- 林起崟;陈利飞;丘铭军;王晨;李先洋;洪军;
为提升复杂精密装备装配连接界面的接触性能，该文基于点对点接触理论，提出一种面向装配连接界面形貌的优化设计方法，并系统阐释了其理论基础与实现机理。为促进理论研究成果向教学实践转化，设计了“理论分析-仿真优化-实验验证”三阶递进式实验教学方案。以航空发动机止口螺栓装配连接界面为典型案例，开展形貌优化实验，结果表明优化后接触压力方差降低了94.04%，有效接触面积提升了171.71%，界面接触性能得到实质性改善。该案例同时验证了教学方案的可行性，有助于深化学生对接触力学与优化设计理论的理解，培养其问题导向的创新思维与工程探索能力。
2025年10期 v.42;No.350 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1692K] [下载次数：170 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 苏宇;薛斌;黄明士;
针对工业机器人智能化作业发展趋势及人才培养需求，该文提出了一种基于语言大模型的工业机器人智能作业综合实验设计方案，旨在通过虚实结合的实验平台，整合语言大模型、机器视觉与工业机器人作业编程技术等教学内容。平台以低成本、易搭建为设计理念，通过模块化实验帮助学生掌握机器人智能化技术。实验内容涵盖语音识别、任务决策规划与视觉感知等关键技术，验证了平台在任务规划与执行中的有效性。
2025年10期 v.42;No.350 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1076K] [下载次数：698 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨文荣;陈哲;张家萌;
为解决传统导丝机器人结构复杂、无法主动导航、容易对血管造成损伤等问题，该文利用磁性液体作为机器人驱动介质，使导丝机器人具有柔软性、多自由度和磁驱动性。利用Euler-Bernoulli方程推导出机器人弯曲变形的影响因素包括：驱动磁场的磁感应强度和梯度、机器人结构、外壳材料等，通过实验探究了各变量对驱动性能的影响，并确定机器人长度为50 mm、直径为3 mm。该文采用Halbach排布的驱动永磁体实现定向聚磁与自屏蔽，使距离永磁体表面25 mm时工作面磁场提升151%；通过平面弯曲和空间驱动实验论证了机器人具有大角度偏转驱动和在重力影响下的三维驱动能力；进行模拟血管驱动-定位实验，证明了机器人在受限的模拟血管环境中能完成介入治疗任务，并通过定位装置反演机器人导丝位置。
2025年10期 v.42;No.350 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 2861K] [下载次数：180 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 范黎黎;武栋;张崇熙;康子曦;
绿氢是一种零碳、高效的二次能源。基于绿氢制备需求设计了一项综合研究方案，涉及金属有机框架（MOF）薄膜自组装、异质结构预构筑、热辅助相转化、结构表征和性能分析等一系列过程，实现了析氢催化剂新合成策略的创新研究。该实验以钴-氧配位MOF为前驱体，通过“Co/CoO预构筑-后磷化转化”实现了Co_2P/CoP异质结构的精准构筑。电化学测试结果表明，所得催化剂在全p H条件下展现出优异的析氢性能，特别是在高电流密度下（>200 m A·cm~(–2)），显著优于商用Pt/C催化剂，且具有优异的催化稳定性，为高效电解水析氢催化剂的设计提供了新途径。该实验以真实科研过程为导向，通过构建“设计—表征—测试—分析”全流程科研实践，助力创新人才培养。
2025年10期 v.42;No.350 61-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 2395K] [下载次数：198 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘雨薇;陈昌辉;刘金涛;原彦鹏;李笑梅;程正坤;
微通道散热器（microchannel heatsinks,MCHS）是一种具有微尺度流体流动通道的现代热交换器。微通道以微尺度强化为特征，传热面积与体积比大、结构紧凑、传热系数高，因此被广泛应用于各个领域。该文主要介绍了微通道的强化传热技术，包括被动强化技术纳米流体、主动强化技术磁流体动力学以及传热增强结构。其中，增强结构可分为流动中断结构、多孔结构、凹腔结构、纳米结构。重点综述了单组分和混合纳米流体的强化传热特性，以及传热增强结构对微通道流动沸腾的影响机制。还介绍了微通道的材料，简述了微通道的实际应用，总结了增强型微通道的典型制造方法。最后展望了该技术面临的挑战与未来发展方向，为相关传热强化方案的对比分析与实验设计提供参考。
2025年10期 v.42;No.350 69-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 3157K] [下载次数：634 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘思远;刘庆龙;甄玉花;鲁效庆;魏淑贤;
随着碳中和目标的推进，开发高效CO_2分离技术对工业烟气处理具有重要意义。该实验提出一种离子液体（IL）改性金属有机框架（MOFs）的混合基质膜策略，通过调控MOF孔道微环境与界面相容性，实现CO_2/N_2的高效分离。采用湿浸渍法将离子液体[DBN][3-Methyl Pyr]封装到UiO-66-NH_2内部，形成IL-UiO-66-NH_2填料，并通过溶液浇铸法将其分散于6FDA-DAM聚合物基质中，制备系列混合基质膜。气体渗透测试显示，7 wt%IL-UiO-66-NH_2/PI膜在25℃、1 bar条件下，CO_2渗透率达658.5 Barrer,CO_2/N_2选择性为23.6。IL在UiO-66-NH_2中引入碱性位点，增强了CO_2的吸附作用，实现了渗透选择性能的提升。
2025年10期 v.42;No.350 83-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 2216K] [下载次数：186 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王晓刚;陈俊宇;张泽天;蔡俊雄;林积桂;
非线性动力学分析是研究系统稳定性问题的重要工具。针对传统整数阶反激变换器模型在分析非线性行为方面的局限性，将高频变压器漏感和滤波电容视为分数阶元件，建立电压单闭环控制的分数阶反激变换器模型，采用Oustaloup算法构造分数阶电感和电容分抗链等效电路。设计整数阶与分数阶反激变换器的仿真模型，并搭建硬件在环实验平台，通过仿真和实验对两种变换器的非线性动力学行为进行详细分析和对比，验证分数阶反激变换器在稳定性等方面的优越性。该实验能够使学生了解电力电子技术的最新研究进展，实验方案满足新工科和工程教育背景下实验课程的高阶性和创新性要求。
2025年10期 v.42;No.350 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 3081K] [下载次数：52 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 何寅;王川;宋文军;胡其志;冷先伦;
内部裂隙是边坡灾害的内在主要诱因和早期预警信号，剖析裂隙对边坡变形演化规律的影响是解读边坡灾害孕育机制的核心环节，亦是有效实现边坡灾害精准预测与科学预警的重要依据。本研究基于透明相似模型实验技术，探讨了前缘裂隙倾角对边坡变形演化规律的影响。通过制作裂隙倾角分别为19°、27.5°、35°的边坡模型，利用高清图形解析和粒子点追踪技术（AE），分析了坡顶荷载作用下边坡内部的变形破坏特征及裂隙扩展模式。结果表明：(1)边坡变形破坏呈现“压密—裂隙扩展—贯通破坏”三阶段演化规律，且裂隙扩展遵循“起裂—扩展—贯通”的断裂力学机制；(2)裂隙倾角显著影响边坡破坏模式，较低倾角（19°）以单一“倒y型”滑面为主，表现为整体滑移；中等倾角（27.5°）下形成双破裂带协同破坏；较高倾角（35°）下则发展为剪切-拉张复合型破坏，伴随非对称位移分带；(3)裂隙扩展路径受倾角影响显著，中等偏低倾角下扩展路径靠近坡体后缘，破坏范围较大，而较高倾角下破坏模式向浅层高速滑动转变。研究结果为含前缘裂隙边坡的稳定性评估与灾害防治提供了理论依据。
2025年10期 v.42;No.350 98-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 2790K] [下载次数：98 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 王珂;赵鹏飞;刘昌会;兰日华;李培生;
基于碳酸盐聚光太阳能储热系统的前沿研究成果，构建了“四位一体”的综合性实验教学平台。依托该平台，学生可自主设计多元复合储热体系，通过热力学计算确定最佳温域及反应焓值；制备与流化床反应器适配的成型颗粒，并评价其机械性能；基于动态储热特性与循环测试，解析储/释热过程中各阶段的动力学机制；建立微观形貌特征与宏观储热性能的构效关系，结合数学模型定量解析，阐明反应决速步骤与活化能等关键参数。通过全链条科研训练，有效促进了专业知识体系构建与前沿技术认知的深度融合，显著提升了学生在储能领域开展复杂工程问题研究的能力。
2025年10期 v.42;No.350 157-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K] [下载次数：136 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李春红;王蓉;朱小军;王震;费康;
该文围绕土力学中的直剪实验，结合海洋桩基础对界面摩擦异性的潜在工程需求，设计并实施了基于蛇皮仿生理念的界面直剪教学实验。实验考虑了界面形态、法向荷载、土体颗粒级配、相对密实度等对蛇皮仿生界面摩擦异性的影响，并通过力学建模分析摩擦异性机理。实验结果表明，蛇皮仿生界面反向抗剪强度明显大于正向，蛇鳞倾斜角度越小，正反摩擦异性程度越低。对界面颗粒运动的简单力学建模，可以在一定程度上揭示摩擦异性机理。在教学过程中融合仿生理念，有利于拓展学生知识面，提升学习兴趣，促进他们将理论知识与工程实践相结合，增强力学建模与问题分析能力。
2025年10期 v.42;No.350 163-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K] [下载次数：93 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 喻研;李康华;余国义;王保存;姜胜林;刘红军;张光祖;
针对传统半导体物理实验教学知识割裂、内容滞后、能力培养单一化等问题，该文提出以薄膜太阳能电池为载体的贯通式模块化教学改革方案。通过构建“材料特性—界面工程—器件研究—创新挑战”四维体系，将8个核心实验整合为有机闭环，融合了时间分辨荧光光谱、AI数据分析与树莓派智能开发等前沿技术。实验实施采用贯通式的创新模块化设计，突破了课时限制，学生在完成4组实验基础上通过数据共享掌握8组实验知识要点，实现了教学容量倍增。通过引入虚实融合、低成本开源硬件及机器学习算法，有效破解了传统实验的硬件依赖与知识孤岛化问题。教学效果显示，学生系统性工程思维能力显著增强。系统的动态更新机制保障30%实验内容年度迭代，从而使实验内容与半导体科学技术的前沿热点同步。
2025年10期 v.42;No.350 169-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 2108K] [下载次数：119 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 徐晓阳;张子豪;陈妤;张向京;邢旭腾;乔山林;
围绕新时代人才培养的毕业要求和课程目标，结合共价有机框架（COFs）纳米膜电极功能化及电容性能研究的创新科研成果，设计了一个面向柔性微型储能器件的综合实验。以自支撑COFs纳米膜为微型电极，利用金属离子耦合和离子液体接枝进行原位功能化改性，额外引入赝电容和丰富双电层吸附界面，解决COFs电极受限活性界面造成的微型器件容量低问题。通过将基础化学理论知识与柔性储能研究热点相结合，融合材料界面合成方法、微观结构表征、电化学性能测试及柔性微型储能器件制备等实验环节，使学生系统了解“材料—电极—器件”的关系，加深对界面合成、功能化改性以及储能机理的理解，有效提升学生的主观能动性，提高科研创新和综合实践能力，强化可持续发展理念和绿色环保意识。
2025年10期 v.42;No.350 177-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 2248K] [下载次数：147 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨一琼;张驭斌;曹明坤;李子栋;王璐;
开发一种便捷、灵敏的荧光传感器用于四环素类抗生素（TCs）的快速检测，首先是进行镧系金属铕（Eu）掺杂的UiO-66-NH_2（氨基）材料Eu-UiO-66-NH_2的制备，然后利用其进行荧光传感四环素类抗生素的检测。基于二者之间特异性相互作用引发荧光信号显著变化的原理，构建了高灵敏度、高选择性的四环素荧光传感体系。实验过程包括材料的制备和表征、荧光性能测试、机器学习计算及荧光机理分析等知识点，旨在使学生更好理解金属有机框架（MOFs）材料在荧光领域的应用及其传感机制，开拓知识视野，提高科学探究精神。
2025年10期 v.42;No.350 185-191页 [查看摘要][在线阅读][下载 2387K] [下载次数：169 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 朱峰;曾武;王健美;王群;李双寿;
针对智能制造领域人才培养需求和实验室建设资金与技术合理应用的需要，为了解决工业级智能制造系统在高校实践教学中的技术黑箱、系统运行不稳定、人机交互不足等关键问题，构建了容错式多层级定制化人机共融的智能制造实践教学平台。通过融合工业互联网、数字孪生、容错解耦和AR等人机共融核心技术，建设了减速器、SMT、机器人三类典型工业生产线，形成覆盖机械、电子、机电产品的完整制造体系，支持认知、实践、创新三个层次的教学活动。基于多条工业生产线的分层式平台架构设计，节省了建设成本和运维成本，通过实践流程并行改造形成了新的融合实验项目，把过去只能沿单条生产线的顺序实践流程变为可并行融合多条生产线的并行实践流程，提高了实验平台设备的使用率和学生的实践参与程度。该平台年服务量达2 200人次，服务学时达16万，支撑19门课程教学，开发11项新型实验项目，获得6项知识产权转化，学生创新能力显著提升。该平台架构易于接入DeepSeek和智谱等大语言模型，从而更好地支持实践教学。该项工作为其他智能制造领域实践教学平台建设提供了经验参考。
2025年10期 v.42;No.350 192-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 3234K] [下载次数：322 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张璐妮;顾仁涛;王倩雅;
大语言模型为语言实验教学发展带来了重大机遇和伴生挑战。遵循“教学问题揭示—LLM可供性分析—教学策略拟定—伴生问题解决”路径，该研究基于分层可供性理论构建了链接技术特质、实施方式和对应效果的LLM可供性框架，综合运用服务蓝图法、物场模型理论探讨了大语言模型在语言实验教学中的应用策略和伴生问题解决方案，为LLM与语言实验教学的深入融合提供了有意义的参考，为研究LLM的系统化可供性和教学融入设计提供了可借鉴的方法。
2025年10期 v.42;No.350 201-209页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K] [下载次数：837 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]