2024年, 第0卷, 第15期　
刊出日期：2024-08-20

  

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  杂原子掺杂石墨烯的制备及应用研究进展

  孙柏青, 刘煊赫, 张改梅, 王东栋, 石佳子, 刘辉, 祝培源, 鲁建东, 宋晓利

  . 2024, (15): 1-13. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.001

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  目的 综述杂原子掺杂石墨烯的研究进展，对杂原子掺杂石墨烯的未来研究方向进行展望，旨在为杂原子掺杂石墨烯的制备及应用提供参考。方法 总结和分析了杂原子掺杂石墨烯的制备方法和潜在应用领域，对比了各种杂原子掺杂对石墨烯电子性质的影响，突出不同元素掺杂的独特性和效果。结果 杂原子掺杂不仅提高了石墨烯的电导率和力学强度，还增加了它在特定应用中的稳定性和效率。结论 杂原子掺杂石墨烯的发展前景广阔，有望在能源存储、生物医药、环境保护、传感器及印刷包装等领域实现重要突破。
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  基于SiO2@CA微球的非晶结构色涂层的制备及光学性能

  范小平, 张清宇, 杨雯雯, 梁力生

  . 2024, (15): 14-22. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.002

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  目的 制备基于SiO2@CA微球的非晶结构色涂层，并得到调控结构色颜色的方法，作为功能包装或智能包装的潜在应用。方法 将咖啡酸(CA)与SiO2微球在CuCl2和NaBO3.4H2O的催化下产生活性氧(ROS)，使CA迅速氧化为具有强黏附性的聚咖啡酸(PCA)包覆SiO2微球，即SiO2@CA复合微球，然后将该复合微球与无水乙醇组成的悬浮液喷涂于亲水化的玻璃基片表面，从而制得非晶结构色涂层。采用FT-IR、XPS、TGA、SEM等对SiO2@CA复合微球及其结构色涂层进行表征，研究CA含量、CuCl2/CA的质量比和NaBO3.4H2O/CA的质量比对复合微球的形貌及结构色涂层光学性能的影响。结果 在CA质量分数为5%、CuCl2/CA的质量比为1∶2和NaBO3.4H2O/CA的质量比为6∶4的制备条件下可以得到适宜的SiO2@CA复合微球及结构色涂层。结论 采用CA可有效提高所制备非晶结构色涂层颜色的对比度，实现颜色调控。
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  纳米木质素复合膜的制备及性能研究

  贾颖, 陈广学, 汤树海

  . 2024, (15): 23-29. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.003

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  目的 解决目前传统石油基复合材料难以降解和回收，造成的严重环境污染和资源浪费等问题。方法 通过对造纸副产物脱碱木质素进行纳米化，并作为填料分散到聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)和甜菜碱(Betaine, Bta)组成的PVA/Bta(Polyvinyl alcohol/ betaine, PALB)聚合物基质中，利用溶液浇铸法制备复合膜材料。结果 通过纳米化沉淀法制备的纳米木质素(N- lignin nanoparticles, NLNPs)具有粒径小、颗粒均匀、能够稳定存放等优点。制备的NLNP/PALB复合膜材料的力学强度达到105 MPa，拉伸应变达到385%，还具有优异的紫外屏蔽效率和热稳定性。结论 基于复合膜的优异特性，有望应用于环境友好型食品包装等领域。
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  DEPs/木质素复合黏结剂的制备及性能研究

  刘学, 何明辉, 袁鹏飞, 左帅, 陈广学

  . 2024, (15): 30-40. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.004

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  目的 低共熔聚合物(DEPs)具有绿色环保、可设计性及生物相容性等特性，通过共混木质素(Lignin)合成制备具有良好的力学性能、热学性能和电化学性能的聚合物复合黏结剂，并探索其在新能源电池电极涂层领域的应用。方法 以合成得到的可聚合低共熔溶剂(PDES)单体为基底，共混不同质量分数的木质素得到不同比例的PDES单体/木质素复合材料，通过热引发聚合制备得到DEPs/木质素复合黏结剂，并对复合黏结剂进行结构、力学性能、热学性能、表面形貌的分析，并在锂离子电池应用中探究电化学性能。结果 通过实验得出，当选用一水合甜菜碱(betaine)-丙烯酸(AA)型PDES单体，木质素质量分数为6%时，制备的DEPs/木质素复合黏结剂综合各项性能最优，应用在硅(Si)电极中能够较好地控制体积变化问题，获得良好的电化学性能。结论 制备获得了DEPs/木质素复合黏结剂，该黏结剂绿色环保、成本低、合成工艺简单、各项性能优异，可应用于新能源锂电池领域以及扩大木质素高价值化利用途径。
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  生物基超疏水涂层的制备及其在包装领域的应用

  刘永伟, 杨志豪, 王鑫, 董翠华, 陈萧, 孙敏, 庞志强

  . 2024, (15): 41-51. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.005

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  目的 旨在通过全面综述近年来包装领域生物基超疏水涂层的研究进展，使相关研究者快速了解生物基超疏水涂层的构建策略和应用场景，为开发新一代生物基超疏水涂层提供借鉴。方法 首先，对超疏水表面的构建策略进行概述，并从生物基材料来源的角度，系统总结生物基超疏水涂层的制备方法、性能特点以及在多功能包装领域的应用情况。其次，探讨目前生物基超疏水涂层面临的主要挑战和未来发展方向。结果 生物基超疏水涂层在自清洁、防污、防腐、阻燃、除冰等多功能包装领域显示出优异的性能，为其未来的研究和发展提供了有力支撑。结论 得益于生物基材料良好的可降解性和生物相容性，制备全生物基可降解的超疏水涂层将成为未来超疏水涂层重要的研究方向。
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  稻壳填充聚苯乙烯复合包装材料重复回收再加工过程性能研究

  许霞, 张彦粉, 邱赞业, 李小东, 江太君

  . 2024, (15): 52-58. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.006

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  目的 随着全球“双碳”目标的持续推进，塑料回收再利用越来越深入，研究塑料在回收过程中性能的衰减规律，对提升塑料回收效果具有重要的实践指导作用。方法 采用多次反复混炼挤出加工方法对聚苯乙烯及其稻壳填充复合材料进行处理，重点研究热加工次数对复合材料力学性能及加工性能的影响，并对复合材料性能衰减的机理进行分析探讨。结果 回收过程中重复热加工会显著降低聚苯乙烯及稻壳填充聚苯乙烯复合材料的拉伸强度、冲击强度、维卡软化温度与模塑收缩率，其中纯聚苯乙烯的性能保持率与热加工次数呈显著线性关系。经历4次热加工后聚苯乙烯的拉伸强度与冲击强度分别下降了14.35%与14.55%，复合材料的拉伸强度与冲击强度的下降幅度最大，分别达到14.55%与20.01%。稻壳的加入可以减缓热加工次数对复合材料性能衰减速率的影响，多次热加工会提升复合材料的熔融指数。结论 多次重复热加工对聚苯乙烯及其稻壳填充复合材料力学性能保持率的影响较大，呈近线性关系。抗氧剂的使用可以显著降低复合材料力学性能的衰减速率，本研究可以为该类复合材料的配方与加工工艺优化提供理论指导。
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  酒包装用纸板的霉变特性研究

  窦煜博, 罗丁, 高天容, 胡鑫宇, 张宇轩, 宋军, 宋海燕

  . 2024, (15): 59-67. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.007

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  目的 分析酒包装用纸板上霉菌的生长过程，以及霉菌对纸板中2种主要成分(α-纤维素、淀粉)的侵蚀，并探究4种酒包装用纸板的耐霉变特性。方法 将前期在霉变酒盒上识别鉴定的9种霉菌分别接种至单白工业纸板(Q)、灰纸板(D)、涂布白纸板(T)、双胶纸板(S)上，在温度为28 ℃、相对湿度为98%的环境下培养28 d。测定28 d内纸板上霉菌孢子数量以及28 d时纸板中α-纤维素含量、淀粉含量和聚合度变化，并用扫描电镜(SEM)观察霉菌在纸板表面附着状态。结果 28 d时，4种纸板的孢子总数从大到小依次为Q(1.61×10⁸ CFU/mL)、S(1.51×10⁸ CFU/mL)、D(1.12×10⁸ CFU/mL)、T(9.34×10⁷ CFU/mL);纸板上孢子数量最多的4个菌种依次是匍枝根霉、黑曲霉、草酸青霉、扩展青霉;纸板中α-纤维素质量分数减少了3.90%~40.38%，从小到大依次为T、S、Q、D;纸板中淀粉质量分数减少了0.59%~6.87%，从小到大依次为D、T、S、Q;纸板聚合度下降了19.56%~40.22%，从小到大依次为D、T、Q、S。结论 Q纸板易受霉菌污染，T纸板具有一定抗霉菌性，为酒包装用纸板材料的选择及防霉的措施提供了理论指导。
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  花青素颜色指示标签在羊肉新鲜度无损检测中的应用

  李连业, 李文博, 董越, 夏菲, 孙文秀

  . 2024, (15): 68-76. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.008

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  目的 研发一种能够可视化、无损检测羊肉新鲜度的颜色指示标签，便于消费者更加直观、准确地判断羊肉新鲜度。方法 本研究以聚乳酸为基材，玫瑰花青素为指示剂，采用静电纺丝技术制备了颜色指示标签(PLA/Ac)。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱、氨敏感性、湿度稳定性、温度稳定性和可重复性对PLA/Ac颜色指示标签进行表征，并验证PLA/Ac颜色指示标签对羊肉新鲜度的检测效果。结果 表征结果显示，PLA/Ac颜色指示标签具有均匀分布的纺锤体结构，平均纤维直径为541.96 nm，并成功负载玫瑰花青素。此外，PLA/Ac颜色指示标签还具有良好的氨敏感性、湿度稳定性、温度稳定性和可重复性。应用结果显示，羊肉在25 ℃贮藏期间香气轮廓发生变化，酸味逐渐下降，苦味逐渐上升，咸味和鲜味则呈现出先升后降的变化趋势。当羊肉在25 ℃贮藏48 h后，总挥发性盐基氮值和菌落总数超标，此时PLA/Ac颜色指示标签的颜色由粉色变为灰色。结论 PLA/Ac颜色指示标签在可视化、无损检测羊肉新鲜度领域具有良好的应用前景，对保障消费者健康和促进行业发展具有积极作用。
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  基于天然多糖的功能化食品包装薄膜的设计与实现

  庞一帆, 于晓慧, 杨贺棋, 张静, 曹晶晶, 杨璐, 孙宇宁, 蔡一镝, 李想, 周慧, 武龙

  . 2024, (15): 77-87. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.009

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  目的 综述功能化多糖基薄膜的设计与实现方面的文献，为提高可生物降解包装膜的功能性与稳定性，以及拓展它在各类食品包装中的应用提供参考。方法 系统梳理天然多糖基薄膜在抗菌、抗氧化等活性包装，以及pH响应、温度监测等智能包装方面的功能性设计。阐述活性包装膜中活性物质的控释技术，并探讨多糖基活性包装和智能包装应用于食品保鲜面临的机遇与挑战。结论 采用多糖基活性包装和智能包装薄膜，不仅能够延长食品的保质期，还可以监测食品的品质和新鲜程度。开发绿色、安全、功能性的多糖基食品包装薄膜及其在食品保鲜中的应用具有重要的意义和实用价值。
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  不同1-MCP处理方式对南红梨采后质地与风味品质的影响

  包特, 张鹏, 贾晓昱, 吴迪, 李江阔, 魏宝东

  . 2024, (15): 88-97. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.010

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  目的 探究不同1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)处理方式对南红梨保鲜效果的差异。方法 以南红梨为试材，分别进行1-MCP雾化处理和1-MCP便携式小药包熏蒸处理，以不施加1-MCP为CK，处理后用微孔膜包装后快递至目的地，于室温(23 ℃)条件下进行贮藏，并对货架35 d内的感官指标、生理指标、硬度与软化酶活性进行测定，利用气相色谱-离子迁移谱联用技术(Gas Chromatography-Ion Mobility Spectroscopy，GC-IMS)分析不同处理南红梨挥发性成分的差异。结果 CK、1-MCP雾化、1-MCP熏蒸3组分别在14、21、28 d时出现明显后熟特征，挥发性成分浓度剧烈增加，酯类为最多。1-MCP无法改变南红梨挥发性成分，仅能推延成分出现的时间。在不同1-MCP处理组中，熏蒸组能够对果皮转色、呼吸作用、乙烯合成、果实软化、挥发性成分生成起到更好的抑制作用，以延长果实保鲜时间。结论 1-MCP对南红梨保鲜具有积极作用，1-MCP雾化组与熏蒸组分别延长采后南红梨的货架期14 d和21 d。本文可为南红梨采后贮运提供新的思路及方法。
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  不同包装对运输后‘京沧1号’枣果实货架品质的影响

  李丽莉, 杜振涛, 尹云双, 闫敏, 郝庆

  . 2024, (15): 98-105. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.011

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  目的 为研究不同包装对运输后鲜食枣果实货架期品质特性的影响，以期筛选出适合蟠枣运输的包装材料。方法 以鲜食枣‘京沧1号’(蟠枣)果实为试材，采用生产上常用的6种贮运包装方式，常温运输4 d后，分析不同包装对运输后蟠枣果实品质和货架期的影响。结果 与对照(CK)相比，处理组包装均能提高蟠枣货架期和果实品质。CK组的蟠枣在货架期12 d时腐烂率为46%、质量损失率为4.8%、硬度为5.5 N、可溶性固形物含量(质量分数)为25%、可溶性糖含量(质量分数)为16.4%、可滴定酸含量(质量分数)为0.25%、抗坏血酸含量为900 mg/kg，而泡沫箱+0.05 mm厚的聚乙烯保鲜袋+冰袋+防震纸包装(T4)腐烂率为12%、质量损失率为3.3%、硬度为8.3 N、可溶性固形物含量为27.5%、可溶性糖含量为12.3%、可滴定酸含量为0.24%、抗坏血酸含量为2 600 mg/kg，可较好地维持果实硬度、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、抗坏血酸等果实品质指标。结论 综合各项指标得出，蟠枣运输包装方式中T2(纸箱+0.05 mm厚的聚乙烯保鲜袋+冰袋+防震纸)和T4效果较好，明显延缓蟠枣果实采后衰老，延长了货架期。
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  不同自发气调袋对玛瑙红樱桃贮藏品质的影响分析

  李昱昕, 吉宁, 王瑞, 刘仁婵, 聂华丽, 张妮, 刘梦琦, 陶秋运

  . 2024, (15): 106-115. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.012

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  目的 探究不同自发气调袋(WK、PE20、PE30和PE40)对玛瑙红樱桃在贮藏期间外观品质和生理生化指标的影响。方法 以玛瑙红樱桃为材料，采用不同自发气调袋对其进行包装，贮藏至(1±0.3)℃环境中21 d，每隔7 d测定一次玛瑙红樱桃相关指标，研究贮藏期间自发气调袋内玛瑙红樱桃的品质变化，以探寻其最佳贮藏包装条件。结果 随着贮藏时间的延长，PE包装贮藏能有效降低果实的腐烂率，抑制呼吸强度和可溶性固形物(Soluble Solids，TSS)含量的增加，维持了较高的果实硬度，提高果实品质和营养价值。其中，PE20包装贮藏显著延缓了果实维生素C和多酚含量的下降，抑制了丙二醛(Malondialdehyde，MDA)的积累，并保持了较高的过氧化物酶(Peroxidase，POD)活性。此外，主成分分析(PCA)综合得分表明，在玛瑙红樱桃贮藏过程中，PE20包装具有最佳的综合效果。结论 玛瑙红樱桃的低温贮藏过程中，PE20包装最为有助维持果实的贮藏品质。
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  不同包装方式对樱桃番茄品质的影响

  钱井, 赵立群, 满杰, 郑丽静, 韦强, 李东立, 李蔚

  . 2024, (15): 116-122. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.013

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  目的 研究常温环境下不同包装方式对樱桃番茄果实品质的影响。方法 以“千禧”樱桃番茄为实验材料，采用普通打孔盒(对照)、功能性保鲜袋、1-MCP结合功能性保鲜袋包装樱桃番茄，通过评价常温下樱桃番茄的硬度、可溶性固形物、葡萄糖、果糖、维生素C等指标，筛选出适宜樱桃番茄的包装方式。结果 与对照相比，功能性保鲜袋、1-MCP结合功能性保鲜袋均具有一定的保鲜能力，其中1-MCP结合功能性保鲜袋保鲜效果更好，主要表现在能够调节袋内气体成分，延缓果实可溶性糖、可溶性固形物及贮藏后期(6~8 d)可滴定酸含量的下降，提高贮藏前期(2~4 d)果实维生素C含量，保持果实品质。结论 1-MCP结合功能性保鲜袋可以使果实保持较高的品质，适合樱桃番茄包装。
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  具有高阻氧、阻湿性聚乳酸基共混膜的制备及其对酸奶的保鲜效果

  安达, 孙嘉茂, 葛晨, 云雪艳

  . 2024, (15): 123-133. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.014

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  目的 提高聚(L-乳酸)(PLLA)薄膜的氧气(O2)、水蒸气(H2O)阻隔性，解决延展性差等问题。方法 采用熔融共混法分别将聚(对苯二甲酸己二酸丁二醇酯)(PBAT)、聚(L-乳酸-衣康酸丁二醇酯)(P(LA-BI))与PLLA共混制备薄膜。在此基础上，加入具有阻O2、阻H2O双功能的抗水解剂(Z)进行进一步改性。结果 Z的添加(质量分数为6%)在保持PLLA/PBAT和PLLA/P(LA-BI)薄膜力学强度的基础上，将2种薄膜的断裂伸长率大幅提高至387%和316%，薄膜展现出优异的柔韧性;PLLA/P(LA-BI)/Z6膜的氧气透过率(OTR)和水蒸气透过率(WVTR)分别为6.4 cm³/(m².d)和43.1 g/(m².d)，较添加Z6前分别降低了54.6%和61.9%，薄膜获得了优异的O2、H2O阻隔性能。在酸奶的贮藏过程中，PLLA/PBAT/Z6组和PLLA/P(LA-BI)/Z6组酸奶的可滴定酸度在第21天时仍保持在合理范围内，达到了延缓酸奶贮藏过程中后酸化的效果。在后续的感官评定中相较于PLLA/PBAT组和PLLA/P(LA-BI)组，添加Z6组包装的酸奶获得了更高的评分。结论 将具有阻O2、阻H2O双功能的Z6抗水解剂添加到PLLA基薄膜中改善了薄膜的延展性，提高了O2、H2O阻隔性能，同时在酸奶贮藏过程中起到良好的保质保鲜效果。因此，PLLA/PBAT/Z6和PLLA/P(LA-BI)/Z6薄膜可以代替市面上不可降解的酸奶包装材料进行推广使用。
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  漂白紫胶/海藻酸钠复合涂膜对板栗贮藏保鲜效果的影响

  杨洁茹, 陈晖, 张雯雯, 张加研, 张弘, 李坤

  . 2024, (15): 134-141. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.015

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  目的 实现板栗便捷高效的保鲜。方法 以不同质量分数的疏水基材漂白紫胶与亲水基材海藻酸钠进行复配，并添加防腐剂山梨酸钾，对板栗进行涂膜保鲜，监测贮藏期间板栗理化指标和营养成分的变化。结果 常温条件下涂膜处理降低了板栗的质量损失率、霉变率、虫果率和石灰化指数，同时降低了板栗的呼吸强度，减少了板栗中淀粉和维生素C等营养成分的损耗。其中质量分数为7%的漂白紫胶与1%的海藻酸钠共混涂膜保鲜效果最佳，在贮藏第25天，该处理组板栗的质量损失率、霉变率、虫果率与空白对照组相比分别降低了44.00%、56.20%、63.88%，淀粉含量、维生素C含量分别提高了28.84%、11.16%。结论 漂白紫胶/海藻酸钠复合涂膜可以减少板栗贮藏期间的代谢损耗、维持贮藏品质、降低营养损失，本研究为板栗涂膜保鲜技术的研发提供了科学依据。
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  烟盒包装用纸性能分析及其专用检测方法研究

  刘文婷, 贾伟萍, 王波, 黄轲, 朱红艳, 王鹏, 安俊健

  . 2024, (15): 142-150. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.016

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  目的 建立烟盒包装用纸相关性能的专用检测方法，为其具体应用提供理论依据。方法 采用相应的国家标准及研究方法对烟盒样品的定量、挺度和耐折度进行测定，分析不同样品的纤维种类、组成和表面润湿性能。结果 不同研究方法测得的物理指标与标准方法的相比有一定的差异，但它们之间满足一定的数学函数关系;烟盒包装用纸中主要含有针叶木化学浆(10%~41%)和阔叶木化学浆(21%~90%);纸样和水界面的接触角较高(70.74° ~72.76°)，表明其对水的润湿性较差，有利于保证其上机适应性和产品质量;二碘甲烷和纸样界面的接触角相对较低(41.72°~50.44°)，表明样品对有机物具有一定的亲和性;表面能分布范围为42~46 mN/m，其值越低，越有利于样品对油墨的附着。结论 建立了烟盒包装用纸定量、挺度和耐折度的专用检测方法，对烟盒样品的纤维种类、组成和表面润湿性能进行了分析，具有一定的实际应用价值。
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  薄荷醇在加热卷烟中的迁移行为研究

  徐瑞霜, 徐月玲, 杨歌, 朱鲜艳, 陈松

  . 2024, (15): 151-158. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.017

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  目的 探究卷烟中加香香味物质在烟支中的迁移行为。方法 设计并制备7组薄荷型加热卷烟样品，通过定期分析烟支各段中薄荷醇相对质量来考察其迁移行为。结果 随着贮存时间的延长，3种贮存条件下烟支各段中薄荷醇相对质量呈现不同幅度的变化，其中冷藏条件下相对质量变化幅度小于其他2种条件，更利于样品的贮存。同一贮存条件下，烟支各段中香精施加量影响其相对质量的变化趋势及幅度，当该段香精施加量越多时，其相对质量呈现降低趋势且降低幅度越大，反之则呈现升高趋势且升高幅度越大。通过动力学拟合可知，烟支各段中薄荷醇的迁移行为符合伪一级动力学方程，其较好地描述了薄荷醇在烟支中的迁移过程。结语 研究为探索加香香味物质在卷烟中的迁移行为提供了思路，可用于加香型卷烟产品的设计开发与贮存。
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  不同厂家水基胶挥发性物质的GC-IMS差异分析

  魏敏, 褚玮, 司辉, 程占刚, 何昀潞, 王波

  . 2024, (15): 159-168. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.018

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  目的 快速分析不同厂家水基胶中的挥发物特性。方法 采用气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)联用技术对各种水基胶中的挥发性物质进行定性分析;结合生物指纹图谱、主成分分析(PCA)法以及欧式距离分析法对不同水基胶样品进行差异对比分析。结果 水基胶中共识别出88种挥发性化学物质，涵盖酯类、酮类、醇类、醛类、杂环类、酸类、芳香类、醚类、萜类、酰胺类和腈类等11大类别，其中酯类物质占据显著比例，达26种，占总挥发性物质的38%~46%。结论 采用GC-IMS技术结合生物指纹图谱、PCA以及欧式距离分析，能够有效区分不同厂家水基胶样品，同时同一厂家不同规格样品之间显示出较高的相似性;GC-IMS技术为不同厂家水基胶的快速溯源鉴别及挥发性物质差异分析提供了有力工具。
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  基于包装材料数字图像的RGB颜色空间色差评价方法研究

  吴桂兵, 丁碧军, 程晓地, 张钦, 陈阳, 陈畑, 罗红兵, 王岩

  . 2024, (15): 169-179. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.019

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  目的 解决包装材料复杂颜色区域色差评价，目测检验方法存在判定标准复杂、结果一致性差等问题。方法 提出一种基于包装材料高清数字图像的RGB颜色空间色差评价方法。通过搭建高清数字图像采集装置，获取包装材料标准样(上限、中限、下限)的全幅数字图像。通过采用RGB颜色空间降维的方法，对标准样测试区域的颜色空间进行离散边界拟合，构建标准样品测试区域的三限样RGB色差模型，与测试样对应测试区域的颜色空间进行对比;根据颜色空间模型的一致性判定测试样色差是否合格。结果 对比多种离散边界拟合模型，采用滚球法边缘拟合模型的包含率和多出率分别达到100%、78.9%，模型拟合效果最佳。通过对包装材料色差缺陷样验证测试，采用上述色差评价方法准确率达到100%。结论 本文提出的滚球法颜色空间边缘拟合模型和色差评价方法，可实现对包装材料复杂颜色区域的色差合格性判定，有利于提高企业生产的智能化检测水平。
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  YB28软盒包装机封签双路冷胶喷涂系统的设计与应用

  孙靖倚, 李承华, 李毅, 马江, 吕小波, 董浩, 杨宁翔, 徐靖

  . 2024, (15): 180-185. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.020

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  目的 解决YB28封签喷涂系统旋转故障、零件损坏较多、气马达故障和胶枪堵塞等问题。方法 通过故障统计分析原有结构的缺陷，设计一种双路封签冷胶喷涂系统，封签胶枪进入工位采用直进式运动替代旋转运动，基于主传动轴编码器相位信号进行封签涂胶，设计双喷嘴与封签喷枪的喷射角度，确保喷涂均匀，改进胶桶供胶管路及搅拌器装置，降低供胶管路堵塞风险，新增胶桶搅拌工作指示灯并将搅拌电机接入YB28控制系统，设备停机时喷嘴清洁装置对胶枪清洁密封。以生产“玉溪(软)”的ZB28软盒包装机组为测试对象，进行封签双路喷涂系统改进后试验，结果 改进后线束断裂次数减少了50%，胶路堵塞次数减少了62.5%，搅拌器失效次数降低了92.9%，设备效率提升了1.1%。结论 双路封签冷胶喷涂系统投入使用后，降低了维修频次和时间，提高了卷烟包装效率和产品质量。
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  烟标二维码等级影响因素及其质量控制研究

  刘琳琳, 刘晓畅, 蒋斌, 孟令东, 刘思龙

  . 2024, (15): 186-192. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.021

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  目的 解决烟草包装上二维码质量控制的问题，为二维码的质量控制提供技术支持。方法 设计正交实验，利用方差分析法确定影响二维码质量等级的关键生产参数，并使用多元线性回归算法建模二维码质量。结果 发现在生产中二维码的符号反差、固有图形污损、调制比的评级最不稳定，是质量控制的关键;不同基底表面能对墨滴扩散产生影响，建立了调制比和固有图形污损的质量预测模型。结论 强调评级参数及其影响因素对质量控制的重要性，利用建模算法实现二维码质量控制，并指出质量预测模型对支持二维码的质量控制具有重要意义。
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  基于载荷流的高速烟支切割系统结构减振方法

  陈金科, 吴名辉, 盛浩然, 谢小平, 周长江

  . 2024, (15): 193-199. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.022

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  目的 为解决独立驱动烟支切割装置高速作业时振动过大的难题，开展系统模态分析与结构减振研究。方法 建立烟支切割系统数字模型，开展有限元模态分析，提取前5阶固有频率和振型，研究模态对烟支切割性能的影响规律。设计烟支切割系统模态试验，验证计算模态的可靠性，最后提出基于载荷流的加强筋优化设计方法，实现结构减振。结果 有限元仿真计算各阶模态频率与试验模态各阶频率误差在5%以内，而改进后的烟支切割系统一阶固有频率提高了14%，有效避开了刀盘激励频率范围。结论 原高速烟支切割装置作业时振动过大的主要原因是一阶固有频率在刀盘激励频率范围内，发生了共振。改进后的烟支切割系统刀盘激励频率有效避开了共振区间，烟支生产质量可得到提高，为高速烟支切割系统结构减振设计提供了技术支撑。
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  基于DEMATEL-超效率DEA的卷烟配送绿色包装综合效益评估研究

  韦玉东, 谌微微, 蒋玉安

  . 2024, (15): 200-206. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.023

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  目的 对卷烟配送不同包装方案进行综合效益评估，实现卷烟配送包装多维度效益最优，以促进烟草行业的绿色转型。方法 融合DEMATEL和超效率DEA模型，构建一个卷烟配送绿色包装综合效益评估模型。首先，运用DEMATEL模型分析影响卷烟配送绿色包装综合效益的因素及其相互作用，建立投入-产出指标体系，再使用超效率DEA模型评估不同包装方案的相对效率。结果 通过DEMATEL-超效率DEA模型能够有效地区分和评估不同绿色包装方案的综合效益，并且可识别出在经济、社会、环境和能耗效益等多个维度综合效益最佳的包装方案。结论 研究结果为卷烟配送绿色包装的优化提供了决策支持，推动了行业向更加环保和高效的方向发展。
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  不确定环境下农村地区客货邮融合协同运输策略研究

  郭放, 曹莹, 朱永明, 杨维国

  . 2024, (15): 207-214. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.024

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  目的 针对农村地区运输困难问题，在“客货邮”融合背景下通过固定运输路线的农村公交和灵活运输的物流车辆，并考虑农村公交运输货物价格的不确定性，促进农村偏远地区物流运输环节的降本增效。方法 构建以最小化总成本为目标的农村公交−物流车辆协同运输决策模型。在此基础上，考虑农村公交运输价格的不确定性，采用多区间鲁棒优化方法构建鲁棒优化模型。在实验环节，使用cplex进行数值实验和现实案例分析。结果 通过农村客货邮协同运输决策能够有效降低运输成本，并提供了有效的解决方案。此外，公交运输价格的不确定性会带来整体成本的增长和农村公交使用率的减少。结论 结合农村客货邮运营实践，设计了协同运输决策模型及鲁棒优化模型，基于算例和案例，验证了所构建模型的合理性，能够为客货邮融合发展管理者提供有益的决策支持。
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  基于混合智能算法的航空集装箱多目标装载优化

  张长勇, 张春婷

  . 2024, (15): 215-225. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.025

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  目的 针对航空集装箱多目标装载优化问题，综合提升航空货物的装载效率，降低装载成本，确保装载安全。方法 结合航空货物装载实际情况，将容积利用率、载重利用率和重心偏移量作为优化目标，充分考虑载重、体积等7类约束，构建航空集装箱多目标装载优化模型。设计一种混合智能算法对该模型进行求解，先采用三空间分割策略结合改进遗传算法生成初步装载方案，再结合大规模多目标进化算法深度优化，综合考虑各目标函数值，生成最终的装载方案。结果 采用国际BR算例和真实货物数据进行测试，实验结果表明，针对BR算例中不同异构型货物的平均填充率超过93%，在真实货物装载下，平均容积利用率和载重利用率分别为90.56%、76.40%，平均重心偏移量不超过5 cm。结论 所提出的装载算法对航空集装箱多目标装载场景具有良好的适应性，有助于提升航空货物的运输效率和运输安全性。
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  强异类硬质直方体三维装箱双链改进遗传算法研究

  万飞, 闫华, 李睿, 漆磊, 谭涛

  . 2024, (15): 226-232. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.026

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  目的 针对物流作业中的物资打包、托盘堆码、组套包装、集装装箱等三维装箱实际问题，提高三维装箱效率、改善三维装箱精度，并提升三维装箱利用率。方法 将传统单链遗传算法改进为双链，根据三维装箱特点对选择、交叉、变异算子进行改造，同时引入更新算子，建立强异类硬质直方体(多)和标准化包装箱(多)之间的装箱模型。结果 通过将装箱顺序和放置方向同时编码，并建立关联键，形成双链遗传模型，在保证精度和可靠性的前提下，避免了局部过快收敛，实现了全局快速寻优，在离线模式下能够指导三维装箱的实施。结论 以强异类硬质直方体为装箱对象，以三维尺寸的标准化包装为装箱目标，通过对遗传算法进行双链改进，构建了“多对多”三维装箱模型，提出了一套解决“多对多”三维装箱组合优化问题的建模技术和算法程序，有效提升了三维装箱效率、精度和利用率。
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  基于视觉的导向辊生产车间AGV定位算法设计

  任慧冉, 刘善慧, 边旭, 陈宇宏, 刘嘉琪

  . 2024, (15): 233-240. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.027

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  目的 解决导向辊生产车间物料输送AGV的激光传感器存在的信息复杂度低、重复率高，且在不断迭代重采样过程中极易丢失正确位姿附近粒子造成定位失败等问题。方法 提出一种基于视觉的自适应蒙特卡洛定位算法。建立相机观测模型和自动导引运输车本体运动模型，对观测模型进行去畸变处理，完成相机标定;设计基于视觉的自适应蒙特卡洛算法，获取特征信息，并用词袋模型进行分类，使用激光雷达构建2D栅格地图，采用特征点匹配估计位姿，实现AGV自我精确定位。结果 仿真实验结果表明，本文所提算法与传统自适应蒙特卡洛定位(Adaptive Monte Carlo Localization，AMCL)算法相比，可使机器人更加快速地收敛到精度较高的位姿，具有更好的定位性能。结论 基于视觉的AMCL算法设计，实现了导向辊生产车间机器人的高精度定位，优化了作业流程，提高了生产线系统智能化运行水平，可为其他场景定位应用提供参考。
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  基于自动化设备的薄膜紧固包装黏合工艺分析与优化

  董玉杰, 邓志吉, 梁奕昆, 张华, 傅秋佳, 纪国伟, 宋蓉, 段毛毛

  . 2024, (15): 241-249. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.028

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  目的 基于薄膜紧固包装结构与自动化生产装备，比较选择结构间黏合剂材料，调整设备最优工艺参数，以提高设备生产效率，增加薄膜与瓦楞纸间黏合强度保证包装运输储存稳定性。方法 分析薄膜紧固包装自动化设备中对黏合强度的主要影响工艺条件，通过黏合剂种类、涂胶量、覆膜压力、黏合剂温度、时间固化条件单因素试验探究变量对黏合强度影响情况;在此基础上，采用Box-Behnken响应面法优化薄膜紧固包装材料自动化黏合工艺。结果 根据材料间黏合强度与高低老化试验比较选用8335封口胶作为薄膜包装胶黏剂材料;黏合强度随涂胶量的增加呈现先线性增长后缓慢下降的趋势，其中当涂胶量为200 g/m²时达到最大值;薄膜与纸板的黏合强度先逐渐增大后迅速减小，辊筒与传送底面间隙为2.4 mm时，黏合强度最大;设备空间大小与生产速度限制时间内，固化时间对黏合强度的影响较小;在适宜的温度内，固化温度越高，黏合强度越好。最后通过响应面试验得到，薄膜紧固包装黏合强度影响因素显著程度从大到小为取胶间隙、覆膜间隙、固化温度。结论 响应面法回归预测模型预测值与实际试验值误差为2.16%，说明预测模型可靠，且优化生产工艺参数后薄膜紧固包装较优化前对恶劣运输环境抵抗能力提高，为提高薄膜紧固包装可靠性提供生产参考依据。
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  快递箱提手的结构力学性能研究

  肖宁育, 李蔚, 陈挺, 邓文博, 文博, 王志琴

  . 2024, (15): 250-257. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.029

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  目的 为了研究快递箱提手即插销结构与其所能承受的平均质量之间的关系，从而便于设计和选用提手尺寸。方法 针对已设计的一种快递箱插销，通过力学知识、人机工程学知识等分析该插销结构性能的影响因素，并制定插销结构的强度测试方案。结果 根据测试数据处理分析，提手宽度a可由MATLAB生成的公式计算;提手宽度a/锁翼宽度b在0.5~0.8时，可承受的质量为15.33~17.40 kg;锁翼长度c在20~60 mm时，可承受的质量为3.76~18.26 kg;板边距d在6~22 mm时，可承受的质量为3.05~5.21 kg。结论 以实验数据及结果为参考拟定了插销尺寸设计步骤，便于行业相关从业者参考。
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  结合视觉感知和结构相似性的图像质量评价

  卞宝银, 张浩, 李文猛, 管荑, 马涛

  . 2024, (15): 258-268. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.030

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  目的 研究一种精度、泛化性和复杂性综合效益较高的图像质量评价(IQA)模型。方法 结合图像失真特征和人眼空间感知特性，基于结构相似性模型SSIM，提出一种基于图像结构感知相似性的IQA方法及其模型ICBS。该方法首先结合人眼对比敏感、频率敏感、亮度感知和掩蔽等特性及其模型，提出一种人眼对真实图像感知的数学模型;然后，模拟人眼对真实图像的感知，通过该感知模型对图像进行处理，以降低图像的视觉冗余，获得感知图像;最后，基于SSIM的建模方式，结合感知图像的特征，提出ICBS模型。结果 为了说明所提模型的性能，采用3个开源数据库中35种失真类型的4 645幅失真图像，从整体评价和单独评价每一失真类型2个方面进行了仿真测试，结果表明，ICBS的精度在3个数据库中，其加权PLCC值达到0.917，SROCC值达到0.912。基于精度、泛化性能和复杂性的综合效益，与7个现有典型模型的评价结果进行了对比分析，结果表明，ICBS的精度比SSIM的精度在3个数据库中平均提高了10.77%，且其性能综合效益优于7个现有模型。结论 综合实验结果和理论分析结果可知，所提模型是一种有效、性能优异的IQA模型。
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  基于深度学习的通用性图像复原方法研究

  卢伟, 孙刘杰, 吕龙龙

  . 2024, (15): 269-281. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.031

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  目的 进一步提高图像复原的性能。方法 提出一种基于隐式知识迁移(Implicit knowledge transfer)和显式掩码引导(Explicit mask guide)的图像复原通用方法IECNN。将一般的图像复原任务明确拆分为退化区域定位和区域引导复原等2个阶段。首先利用掩码预测网络中固有的退化定位知识，并进行训练，检测严重退化区域，然后提出一种自适应的注意力知识蒸馏方法，将退化区域知识隐式迁移到复原网络中，且无须任何额外的推理计算，随后提出一种掩码引导下的2种模块，在扩充全局感受野的同时重点关注退化区域，以此显式进行图像复原。结果 在进行消融实验时，通过可视化特征图与成对关系图直观展现了各个组件的有效性。为了证明文中方法的通用性，在4种空间变化的图像复原任务中，以峰值信噪比(Peak signal to noise ratio)和结构相似性(Structural similarity)2个指标与其他基准方法进行了定量比较，在视觉效果上进行了定性比较。结论 证明了隐式知识迁移和显式掩码引导对于图像复原的有效性。
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  包装内氧气含量检测技术研究

  王元明, 石林, 郝文静, 陈曦, 李忠明

  . 2024, (15): 282-287. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.032

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  目的 分析包装容器顶空气体氧气含量(文中均指体积分数)的测试技术特点及适用范围，以期为该领域技术的发展方向提供基础技术资料。方法 详细介绍电化学法、氧化锆法、荧光法、激光法等检测技术的原理及特点，并介绍以上方法无法测试的特殊试样顶空气体中氧气含量的测试方法。采用直接采集与水下收集2种方式分别测试7种不同氧气含量的气体试样，对比分析直接采集气体与水下收集气体2种方式的一致性。并通过水下收集气体的方式实现了胶囊咖啡、杯式果冻、午餐肉罐头、安瓿瓶、西林瓶、软膏等6种特殊试样的顶空气体氧气含量测试。结果 通过试验论证，对于同一试样，直接采集与水下收集2种方式各试样的测试结果最大误差均小于5%，测试结果稳定。2种方式间的测试结果偏差小于5%。对于微量顶空气体或非透明材质的特殊试样，除氧气含量小于1%的胶囊咖啡和午餐肉罐头外，其余试样的测试结果最大误差均小于10%。结论 当前的电化学法、氧化锆法、荧光法、激光法等技术基本能满足常规密封容器顶空气体氧气含量的检测需求。对于无法采用常规方式测试的特殊样品，水下收集测试具有可行性。直接采集和水下收集在测试时几乎不受大气环境中氧气含量的影响，可实现仪器的高灵敏度测试，且2种方式测试结果基本一致。
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  高磁损耗FeNiCo/PET叠层膜的电镀法制备研究

  陈方蓉, 李维, 刘星, 王峰, 余本潮, 陈志宏, 官建国

  . 2024, (15): 288-296. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.033

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  目的 磁性合金薄膜在高频微波段具有高损耗的优势，但其磁性能随着厚度的增大而快速衰减，本文探讨磁性金属膜磁性能随厚度变化的原因，并发展一种大厚度条件下保持高磁损耗的低成本方法。方法 以PET为基材，采用电镀法制备高磁损耗FeNiCo薄膜，通过多层叠加，层压获得具有绝缘夹层结构的磁性金属叠层厚膜。结果 当PET夹层厚度为5 μm、FeNiCo磁性膜厚度为1.7 μm、总层数为10层即总厚度为67 μm时，在1 GHz处的磁导率虚部仍可达到40.69，tμ''值为2 726。经微带线法测试，[FeNiCo/PET]10叠层复合膜在1 GHz处的S21为−9.0 dB，Ploss/Pin为0.83，显著高于60 μm厚的传统磁性贴片商品性能(分别为−1.9 dB和0.58)。结论 绝缘间隔层的引入可以有效抑制层间的涡流效应，使其在较厚的厚度下仍能保持相对较高的磁导率和磁损耗，从而实现高效的电磁噪声抑制性能。
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  偕老同穴海绵启发的仿生结构吸能特性研究

  杨峥, 孙浩, 丁晓红, 倪维宇, 张横

  . 2024, (15): 297-306. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.034

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  目的 为得到质量更轻、吸能效果更好的结构，以自然界中偕老同穴海绵复杂硅质骨针结构为仿生原型，提出一种偕老同穴海绵仿生吸能结构。方法 通过有限元仿真对偕老同穴仿生结构和4种对比结构进行准静态压缩仿真，并在此基础上分析不同构型参数对海绵仿生结构吸能性能的影响。结果 结果表明，偕老同穴海绵仿生结构在压缩过程中呈现二次受力平台效应，使得其吸能效果优于传统结构，同时当斜肋板位置系数Rkl为0.3时仿生结构的吸能效果最佳。随着斜肋板厚度的增大，结构的比吸能线性增加。从压溃力效率来看，当斜肋板厚度是纵横筋板厚度的1.6倍时，结构的压溃力峰值基本等于平均压溃力，结构压溃力效率达到最优，结构的整体吸能性能效果达到最优。结论 本文所提出偕老同穴海绵仿生结构为高刚轻质吸能结构设计提供了参考，在吸能防护领域具有一定的应用前景。
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  钢铁镀镉零件黑斑原因探析及改进

  盛永清, 王浩军, 陈素明

  . 2024, (15): 307-312. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.035

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  目的 针对夏季多雨季节，飞机支座和螺栓等钢铁镀镉零件在周转/装配期间表面易出现黑斑现象，通过镀镉层表面成分分析定位产生原因并制定改进措施。方法 通过镀镉层黑斑和正常区宏观形貌观察、扫描电镜及能谱分析表面成分;通过控制电镀镉前处理及铬酸盐钝化、临时防护等耐湿热腐蚀对比试验，验证改进措施有效性。结果 通过表面能谱成分分析，黑斑区域无Cr确定了镀镉铬酸盐钝化膜不连续、Al元素含量异常确定了前处理吹砂介质残留致使镉层不连续;通过电镀镉钝化和未钝化状态的耐湿热腐蚀、涂敷F-35防锈油试验验证，确定彻底清理前处理吹砂介质残留、电镀镉铬酸盐钝化膜老化等改进措施可保证镀镉层及钝化膜完整，F-35防锈油临时防护可有效提高镀镉层耐蚀性。结论 镀前预处理、镀镉及后处理过程控制对镀镉层质量起决定性作用，零件制造周转有效防护对镀层完整性持续保持至关重要，防锈油等临时防护可有效提高镀层的防护性能。
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  移动式反应堆运输风险目标研究

  闫锋哲, 贺克羽, 刘佳玲, 张复彤, 刘筱雯, 罗心越

  . 2024, (15): 313-318. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.15.036

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  目的 针对新兴的移动式反应堆，提出基于风险分析的运输安全目标。方法 对美国联邦法规10CFR71中§71.41符合性验证条款和§71.12特定豁免条款进行调研，提出通过风险评估的方法来满足相关部门对移动式反应堆运输的安全要求，并结合国内外与放射性材料运输和核动力厂辐射防护相关的法规标准，针对不同频率的事故类型提出相应的风险目标。结果 根据美国能源部发布的潜在癌症致病率与辐照剂量转换因子对本文提出的风险目标进行了验算，结果表明本文提出的风险目标满足美国核管会在《核材料和乏燃料应用的风险通知决策指南》提出的风险要求。结论 本文提出的移动式反应堆运输安全风险目标，有利于在运输中保护公众的健康和财产安全，对推动移动式反应堆的发展有着积极的意义。