DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 玻璃纤维增强复合材料 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，主要含有二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钠等成分，根据氧化钠含量的不同可分为无碱、中碱、高碱纤维三类 [ 9 ]。玻璃纤维增强复合材料(GFRP)主要将基础材料树脂与填充料玻璃纤维通过一定的手段复合制作而成，兼具了树脂与玻纤的优点，在质轻、高强度、耐热、耐腐蚀、电绝缘等方面有突出优势 [ 10 ]，其主要生产工艺有手糊制作、纤维缠绕、喷射成型、模压成型、拉挤成型等等，国内主要以前两种工艺生产为主 [ 11 ]。手糊成型工艺是树脂基复合材料生产中应用最早且最广的一种方法，是以含固化剂的树脂为基体，以玻璃纤维及其织物为增强材料，将二者在涂有脱模剂的模具上通过手工铺合而粘接在一起。该工艺适用于多品种、小批量制品的生产，不受制品种类和形状的限制 [ 12 ]。纤维缠绕成型工艺是树脂基复合材料生产的另一种常用方法，主要先将玻璃纤维进行树脂浸渍，在一定条件下，规律性地缠绕、层叠到芯模上，达到一定厚度后进行固化、脱模，进而加工成成品。该工艺易实现机械化与自动化，同时能够最大限度地展现出纤维的抗拉强度 [ 13 ]。 玻璃纤维增强复合材料的化学稳定性主要取决于玻璃纤维中二氧化硅和碱金属氧化物的含量。通常，二氧化硅可保证玻璃纤维的化学稳定性，但碱金属氧化物的存在则会降低其化学稳定性，遇水易水解，但有碱玻纤的耐酸性比无碱玻纤好 [ 14 ]，其原因主要在于玻璃纤维中的二氧化硅是非结晶体，对酸有较强的耐腐蚀性，而在碱性条件下，OH-可破坏Si-O-Si链形成Si-OH进而发生溶解 [ 15 ]。因而工业生产中常加入其他组分来改善GFRP的某些性质和性能。较强的吸水性会因水解破坏材料结构影响性能，研究结果表明，强的界面作用会导致树脂吸水，而弱的界面作用条件下，吸水受界面控制 [ 16 ]；同时，纤维与树脂间的界面粘结情况也直接影响着复合材料的耐蚀性能，弱的界面粘结会加速在湿热条件下GFRP的物理老化和化学降解 [ 17 ] [ 18 ]。在雷文等 [ 19 ] [ 20 ] 的系统研究中发现，GFRP的耐蚀性能与基体有很大关系，不同的基体表现出的耐蚀性能各有不同。当复合材料处于盐溶液体系时，腐蚀与老化主要是物理作用，而在碱溶液体系里则是物理和化学的共同作用 [ 21 ]。在硫酸溶液体系，温度的升高可加速水与质子的扩散运动，使GFRP基体加速水解，而纤维的腐蚀除了温度的影响，主要取决于生成物的溶解度 [ 22 ]。GFRP的腐蚀除了受使用环境的影响外，还与自身的缺陷有很大关系，如型体错位、纤维断裂、局部脱粘等等 [ 23 ]。
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user: 3. 碳纤维增强复合材料 碳纤维增强复合材料(CFRP)主要分为基体与增强体两部分，同时根据工艺需要还会添加固化剂等成分。碳纤维增强复合材料的基体主要有树脂、金属、橡胶等等，而增强体主要为短纤维(晶须)和连续纤维两种 [ 24 ]。根据基体的不同，CFRP的制备工艺也不同。对于树脂和橡胶基体而言，主要采用GFRP类似的生产工艺，而对于金属基体，其常用方法有粉末冶金法、熔体浸渗法、搅拌铸造法、原生铸造复合法、加压凝固铸造法、叠层复合法、原位生成复合法等 [ 25 ]。粉末冶金法多用于非连续纤维增强的金属基复合材料的制备，将与基体混合均匀的短纤维增强体粉末进行成型干燥热压，经烧结后得到产品。该方法可有效调控复合材料的性能，易于后期制作加工，但因致密度不好而易吸附气体，影响界面结合从而出现空隙等缺陷 [ 26 ]。熔体浸渗法是通过一定方式在连续纤维上均匀附着熔融态或液态金属，得到金属润湿复合丝，后经挤压冷却制得产品。工艺简单易操作是其突出优势，但在浸渗过程易造成纤维损伤 [ 27 ]。在熔体浸渗法基础上，研究人员开发了一种真空压力浸渗法，通过在真空和高压惰性气体保护共同作用下，提高CFRP的致密性与性能，但工艺所需设备复杂，成本高 [ 28 ]。搅拌铸造法主要包括全液态搅拌铸造和半固态搅拌铸造两种，是利用机械搅拌使熔融态的金属基体与增强体混合均匀，再经一定后处理工艺来制得成品，该方法成本低、工艺简单，但产品空隙率较高，对产品性能影响较大 [ 29 ]。 碳纤维增强复合材料最早在军事领域得以应用，后发展到航空航天、汽车工业、文体用品等多种领域 [ 30 ]。由于基体与应用环境的不同，CFRP有着不同的耐蚀性能，主要取决于基体与增强体界面相容性 [ 31 ]。当CFRP用于露天环境时，自然条件是其腐蚀的关键因素。阳光中的紫外线具有高能量，照射在高聚物基体上时，可引发和促进氧对基体的作用，产生游离基，使高聚物分解，而且在湿热、与臭氧接触环境中可加速此反应的进行 [ 32 ]。在水环境中，水会促使CFRP高聚物基体发生溶胀，增大分子结构间距，金属基体则会发生水解；同时，水可通过材料空隙渗入，在纤维与基体的界面上产生内应力，减弱界面间的粘接力，从而影响CFRP的强度和耐腐蚀性能 [ 33 ]。当水环境中存在酸、碱、盐及有机物等化学介质时，CFRP的耐腐蚀能力有着不同程度的下降 [ 30 ]。其原因是在水解的基础上，物理、化学反应成为了主导腐蚀因素；对金属基体而言，电化学反应体现出显著作用 [ 34 ]。在腐蚀过程中，材料自身结构也是关键因素之一。研究表明，材料存在内部凹角时腐蚀呈减弱趋势，而外部凸角则对材料的腐蚀有放大作用，但随角度的增加而减小 [ 35 ]。
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user: 4. 玄武岩纤维增强复合材料 玄武岩纤维是21世纪绿色环保新型材料之一，主要由玄武岩矿石在1450℃~1500℃高温下熔融、拉丝而成 [ 36 ] [ 37 ]。玄武岩纤维的主要成分有二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁等等 [ 38 ]。玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)其基体主要有树脂与混凝土两类，在制备工艺上与其他纤维增强树脂类复合材料相似。玄武岩纤维增强树脂基的复合材料主要用于石油化工、交通运输、航空航天等领域，而增强混凝土基的复合材料主要在建筑工程大放异彩 [ 39 ]。BFRP的耐蚀性能同样也受影响于基体与增强体的界面作用，形成了有机物分子扩散、氢键作用、塑性层等理论进行解释 [ 40 ]。这些理论用于树脂基体复合材料有较好地适用性，但在混凝土基体复合材料方面贴合性较差。受使用环境的不同，混凝土基体复合材料除了在一般腐蚀环境中进行研究外，还需在海水、极端条件下进行腐蚀研究。研究结果表明，玄武岩纤维在腐蚀条件下可有效提高混凝土的抗冻融破坏能力 [ 41 ]。混凝土中适量添加玄武岩纤维能够有效抑制裂缝的产生和发展，减少混凝土内部缺陷，同时在使用的中短时期内可有效抑制钠离子迁移率 [ 42 ]。于碱性环境中，玄武岩纤维混凝土在室温条件下有较好的耐腐蚀性能，但高温条件下会破坏材料中的八面体，加剧腐蚀 [ 43 ]。在建筑工程领域，玄武岩纤维筋研究也取得了不错的成就，在腐蚀影响方面指出，氯离子对腐蚀有极大的促进作用，材料中的钙易于硫酸根形成钙矾石 [ 7 ]，碱性条件下还会减弱界面粘结力，加快腐蚀 [ 44 ]。
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user: 5. 结语 纤维增强复合材料在国民、军工等多方面取得了长足发展，在越来越多的产品中得以应用。鉴于基体与增强体的不同，纤维增强复合材料应用领域各有不同，但其研究内容主要集中于制备工艺、力学性能、防腐、耐高温等领域。在防腐方面，腐蚀速率主要受界面作用、材料结构、环境条件等因素影响。虽然纤维增强复合材料应用越来越广，但提高性能仍是研究重点与难点，在发展工程应用的同时更应注重理论基础的研究，主要可以在以下几个方面进行关注。第一，深入研究基体与增强体的界面形成、发展与作用机理；第二，建立介质作用材料的腐蚀反应模型；第三，开展腐蚀过程中液(气)固界面的传质机理研究。
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user: 摘 要 两个相同楔形棱镜反向等速旋转，使入射光束产生直线扫描。双眼视线经旋转双楔形棱镜直视六米处视标后并持续产生内聚与开散，训练一段时间被检者达到屈光度稳定及消除视觉疲劳。研究方法使用旋转双楔形棱镜及远方六米处视标，进行视觉训练，使眼外肌放松。视觉疲劳训练依近视屈光度的高低设定不同的训练时间。旋转双棱镜将提升眼球六条眼外肌之协调能力、眼内睫状肌的放松与调节作用及调节灵敏度，增加眼内外肌延展与收缩，造成破坏融像后让影像重整，如此能让影像维持在视网膜上六条眼外肌跟着运动。被检者的视力经过旋转双棱镜放松后，度数将趋于稳定，达到一般医生验光前习惯使用散瞳剂的方法。使用本创新方法，将使受测者在验光前免用散瞳剂让眼外肌放松，未来可做为验光师在验光流程前之参考步骤之一。 关键词 :视力训练，直线扫描，楔形棱镜 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 前言 随着时代进步，科技日新月异，3C产品普及率增加。现代人24小时除了睡觉外，都离不开智能型手机与计算机，所以眼睛每天都处于疲劳的状况，如何使用物理方式来放松眼睛的疲劳来达到舒压，使得验光屈光度更精准，不会因为眼睛疲劳而造成假性屈光度数增加。 眼球眼内及眼外肌动作，看近时睫状肌拉紧，如同手臂力训练。同时拥有柔软且具有弹性的眼内外肌，两者缺一不可，缺其中一项将会造成视觉问题。如缺乏调节时会引起老视眼或视近等问题，所以眼外肌的要求需既能快速放松也能迅速调节。 散瞳剂使睫状肌得到放松，瞳孔无法收缩，造成近距离阅读困难与怕光，调节灵敏度几乎等于零的问题，在安全与视觉质量考虑上与验光配镜行为学有些相违背。目前验光所只能用云雾法来使睫状肌放松做验光及配眼镜，本研究开发一种创新方法，在验光配镜前使用旋转双楔形棱镜视觉疲劳放松法进行视力训练，达到调节放松。这是一种创新的验光方法，研究成果可作为未来验光师在验光流程中不可欠缺一个的项目。 视觉意识之觉产生，是从两眼相互竞争开始，所以产生视觉斗争，斗争后大脑会以一眼为主要讯号来源，利眼就因此而来，利眼可以经由训练后转换成另一眼，进阶训练学习后便可产生双眼视融像，训练适用对象有弱视儿童、调节性近视及斜视，有两种方式如闪烁红光训练及旋转棱镜光栅训练 [ 1 ] - [ 5 ]。 本创新为一种简单且有效的方法，不用药也能轻松达成放松调节眼肌的方法，使得配镜屈光度数不至于过度矫正，达到最大正度数最佳视力值(MPMVA)，以及改善斜视斜位引起头部歪斜的问题，更能有效的防止近视度数增加 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。正常双眼视力可提供正常生活不可少的感知技能如深度感知和立体视觉。学龄前儿童任何视觉刺激的丧失都可能导致斜视、近视及弱视或视网膜对应异常，从而损害双眼视力。斜视处理分手术性与非手术性方式，非手术性目的是使眼球和大脑参与的运动，透过视力训练恢复或发展正常的双眼视力技能，可使用各种各样的工具和装置来达到。由参考文献使用旋转楔形棱镜 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]，训练3个月后，证实可改善斜视斜位，眼睛渐渐回到正常人眼位，看物体头部可以减少歪斜。患有近视的学童经过训练后。可以控制近视屈光度数不再增加或减少。本研究创新方法旋转双楔形棱镜装置可使视觉疲劳放松，提高视觉质量，打破现今验光流程，让验光配镜能得到更正确与客观的检查及更符合健康观念的验配，以维持国人视力的健康。
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user: 2. 基本原理 2.1. 双眼视觉 双眼视(binocular vision)，或称两眼视，是物体影像聚焦落在两眼视网膜对应点上(中央小凹)又称固视，需经由视觉系统整合作用与共同精确协调运动行为，完成单一两眼视的视觉机转，并具视觉空间感、视觉分析及视动整合形成立体感知的视觉，简单的说就是当两只眼睛视力完美协调一致，这称为正常双眼视觉。正常机能的双眼视功能包含了调节力、内聚、外展及动眼能力，然而这些机能可以经由视觉训练使之增强，基础架构可以分为三大机转：感觉机转，整合机转，及运动机转。 视觉有赖于完整视觉路径，将眼内接受器的信息传送大脑。要有正常视觉，眼睛必须运动使视野内物体能精准聚焦于每一眼的双眼视区接受器上，否则会发生双视觉(复视)，眼运动由涉及脑干与大脑皮质中心，需良好的中枢神经系统来控制。眼球意志性眼运动可分两种为聚焦(vergence)与共轭(conjugate)。当眼睛在远物与近物之间移动时，就会发生聚焦眼动(vergence movement)。当移动从远而近时，眼睛会聚合于一点；若从近而远，则出现开散。当双眼向相同方向运动时，即往右、左、上或下移动时，就会发生共轭眼动(conjugate movement)。负责保持双眼聚焦于同一物体上的六对眼外肌肉是由凝视中心来控制。 眼睛中视网膜上的感光细胞，只有中央小窝(fover)有密度高的感光细胞，接受外界视觉信息约两度视角，若要得到清晰视觉，则眼睛必须不断的转动，视觉讯号方可若在中央小窝，此动作就需要六条眼外肌，精确协调转动运作，双眼若有一眼的眼外肌机制方生问题，则会产生斜视。注视眼前近距离的物体，将双眼的注视线(视轴)相互的往内旋转后聚集于物体上的机能称为辐辏(Convergence)。看近方时需用辐辏能力，视线从近方物往远方物看时则需有开散(Divergence)机能，开散的定义在双眼视目标时，两只眼睛的注视线(视轴)向外分离，或是从平行的方向朝外作相对性的转动，因而可使注视线在眼睛的后面交叉，在单眼视的情况下，注视线从正前方的位置上做出偏斜或是向外转动，更明确的说法是外展作用。故开散是集中于眼前一点的双眼视线，分散为左右的机能。开散的生理为由双眼外直肌的收缩而起的一种独立的眼球活动，不过只是依靠辐辏的冲击电流，也就是随着在收缩的内直肌弛缓而伸展的外直肌及其肌肉的弹力性，使其恢复到第一眼位才引起的，尚未定论。两眼球的每一项运动，由每一条眼肌协力合作共同出力完成，两眼也必须协调一致运动才能达成动作，若其中一眼外肌协调出现了问题，将产生头与颜面位置产生改变，可由头部异常姿势检查初步判读哪条眼外肌异常。 睫状肌属于环状肌调节作用水晶体弯曲率与屈折力机制。睫状肌收缩时，悬韧带松弛，水晶体曲率增加屈折力增强。睫状肌舒张时，悬韧带紧绷，水晶体曲率减少曲折力减弱。睫状体连接悬韧带，悬韧带又连接着水晶体，水晶体的四周围以环状辐射方式，经由悬韧带与睫状体相连结，所以睫状体中的睫状肌是否收缩，决定无收缩能力悬韧带的张力，进而改变调节水晶体弯曲度。 人眼通过改变水晶体形状来改变屈光力，使物体聚焦在不同距离的机制称之调节(accommodation)。视力调节为眼睛屈光作调节，简单来说是为了注视物体能获得最大清晰度的视网膜影像的一种机制和过程。所谓调节就是为了正确地对远方的物体，和近处物体对正焦点的作用。 2.2. 旋转双棱镜 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 双楔形棱镜(Risley Prism)是利用两个楔形棱镜互相对转控制光束转向，楔形棱镜结构是光学平板两边厚度不等厚，用于将光束偏离特定角度、或者成对用于光束转向应用及光束控制组件。单一楔形棱镜对入射光束角度的转折能力以屈亮度界定，一棱镜屈光表示在1公尺工作距离内将光束转折1公分。楔形棱镜顶角α、相对于斜边的入射角Φ i 、折射角Φ o 、玻璃折射率n g 及空气折射率n a ，且玻璃折射率大于空气折射率。这条出射光线的路径可由折射定律 求得。 Φ o ≒ ( n g − 1 ) ∗ Φ i (2.1) 公式(2.1)的条件为楔形棱镜顶角非常小。这个公式为入射光垂直入射旋转棱镜第一个直角楔形棱镜光束折射结果。如果对这个楔形棱镜进行旋转，将产生一个圆形扫描。考虑另一情况光线由楔形棱镜斜边入射，如图1所示。 Φ p ≒ Φ i / n g (2.2) 入射光束进入两个互相对转的楔形棱镜之后，将使出射光束形成两个同心环的图案如图2所示。设θ 1 = θ 2 = 90˚，最后折射面离光轴的位移： r r = z ∗ tan ( 2 ∗ Φ o ) (2.3) 两片楔形棱镜组合扫描装置称之Risley Prism Scanner，两片楔形棱镜旋转扫描图案主要参数为楔形棱镜转速与旋转方向。图3所示分别为楔形棱镜A及B组合不同转速比与旋转方向所产生部分扫描图案，图中数值为相对速度比例值，负号代表反转。本研究扫描架构为两个楔形棱镜以反方向及一比一转速旋转，则可得到一直线扫描光束 [ 9 ] [ 10 ]。 图1. 楔形棱镜使入射于斜边出射光束转向 图2. 两片楔形棱镜旋转对入射光束所产生最大位移 图2(a)所示单片楔形棱镜旋转扫描产生的图案为一圆形，图2(b)所示两片楔形棱镜组合扫描所产生图案可以千变万化，其中。两片楔形棱镜组合扫描装置称之Risley Prism Scanner。两片楔形棱镜旋转扫描图案主要参数为楔形棱镜转速与旋转方向。图3所示分别为楔形棱镜A及B组合不同转速比与旋转方向所产生部分扫描图案，图中数值为相对速度比例值，负号代表反转。本研究扫描架构为两个楔形棱镜以反方向及一比一转速旋转，则可得到一直线扫描光束 [ 9 ] [ 10 ]。 图3. 两片楔形棱镜旋转产生扫描图案
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user: 3. 系统架构 全矫正的被检者戴上旋转双楔形棱镜视觉疲劳放松装置之后，注视前方六米处训练用视标，图4所示为其系统架构，包含被检者、视力训练机外框、两个楔形棱镜(Risley Prism)及训练用视标。视力训练机外框及两个楔形棱镜(Risley Prism)置于镜架上，镜架另设托盘拖住被检者下巴，使两眼视轴线为中心分别对应人的双眼视线及两个Risley Prism光心。两个眼球训练时分别相对应Risley Prism光心上，每一眼球训练区皆具有一可转动的Risley Prism。当双眼视线分别经两个双片楔形棱镜(RisleyPrism)折射，使双眼看到因折射而呈分开的左右眼影像。图5所示为双片楔形棱镜(Risley Prism)组件，双片楔形棱镜排列方式如图2(b)所示。图5(b)为正视图，正视图上刻度数值0~20代表棱镜度，一个棱镜度代表光线通过楔形棱镜后在一米处会偏移一公分，这个Risley Prism偏左与偏右最大棱镜度都是20。 图4. 系统架构 图5. 双楔形棱镜
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user: 4. 实验结果与分析 实验项目包括：问诊初检、建立客户数据、眼外观检查、计算机验光(speedy-i)、基础验光(MPMVA)、视力值、调节幅度、棱镜(FP/NP)、调节灵敏度及瞳孔大小测试、记录验光数据、视标设定、视力训练、基础验光、记录验光数据、预约复检时间，及再次返回眼外观检查。实验操作流程如图6所示。视觉疲劳放松训练流程要点为训练原则先简单后复杂，视标由大渐渐变小，时间可以逐次增加，在微暗室环境下进行，被检者近距离为2公尺，最远可以达到5公尺，距离越远目标移动量越大，相对眼球转动量也越大，效果等同加大。整个训练流程共分7个步骤，简述如下： 步骤(1)：未使用旋转双楔形棱镜之前，使用计算机验光机记录被检者屈光度数。 步骤(2)：被检者使用旧的眼镜度数找到最高可看到最清楚视标，如图7所示。 步骤(3)：在使用旋转双楔形棱镜训练前先将Risley Prism刻度指标先归0。 步骤(4)：注视最高可见视标先外旋到15棱镜度后，再内旋到15棱镜度，前后持续平稳缓慢的向外、向内共10次后停止。 步骤(5)：请受测者先休息一下，(或者一般受测者訓練会头昏，眼睛会不舒服)。 步骤(6)：使用计算机验光机测试被检者屈光度数并比对第一次记录，如果度数稳定表示视觉疲劳已经放松，如果没有则表示还没放松。 步骤(7)：再使用步骤(4)直到度数稳定为止。 被检者为25岁长时间使用智能型手机者，训练前使用计算机验光仪测试显示视力屈光度不稳定，经视觉疲劳放松训练后视力稳定，训练效果非常好，图8所示为实验结果，训练时间70分钟。25岁被检者训练前视力不稳定，视力屈光度(Diopter)峰谷值为1.00 D。训练后视力稳定，峰谷值极近于0.0 D。这位被检者为低度数的近视者，其右眼与左眼屈光度分别为−2.25 D与−1.00 D。 经以上初步实验结果本研究方法可行性相当高，为规划视力训练实验操作流程测试条件，挑选四位近视屈光度度数较25岁者高的进行实验。实验结果被检者视力屈光度(Diopter)不同，训练时间也略为不同。表1所列为五位视力屈光度(Diopter)不同被检者所需训练时间，近视屈光度数高者其训练时间需较长。 图6. 实验操作流程 图7. 最清楚视标 图8. 25岁被检者视觉疲劳放松视力训练测试值 进一步确认使用旋转楔形棱镜装置训练后达到视觉疲劳放松可靠性，30位被检者继续进行测试。表2所列为这30位被检者实验结果，训练后屈光度呈现稳定，皆能百分之百获得疲劳放松效果。 Table 1 Exercise time for five subjects with different diopters of refractive powe 编号 视力放松前屈光度(diopter: D) 视力放松后屈光度(diopter: D) 备注 右眼 左眼 右眼 左眼 1 −2.75~−1.75 −1.50~−0.50 −2.25 −1.00 训练时间70分钟 2 −3.75~−4.75 −2.75~−3.75 −4.25 −3.25 训练时间70分钟 3 −4.75~−5.75 −4.25~−5.50 −5.25 −4.75 训练时间70分钟 4 −5.25~−6.25 −5.25~−6.25 −6.00 −5.75 训练时间70分钟 5 −7.00~−7.75 −7.00~−7.50 −7.50 −7.25 训练时间70分钟 表1. 五位屈折力屈光度(Diopter)不同被检者所需训练时间
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user: 5. 结论 本研究利用旋转双楔形棱镜进行双眼会聚与开散训练，达到消除视觉疲劳。研究方法使用旋转双楔形棱镜及配合目视远方六米水平视标。被检者双眼视线个别经旋转双楔形棱镜后镜直视六米处视标后不断产生会聚与开散，使眼外肌放松达到消除视觉疲劳。依近视屈光度的高低，设定不同的训练时间，以获得训练效果。旋转双棱镜目的是使眼球六条眼外肌之协调能力、眼内睫状肌的放松与调节作用及调节灵敏度，增加眼内外肌延展与收缩，造成破坏融像后让影像重整，如此能让影像维持在视网膜上六条眼外肌跟着运动。被检者因视觉疲劳视力屈光度不稳定，眼球视力经过旋转双棱镜放松后，屈光度会达到稳定值，与一般医生验光前习惯使用散瞳剂的方法效果一致。实验显示中，本研究可在验光前做有效眼外肌放松，未来可做为验光师在验光流程前之参考步骤之一。 Table 2 Diopter test values of 30 subjects before and aftervisual exercise of visual fatigue relaxatio 序号 视力放松前屈光度(diopter: D) 视力放松后屈光度(diopter: D) 序号 视力放松前屈光度(diopter: D) 视力放松后屈光度(diopter: D) 右眼 左眼 右眼 左眼 右眼 左眼 右眼 左眼 1 −4.50~3.75 −3.75~2.75 −4.00 −3.25 16 −6.25~5.50 −8.00~7.25 −5.75 −7.50 2 −3.75~3.00 −3.75~3.00 −3.25 −3.25 17 −6.00~5.00 −5.75~5.00 −5.25 −5.50 3 −4.75~4.00 −5.75~4.75 −4.50 −5.25 18 −5.75~4.75 −6.50~5.25 −5.25 −6.00 4 −3.25~2.25 −3.50~2.25 −2.75 −3.00 19 −3.75~3.00 −3.25~2.50 −3.25 −2.75 5 −4.25~3.25 −5.25~4.25 −3.75 −4.75 20 −7.00~6.00 −7.50~6.25 −6.50 −7.25 6 −2.50~1.75 −2.00~1.25 −2.00 −1.75 21 −4.25~3.25 −3.50~2.50 −4.00 −3.25 7 −3.50~2.50 −3.25~2.00 −2.75 −2.50 22 −1.75~1.25 −2.25~1.25 −1.50 −2.00 8 −2.50~1.75 −2.25~1.00 −2.00 −1.50 23 −4.75~3.75 −5.75~4.75 −4.25 −5.25 9 −5.75~4.75 −5.50~4.75 −5.25 −5.25 24 −4.50~3.50 −4.75~3.75 −4.25 −4.25 10 −4.25~3.50 −4.50~3.00 −3.75 −4.00 25 −5.00~4.25 −6.50~5.25 −4.50 −6.00 11 −3.50~2.75 −2.25~1.75 −3.25 −1.50 26 −3.50~2.00 −2.75~1.25 −2.50 −2.50 12 −5.75~4.75 −3.25~2.00 −5.25 −2.50 27 −3.75~2.50 −3.25~2.25 −3.25 −2.75 13 −2.25~1.25 −2.75~2.00 −1.50 −2.25 28 −4.00~3.25 −4.00~3.00 −3.75 −3.50 14 −4.25~3.25 −4.25~3.50 −3.75 −3.75 29 −5.25~4.50 −4.75~3.25 −4.75 −4.25 15 −3.75~2.50 −3.50~2.75 −3.00 −3.00 30 −3.25~2.25 −2.50~1.50 −2.75 −2.25 表2. 30位被检者视觉疲劳放松视力训练前后屈光度(Diopter)测试值
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user: 摘 要 目的：探讨非高危穿透性角膜移植术后使用他克莫司眼液(Tacrolimus， FK506)与1%环孢素A眼液(1% cyclosporine A， 1% CsA)干眼患者标准评分(Standard Patient Evaluation of Eye Dryness， SPEED)、眼表疾病评分(Ocular Surface Disease Index， OSDI)的变化。方法：采用前瞻性病例对照研究，选取非高危穿透性角膜移植手术患者共38例，38眼，按照区组随机原则分为A组(FK506组) 21例、B组(1% CsA组) 17例，术后同时使用抗生素、激素眼液，分别于术前、术后进行裂隙灯观察植片透明度，并完成SPEED、OSDI问卷调查表，结果采用SPSS 19.0软件进行统计分析。结果：A、B组SPEED、OSDI评分在术前、术后1周、1月、3月差异无统计学意义，术后6月SPEED评分差异有显著统计学意义(P = 0.017)，OSDI评分差异有统计学意义(p = 0.042)。结论：非高危穿透性角膜移植术后6月使用FK506组舒适度较1% CsA组高，可为非高危角膜移植术后免疫抑制剂的选择提供参考依据。 关键词 :穿透性角膜移植，他克莫司眼液(FK506)，1%环孢素A眼液(1% CsA)，SPEED问卷调查表，OSDI问卷调查表 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 角膜移植手术是治疗角膜盲的唯一方法，也是对角膜和眼表损伤较大的手术之一，术中角膜感觉神经末梢被切断、术后炎症、免疫排斥反应、角膜缝线以及角膜曲率变化均会引起泪液质、量及流动性改变 [ 1 ]。无论是手术本身、还是术后长期所用激素、免疫抑制剂眼液均对角膜、眼表或睑板腺产生影响，加上眼表微环境的变化使干眼成为角膜移植术后常见的并发症，患者会有眼红、痒等不适症状 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。目前患者术后使用的免疫抑制剂主要是FK506及1% CsA。评价角膜移植术后是否存在干眼及眼表损伤主要诊断依据为裂隙灯检查、泪河高度、角膜荧光素钠染色、睑板腺脂质层厚度检查。眼表疾病评分指数(SPEED、OSDI)问卷调查作为无创性的辅助评价标准尚无文献报道应用于角膜移植术后患者的干眼症状评估。本文通过统计非高危角膜移植患者分别使用FK506、1% CsA眼液1月、3月、6月眼表疾病评分指数(SPEED及OSDI)问卷调查评分，为非高危角膜移植术后局部免疫抑制剂的选择提供临床参考。
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user: 2. 资料与方法 2.1. 一般资料 选取2016年1月01日至2017年12月31日就诊于昆明医科大学附属甘美医院眼科行穿透性角膜移植手术的患者共38例，38眼，男23例，女15例，年龄：18~66岁，平均42.21 ± 6.75岁。按照区组随机原则随机分为A组21例(FK506组)、B组17例(1% CsA组)，受体均为非高危角膜移植患者，具体角膜病种见表1。 入选标准：1) 年龄≥18岁，性别和种族不限；2) 接受第一次角膜移植手术的患者；3) 无严重的心脑血管疾病，行动自如；4) 能定期接受术后检查和随访；5) 受试者、项目参与人员仔细阅读并同意知情同意书内容，双方已签名。排除标准：具备下列情况之一者即排除：1) 眼表如下异常之一：如沙眼、类天疱疮、化学伤、热烧伤、放射损伤等；2) 眼睑异常(如睑内翻、睑外翻、肿瘤、水肿、眼睑痉挛、眼睑闭合不全、严重倒睫、严重上睑下垂)影响任一眼的眼睑功能；3) 既往曾行过内眼手术及角膜移植手术；4) 感染性角膜病变活动期；5) 研究者判断受试者无法依从研究要求；6) 孕妇、哺乳期妇女。 Table 1 Species of receptor keratopath 组别 受体原发角膜病种类 合计 角膜白斑 先天性角膜营养不良 圆锥角膜 大泡性角膜病变 KF506 11 3 4 3 21例 1% CsA 9 4 3 1 17例 表1. 受体角膜病种情况 2.2. 方法 所有患者由我院同一角膜移植专家完成穿透性角膜移植术，术后按照我国2016年发表的《我国角膜移植手术用药专家共识角膜移植手术用药专家共识》 [ 5 ] 使用抗生素、激素、免疫抑制剂眼液，激素眼液。术后1月用药频度由每天4次逐渐减为每天3次，术后3个月改为每天2次，术后6个月改为中低浓度糖皮质激素维持，如0.1%氟米龙眼液，每天1或2次。A、B两组术后联合糖皮质激素眼液应用，FK506与1% CsA眼液在角膜移植手术后的前3个月，每天点眼4次，以后逐渐减量，术后6月改为每天点眼2次。分别于术前、术后1月、3月、6月进行随访裂隙灯检查角膜情况并完成SPEED、OSDI问卷调查表。该问卷由干眼工作小组(DEWS) 2007年制定，并在全球推荐使用其中文版。SPEED问卷可以很好地筛选出潜在的干眼患者；OSDI问卷评估眼表疾病症状的严重程度、干眼发生的相关环境因素等。SPEED评分标准如下：0~5分(无症状)，6~14分(轻、中度症状)，15~28分(严重症状)；OSDI评分标准如下：0~12 (无症状)，13~32 (轻、中度症状)，33~100 (严重症状) [ 6 ] [ 7 ]。结果应用SPSS 19.0软件进行统计分析，采用Wilcoxon秩和检验，p < 0.05结果有统计学意义。
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user: 3. 结果 本研究中年龄平均42.21 ± 6.75岁，男性患者占60%，性别与年龄差异无统计学意义。38例患者在随访过程中失访人数FK506组有4例、1% CsA组有3例。其余患者均未发生角膜溃疡，其中FK506组有2例在术后6月时发生内皮型轻度排斥反应，角膜轻度水肿，1% CsA组有3例在术后3月时发生基质型排斥反应，经全身静滴激素及球旁注射激素后排斥反应好转。 1) 穿透性角膜移植术前使用SPEED问卷调查表评分表评分，A组(FK506组)、B组(1% CsA组)比较差异无统计学意义，(p = 0.149)；术后1月比较两组间差异无统计学意义，(p = 0.849)；术后3月比较两组间差异无统计学意义，(p = 0.810)；术后6月比较两组间差异有统计学意义，(p = 0.017) (如表2所示)。 2) 穿透性角膜移植术前使用OSDI问卷调查表评分表评分，A组(FK506组)、B组(1% CsA组)比较两组间差异无统计学意义(p = 0.343)；A、B组SPEED问卷调查表评分表评分术后1月差异无统计学意义(p = 0.175)、术后3月差异无统计学意义(p = 0.231)；术后6月差异有统计学意义(p = 0.042) (如表3所示)。 Table 2 Comparison of SPEED scores between FK506 and 1% CsA after corneal transplantatio 时间 治疗 例数 无症状 轻、中重 严重 z值 P值 术前 FK506 21 10 10 1 CsA 17 13 2 2 −1.444 0.149 术后1月 FK506 19 14 5 0 CsA 17 17 0 0 −0.190 0.849 术后3月 FK506 19 17 2 0 CsA 17 14 1 2 −0.240 0.810 术后6月 FK506 17 17 0 0 CsA 14 10 3 1 −2.382 0.017 表2. 角膜移植术后FK506与1% CsA治疗不同时间症状SPEED评分比较 Table 3 Comparison of OSDI scores between FK506 and 1% CsA after corneal transplantatio 时间 治疗 例数 无症状 轻、中重 严重 z值 P值 术前 FK506 21 13 8 0 CsA 17 13 4 0 −0.948 0.343 术后1月 FK506 19 17 2 0 CsA 17 17 0 0 −1.357 0.175 术后3月 FK506 19 17 2 0 CsA 17 15 1 1 −1.199 0.231 术后6月 FK506 17 17 0 0 CsA 14 11 3 0 −2.031 0.042 表3. 角膜移植术后FK506与1% CsA治疗不同时间症状OSDI评分比较
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user: 4. 讨论 既往研究表明 [ 8 ] 角膜移植术后干眼可于术后短时间内出现，术前有干眼症状的患者术后表现会更严重，其临床表现包括干涩感、异物感、视疲劳伴视力波动等。而干眼导致的泪膜不稳定又将影响角膜植片上皮的修复延迟、加重眼表炎症反应，从而加大了术后上皮型角膜移植排斥反应的发生率，因此保证角膜移植术后眼表状态的稳定尤为重要。角膜移植患者术后早期存在不同程度上皮点片状缺损，频繁使用荧光素钠染色检查可能影响角膜上皮的愈合与修复，我们在前期研究中发现角膜移植患者术后因为角膜曲率的改变导致泪膜破裂时间无法准确测出。SPEED及OSDI评分表可以作为临床实践和流行病学研究中的一种衡量干眼症严重程度的指标 [ 9 ] [ 10 ]。我们使用无创的SPEED问卷及OSDI问卷评估眼表疾病症状的严重程度、干眼发生的相关环境因素等，有助于筛查出早期干眼症患者，为及时做处理提供有价值的诊断依据。 目前患者角膜移植术后使用的免疫抑制剂主要为FK506、1% CsA。FK506作用部位在T淋巴细胞激活过程中的特异性的配体和早期的基因转录之间，它的免疫抑制强度是CsA的10~100倍 [ 11 ]，孢素A滴眼液为油性制剂，具有包括刺激、视力模糊、角膜毒性等的局部副作用 [ 12 ]。使用0.1%他克莫司滴眼液的高危角膜移植患者免疫排斥反应发生率低，同时发生不良反应较少 [ 13 ]。这两种眼液对眼表的影响有研究提示1% CsA、FK506、雷帕霉素的角膜上皮细胞毒性均随浓度、时间的增加而加大，FK506、雷帕霉素的角膜上皮细胞毒性均小于1%环孢霉素 [ 14 ] [ 15 ]。有文献报道治疗严重干眼症选择的是0.05% CsA，0.03% FK506 [ 16 ]，本文中角膜移植患者术后使用的为1% CsA，0.1% FK506，此浓度对于治疗干眼症的有效性及安全性，对角膜移植术后眼表的影响尚未见报道。 本研究发现角膜移植术后使用FK506及1% CsA后SPEED、OSDI问卷调查表评分表评分在术后1月、3月差异无统计学意义，术后6月差异有统计学意义。考虑与术后6月内患者角膜植床与植片之间的神经纤维连接尚未完全恢复，角膜知觉减退，对于外界环境改变不敏感有关。本研究术后6月患者基本停用抗生素眼液，使用激素类眼液频率也减少为隔日1次甚至停用，仅使用免疫抑制剂眼液1~2次/日，体现出使用不同种类免疫抑制剂眼液对眼表的影响。本实验结果提示在植片植床神经感受没有恢复的阶段(术后3月)轻中度不适的人数偏多，而恢复了之后人数反而减少。考虑与术后3月内患者使用激素眼液、眼膏、抗生素眼液的频次较术后6月明显增多，滴眼液本身所含防腐剂会导致眼表不适感有密切关系。 本研究中的纳入病例均不是高危角膜移植患者，术后选择免疫抑制剂眼液没有特殊要求。发现术后6月使用FK506患者SPEED、OSDI评分明显低于使用1% CsA组，提示角膜移植术后6月患者使用FK506舒适度更好，可结合患者耐受及经济情况为术后长期使用免疫抑制剂眼液提供依据。由于角膜供体严重匮乏，本研究的样本量偏少，且两组患者在随访期共有7例患者失访，在今后的临床工作中将继续扩大样本量及尽量减少失访量进行观察。
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user: 摘 要 对陶瓷基复合材料试样进行了单调拉伸试验固有频率和声发射试验分析。得到了在拉伸过程中试样的固有频率变化趋势，同时绘制拉伸过程中应力–时间曲线及声发射信号随时间变化曲线。计算得到了陶瓷基复合材料结构的声发射信号的频谱图，针对声发射频谱图，分析得到了结构在单调拉伸试验过程损伤过程存在五个阶段，并详细分析了结构每阶段损伤变化情况。 关键词 :陶瓷基复合材料，声发射技术，固有频率 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 陶瓷基复合材料具有高比强度、高比模量、抗腐蚀、抗氧化和耐高温等特点，在航空、航天及民用领域得到广泛应用 [ 1 ] [ 2 ]。陶瓷基复合材料缺陷损伤分析是现阶段研究热点，而利用声发射(Acoustic emission， AE)检测方式是分析材料缺陷损伤较常用的方法之一。其中利用声发射技术实时监测单向玻璃纤维增强复合材料压缩试验 [ 3 ]，可得出复合材料压缩损伤信号分为三类，分别对应基体开裂、纤维脱粘与纤维断裂等三种损伤模。黄喜鹏等人 [ 4 ] [ 5 ] 对三维针刺C/SiC复合材料进行室温单调拉伸和拉伸加载卸载试验进行研究，并利用声发射技术对试样损伤演化进行动态监测，得出发现3D-N C/SiC复合材料在拉伸载荷作用下主要存在五类损伤模式和对应频率。利用复合材料本身的固有频率因损伤而变化的特性来检测复合材料的损伤也是分析材料缺陷损伤的方法之一。姜河等人 [ 6 ] 根据纯弯曲状态下内力与应变的关系，并利用等效弯曲刚度进一步推出了帽型复合材料梁的固有频率计算公式，最后用有限元法进行验证公式计算结果。钱若力等人 [ 7 ] 基于无网格方法对复合材料层合板固有频率及特征值灵敏度研究，文中的工作使得无网格法的优越性与弹性力学Hamilton正则方程的半解析法得到了有机的结合，为Hamilton正则方程提出了一种新的特征值灵敏度分析方法。 本文针对2D陶瓷基复合材料试样的单调拉伸试验全程采用声发射技术对试样损伤演化进行监测，主要创新点是通过声发射试验信号的频谱分析，得出试样做单调拉伸试验的内部损伤机理；本文还针对2D-C/SiC陶瓷基复合材料试样每次循环拉伸损伤试验后，测试损伤后的复合材料试样固有频率，该创新点是分析研究复合材料损伤程度与固有频率变化规律。本文研究结果可为2D-C/SiC复合材料的损伤演化提供理论依据。
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user: 2. 试验材料及设备 本文采用的2D陶瓷基复合材料试样尺寸参数如下：总长110 mm、平行段长40 mm、平行段宽6.3 mm、试件厚度3.3 mm。试样密度2 g/cm 3 、孔隙率15%、基体含量为45%、纤维体积含量为40%。材料试样简图如图1所示。 图1. 试样简图 拉伸加载设备为INSTRON8872液压伺服疲劳试验机，如图2所示。声发射检测采用由四块PCI-2采集卡所组成的8通道型测试系统，采用R80D压电传感器，如图3所示。利用图4所示的激光测振仪测试试样的固有频率。 图2. 液压伺服疲劳试验机 图3. 声发射检测装置 图4. PSV-500激光测振仪
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user: 3. 试验过程 本文针对2个结构完全一致的试样进行分析。由INSTRON8872液压伺服疲劳试验机对试样1进行拉伸实验，实验加载速度为0.05 mm/min。同时由PCI-2声发射检测系统对试样加载全程进行声发射信号检测，实验环境温度为17℃，声发射实验阀值为55 dB。对试样进行的加载试验，采集了试样拉伸过程中完整的声发射信号，并且得到了该试样的极限拉力和极限应力。 为确定重复加载以及保持载荷的过程中，试样是否会有大量的声发射信号，以确定该过程中是否有新增损伤，基于第1号试样所测数据，对第2号式样开展实验测试。首先在加载前由PSV-500激光测振，压电陶瓷激励仪测量了自由状态时试样的前三阶固有频率(如图4所示)。然后将试样安装在疲劳试验机上，在加载前由INV3020C型数据采集分析仪测量试样固支时固有频率，实验采用敲击法测量，传感器采用INV9206声压传感器。接着对试样进行加载目标拉力为2 kN，然后卸载拉力(为保护试样和仪器，拉力一般卸载到0.05 kN)，并且用敲击法测量固有频率。对试样继续加载到3 kN，并且保持载荷3 min，然后卸载拉力，并且用敲击法测量固有频率。最后用激光测振仪测量试样自由状态固有频率。
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user: 4. 试验结果分析 4.1. 单调拉伸中AE信号与载荷关系 对第1号试样进行了单调拉伸和声发射测量实验，经过实验得出该试样极限拉力为5505.28 N，极限应力为266.78 MPa，弹性模量E = 131.46 GPa。根据实验绘制拉伸过程中应力–时间曲线(如图5所示)及AE信号随时间变化曲线(如图6所示)。 图5. 第1号试样应力–时间曲线 图6. (a) 声发射信号持续时间–时间曲线；(b) 声发射信号幅值–时间曲线；(c) 声发射信号计数–时间曲线；(d) 声发射信号能量–时间曲线 进一步对图6中标注的各时刻的声发射信号做频谱分析，各点对应图如下图7所示： 图7. 对应时刻声发射信号频谱分析及波形图 由图7可知，声发射信号大致可分为三类：第一类即为图6中所注明的a，c，e阶段，该阶段中AE信号幅值较低，且频率范围广，能量小。第二类即为图中所注明的b阶段，该阶段中AE信号幅值较高，且频率主要集中在0~70 KHz和130~220 KHz之间。第三类为图中所注明的d，f阶段，该阶段中AE信号幅值高且频率主要集中在0~70 KHz之间。因：此试样拉伸过程中损伤状态基本可分为以下几个阶段 第一阶段从加载开始时间为150 s，此阶段声发射计数及声发射信号能量均处于中等水平，持续时间和幅值经过一段上升区间后基本稳定，且声发射频率范围较广，这表明试样在加载初期逐渐产生损伤，但单个损伤的能量较小，主要是试样原生微裂纹的裂纹面摩擦和弱连接界面开裂和少量原生裂纹扩展。 第二阶段为150~330 s，该阶段声发射计数处于中等水平，能量较高并伴有少量高能量信号，声发射信号频率主要集中在0~70 KHz和130~220 KHz之间，这表明基体裂纹继续扩展并且伴有少量纤维断裂发生。 第三阶段为330~560 s，该阶段中声发射信号计数及声发射信号能量很低，且声发射频率范围较广，这表明在该阶段中试样产生损伤很少，原生裂纹扩展已达饱和。纤维阻断裂纹的发展，成为主要承力部分。 第四阶段为应变560~740 s，此阶段中声发射计数及声发射信号能量迅速上升，声发射信号幅值高且频率主要集中在0~70 KHz之间，表明在此阶段中纵向纤维发生大量断裂，过程中出现多次能量突变，这表明纵向纤维是逐步被拉断的。 第五阶段为加载740 s直至试样断裂，此阶段中声发射信号计数及声发射信号能量很低并且伴有少量中等水平能量释放，除短时间高能量释放外，声发射频率范围较广幅值较低，这表明当一些纵向纤维断裂后，材料处于稳定状态，除少量基体裂纹扩展和纤维断裂外试样产生损伤很少，直至拉力继续增加试样断裂。 结合图5~7可知，AE能量信号较大且集中的区域主要集中在损伤第二阶段和第四阶段，分别对应时间是150~330 s和560~740 s，且应力为104~157 MPa时和196~220 MPa时，两个阶段分别对应了基体开裂和纤维断裂两个阶段。 4.2. 固有频率测试试验 4.2.1. 检测方法 具体步骤如流程图8所示，对标准件试样2做静力拉伸实验，应力从0缓慢增加到20 MPa，然后卸下实验件。然后将标准件从力学性能试验系统上拆下，并用橡皮筋悬挂以保证其自由状态，然后在该状态下测量试验件的固有频率。继续对标准件做静力拉伸，增加应力，重复步骤上述过程直至断裂。 图8. 静力拉伸实验流程图 4.2.2. 试验结果及分析 在对标准件做静力拉伸实验之前，对其进行了多次固有频率测量。测量固有频率时，采用橡皮筋悬挂，在试验件靠近悬挂端贴上压电陶瓷，对其扫频激励，用激光测振仪测量如图4所示。记录不同应力拉伸后标准件固有频率数据如图9所示。由图9可知，试验件的固有频率具有随着应力增大而减小的趋势。这是因为结构随拉伸过程拉力增大，试样内部结构发生损伤，结构刚度下降，固有频率随之减小。 图9. 第一阶和第二阶固有频率随应力的相对变化折线图
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user: 5. 结论 本文对陶瓷基复合材料试样拉伸过程固有频率与声发射试验进行了一些研究，主要是通过试验得到了试验内部损伤演变机理以及固有频率变化趋势。结果表明：1) 通过拉伸试验，利用声发射装置可有效分析结构试样内部损伤演变规律；2) 通过测试结构试样的固有频率变化，也可得到结构内部损伤变化趋势；3) 通过本文测试方法，可有效分析陶瓷基复合材料内部损伤情况，从而得到其内部损伤机理。本文之后继续研究复合材料损伤的声发射信号聚类与固有频率变化的关系，再结合试样损伤的微观分析，来确定复合材料试样的损伤分类。
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user: 摘 要 采用Monte Carlo (蒙特卡罗)方法研究了体系温度为100 K时纳米环的磁特性。研究发现，低温下系统依然保持“双稳态”特征，即存在“洋葱态”和“涡旋态”。但低温纳米环的矫顽力比常温纳米环的矫顽力大。系统的自旋组态可以清晰的展示出系统的磁化过程。 关键词 :低温，纳米环，磁滞回线，矫顽力，自旋组态 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 磁性材料具有丰富的物理特性，是当今学界的研究热点 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。在多种多样的磁性材料中，磁性纳米环是一种具有独特物理性质的环状材料。在外场作用下，纳米环能够呈现出“涡旋态”和“洋葱态”，这使纳米环在磁存储、磁传感等领域具有巨大的应用潜力 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]。科研人员Kläui研究了磁性纳米环的畴壁反转过程，证实可用脉冲控制纳米环的畴壁反转 [ 7 ]，Singh采用微磁学方法模拟了纳米环畴壁的产生与湮灭的过程，得到了纳米环组态与几何形状密切相关的结论 [ 8 ]。这些研究使人们逐渐认识了纳米环的在外场作用下的微观机制。在实验研究中，Liang发现，金属纳米环阵列可以为各种尺寸的生物分子提供一种高性能传感平台 [ 6 ]。而在复合纳米环的研究过程中，科研人员也发现，若在碳纳米管中放置Co/Pt复合纳米环，系统的矫顽力将大于单纯的Co/Pt薄膜，磁测量发现系统的磁滞回线为典型的台阶状，且与理论结果符合良好 [ 9 ]。这些研究使纳米环的应用逐渐趋于现实。本课题组在前期工作中也对纳米环的磁化动力学行为经行了多维度的研究。研究中发现，磁性纳米环的内径、外径、缺陷位置、缺陷大小等都对纳米环的磁特性产生明显影响 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]。 虽然对科研人员已经对磁性纳米环进行了较为深入的研究，但研究中却较少涉及低温下纳米环的磁特性。因此，本文从低温条件入手，研究低温下铁纳米环的磁特性。
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user: 2. 模型与方法 图1为铁纳米环的模型，其中R为纳米环的外半径(设R = 100 nm)，r为纳米环的内半径。模拟中采用有限元算法：将系统经行划分，每个划分的单元为球状，直径约10 nm [ 14 ]。Heisenberg模型中体系的哈密顿量表示如下式： E = − ∑ i j J S i ⋅ S j + D ∑ i j [ S i ⋅ S j r i j 3 − 3 ( S i ⋅ r ij ) ( S j ⋅ r ij ) r i j 5 ] − K v 0 ∑ i ( S i ⋅ u i ) 2 − M s v 0 H ∑ i S i ⋅ h (1) 图1. 纳米环模型 (1) 式中第一项为交换能，第二项为偶极能，第三项为各向异性能，第四项为塞曼能，各项的计算参数与文献 [ 11 ] 相符。在模拟中，令外磁场正方向水平向右，设定温度为100 K。 在计算中采用Monte Carlo (蒙特卡罗)方法计算系统的能量 [ 14 ] [ 15 ]，该方法简述如下： 1. 根据(1)式可以算出体系能量，设初始位形为W 0 ，其相应体系能量为E 0 ； 2. 构建Markov过程 [ 16 ]，采用伪随机数产生新的随机位形，若以W x 代表新产生的位形(其中x > 0)，重新计算能量E x ； 3. 比较能量E x 与E x−1 。如果E x > E x−1 ，则说明原位形条件下的能量高于最新产生的位形的能量，采用能量最低原理，可判断出新产生的位形条件下的体系更为稳定。因此，在Monte Carlo模拟保留新产生的位形。反之，若E x < E x−1 ，为了防止体系能量陷入局域极小之中，则需采用Metropolis准则 [ 16 ] 进行位形保留。对于含有多个自旋构成的系统，一次Monte Carlo步的完成代表体系中所有自旋都获得一次位形。 系统的平衡状态需要进行大量的MonteCarlo步模拟计算，本研究采用两万Monte Carlo步以获得系统的平衡态。
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user: 3. 结果与讨论 图2中展示的是内半径r不同的纳米环的磁滞回线，其中图2(a)中r = 30 nm，图2(b)中r = 70 nm。从图2中可以看到，不同内半径的纳米环在低温下的磁滞回线都呈现出典型的“双稳态”特征：高场区的近饱和态台阶和低场区台阶 [ 16 ]。从图中还可以发现，r = 70 nm的铁纳米环在“双稳态”之间的过渡态少于r = 30 nm的铁纳米环。以上特征与常温下铁纳米环类似 [ 16 ]，并符合纳米材料在低温下的特征 [ 17 ]。 常温下上述几何条件的铁纳米环的矫顽力都接近零 [ 16 ]，但从图2中可以发现，低温条件下，铁纳米环的矫顽力明显大于零，即低温铁纳米环的矫顽力大于常温铁纳米环的矫顽力。这与纳米材料的特性是一致的 [ 17 ]。 为了研究纳米环在低温下的磁化行为，我们模拟了图2(b)从−2000 Oe到2000 Oe过程中铁纳米环的主要自旋组态，如图3所示。 图2. R = 100 nm，T = 100 K时不同内半径铁纳米环的磁滞回线 从图2和图3中可以看到，当外场H = −2000 Oe时(如图2(b)中的“1”点位置)，纳米环处于“洋葱态”(如图3(a)所示)，此时外场较大，系统处于近饱态，因此这是一个极化状态。减小外场，这个状态几乎保持不变，直至外场减小至零，并反向增加到700 Oe时，系统依然呈现类似组态——从图2(b)的磁滞回线看，这一过程中系统的磁滞回线处于同一台阶 [ 16 ]。而后，当H = 800 Oe时，系统的磁化强度迅速减小(如图2(b)中的“2”点所示)，其对应自旋组态为图3(b)，这是一个典型的“涡旋态”。这一涡旋状态将一直保持至H = 1100 Oe——从图2(b)的磁滞回线中可以发现，这一过程系统的磁滞回线再次处于同一台阶 [ 16 ]。而后外场继续增大，当外场H = 1200 Oe时(如图2(b)中的“3”点位置)，系统的自旋组态又产生的新的变化(如图3(c))：在系统的上方出现了三个“局部涡旋态”，其中左右两个局部涡旋为逆时针涡旋，中间的局部涡旋为顺时针涡旋。产生这一现象的主要原因是系统的交换能、偶极能、各向异性能和塞曼能综合竞争的结果，文献 [ 10 ] [ 13 ] 对类似现象有详细解释。当外场增加为H = 1400 Oe时(如图2(b)中的“4”点位置)，系统上方的左右两个逆时针涡旋逐渐下移，而中间的顺时针涡旋面积增大，并下移(如图3(d))。这种畴壁的移动结果是使系统上方向左的自旋减少，而向右的自旋增加，此时系统除局部涡旋位置外，已接近“洋葱态”(如图3(d))。图3(c)和图3(d)为系统在“双稳态”之间过渡状态。继续增大外场，塞曼能在系统中逐渐起到主导作用，于是系统出现了典型的“洋葱态”(如图3(e))。可以发现，由于图3(a)与图3(e)的外场方向相反，以此这两张图中的“洋葱态”方向也是相反的。 图3. R = 100 nm，r = 70 nm，T = 100 K铁纳米环的自旋组态
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user: 4. 结论 通过Monte Carlo方法模拟计算了铁纳米环在100 K条件下系统的磁滞回线与自旋组态。从研究中可以发现，低温下铁纳米环依然可以呈现“双稳态”，但低温时系统的矫顽力更大。从组态的模拟可以看出，系统呈现出正反两个方向的“洋葱态”，并出现典型的“涡旋态”和过渡状态：“局部涡旋态”。磁滞回线中出现的状态都可用自旋组态解释。
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user: 摘 要 小组合作学习的教学模式在我国高等教育中得到广泛应用，研究者认为合作学习对比传统学习方法有较大优势，但在我国高校教学实践中小组合作学习的效果却不尽人意。本文尝试从团队过程理论出发，分析影响小组合作学习效果的因素。本研究以212名参与小组合作学习的大学生为样本，通过问卷调查和实证分析，发现任务互动和人际互动这两个团队过程要素都对团队满意度产生显著影响，只有人际互动对合作学习小组的学习成绩产生显著影响，而任务互动并不对小组学习成绩产生显著影响。最后文章根据研究结果对教师提出了改善小组合作学习效果的具体建议。 关键词 :团队过程，小组合作学习，任务互动，人际互动，高校大学生 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/