80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
華南理工大學(xué)江賽華教授課題組 JMCA：基于熱響應(yīng)性膽甾相液晶彈性體的機(jī)器視覺表面溫度監(jiān)測
2025-01-13  來源：高分子科技

  溫度監(jiān)測是工業(yè)與日常生活中不可或缺的一部分，傳統(tǒng)的溫度傳感器、紅外溫度檢測等設(shè)備盡管精確，但布線復(fù)雜，成本高昂，且存在與電子設(shè)備相關(guān)的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，因此需要仔細(xì)考慮其應(yīng)用的場景，這讓其使用收到限制。


  近日，來自華南理工大學(xué)江賽華教授團(tuán)隊(duì)的研究者們結(jié)合膽甾相液晶彈性體（CLCE）和機(jī)器視覺技術(shù)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建并訓(xùn)練了兩個(gè)深度學(xué)習(xí)模型（圖1）：基于CLCE薄膜顏色的溫度檢測模型（CTVPM）和基于CLCE陣列的溫度分布映射模型（CATMM）。這些模型不僅能夠根據(jù)單個(gè)CLCE薄膜的顏色變化精準(zhǔn)輸出溫度值，還能夠通過CLCE陣列實(shí)現(xiàn)大面積的二維溫度分布可視化，最終實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)、直觀且便捷的表面溫度檢測，提供了一種低成本、高效率的溫度監(jiān)測方案。該工作以“Machine vision-enabled surface temperature mapping based on thermo-responsive cholesteric liquid crystal elastomer arrays”為題發(fā)表在《Journal of Materials Chemistry A》雜志上，第一作者為華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院的碩士生趙皓天，其他共同作者包括程家圻、王建基、肖舒、Nour F. Attia，文章通訊作者為華南理工大學(xué)江賽華教授和北京航空航天大學(xué)劉明珠教授。


圖1 深度學(xué)習(xí)模型示意圖


  CLCE是一種具有優(yōu)異光學(xué)性能的材料，能夠隨應(yīng)變產(chǎn)生顏色的變化（圖2 a, b，比例尺：1cm）。通過向體系中引入硼酸酯（BDB）動態(tài)鍵，并基于動態(tài)鍵交換的原理（圖2 c），制備了一系列具有熱響應(yīng)性的CLCE，其顏色能夠隨溫度發(fā)生變化（例如從室溫升到80℃時(shí)，顏色會由綠色逐漸變?yōu)榧t色，圖2 d，比例尺：1cm），這為溫度傳感提供了全新的可能。


圖2 CLCE的顏色變化功能


  基于上述CLCE的熱致變色性能，構(gòu)建了基于CLCE薄膜顏色的溫度檢測模型（CTVPM）。該卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型經(jīng)過訓(xùn)練后，將CLCE薄膜在不同溫度下的RGB圖像作為輸入數(shù)據(jù)，通過模型的卷積層提取關(guān)鍵特征，最終輸出溫度值（圖3 a）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過100周期訓(xùn)練后的CTVPM擁有良好的溫度檢測能力（圖3 b，c），其中在50-70℃的溫度區(qū)間（Sensitive region）內(nèi)表現(xiàn)出極高的預(yù)測精度（圖3 d，比例尺：1cm）。


圖3 基于CLCE薄膜顏色的溫度檢測模型（CTVPM）及其溫度檢測


  針對復(fù)雜設(shè)備表面溫度分布的監(jiān)測需求，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)了基于CLCE陣列的溫度分布映射模型（CATMM）。首先構(gòu)建了CLCE陣列，并利用生成式對抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GAN）處理陣列的RGB圖像，經(jīng)過訓(xùn)練后的模型能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為類似于紅外成像模式的二維溫度分布圖（圖4 a）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CATMM生成的溫度分布圖與真實(shí)紅外圖像高度一致，證明模型具有良好的溫度分布映射能力（圖4 b，c，d，比例尺：1cm）。


圖4 基于CLCE陣列的溫度檢測模型（CATMM）及其溫度分布映射


  研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步驗(yàn)證了CATMM模型在實(shí)際溫度監(jiān)測中的表現(xiàn)。通過將CLCE陣列貼附在玻璃表面，并利用火焰熱源引入局部溫度變化，模擬了表面局部高溫的溫度監(jiān)測環(huán)境。借助攝像設(shè)備捕捉CLCE陣列在不同時(shí)間點(diǎn)的RGB圖像，并將圖像實(shí)時(shí)傳輸給CATMM模型以輸出對應(yīng)的二維溫度分布圖（圖5 a）。實(shí)驗(yàn)中以固定時(shí)間間隔（例如每15秒）捕捉圖像并輸出溫度分布圖，結(jié)果表明，CATMM生成的溫度圖與真實(shí)紅外成像數(shù)據(jù)高度吻合，展示了其對局部溫度變化的優(yōu)秀的實(shí)時(shí)追蹤能力（圖 b，比例尺：1cm）。


圖5 利用CATMM進(jìn)行表面溫度監(jiān)測


  該工作展示了CLCE在智能溫度傳感和實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測中的潛在應(yīng)用，并為機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在材料科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用提供了一個(gè)新的視角和技術(shù)框架。


  該工作得到國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、天津市消防安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金、北京航空航天大學(xué)杭州國際創(chuàng)新研究院研究啟動基金、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃以及中央高；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)的支持。


江賽華教授簡介：

  江賽華，華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，2014年博士畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，同年獲得香港城市大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士學(xué)位，曾在2017-2020年間于賓夕法尼亞大學(xué)從事博士后研究工作。研究方向主要為智能安全傳感、新能源與材料安全技術(shù)及理論研究。主持國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專題、科技部外國專家項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金、中國博士后基金、公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、廣州市科技項(xiàng)目等20余項(xiàng)科研項(xiàng)目，參與多項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃及973計(jì)劃項(xiàng)目。在Advanced Functional Materials, Nano Energy, Chemical Engineering Journal, Journal of hazardous materials、Journal of Materials Chemistry A 等國際期刊共發(fā)表 SCI 收錄論文超110篇，授權(quán)發(fā)明專利17項(xiàng)，登記軟著1項(xiàng)，省部級科技成果登記1件。研究論文得到同行的積極評價(jià)（引用數(shù)累計(jì)超過4700次，h-index 為 39）。研究成果獲中國安全生產(chǎn)協(xié)會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎、中國特種設(shè)備檢驗(yàn)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎二等獎等獎勵多項(xiàng)。


  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ta/d4ta07959k
版權(quán)與免責(zé)聲明：中國聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章？锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載，請聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】

誠邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞