中国科大实现下一代纤维检验技术新突破
瞄准当前检验技术中样本准备环节高度依赖人工的关键瓶颈，中国科学技术大学工程科学学院/人形机器人研究院张世武教授、金虎副教授团队与中国纤维质量监测中心、安徽省纤维检验局提出了基于机械样本准备方法的下一代纤维检验技术，相关成果于7月9日以"Mechanical specimen preparation method for next-generation cotton quality testing using HVIs" 为题在农林领域TOP期刊《Industrial Crops and Products》上在线发表。
棉花作为民生领域的战略性大宗农产品，其交易深度依赖纤维质量检验，检验技术的先进性决定了棉花市场的公正性和稳定性，并直接影响国际贸易定价话语权。基于国外引进的HVI检验技术，我国构建了国家统一监管的棉花公证检验制度。近年来，国产HVI技术逼近了国外水平，但仍处于同代技术下的追赶阶段，难以实质提升我国在国际纤维检验体系构建与棉花定价中的话语权。
图1.机械样本准备方法
研究团队在不改变现有检验标准的前提下，基于机器人柔性介质灵巧操作方面的技术积累，构建了棉纤维机械样本准备方法（图1）。为了达到人工无损样本准备效果，创新性在纤维拆分中融入了机械震动降低阻力和压力，揭示了基于震动针的无损拆分机理，实验优化最优震动参数；为了满足定质量样本需求，探索了纤维压缩均匀性理论，实现了纤维快速、精准提取，实验证明机械定质量提取精度相较于人工方法提升了33%。基于上述核心技术，研究团队开发出了下一代纤维检验系统样机（图2），在安徽省纤维检验局的标准环境中完成对比实验，充分验证其替代人工的可行性，已完成为期两个月的试运行。
图2.下一代纤维检验系统原理与样机
中国科学技术大学鲍丙亮博士为论文第一作者。金虎副教授、高纬特任副研究员为论文通讯作者。张世武教授、王二龙特任副研究员为本工作提供了关键技术指导。安徽省纤维检验局王琛、中国纤维质量监测中心于小新在方案设计与检验环境方面给予重要指导与支持。论文的合作者还包括中国科学技术大学欧阳一鸣博士后、褚德扬博士以及安徽省纤维检验局陈文兵等。该项研究得到了国家自然科学基金、安徽省科技攻关重大计划及中央高校基本科研业务费专项资金支持。
在完成本工作过程中，中国科学技术大学、中国纤维质量监测中心和安徽省纤维检验局联合研究团队合计获得13项发明专利授权，在下一代纤维检验方向初步形成了国产技术的自主权利壁垒，有助于我国在纤维检验领域的仪器国产化和国际话语权提升。本文中的无损拆分技术于2025年1月以题为"A vibrating-needle based non-destructive tearing method for mechanical specimen preparation in length and strength testing of cotton fibers"发表在期刊《Industrial Crops and Products》上。
论文链接：
https://authors.elsevier.com/sd/article/S0926-6690(25)01001-5
无损拆分论文链接：
https://authors.elsevier.com/sd/article/S0926-6690(25)00024-X
（工程科学学院/人形机器人研究院、科研部）
本文链接：http://knowith.com/news-1-11947.html中国科大实现下一代纤维检验技术新突破
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