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从自然结构到先进光子器件:木材仿生光学的启迪与重构
1
作者 李坚 尹伟明 陈志俊 《东北林业大学学报》 北大核心 2026年第1期1-8,共8页
木材作为一种古老而丰富的天然材料,其价值长期以来主要局限于结构与燃料领域。然而,随着纳米技术与仿生学的交叉融合,一门新兴的交叉科学——木材仿生光学应运而生。该学科旨在解码木材微观结构中蕴含的光学原理,并以此为灵感,设计与... 木材作为一种古老而丰富的天然材料,其价值长期以来主要局限于结构与燃料领域。然而,随着纳米技术与仿生学的交叉融合,一门新兴的交叉科学——木材仿生光学应运而生。该学科旨在解码木材微观结构中蕴含的光学原理,并以此为灵感,设计与制备具有优异性能的新型光子材料与器件。论文系统阐述木材仿生光学的研究背景,揭示其从“材料对象”到“灵感源泉”的范式转变;深入剖析木材仿生光学的研究内涵,将其划分为结构解析、原理探究与仿生重构三个核心层次;并详细论述该领域的主要研究内容,涵盖对木材自身光学现象的深入理解,以及由此启发的仿生制备策略。在此基础上,文章进一步探讨木材仿生光学在推动可持续发展、促进多学科融合及启发颠覆性技术方面的深远意义。最后,全文总结当前研究面临的挑战,并对未来的发展方向,如动态响应光子材料、与生命功能的集成、计算辅助设计及面向“碳达峰、碳中和”的生物基光子学战略等进行了展望。论文旨在系统梳理木材仿生光学的知识体系,为该领域的深入发展与创新应用提供理论参考和方向指引。 展开更多
关键词 木材仿生 仿生光学 结构色 室温磷光 可持续材料 光子器件
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考虑生物黏性的胸部力学响应通道缩放方法
2
作者 刘志新 张钧栋 +3 位作者 李想 张琪 于征磊 刘伟东 《吉林大学学报(工学版)》 北大核心 2026年第1期109-115,共7页
针对中国体征假人胸部生物保真度的评价指标,提出了一种考虑生物组织黏性作用的胸部力学响应通道缩放方法。根据人体黏弹性生物特征,引入等效黏度C_(E)的概念,对现有的弹性缩放方法进行黏性修正。通过引入黏度修正因子ξ和速度损耗因子e... 针对中国体征假人胸部生物保真度的评价指标,提出了一种考虑生物组织黏性作用的胸部力学响应通道缩放方法。根据人体黏弹性生物特征,引入等效黏度C_(E)的概念,对现有的弹性缩放方法进行黏性修正。通过引入黏度修正因子ξ和速度损耗因子e,建立一种非线性通道缩放表达式。该方法计算得到的最大冲击力和最大压缩量的平均误差分别为8.77%和5.55%,相较于原方法分别降低了3.84%和0.37%。仿真结果表明,该方法对冲击力修正有效。 展开更多
关键词 工程仿生学 汽车碰撞假人 胸部冲击响应通道 黏弹性缩放方法
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基于EDEM-RecurDyn的仿生开沟器设计与试验
3
作者 李强 李籽环 +4 位作者 石世万 幸享洲 龙婵娟 杨艳 赵立军 《农机化研究》 北大核心 2026年第6期1-9,共9页
针对山地果园开沟器存在的作业阻力大、开沟深度稳定性不足等问题,设计了一种仿生减阻开沟器。以穿山甲第3爪趾为仿生原型,设计了仿生开沟刀,并基于EDEM-RecurDyn耦合仿真技术对其作业过程进行分析。为探究关键作业参数对开沟器性能的影... 针对山地果园开沟器存在的作业阻力大、开沟深度稳定性不足等问题,设计了一种仿生减阻开沟器。以穿山甲第3爪趾为仿生原型,设计了仿生开沟刀,并基于EDEM-RecurDyn耦合仿真技术对其作业过程进行分析。为探究关键作业参数对开沟器性能的影响,以开沟阻力和深度稳定性系数为评价指标,对开沟深度、刀盘转速、前进速度展开研究。结果显示:开沟阻力会随着开沟深度、刀盘转速、前进速度的增加而增大;开沟深度稳定性系数则会随着开沟深度和前进速度的增加而减小,随刀盘转速的增加而增大。通过响应面分析进行参数优化,得到最优参数组合为:开沟深度311.07 mm,刀盘转速602.88 r/min,前进速度0.71 km/h。此时,开沟阻力为2427.53 N,开沟深度稳定性系数为88.75%,开沟阻力与开沟深度稳定性系数的仿真值与试验值相对误差分别为8.21%和5.16%,表明耦合仿真模型具有较高的准确性。与普通开沟器相比,仿生开沟器的作业阻力降低了8.55%,符合国家相关标准要求。研究结果可为果园开沟施肥机开沟器的设计与优化提供理论依据和技术参考。 展开更多
关键词 仿生开沟器 EDEM-Recurdyn耦合仿真 参数优化 响应面分析
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基于双向流固耦合仿真的仿生鲣鱼尾鳍水动力特性研究
4
作者 张禹 刘鸿瑞 +2 位作者 赵文川 彭龄慧 张思卿 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第4期27-34,共8页
为揭示鲣鱼尾鳍高效推进的水动力学机理,通过双向流固耦合数值模拟方法开展仿生鲣鱼尾鳍水动力特性研究。研究分析了不同摆动角度、频率及结构特征对尾鳍瞬时推力、平均推力、推进效率和流场特性的影响规律。结果表明,尾鳍的摆角幅度在2... 为揭示鲣鱼尾鳍高效推进的水动力学机理,通过双向流固耦合数值模拟方法开展仿生鲣鱼尾鳍水动力特性研究。研究分析了不同摆动角度、频率及结构特征对尾鳍瞬时推力、平均推力、推进效率和流场特性的影响规律。结果表明,尾鳍的摆角幅度在25°~30°时,可以有效提高推进力,但超过30°时推进力提升不显著并且瞬时侧向力的峰值与谷值差异更明显,曲线震荡更剧烈,导致稳定性下降。摆动频率在0.8~1 Hz范围内柔性尾鳍游动效率最优。变厚度柔性尾鳍与等厚度柔性尾鳍相比,具有更好的推进性能,满足了真实意义上的鱼类尾鳍构造特点。研究结果可为仿生鲣鱼尾鳍的结构设计与运动控制提供实验依据。 展开更多
关键词 仿生 鲣鱼尾鳍 双向流固耦合 水动力特性
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电子系统电磁防护仿生设计要点分析
5
作者 包家立 《电工技术学报》 北大核心 2026年第4期1075-1086,共12页
暴露在复杂电磁环境中的电子系统极易受到环境电磁场的干扰和损坏,电磁防护是防止电磁环境干扰和损坏的重要手段。该文针对电磁防护仿生,分析了电子系统与生物系统的结构特征、电磁环境效应和生物效应、电磁效应的耦合途径、神经信号与... 暴露在复杂电磁环境中的电子系统极易受到环境电磁场的干扰和损坏,电磁防护是防止电磁环境干扰和损坏的重要手段。该文针对电磁防护仿生,分析了电子系统与生物系统的结构特征、电磁环境效应和生物效应、电磁效应的耦合途径、神经信号与传递保护、电磁防护仿生等。结果表明:电磁防护仿生的关键是模仿生物系统的结构,完成电子系统的仿生设计。生物系统是一个开放性结构,电子系统结构可模仿生物系统与外界电磁环境的物质交换、能量转换、信息传递机制。生物系统的信号耦合、编码、传递线保护能有效抵御强电磁干扰,电子系统应借鉴其结构特征。在整机系统上,借鉴生物的抗扰性(鲁棒性)、自律性(自组织、自适应、自修复)、遗传性机制,设计具备高效电磁抗扰能力的电子系统。 展开更多
关键词 电磁防护 仿生 电磁环境 电磁兼容 生物系统
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耕层残膜回收机破碎装置优化设计与试验
6
作者 王伟 戴唯 +3 位作者 吕洲翼 王浩霖 张冬园 任德志 《农业机械学报》 北大核心 2026年第2期90-100,共11页
为了解决耕层残膜回收机作业回收效果差,膜-茬-土复合体过大导致破碎装置关键零部件分离不彻底等问题,本文设计了耕层残膜回收机破碎装置。提土挡板和破碎辊可一次性破碎膜-茬-土复合体,达到耕层残膜回收机农艺和农机技术要求。通过动... 为了解决耕层残膜回收机作业回收效果差,膜-茬-土复合体过大导致破碎装置关键零部件分离不彻底等问题,本文设计了耕层残膜回收机破碎装置。提土挡板和破碎辊可一次性破碎膜-茬-土复合体,达到耕层残膜回收机农艺和农机技术要求。通过动力学分析,确定提土挡板抛摔破碎时瞬时速度为35.5 m/s和抛摔破碎时用时0.75 s。为了优化破碎装置结构参数,利用弓背蚁上颚齿进行仿生破碎辊设计,结合离散元软件Rocky对破碎辊上置辊转速、下置辊转速、上下置辊中心高度差进行三因素三水平二次回归正交试验,得出最优参数组合为上置辊转速425 r/min、下置辊转速395 r/min、上下置辊中心高度差50 mm。台架试验结果表明,耕层残膜回收机物料破碎率为96.6%,含土率仅为6%,与仿真试验值误差小于2%。田间试验结果表明,回收率为95.6%破碎率为94.4%,验证了仿真理论结果,机具通过性显著提高。研究结果为耕层残膜回收机研发和改进提供了依据。 展开更多
关键词 残膜回收机 破碎装置 仿生设计 耕层
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基于摩擦和脑电的盲人触觉灵敏性研究
7
作者 唐玮 徐州青 陈玉森 《机械工程学报》 北大核心 2026年第1期285-295,共11页
盲人具有优于健康人的触觉灵敏性,基于认知行为学、摩擦学和脑电图法,从手指的摩擦振动到大脑的触感反应,对比研究了盲人和健康人触摸仿生六边形纹理时纹理深度识别阈值的差异,揭示了盲人触觉灵敏的相关机理。结果表明:当纹理深度接近... 盲人具有优于健康人的触觉灵敏性,基于认知行为学、摩擦学和脑电图法,从手指的摩擦振动到大脑的触感反应,对比研究了盲人和健康人触摸仿生六边形纹理时纹理深度识别阈值的差异,揭示了盲人触觉灵敏的相关机理。结果表明:当纹理深度接近健康人和盲人的触感深度阈值时,触摸产生的形变摩擦比例显著增大,振动信号主频达到帕西尼小体振动感知范围,可以有效感知表面纹理。与健康人相比,盲人的六边形纹理触感深度阈值更低,触摸纹理时产生的形变摩擦分量、振动信号频谱最大幅值以及激发的脑电事件相关电位(Event-related Potential,ERP) P100、P200和P300成分幅值更高,大脑激活面积尤其是枕叶激活面积更大。建立了双通道神经元群模型,结果显示盲人触感激发的大脑神经通路耦合强度及神经元活动更强,大脑对触感的信息加工强度更高。研究结果对盲人产品设计及盲人触感研究具有参考价值。 展开更多
关键词 触感深度阈值 盲人 摩擦振动 脑电 仿生六边形纹理
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股骨近端仿生髓内钉系统固定治疗A2型股骨转子间骨折
8
作者 程飞 张镇 +4 位作者 罗仲伟 龚广政 沈金虎 杨六中 卢飞飞 《临床骨科杂志》 2026年第1期92-95,共4页
目的探讨股骨近端仿生髓内钉系统(PFBN)固定治疗A2型股骨转子间骨折的疗效。方法采用PFBN固定治疗13例A2型股骨转子间骨折患者。记录手术情况、术后部分负重下地时间、骨折愈合时间、术后并发症发生情况及髋关节活动度,采用Harris评分... 目的探讨股骨近端仿生髓内钉系统(PFBN)固定治疗A2型股骨转子间骨折的疗效。方法采用PFBN固定治疗13例A2型股骨转子间骨折患者。记录手术情况、术后部分负重下地时间、骨折愈合时间、术后并发症发生情况及髋关节活动度,采用Harris评分评估髋关节功能恢复情况。结果患者均获得随访,时间6~12个月。手术时间45~75 min,术中透视13~36次,术中出血量80~130 ml。术后部分负重下地时间7~10 d。骨折均愈合,时间3~5(3.8±2.4)个月。术后均未发生螺钉切出或退出、内固定断裂、骨折不愈合、髋内翻畸形等并发症。末次随访时,患侧髋关节活动度:屈曲90°~125°(110.2°±11.6°),后伸0°~10°(5.4°±3.6°),内旋10°~40°(30.4°±10.2°),外旋10°~40°(30.3°±9.8°),外展20°~45°(40.2°±5.8°),内收10°~40°(30.3°±10.4°);Harris评分78~95(89.8±6.8)分,其中优4例,良8例,可1例,优良率为12/13。结论PFBN固定治疗A2型股骨转子间骨折固定牢靠,术后患者可早期下地活动,并发症发生少,效果满意。 展开更多
关键词 股骨近端仿生髓内钉系统 A2型股骨转子间骨折
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基于间接伪造方式的硅胶指纹膜制备及其应用研究
9
作者 颜磊 黄芳珊 +1 位作者 罗茜 喻彦林 《刑事技术》 2026年第1期36-43,共8页
指印的间接伪造是指以手指遗留的现成指印为母版进行伪造,因不需要捺印人配合且隐蔽性强,在现实中具有较大危害。但若将间接伪造指印应用到电子证据取证中用以破解电子设备,将会极大程度上为取证流程提供便利。本文探究了以间接伪造方... 指印的间接伪造是指以手指遗留的现成指印为母版进行伪造,因不需要捺印人配合且隐蔽性强,在现实中具有较大危害。但若将间接伪造指印应用到电子证据取证中用以破解电子设备,将会极大程度上为取证流程提供便利。本文探究了以间接伪造方法制成的仿生指纹膜对各类搭载指纹识别系统的电子设备的破解效果。实验中采集已经形成的可见指印与潜指印作为样本,制作普通硅胶和电容硅胶指纹膜,破解手机、平板电脑、指纹考勤机和智能门锁等设备;考察了指印样本质量、光敏印章的制作条件、指纹膜的制作条件等因素对破解效果的影响。结果表明,通过对已经形成的真实指印样本进行扫描、打印、刻制光敏印章后制成指纹膜,能够成功破解搭载指纹识别系统的一系列电子设备,并达到较高的成功率。间接伪造硅胶指纹膜的制作过程便利快捷,并提供了一种无需拆机或侵入系统即可破解相关电子设备的方法,能更好地保护物证原始性、完整性。但也需要意识到此方法的危害性,应呼吁公众在日常生活中注重保护自身指纹信息安全。 展开更多
关键词 指纹识别 仿生指纹膜 硅胶指纹膜 间接伪造 解锁
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仿海豚哨声频率调制水声通信信号自动识别 被引量：1
10
作者 刘亚男 刘凇佐 +3 位作者 方涛 马天龙 颜宏璐 凌焕章 《声学学报》 北大核心 2026年第1期310-321,共12页
针对现有水声信号特征参数无法有效识别仿海豚哨声水声通信信号调制方式的问题,提出联合多特征的仿海豚哨声频率调制水声通信信号自动识别方法。首先,通过预处理和最小二乘多项式拟合估计海豚哨声谱轮廓;然后,基于估计的海豚哨声谱轮廓... 针对现有水声信号特征参数无法有效识别仿海豚哨声水声通信信号调制方式的问题,提出联合多特征的仿海豚哨声频率调制水声通信信号自动识别方法。首先,通过预处理和最小二乘多项式拟合估计海豚哨声谱轮廓;然后,基于估计的海豚哨声谱轮廓提取特征参数,仿真结果表明提取的特征对仿海豚哨声频率调制水声通信信号具有良好的识别能力和稳健性;最后,联合支持向量机分类器实现自动识别。湖试验证了所提方法的识别效果,分析了调制参数(码元宽度和频率偏移量)对识别率的影响。结果表明,调制的频率偏移量对平均识别率的影响更显著。当频率偏移量为50 Hz,信噪比大于5 dB时,平均识别率约90%以上;当频率偏移量不小于100 Hz,信噪比大于0 dB时,平均识别率达到95%以上。 展开更多
关键词 仿生水声通信 海豚哨声 自动调制识别 特征提取 哨声谱轮廓
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3D生物打印与肌腱修复:应用进展和未来方向
11
作者 刘学淼 张玉昌 +2 位作者 张卫国 田康 王星 《中国组织工程研究》 北大核心 2026年第26期6923-6929,共7页
背景:目前,3D生物打印技术凭借多尺度结构可控性与功能集成化设计能力已成为肌腱组织工程的前沿解决方案。目的:系统综述3D打印技术在肌腱修复中的最新研究进展。方法:以“3D printing,bioink,Myotendinous junction,tendon repair,Tend... 背景:目前,3D生物打印技术凭借多尺度结构可控性与功能集成化设计能力已成为肌腱组织工程的前沿解决方案。目的:系统综述3D打印技术在肌腱修复中的最新研究进展。方法:以“3D printing,bioink,Myotendinous junction,tendon repair,Tendon-bone junction,Biomimetic scaffold”为关键词在PubMed和Web of Science数据库进行文献检索,以“3D打印,生物墨水,肌肉-肌腱界面,肌腱修复,腱骨界面,生物仿生支架”为关键词在中国知网中检索文献。排除与主题关联性不强的文章,最终纳入109篇文献进行综述。结果与结论:3D打印技术通过多材料集成和可控的仿生结构设计有效复现了肌腱的多层级结构,主流技术(如熔融电纺丝、挤出式打印等)在纤维排列、界面模拟及动态调控中发挥差异化优势,构建肌肉-肌腱界面处力学过渡层与肌腱-骨骼界面处四区渐变结构;生物墨水功能化创新(免疫调节材料、跨物种供氧支架等)及多技术协同(定向纤维沉积+光固化增强)提升支架生物活性与力学-生物学耦合能力;在愈合全周期(炎症期支撑、增殖期引导、重塑期调控)实现从分子到宏观的精准干预,优化胶原排列与修复力学性能。针对肌肉-肌腱界面处、肌腱本体、肌腱-骨骼界面处的差异化修复策略(多材料梯度、定向纤维、梯度支架)已取得进展。尽管面临分辨率-效率矛盾、材料匹配不足等挑战,3D打印技术仍为肌腱修复提供了从结构仿生到功能再生的新策略,未来智能材料(光热/压电)与多模态技术(4D打印、类器官)融合有望推动动态功能再生,为界面修复提供技术参考。 展开更多
关键词 3D打印 生物墨水 肌肉-肌腱界面 肌腱本体 腱骨界面 梯度结构 仿生支架
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工程化干细胞仿生骨膜协调免疫炎症及血管化促进骨再生
12
作者 孙慧雯 郭强强 +3 位作者 王伟 武杰 郗焜 顾勇 《中国组织工程研究》 北大核心 2026年第1期21-33,共13页
背景:临床上主要应用自体骨、异体骨或人工骨促进骨缺损修复,然而不愈合率仍维持较高水平状态,关键是忽视了骨膜在骨愈合过程中的重要性。项目组前期通过构建负载血管内皮生长因子的静电纺丝膜在骨缺损处高度模拟天然骨膜的膜内成骨过程... 背景:临床上主要应用自体骨、异体骨或人工骨促进骨缺损修复,然而不愈合率仍维持较高水平状态,关键是忽视了骨膜在骨愈合过程中的重要性。项目组前期通过构建负载血管内皮生长因子的静电纺丝膜在骨缺损处高度模拟天然骨膜的膜内成骨过程,一定程度上促进了骨再生。但是,损伤局部常面临巨噬细胞介导的剧烈炎症反应和种子细胞匮乏的窘境,导致递送生物因子面临失活或弥散的风险。因此,尚需进一步优化和协调仿生骨膜的免疫调控和成血管功能,促进骨修复。目的:探讨干细胞工程化仿生骨膜的理化性质以及调控炎症微环境促进骨修复的作用。方法:将左旋聚乳酸基微溶胶静电纺丝、Ⅰ型胶原蛋白自组装与凝胶干细胞移植技术结合,构建核层负载血管内皮生长因子、壳层递送骨髓间充质干细胞调控骨缺损免疫微环境的仿生骨膜(M@C-B)。通过扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外光谱仪等检测骨膜的理化特性;通过仿生骨膜与巨噬细胞、骨髓间充质干细胞和人脐静脉内皮细胞建立共培养体系,探讨其免疫调控、体外成骨和成血管能力;最后,在大鼠股骨髁缺损模型中进一步验证干细胞工程化仿生骨膜的成骨性能。结果与结论:①透射电镜观察显示微溶胶静电纺丝(MS)人工骨膜形成明显的核壳结构,扫描电镜观察显示负载血管内皮生长因子的微溶胶表面自组装Ⅰ型胶原蛋白(M@C)人工骨膜表面出现明显“蜘蛛网状”纤维结构沉积,红外光谱检测进一步表明Ⅰ型胶原蛋白自组装成功;释放实验证明M@C人工骨膜较MS人工骨膜缓解了突释现象的发生,维持内部血管内皮生长因子活性和长效释放;②活死荧光染色、CCK-8实验显示,骨髓间充质干细胞在MS人工骨膜、单纯定向左旋聚乳酸表面自组装Ⅰ型胶原蛋白(PLLA@C)人工骨膜以及M@C-B人工骨膜上良好增殖并存活,其中M@C-B组活细胞数目最多且增殖速率最高;③碱性磷酸酶染色、茜素红染色、骨桥蛋白免疫荧光染色显示,PLLA@C组和M@C-B组人工骨膜可显著促进骨髓间充质干细胞成骨分化;成血管实验显示,MS组、M@C-B组血管长度更长,血管样染色结构呈网状形态,交叉节点更多,其中M@C-B组更为明显;④免疫荧光和细胞流式显示,M@C-B组人工骨膜能显著抑制促炎巨噬细胞表型,促进巨噬细胞向抗炎M2表型方向极化;⑤体内研究进一步表明M@C-B组大鼠骨密度、骨小梁厚度、相对骨体积和骨小梁间隙皆优于其他组;⑥结果提示:构建的骨髓间充质干细胞工程化人工骨膜通过Ⅰ型胶原蛋白/骨髓间充质干细胞外相快速调控骨缺损免疫微环境与内相微溶胶静电纺丝核壳结构持续释放血管内皮生长因子,协同双向促进骨愈合。 展开更多
关键词 骨缺损修复 仿生骨膜 静电纺丝 血管内皮生长因子 骨髓间充质干细胞 巨噬细胞 工程化干细胞
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百叶瓦片结构高温防护服的设计与评价
13
作者 梁若彤 张辉 王朝晖 《毛纺科技》 北大核心 2026年第1期57-63,共7页
为应对户外高温环境引起的健康挑战,提出一种融合建筑热调节原理和仿生学理念的高温防护服方案。系统分析了建筑构件和仿生散热系统的应用机制,采用弧形表面和层叠缝隙构建动态对流通道,并利用镀铝涂层面料实现隔热防护,设计出兼具动态... 为应对户外高温环境引起的健康挑战,提出一种融合建筑热调节原理和仿生学理念的高温防护服方案。系统分析了建筑构件和仿生散热系统的应用机制,采用弧形表面和层叠缝隙构建动态对流通道,并利用镀铝涂层面料实现隔热防护,设计出兼具动态散热与辐射阻隔功能的百叶瓦片结构。基于该结构,针对农业工作人员设计制作新型防护服,并通过真人着装实验,对防护服的性能及其热湿舒适性进行量化评估。实验结果表明,在户外动态条件下,防护服较普通棉质服装衣内温度降低约2℃,湿度下降约4%,同时,受试者的热感觉和湿感觉评分分别下降约0.5和0.6。研究证实,百叶瓦片结构能够有效提升防护性能及热湿舒适性,为高温作业防护服设计提供理论依据与技术参考。 展开更多
关键词 高温防护服 百叶瓦片结构 仿生学 防红外辐射 热湿舒适性
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高含水率玉米纵轴流脱粒装置刚柔耦合结构设计与试验
14
作者 张静 胡经营 +4 位作者 周正 李世龙 刘希光 何勋 张红梅 《农业工程学报》 北大核心 2026年第1期58-70,共13页
针对黄淮海地区高含水率玉米籽粒收获中籽粒破碎率高和脱净率低的突出问题,该研究提出一种基于刚柔耦合降损机理的纵轴流脱粒方案,设计“刚柔耦合脱粒元件+仿生拇指脱粒元件”协同脱粒结构,采用4组刚柔耦合元件90°均布、8组仿生元... 针对黄淮海地区高含水率玉米籽粒收获中籽粒破碎率高和脱净率低的突出问题,该研究提出一种基于刚柔耦合降损机理的纵轴流脱粒方案,设计“刚柔耦合脱粒元件+仿生拇指脱粒元件”协同脱粒结构,采用4组刚柔耦合元件90°均布、8组仿生元件45°交错的多螺旋交错排布方式优化脱粒元件与籽粒的接触特性。对脱粒装置的关键部件进行理论分析与计算,基于Hertz接触理论和离散元法,通过网格划分与坐标填充法构建含3层粘结键的柔性玉米果穗多尺度模型,并进行了力学标定验证以及两种脱粒装置的脱粒过程对比仿真,所建果穗模型可在装置内实现籽粒脱粒、芯轴弯曲和折断,验证了仿真模型和脱粒装置结构设置的准确性。通过单因素试验明确影响脱粒性能的主要因素为滚筒转速、喂入量和凹板间隙,采用Box-Behnken响应面设计试验方案,结合正交试验与响应面分析探究各因素交互作用规律,并以籽粒破碎率和未脱净率为评价指标进行台架验证试验,与黄淮海地区主流常规开式脱粒装置(刚性钉齿滚筒+栅格凹板)进行对比分析。结果表明:影响脱粒性能的主次因素顺序为滚筒转速、凹板间隙、喂入量,较优理论参数组合为滚筒转速421.77 r/min、喂入量7.80 kg/s、凹板间隙40.54 mm,此参数组合下理论籽粒破碎率与未脱净率最优值分别为3.64%、1.22%。考虑实际工程应用,凹板间隙圆整取40 mm,其余参数保持理论优化值不变,试验结果表明,本研究设计的闭式脱粒滚筒装置籽粒破碎率与未脱净率分别为3.78%、1.47%,较常规开式脱粒装置两项指标分别降低1.79和0.08个百分点,满足GB/T21962-2020脱粒性能标准要求。研究证实所提出的刚柔耦合与仿生拇指元件协同脱粒装置,能显著降低籽粒冲击损伤,可为30%~35%高含水率玉米低损收获装备的研发提供设计参考。 展开更多
关键词 玉米籽粒 脱粒装置 纵轴流 离散元 刚柔耦合 仿生拇指元件
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微流控技术在纳米药物制备与效应评价中的应用进展
15
作者 艾永建 何梦崎 梁琼麟 《中国药学杂志》 北大核心 2026年第1期7-18,共12页
微流控是一种在微米尺度对流体进行操控的技术。它将微通道或微腔室整合到几平方厘米的芯片内,具有尺寸小、样品消耗少、集成度高和可控性强等优点。在微化学反应、生物检测和药物分析等诸多领域具有广阔的发展前景。纳米药物作为一种... 微流控是一种在微米尺度对流体进行操控的技术。它将微通道或微腔室整合到几平方厘米的芯片内,具有尺寸小、样品消耗少、集成度高和可控性强等优点。在微化学反应、生物检测和药物分析等诸多领域具有广阔的发展前景。纳米药物作为一种新型药物载体,是药学领域的研究热点。为了帮助相关科研人员快速地了解本领域研究进展,本文综述了基于微流控技术的纳米药物研究最新进展。文中总结了基于微流控技术纳米药物制备和药物效应评价两个方面的研究进展。一方面,概述了基于微流控芯片的通道设计及纳米药物制备研究新成果;另一方面,总结了微流控仿生模型构建与纳米药物分析评价的新进展。最后对本领域面临的挑战和未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 微流控芯片 纳米药物 仿生模型 药物分析
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茶园仿生掘耕刀具设计与试验
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作者 任宁 俞国红 +2 位作者 应博凡 沈帅 陈志东 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第1期24-30,共7页
为解决现有掘耕刀具在茶园掘耕过程中存在阻力大、能耗高的问题,基于穿山甲爪趾开展掘耕刀具结构仿生设计,利用正交试验设计刀面仿生凸棱结构,并采用离散元方法研究不同参数组合对掘耕阻力的影响水平,获得最优组合参数:凸棱宽度为5.0 mm... 为解决现有掘耕刀具在茶园掘耕过程中存在阻力大、能耗高的问题,基于穿山甲爪趾开展掘耕刀具结构仿生设计,利用正交试验设计刀面仿生凸棱结构,并采用离散元方法研究不同参数组合对掘耕阻力的影响水平,获得最优组合参数:凸棱宽度为5.0 mm,凸棱高度为3.0 mm;使用最优参数开展全仿生刀具设计及耕作仿真分析,仿真试验结果表明,使用全仿生刀具可理论减阻35.4%。通过田间试验表明,使用全仿生学设计的掘耕刀具进行茶园耕作管理,实际可减阻30.6%,整体具有较好的减阻效果;同时,开展耕深、耕深变异系数等耕作质量指标对比分析,结果显示,全仿生刀具在减阻的同时还能够保持良好的耕作质量。 展开更多
关键词 茶园 掘耕 减阻 离散元 仿生学
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IEA 15 MW风力机叶片仿生内肋结构设计研究
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作者 范士杰 寿昊楠 +3 位作者 缪维跑 朱海波 李春 岳敏楠 《太阳能学报》 北大核心 2026年第2期398-407,共10页
风力机超大型化发展将引发叶片质量与结构性能需求相悖,为此参考植物叶片的叶脉结构,提出应用于15 MW风力机叶片的仿生内肋构型,并结合铺层设计实现叶片轻量化及结构强化设计。通过单向流固耦合的方法,对叶片进行模态、刚度、强度及稳... 风力机超大型化发展将引发叶片质量与结构性能需求相悖,为此参考植物叶片的叶脉结构,提出应用于15 MW风力机叶片的仿生内肋构型,并结合铺层设计实现叶片轻量化及结构强化设计。通过单向流固耦合的方法,对叶片进行模态、刚度、强度及稳定性分析。结果表明:仿生内肋构型可提升叶片挥舞与扭转刚度,避免叶片与塔架碰撞,但摆振刚度有所降低;仿生叶片的表面应力较传统叶片均有所提升,但并未达到材料的极限;仿生叶片的屈曲因子有所提升,且并未发生叶片整体屈曲,满足稳定性要求。 展开更多
关键词 风力机叶片 轻量化 仿生学 复合材料 结构分析
原文传递
仿生医用诊疗针设计制造研究
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作者 赵纪宇 张月 +3 位作者 郭紫莹 张智雷 吴茂忠 王成勇 《工具技术》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
医用诊疗针作为多种医疗操作中的关键器械,其性能优化始终是微创医学领域的研究重点。针对传统诊疗针存在的穿刺阻力大、组织损伤不可控及操作精度不足等核心问题,从仿生学视角提出多维度优化路径:通过复现生物穿刺器官的功能性结构实... 医用诊疗针作为多种医疗操作中的关键器械,其性能优化始终是微创医学领域的研究重点。针对传统诊疗针存在的穿刺阻力大、组织损伤不可控及操作精度不足等核心问题,从仿生学视角提出多维度优化路径:通过复现生物穿刺器官的功能性结构实现穿刺力动态调控;借鉴黄蜂产卵器的多段耦合运动原理构建柔性组合针系统,显著提升穿刺路径的主动操控性;将表面微织构与振动辅助协同设计,有效分散组织应力分布和摩擦力。研究揭示出仿生结构在降低机械损伤、抑制软组织位移及增强靶向精准度方面的关键作用,并在此基础上展望仿生医用诊疗针的未来发展趋势,为新一代诊疗针的研发提供理论依据与技术参考。 展开更多
关键词 医用诊疗针 穿刺力 仿生学 生物结构
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海洋仿生防污技术研究进展
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作者 徐圣达 张盼 +3 位作者 曾超 姜涛 马融 李文戈 《腐蚀与防护》 北大核心 2026年第2期9-17,共9页
海洋生物污损问题给海洋事业的发展带来了许多危害,传统的防污剂会对海洋生态环境造成影响,开发绿色防污技术迫在眉睫。仿生防污技术以生物为灵感,通过模仿自然界中特殊的表面结构、表面性质和化学成分来对抗生物污染,为绿色防污提供了... 海洋生物污损问题给海洋事业的发展带来了许多危害,传统的防污剂会对海洋生态环境造成影响,开发绿色防污技术迫在眉睫。仿生防污技术以生物为灵感,通过模仿自然界中特殊的表面结构、表面性质和化学成分来对抗生物污染,为绿色防污提供了新的途径。首先,对海洋污损生物的附着和污染机制进行总结;然后,综述了多种仿生防污技术(仿制型仿生防污、天然防污剂型仿生防污和润湿性表面型仿生防污)的研究现状,主要介绍了其防污机理及防污特点;最后,对当前仿生防污技术的发展进行了展望。 展开更多
关键词 生物污损 仿生防污 表面微纳米结构 增材制造
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仿鸮翼前网罩对环状叶轮循环扇性能的影响
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作者 吴宪鹏 魏来 +2 位作者 罗丹 康瑞祥 刘小民 《西安交通大学学报》 北大核心 2026年第1期127-136,共10页
为提高循环扇气动性能并降低其工作噪声,对循环扇前网罩进行了仿长耳鸮翼型设计。通过逆向工程方法提取了长耳鸮翅膀40%翼展截面处的翼型型线,结合加工工艺要求设计了循环扇的仿生前网罩。采用数值计算方法研究了仿长耳鸮翼型前网罩对... 为提高循环扇气动性能并降低其工作噪声,对循环扇前网罩进行了仿长耳鸮翼型设计。通过逆向工程方法提取了长耳鸮翅膀40%翼展截面处的翼型型线,结合加工工艺要求设计了循环扇的仿生前网罩。采用数值计算方法研究了仿长耳鸮翼型前网罩对循环扇气动性能和噪声的影响机制,并通过实验测试方法验证了带有仿长耳鸮翼型设计前网罩的循环扇性能。仿真结果表明:相比原型风扇,采用仿长耳鸮翼型前网罩的循环扇有效吹风距离更远,吹出的气流更集中,且能够提供更为均匀的风场分布;前网罩结构的仿生设计更符合经环状叶轮加速后气流的流动特性,减小了叶顶间隙及气流在格栅流道间的流动分离,从而有效抑制了涡的形成与脱落,循环扇内流动的湍动能强度大幅降低。实验结果表明:采用仿长耳鸮翼型前网罩的循环扇相比于原型循环扇在工作转速下噪声降低了1.6 dB,最大风速提升了11.6%,功率基本保持不变;在同噪声工况下,带仿鸮翼前网罩的循环扇的最大风速提升了18.1%,功率略有增大;在同风速工况下,带仿鸮翼前网罩的循环扇的噪声降低了4.2 dB,功率降幅达到24.6%。 展开更多
关键词 循环扇 仿生设计 前网罩 环状叶轮 气动性能 噪声
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