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用于探索增益增强型圆极化贴片天线的3D打印与CNC加工技术
摘要： 本文提出了一种增益增强的圆极化（CP）贴片天线，其介质部分和金属部分分别采用3D打印和计算机数控（CNC）加工技术制造。为有效精准组装整体结构，本文提出混合策略与加载螺钉方案来处理分离的介质与金属部件：一方面，通过树脂块构建具有网格架构的非对称3D打印基板以引入扰动并产生圆极化辐射；另一方面，其金属部分同样采用3D结构设计，在方形贴片两条对角线上对称布置四枚金属螺钉，使贴片与接地面形成整体。更关键的是，这些螺钉兼具双重功能——既能整合介质与金属部件，又可作为短路钉使用。因此，基于短路钉的分流电感效应，贴片主模在更高频率被激励，从而增大天线尺寸并提升增益。最终实现了增益增强的圆极化贴片天线，实测原型天线展现出约10 dBic的高圆极化增益。
关键词： 增强增益、短路针、CP贴片天线、3D打印、CNC加工
更新于2025-09-23 15:22:29
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通过光固化立体成型技术打印非晶态聚硅氧烷三元共聚物
摘要： 据报道，光固化与桶式光聚合（VP）增材制造（AM）技术已应用于两类完全非晶态的聚二甲基硅氧烷（PDMS）三元共聚物——分别含有二苯基硅氧烷（DiPhS）或二乙基硅氧烷（DiEtS）重复单元。通过硫醇功能化PDMS交联剂，利用高效的硫醇-烯加成反应可在空气中实现快速交联。差示扫描量热法与动态力学分析（DMA）证实含DiPhS体系无结晶性，而DMA显示含DiEtS体系具有延伸至200°C以上的橡胶态平台。这两种光聚合物体系的VP-AM技术均可制备轮廓分明的三维几何结构（包括高纵横比结构），证明此类光聚合物适用于需要弹性体性能（最低耐受-120°C）的特殊几何物体的3D打印。
关键词： 硫醇-烯反应、弹性体、聚二甲基硅氧烷、光固化立体成型、硅氧烷三元共聚物、3D打印
更新于2025-09-23 15:22:29
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使用低成本外骨骼和基于视觉的游戏界面进行手部康复训练
摘要： 基于游戏的激励训练有望改善神经损伤患者的治疗效果。近年来，严肃游戏已成为康复领域极具价值的工具，其通过沉浸式体验将用户置于交互式虚拟环境中，旨在激发身体活动能力。本文致力于开发针对中风康复的定制化增强现实系统，该系统通过将交互式严肃游戏界面与手部外骨骼装置相集成实现。此游戏化康复系统允许用户借助基于Kinect骨骼追踪功能与肌电(EMG)传感器的自然用户界面进行物理康复治疗。游戏过程中，交互界面提供实时反馈信息（如抓取动态虚拟目标所需时间、得分等），从而体现系统针对虚拟目标动态行为的补偿能力。所构建虚拟环境的主要目标是产生积极康复影响，通过整合外骨骼装置获取的患者运动信息与信号来监测康复进展。 该3D打印低成本手部外骨骼装置适用于抓握任务，甚至可供居家中风患者使用。该装置不仅是执行康复动作的机械系统，还配备了高效的追踪溯源软件解决方案。通过测量手部运动时的肌电信号来检测开合意图，进而驱动机械结构完成目标任务?；颊哐盗凡问虢峁砂葱璐娲⒎治鲆云拦揽蹈唇?。实验测试表明，该系统能有效恢复上肢功能，并显著提升患者参与康复训练的积极性。
关键词： 机器人外骨骼、肌电控制、Kinect传感器、3D打印、中风康复
更新于2025-09-23 15:22:29
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[2018年IEEE亚太地区微电子与电子研究生研究会议（PrimeAsia） - 中国成都（2018.10.26-2018.10.30）] 2018年IEEE亚太地区微电子与电子研究生研究会议（PrimeAsia） - 面向3D打印无人机系统的无线电能传输
摘要： 过去几年，无人机（UAV）因其在服务配送、污染治理、农业和救援行动等多种应用中备受关注。然而，电池续航时间短和更换不便始终是个问题?；旧希⌒臀奕嘶荒苄浅Ｓ邢薜脑睾?，否则电池会更快耗尽。本项目展示了一种自动且高效的无线电力传输（WPT）系统，用于为3D打印无人机供电。通过3D打印制造的无人机配备了无线电力传输套件，可在降落后自动为3S 1500mAh锂聚合物电池充电，最高可达1000mAh，无需人工操作。无线电力传输的发射端由24V直流电供电，工作频率为180kHz，一旦电池充满，充电过程也会自动停止。
关键词： 无人机，无线电力传输，3D打印
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于智能手机平台的比率荧光信号实现铀酰离子的快速现场检测
摘要： 碳量子点与半导体量子点具有优异的光学特性，在传感应用中展现出巨大潜力。本研究报道了一种以这两类量子点为核心材料的比率荧光信号铀酰离子快速检测新方法。作为溶解度最高且最稳定的有毒铀形态，铀酰离子已被认定为核工业废水的重要监测指标，但其现场快速灵敏检测仍具挑战性。该工作利用量子点的比率荧光信号，结合智能手机手持设备实现铀酰离子的现场快速检测——通过化学杂化法将碳点（C-dots）与CdTe量子点（MPA@CdTe QDs）集成构建比率荧光探针。铀酰离子存在会显著猝灭CdTe量子点的红色荧光而绿色荧光保持恒定，从而产生明显颜色变化。研究者在智能手机上开发了应用程序及3D打印配件，基于固定有探针的试纸条所捕获的荧光信号进行铀酰含量分析计算。该新型移动检测系统在1μM至150μM宽浓度范围内对铀酰离子呈现良好分析性能，在核工业污染防控方面具有重要应用前景。
关键词： 3D打印、智能手机、比率荧光传感器、铀酰离子、应用程序
更新于2025-09-23 15:21:21
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具有定向冷冻基质腔的仿生光固化3D打印神经导管用于周围神经再生
摘要： 严重损伤周围神经的修复与再生是最具挑战性的重建手术之一。目前经FDA批准的神经导管（NGCs）仅适用于小间隙损伤，其生物性能逊于自体移植?？⒕哂辛俅蚕喙丶负斡肷锾匦裕ㄈ缤仄私峁?、生化及趋触性引导线索）的仿生神经导管，有望实现长间隙复杂神经损伤的更优再生。本研究展示了一种填充3D打印定向冷冻基质的神经生长因子（NGF）复合导管（aCG+NGF）在外周神经再生中的研发与临床前分析。相较于随机冷冻凝胶填充导管、多通道导管、临床首选的中空导管及金标准自体移植，我们证实该aCG+NGF导管能更有效促进大鼠严重损伤坐骨神经的再生。结果表明：aCG+NGF导管与自体移植效果相当，不仅能提升整体再生神经生理功能，还可模拟细胞层面的再生特征。本研究强调这类仿生3D打印神经导管将在临床环境中带来更优的功能性再生结局。
关键词： 导向通道，3D打印，神经再生，定向冷冻凝胶，立体光刻技术
更新于2025-09-23 15:21:21
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光子治疗中3D打印定制补偿器的剂量学研究：水凝胶与硅胶的对比分析
摘要： 目的：本研究旨在比较基于三维（3D）打印技术制备的硅胶与水凝胶两种材料挡块，与商用挡块在模拟鼻部、耳部及腮腺放疗的头模中的剂量差异。方法与材料：采用3D打印技术制作硅胶和水凝胶挡块。为评估临床可行性，分别为无挡块、商用挡块、硅胶挡块及水凝胶挡块的头模制定调强放疗（IMRT）计划，分别比较模拟鼻部、耳部及腮腺放疗时的剂量学差异。结果：硅胶与水凝胶挡块的空气间隙小于商用挡块。鼻部计划显示，硅胶（99.86%）和水凝胶（99.95%）挡块的V95%（至少覆盖95%处方剂量的相对体积）优于商用挡块（98.39%）和无挡块（87.52%）。同样，硅胶（0.06；0.79）和水凝胶（0.058；0.80）挡块的均匀性指数（HI）和适形指数（CI）也优于商用挡块（0.094；0.72）和无挡块（0.59；0.53）。在耳部和腮腺计划中，3D打印挡块的参数（HI、CI、V95%）同样优于商用挡块或无挡块情况。结论：硅胶与水凝胶挡块不仅贴合度好、舒适度高且可重复性强，在IMRT计划中也具有更优参数，可替代商用挡块用于临床。
关键词： 水凝胶、硅胶、放射治疗、组织补偿器、3D打印
更新于2025-09-23 15:21:21
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3-羟基黄酮与N-苯基甘氨酸在高性能光引发体系中的应用：用于3D打印及光复合材料合成
摘要： 在本研究中，我们提出将3-羟基黄酮与氨基酸（N-苯基甘氨酸）组合，作为多功能高性能可见光光引发剂（PIs），用于甲基丙烯酸酯在厚样品或复合材料中的自由基聚合（FRP），光照条件为可见光（发光二极管LED@405 nm或LED@477 nm）。该方法的高度原创性在于使用了更安全的化合物构建光引发体系（黄酮衍生物/氨基酸）。3-羟基黄酮还可与碘盐及胺类构成三组分体系，在近紫外光LED@385 nm照射下引发环氧化物的阳离子聚合。值得注意的是，N-苯基甘氨酸（NPG）与碘盐形成的电荷转移复合物（CTC）在温和光照条件（LED@405 nm）下也能对甲基丙烯酸酯的自由基聚合表现出卓越的引发性能。实验发现该体系具有很高的聚合引发能力，并获得了优异的最终活性官能团转化率。我们特别将该新型引发体系应用于激光书写或3D打印实验，成功制备出绿色荧光光聚合物。这种源自天然3-羟基黄酮化合物的绿色荧光可归因于其激发态分子内质子转移（ESIPT）特性，文中完整阐述了相关光化学机制。值得注意的是，使用UV或LED@395 nm输送带时，3-羟基黄酮在玻璃纤维光复合材料合成中（厚样品且具有良好固化深度）也展现出极高效率。
关键词： 3D打印、阳离子聚合、发光二极管（LED）、自由基聚合、光引发剂、复合材料
更新于2025-09-23 15:21:21
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用于钢筋混凝土结构的低成本封装光纤传感器开发
摘要： 持续需要更可靠地在多种工况下（如长期耐久性方面——包括裂缝与钢筋锈蚀影响、正常工作荷载响应及异常荷载条件下的响应）测量钢筋混凝土结构应变。光纤传感器在此领域具有显著潜力，且具备抗电磁干扰和重量轻等附加优势（Grattan等，2000）。这对铁路场景尤为重要，尤其是电气化线路。其小巧尺寸便于安装。然而，作为商业"封装"设备（传统认为需达到足够耐用性所必需）的应用受限于其相对较高成本，相比封装式电阻应变片等其他传感器设备。本文描述了利用3D打印技术将光纤传感器封装于树脂中，开发低成本易用工艺以制造适用于混凝土结构的坚固廉价"封装"传感器系统的初步研究。迄今工作表明，这是生产适用于表面安装及钢筋混凝土结构埋设的多传感器的便捷经济方式。论文阐述了试验封装件进行的概念验证测试，结果表明3D打印封装件具有进一步开发和应用于各类土木工程的巨大潜力，与传统传感器系统相比竞争力突出。
关键词： 封装、钢筋混凝土、3D打印、光纤传感器、应变测量
更新于2025-09-23 15:21:21
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一款用于小角度测量的3D打印紧凑型干涉系统及所需手机应用程序设计
摘要： 提出了一种基于3D打印智能手机的干涉测量系统，并通过测量微小角度旋转验证了其可用性。所有必要的条纹处理和数据分析均在手机端完成，使用的是基于安卓平台开发的定制应用程序。本研究的主要目的是展示现代智能手机与3D打印技术在光学干涉测量中的应用潜力。该系统利用智能手机摄像头记录由载玻片上下表面反射光的光程差（OPD）变化形成的干涉条纹——载玻片的角位移会导致干涉光束间光程差产生可检测的变化，进而引起条纹图案改变。通过计算关键干涉参数，智能手机应用能精确测定微小角度旋转。该设计的干涉测量系统可准确可靠地测量低至0.02°的角度旋转，动态范围达-3.68°至3.68°。由于采用智能手机作为图像采集与条纹处理的集成平台，该干涉系统可视为适用于多种光学计量应用的真正便携式工具。
关键词： 智能手机、光学计量、干涉测量、角度测量、3D打印
更新于2025-09-23 15:21:21