囊体积的相对误差为7%。理论分析、数值模拟与实验结果较一致，说明了该方法的有效性和正确性;气囊充气体积可分为快速展开、体积缓慢增长和状态稳定3个过程。囊内压力同样可分为初始阶段、突升阶段和平衡阶段。结论 文中提出的方法对一般气囊均具有普适性，具备一定的工程价值。
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  基于有限元分析的笔记本纸浆模制品包装改进设计

  张书炜, 贾代涛, 黄孟凯, 韦明堂, 郭晋婷

  . 2022, (3): 175-182. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.022

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  目的 在跌落工况下验证笔记本纸浆模制品对产品的保护性，并进行改进设计。方法 使用Creo对笔记本电脑及缓冲包装结构进行初步设计，根据实际的物理跌落试验工况建立跌落仿真模型，通过ABAQUS/Explicit进行仿真分析，得到产品跌落加速度曲线和产品应力应变云图。根据仿真结果进行缓冲包装设计改进，对改进后的方案再次进行仿真分析并进行试验验证。结果 初步设计方案的正面跌落加速度达到160.1g，超过规定值120g，且键盘面板塑性应变达到4.95%，存在较大变形风险。纸浆模制品缓冲结构改进后，跌落时正面、侧面和底面的跌落加速度分别为118.5g、98.2g、101.2g，均处于规定值范围内。键盘面板塑性应变降低至0.14%，符合要求。此外，仿真数据与实测结果基本吻合，仿真过程能较好地反映包装制品与产品的跌落碰撞过程。结论 通过有限元分析法进行跌落仿真分析，相较于传统的试验法，能快速、准确地找到包装方案的风险点，可为产品的缓冲包装结构改进设计奠定良好基础。
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  基于Ansys的重型包装钢架箱工程轻量化设计

  滑广军, 易颖茵, 肖建, 张凯凯, 吴吉平

  . 2022, (3): 183-188. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.023

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  目的 以某重型装备的运输用框架结构为研究对象，提出工程轻量化的设计准则及设计方案，以解决重型装备过度包装的问题。方法 利用Ansys软件对运输用钢架包装箱的起吊工况和堆码工况进行数值仿真分析，并基于分析结果对经验设计方案进行改进。结果 优化后的钢架箱质量减少了942 kg，质量减少比例达到了43%，起吊工况静强度安全系数为2.14，堆码工况静强度安全系数为1.94，稳定性安全系数有4.96倍。结论 工程轻量化设计后的钢架箱满足屈服强度失效准则和稳定性失效准则规定的安全性能，提高了材料的使用效率，包装成本显著减少。
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  印刷法制备功能芯片的研究进展

  陈思思, 潘琪, 苏萌, 宋延林

  . 2022, (3): 189-201. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.024

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  目的 概述印刷芯片的制备方法和研究现状，开拓印刷技术的研究思路和应用场景，为印刷芯片的发展提供参考。方法 从印刷材料、印刷方法和芯片应用3个方面介绍近年来印刷芯片的研究进展，重点对比各种印刷方法的关键科学问题及特点，并且指出芯片印刷的发展方向。结果 基于印刷方法在大面积制备、材料兼容性、绿色环保等方面的优势，印刷芯片在显示、能源、生物、智能包装等诸多方面快速发展，不过仍然面临高精度、规模化、功能集成方面的挑战。结论 通过更好地调控印刷过程中液滴成型，构筑功能材料精细微纳结构，实现高精度器件与芯片全印刷制造。未来在实现智能、自动、互联化功能芯片制造的同时，发展绿色可持续印刷新策略。
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  CPCM/液冷复合电池热管理方式优化设计

  杜柏林, 张甫仁, 李世远, 张林

  . 2022, (3): 202-209. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.025

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  目的 为了解决锂电池组在放电倍率为2.5 C，环境温度为308.15 K下工作时，其最高温度、最大温差可能超过适宜温度的情况。方法 建立基于复合相变材料(CPCM)/液冷复合的电池组散热模型，首先通过实验测得锂电池单体相关性能参数，然后利用数值模拟方法讨论CPCM厚度对电池组散热性能的影响。分析得出当CPCM厚度在一定范围内变化时，单一的相变材料冷却方式不能将电池组最高温度控制在适宜的温度范围内，因此提出CPCM/液冷复合散热方式，以复合相变材料厚度、液冷通道间距、液体流速为设计变量，电池组最高温度和最大温差为优化目标进行多目标优化设计。结果 结果表明，优化后的电池组最高温度和最大温差分别为316.88 K和0.30 K，满足设计要求，但相变材料在相变过程中存在泄露的风险。结论 相较于单一的相变材料冷却方式，优化后的复合冷却模型能够大幅度降低电池组的最高温度，同时将最大温差控制在安全范围内;在保证散热模型最外层包装结构具有较高导热性的同时也要加强其结构设计，防止相变材料泄露。
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  欠驱动搬运机器人轨迹跟踪控制

  张婷婷, 张伟, 王亚刚

  . 2022, (3): 210-216. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.026

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  目的 为了解决欠驱动搬运机器人的中心和质心不重合的轨迹跟踪问题。方法 建立非完整性约束的欠驱动机器人的运动学和动力学的模型，基于反步法控制策略生成新的虚拟反馈量，设计跟踪控制器，同时，利用自适应技术对具有不确定跟踪控制器的参数进行校正，通过Lyapunov理论验证控制器的稳定性。结果 仿真实验结果表明，欠驱动搬运机器人的实际轨迹可以快速地跟踪期望轨迹，验证了基于反步法设计的跟踪控制器的可行性和有效性。结论 设计的控制器能够使搬运移动机器人达到良好的轨迹跟踪效果，并且保证了控制器的自适应性。
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  竹林皆伐机路径规划系统设计及计算机仿真

  王慧, 崔生乐, 杨春梅

  . 2022, (3): 217-227. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.027

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  目的 设计一种中幼竹林皆伐机路径智能规划系统，实现伐竹机伐竹的路径规划功能，使伐竹机可以遍历需要伐竹的全部节点并避开障碍。方法 针对中幼竹林皆伐的特点，探讨一种迪杰斯特拉及A*混合算法，用于解决伐竹机路径规划中的路径优化问题。通过C语言编程，来建立一种基于改进的迪杰斯特拉及A*混合算法的中幼竹林皆伐机路径智能规划系统仿模型，并使用C++编程，实现系统模型的仿真，并调用Windows GDI实现仿真结果的显示。结果 仿真结果显示，采用文中建立的中幼竹林皆伐机路径规划系统进行伐竹机的路径规划，实现了伐竹路径规划的目标，且相较直接采伐的路径，伐竹机伐竹总里程降低了47.6%，节省了伐竹机伐竹总里程，大大提升了伐竹效率。结论 文中所讨论的改进的迪杰斯特拉及A*混合算法可以实现伐竹路径规划的功能，路径规划系统可以求得最优伐竹路径的一个近似解。
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  基于2-RCU/CUR并联机构的运动学分析

  文杰, 马春生, 刘建国, 李瑞琴, 屈淑维

  . 2022, (3): 228-233. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.028

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  目的 随着产品的种类的丰富，出现了各类产品喷码方式不同的问题。为使得喷码机适用于不同产品，文中提出一种转动幅度较大的2-RCU/CUR机构，用于多种类产品喷码。方法 应用螺旋理论对2-RCU/CUR机构进行自由度分析，并用改进的G-K公式进行验证，用闭环矢量法对机构的位置分析进行反解，在SolidWorks软件中绘制出机构模型，最后用Matlab软件对机构工作空间编程求解并绘制出工作空间。结果 2-RCU/CUR并联机构具有3个自由度，分别为2个转动自由度和1个移动自由度，在机构的工作空间内，动平台绕y轴的转动可达90°，且在工作空间内没有奇异位型。结论 2-RCU/CUR并联机构结构简单且稳定，工作精度高，工作空间较大，可以适用于多种产品喷码流程，可以提高经济效益。
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  包装机驱动控制系统中谐波噪声信号抑制策略

  金爱娟, 尹晨滨, 李少龙, 姜骁恩, 卢泰宇

  . 2022, (3): 234-243. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.029

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  目的 为了抑制谐波信号的影响，提取得到更准确的转子位置信息，提高包装机动力系统性能。方法 文中提出一种基于滑模观测器、改进广义二阶积分器锁频环、锁相环的无传感器控制方案，并通过Simulink仿真实验验证该方法提取电机转子位置信息的能力。结果 该方案能够有效降低反电势信号中的直流谐波分量和5、7次谐波分量，提高了基波信号纯度，降低了转速估计误差，提高了永磁同步电机运作过程中转速稳定性与可靠性。结论 在Matlab/Simulink中进行静态实验与动态实验，实验结果验证了文中采用的控制策略对不同阶次谐波噪声信号具有更好的抑制效果，能够提高永磁同步电机转速估计精确度，提高包装机动力系统工作性能。
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  基于STM32的遥控墨斗系统设计

  冯彩银, 朱龙彪, 沈祖军, 陈小林

  . 2022, (3): 244-251. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.030

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  目的 针对国内胶印机数字化供墨系统墨量精确调节不足的问题，分析现有供墨系统的优缺点，提出一种基于STM32的遥控墨斗系统设计方案。方法 采用分区独立控制墨键开度的墨斗机械结构，以STM32F103单片机为主控制器构建墨键电机驱动硬件系统，采用6位拨码开关选址区分不同的驱动板，对磁编码器输出脉冲反馈计数实现墨键位置控制;设计操作台面板按键及显示单元，将墨键位置调节分为0~99分位，系统间采用CAN总线通讯方式，操作台面板和上位机监控界面实时显示墨键位置及状态信息。结果 实验结果表明，遥控墨斗系统调节墨键开度范围为0.05~0.6 mm，墨键定位精度为5 μm，且重复定位精度良好。结论 基于STM32的遥控墨斗系统实现了胶印机印刷过程中墨量的精确调节，且运行稳定，满足当前胶印机数字化供墨要求，具有较大的应用价值。
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  气调包装机气体流量控制系统设计

  曹芳菊, 梁舒, 张爽

  . 2022, (3): 252-256. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.031

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  目的 为提高气调包装充气过程的稳定性、气体流量控制精度，基于内模滑模原理设计一种气体流量控制器。方法 以盒式气调包装机为例，介绍其基本结构和包装流程。针对充气过程的非线性和滞后性，提出一种内模滑模控制系统。该控制系统包括:控制模块、流量监测模块和执行模块。在滑模控制的基础上，引入预估补偿模型可消除纯滞后导致的时间延迟，并给出改进的滑模控制方程和滑模面。最后，进行实验研究。结果 实验结果表明，与滑模控制相比，内模滑模控制进行气体流量控制所需调节时间只需1~3 s，缩减幅度达到90%以上，没有超调量;实际控制精度可以达到±0.8 mL/min。结论 内模滑模控制的响应速度更快、控制精度更高，对气体流量控制效果比较理想。
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  基于强化学习的机场行李装箱优化方法

  王帅, 洪振宇

  . 2022, (3): 257-263. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.032

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  目的 针对因行李随旅客无序抵达而无法提前得知行李尺寸信息的机场行李装箱问题，以行李车的装箱空间利用率为优化目标，提出基于强化学习的行李在线装箱方法。方法 首先，根据机场行李装箱的实际情况，建立行李装箱的数学模型;接着，针对行李在行李车内寻找合适装箱位置和姿态的问题，设计行李装箱位置选择方法和装箱姿态评价方法;最后，借助强化学习的“试错”学习模式，通过训练行李装箱模型获得行李在线装箱策略。结果 在仿真实验中文中算法的行李车空间利用率能够达到82.9%，计算耗时0.39 s，这2项指标均优于机器学习算法。结论 在求解机场行李在线装箱问题上具有较好的实用性。
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  基于注意力机制的轻量级RGB-D图像语义分割网络

  孙刘杰, 张煜森, 王文举, 赵进

  . 2022, (3): 264-273. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.033

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  目的 针对卷积神经网络在RGB-D(彩色-深度)图像中进行语义分割任务时模型参数量大且分割精度不高的问题，提出一种融合高效通道注意力机制的轻量级语义分割网络。方法 文中网络基于RefineNet，利用深度可分离卷积(Depthwise separable convolution)来轻量化网络模型，并在编码网络和解码网络中分别融合高效的通道注意力机制。首先RGB-D图像通过带有通道注意力机制的编码器网络，分别对RGB图像和深度图像进行特征提取;然后经过融合模块将2种特征进行多维度融合;最后融合特征经过轻量化的解码器网络得到分割结果，并与RefineNet等6种网络的分割结果进行对比分析。结果 对提出的算法在语义分割网络常用公开数据集上进行了实验，实验结果显示文中网络模型参数为90.41 MB，且平均交并比(mIoU)比RefineNet网络提高了1.7%，达到了45.3%。结论 实验结果表明，文中网络在参数量大幅减少的情况下还能提高了语义分割精度。
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  一种抗数字印刷/拍摄的数字水印算法研究及验证

  张明贵, 高静

  . 2022, (3): 274-283. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.034

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  目的 数字印刷和手机拍摄是检验含有数字水印的印刷产品版权有效性的主要途径，解决在数字印刷和手机拍摄场景下水印信息难以提取这一问题。方法 提出一种基于离散小波变换和奇异值分解的抗数字印刷/手机拍摄的数字水印算法。首先对宿主图像进行二级离散小波变换，对低频子带进行奇异值分解，将Arnold置乱后的水印嵌入到奇异值分解的对角矩阵中，最后进行小波逆变换得到嵌入水印图像。结果 含水印信息的峰值信噪比(PSNR)达到了39.67，在不同攻击下的归一化相关系数(NC)均在0.89以上，实际的印刷拍摄测试中NC值也均达到0.94，证明该水印算法在保证不可见性的同时对于印刷产品实际应用中的常见攻击具有很好的抵抗能力。结论 对不同品牌的智能手机、印刷设备以及不同种类的纸张采集到的含水印图像进行测试，均能够在印刷和拍摄场景下实现水印提取，证明了该算法的有效性。
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  用于包装物管理的无源声表面波标签设计

  吕帮通, 范彦平, 杨赵凝

  . 2022, (3): 284-289. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.035

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  目的 针对声表面波相位编码标签中不同位置反射栅的回波能量不一致，易受噪声干扰、误解调等问题，设计一种回波脉冲能量一致性高的声表面波标签模型，以降低误码率。方法 基于耦合模理论并利用COMSOL有限元仿真软件建立反射栅膜厚、膜宽与反射栅反射率之间的关系;根据最优原则优化设计反射栅的结构参数，降低插入损耗，提高声表面波回波信号能量的一致性。结果 通过仿真分析得出，当反射栅的厚度为530 nm、宽度为0.23λ时，反射栅的反射率达到最大值;优化反射栅结构得到回波一致性较好的标签，其4条反射栅的厚度均为640 nm;当宽度分别为0.245p、0.27p、0.32p、0.46p时，回波的最大幅值误差为2.02%。通过数字正交解调方法提取了回波脉冲幅值一致性调整前后的标签相位信息，结果证明经过回波脉冲幅值一致性调整后，可以正确地恢复标签的相位信息。结论 设计的SAW标签模型可提高标签的抗干扰性和编码容量。
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  基于模板匹配的啤酒箱印刷质量检测方案

  于谦, 常江, 巩雪, 丁常瑜

  . 2022, (3): 290-296. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.036

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  目的 快速且精准地检测啤酒箱常见的印刷缺陷。方法 以啤酒箱面纸为检测目标，通过提取模板图像中形状和灰度值信息构建差异模型的模板匹配方法，对啤酒箱印刷中常见的缺陷特征进行检测，根据检测结果判断印刷质量是否合格，并通过检测验证实验对质量检测方案的效果进行评估。结果 通过对所采集的500张图像进行检测实验并统计结果，该方法的平均准确率达到96.18%，漏检率小于0.9%，误判率为3.08%，平均检测耗时低于10 ms。结论 使用该方法对啤酒箱面纸这类胶印制品进行质量检测的效果优秀且稳定，可以对细小划痕等高精度要求的缺陷进行精准检测，而且检测速度也快于其他方法。