纳米碳/铝复合材料强韧化研究现状及展望

以碳纳米管、石墨烯为代表的超高性能纳米碳,具有优越的力、热、电等综合性能,是复合材料的理想增强体,以纳米碳为强化相少量加入到铝中,有望开发出高强、高模、低热膨胀的复合材料,并使复合材料保持轻质、易加工等特性,在航空、航天、国防等领域具有重大的应用前景,因而以纳米碳/铝为代表的新一代铝基复合材料备受关注。然而,碳纳米管等纳米碳易团聚,与铝等大多数金属并不浸润,且容易分布在晶界上诱导显著的晶粒细化,使得复合材料的强韧性等关键性能指标提升困难,或者使强度提高的同时使塑韧性下降显著,限制了其工程应用潜力。综述近年来国内外研究者在纳米碳/铝复合材料强韧化方面的策略和方法,包括纳米碳分散、界面和构型调控等,以期推动新一代轻质高强纳米碳/铝复合材料的发展,支撑国家未来重大工程应用。

基于改进YOLOv8的嵌入式道路裂缝检测算法

在边缘端设备部署YOLOv8L模型进行道路裂缝检测可以实现较高的精度,但难以保证实时检测。针对此问题,提出一种可部署到边缘计算设备Jetson AGX Xavier上的基于改进YOLOv8模型的目标检测算法。首先,利用部分卷积设计Faster Block结构以替换YOLOv8 C2f模块中的Bottleneck结构,并将改进后的C2f模块记为C2f-Faster;其次,在YOLOv8主干网络中的每个C2f-Faster模块之后接一个SE(Squeeze-and-Excitation)通道注意力层,进一步提高检测的精度。在开源道路损害数据集RDD20(Road Damage Detection 20)上的实验结果表明:所提方法的平均F1得分为0.573,每秒检测帧数(FPS)为47,模型大小为55.5MB,相较于GRDDC2020(GlobalRoadDamageDetection Challenge 2020)的SOTA(State-Of-The-Art)模型,F1得分提高了0.8个百分点,FPS提高了291.7%,模型大小减小了41.8%,实现了在边缘设备上对道路裂缝实时且准确的检测。

绿肥部分替代化肥对玉米干物质积累与产量形成的影响

【目的】豆科绿肥部分替代化学氮肥是实现化肥减施的一项重要技术措施。通过探讨华北冬小麦季节性休耕区冬闲田种植翻压毛叶苕子和减量施氮对玉米干物质积累与转运、产量形成及花后叶片衰老特征的影响,以期为豆科冬绿肥的氮肥替代及玉米氮素资源的优化管理提供科学依据。【方法】于2020—2022年在河北省农林科学院旱作农业研究所深州试验站开展二因素裂区田间试验,主处理为冬闲田(FF)、冬闲田种植并全量还田毛叶苕子(HV)2种模式,副处理为玉米施氮,设不施氮(0 N)、67.5 kg·hm^(-2)(25%N)、135.0 kg·hm^(-2)(50%N)、202.5 kg·hm^(-2)(75%N)、270.0 kg·hm^(-2)(100%N,常规施氮水平)5个氮肥用量,研究毛叶苕子还田和减量施氮对玉米产量与产量构成、穗部性状、干物质积累与转运、叶片衰老特性及土壤养分、酶活性变化的影响,并进一步分析农田的氮素盈余。【结果】毛叶苕子还田显著提高玉米产量,可弥补氮肥减施造成的玉米减产。2021—2022年毛叶苕子还田显著提高玉米产量(8.15%—9.21%),可弥补氮肥减施25%—50%所造成的减产。毛叶苕子连续还田明显降低玉米穗部性状秃尖长,显著提高穗长、穗粗和产量构成因素穗行数、行粒数、百粒重。毛叶苕子还田后玉米花前、花后干物质积累量、花后干物质积累率、花后干物质对籽粒的贡献率分别显著增加10.21—12.32 g/plant、39.94—72.37 g/plant、4.67%—4.78%、3.31%—3.99%,能弥补氮肥减施25%—50%对玉米花前干物质积累及花后干物质对籽粒贡献率的负效应。毛叶苕子还田显著延缓玉米花后叶片衰老。2021、2022年HV处理玉米花后绿叶面积分别增加303.44—1115.10、266.23—837.62 cm2/plant,相对绿叶面积分别提高1.12%—13.84%、0.56%—9.13%,Vmax分别降低0.30%、0.05%,Tmax分别延迟6.01、3.56 d。毛叶苕子连续还田后土壤有机质含量、全氮含量、碱解氮含量及脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶活性显著提高。2021、2022年毛叶苕子还田分别增加土壤氮投入量40.92、72.79 kg·hm^(-2),降低玉米最佳施氮量40.96、48.90 kg·hm^(-2),降低农田氮素盈余7.94、0.14 kg·hm^(-2),替代玉米最高产量施氮量15.71%、19.71%,替代常规施氮量15.71%、26.23%。【结论】毛叶苕子还田能激活土壤酶活性,增强土壤供氮能力,延缓玉米花后叶片衰老,提高花后干物质积累对籽粒的贡献率,改善穗性状,协调产量构成,有利于氮肥减施后玉米的增产稳产。毛叶苕子对土壤氮的输入是其部分替代氮肥、弥补氮肥减施后产量损失的基础。华北冬小麦季节性休耕区利用毛叶苕子替代部分化学氮肥是一种可持续性的减氮施肥措施。

科技竞赛驱动涉农高校工程类专业学生创新能力培养

在新农科建设背景下,科技竞赛为涉农高校工程类专业学生提供了一个展示创新能力和科研能力、提升专业素养和思考并解决问题能力的广阔舞台。农科院校的专业性较强,面对新农科建设的新要求,需要探索新的人才培养途径和培养模式。科技兴农,依托科技竞赛推动创新型农林人才培养,满足我国乡村振兴对人才的需求。

发酵降低大豆组织蛋白豆腥味的复合菌株筛选

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术并结合风味活度值和感官评价,比较了生香酵母、活性干酵母、植物乳杆菌和肉葡萄球菌对大豆组织蛋白(textured soybean protein,TSP)豆腥味的降低效果,筛选出可有效降低豆腥味的2种菌株,并研究其复配质量比和添加方式。结果表明,4种菌对大豆组织蛋白豆腥味均有一定的消减效果,其中活性干酵母的降腥效果最明显,其发酵TSP中豆腥味物质含量减少了70%;肉葡萄球菌的增香作用最大,其发酵TSP中良好风味物质的含量增加了865.41%。选择活性干酵母作为降腥菌、肉葡萄球菌作为增香菌,二者复配适宜的的质量比为10∶1,添加方式为先加肉葡萄球菌于20℃发酵12 h后加活性干酵母于该温度下发酵20 h。

基于改进YOLOv5的工件识别算法

针对工业生产流水线中工件识别速度慢、精度低的问题,提出1种基于改进YOLOv5(You Only Look Once v5)的工件识别方法,称为YOLO_Meta。对YOLOv5原有的网络架构进行多个阶段的调整,包括利用双路注意力机制模块和深度可分离卷积改进主干特征提取网络,可以更全面地提取特征;引入1种新型解耦头增强模型对各层级特征图的利用效率;利用聚类算法计算随机锚框相似度,对先验框进行过滤以及加入标签平滑算法等。基于MS COCO数据集和自制工件数据集进行实验并根据模型深度和宽度将模型分为大、中、小3款。实验结果表明:在MS COCO数据集上,大、中、小3款模型对比原模型的AP分别提高了3.4%、1.8%、6.9%。在自制工件数据集上,大模型对比原模型mAP提高了19.1%,F1分数提高了15.2%。文章提出的YOLO_Meta模型与原始模型相比,无论是稳定性还是准确率都有很大的提升,可为工件检测任务提供参考。

基于分子动力学方法研究乙烯-丁烯共聚物的传热性质

建立了乙烯α-丁烯共聚物的物理模型,采用分子动力学方法分析了不同丁烯含量和丁烯嵌段分布对乙烯-丁烯共聚物的传热性质。结果表明,选用聚合单体数为60的乙烯-丁烯分子链模型可有效地反映聚烯烃弹性体的真实性质且计算量适中。随着丁烯摩尔分数由20%增加至80%,共聚物的热导率由0.2783 W/(m·K)逐渐下降至0.1728 W/(m·K)。此外,随着丁烯嵌段数越大,共聚物由嵌段共聚更多地转变为无规共聚的形式,其热导率降低,声子振动态密度由高频分量逐渐地转变为低频分量。

面向自动驾驶的高精度实时语义分割算法架构

PID(Proportion Integration Differentiation)语义分割架构缓解了双边架构中细节特征容易被周围的上下文信息淹没的问题(超调),同时取得了优越的性能。然而,该架构中高分辨率的边界分支严重影响了推理速度。针对此问题,提出了基于空间注意力机制和轻量辅助语义分支构建的高效PID架构。其中,轻量注意力融合模块用于提取精确的上下文信息并指导不同特征信息的融合,快速聚合金字塔池化模块能够快速聚合多种尺度的语义信息,并设计了一种结合Canny边缘检测算子的深监督训练策略以增强训练效果。与基线相比,所提模型以较小的时延代价换取了6%的精度提升,并且在Cityscapes,CamVid和KITTI数据集上取得了准确性和速度的良好平衡,精度超越了现有同一速度区间的模型。其中,所提模型在Cityscapes测试集上以120.9 frames/s的帧率达到了78.5%的精度。

基于CutMix数据增强与多约束损失函数的YOLOv7盾构隧道渗漏水检测

盾构隧道强度投影图像中渗漏水尺寸不一致且像素占比偏小,现有目标检测模型的关键特征学习能力较弱,存在渗漏水病害目标检测精度偏低的问题。本文提出了基于CutMix数据增强与多约束损失函数的改进YOLOv7盾构隧道渗漏水检测方法。首先采用镶嵌CutMix方法对隧道图像进行数据增强,将多张不同的训练样本进行随机裁剪,拼接融合成具有综合特征的新样本;然后以YOLOv7网络为骨架结构,引入高效通道注意力模块,提高渗漏水关键特征的自主学习与表达能力;最后引入多约束几何条件的损失函数,提高预测框几何形状的精度,从而提升模型预测精度。在光线良好、光线不佳和存在遮挡等复杂环境情况下,选取Fast R-CNN、SSD、YOLOv5、YOLOv7这4种算法进行对比,试验表明,本文算法渗漏水检测精度达85.90%,平均精度比同类算法分别提高5.55%、8.89%、3.93%、2.75%,具有较高的稳健性和泛化能力。

基于语义分割的视觉SLAM算法研究

目前大多数的视觉SLAM算法基于静态环境的假设,环境中的动态物体容易引起位姿估计的不准确。提出一种针对动态环境的改进算法。基于DS-SLAM方案进行改进,首先采用自适应阈值提取ORB特征点并通过改进四叉树算法将特征点均匀化;之后采用稀疏光流法跟踪角点的运动,同时结合Segment语义分割线程的结果分割动态物体;最后采用几何约束滤除动态点,保留高质量的特征点进行位姿估计,完成定位和建图功能。利用TUM数据集进行精度评测,相比于DS-SLAM算法,改进算法的实时性提升了9.02%。动态环境中相机位姿误差缩小了38.94%。通过提高特征点的质量,结合光流法和语义分割的优势,提升了机器人系统的定位精度和实时性。

聚丙烯种类对丁基橡胶/聚丙烯热塑性硫化胶性能的影响

以辛基酚醛树脂为硫化剂,采用动态硫化法,制备丁基橡胶(IIR)/聚丙烯(PP)热塑性硫化胶(TPV),探究PP种类对IIR/PP TPV性能的影响。结果表明:丙烯均聚PP制得的IIR/PP TPV的综合性能较好,可对标生产道恩汽车密封条类相关产品;乙丙嵌段共聚PP制得的IIR/PP TPV的综合性能优于乙丙无规共聚PP制得的IIR/PP TPV。

前扣带回至伏隔核GABA能神经通路调控小鼠肠易激综合征及潜在机制研究

目的:探讨前扣带回(ACC)至伏隔核(NAc)的γ-氨基丁酸(GABA)能神经通路对小鼠肠易激综合征(IBS)的调控作用及潜在机制。方法:(1)慢急性联合应激法(CACS)建立C57BL/6J小鼠IBS模型,分为正常组和IBS组(均n=8),通过行为学测试、肠动力实验和腹部退缩反射评分观察小鼠IBS样症状。(2)采用荧光金(FG)逆行追踪结合荧光免疫组织化学法检测ACC-NAc的GABA能通路和IBS小鼠ACC中GABA神经元兴奋性(均n=8)。(3)在正常和IBS小鼠NAc分别注射1.5μL生理盐水(NS)、GABA_A受体拮抗剂荷包牡丹碱(BIC)或激动剂异四氢烟酸(Isog),并据此将小鼠分为3组(均n=8):NS组、BIC组和Isog组,观察其IBS样症状。(4)采用化学遗传法将腺相关病毒载体AAV2/9-mDlx-iCre-WPRE-pA定向注射于ACC,AAV2/2Retro Plus-hSyn-DIO-hM3D(Gq)-eGFP-WPRE-pA注射于NAc,小鼠分为4组(均n=8):NS(腹腔注射)+NS(NAc注射)组、NS+BIC组、氯氮平N-氧化物(CNO)+NS组和CNO+BIC组;或AAV2/2Retro-hSyn-DIO-hM4D(Gi)-EGFP-WPRE-pA注射于NAc,小鼠分为3组(均n=8):NS+NS组、NS+BIC组和CNO+NS组,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测结肠组织中组胺和5-羟色胺(5-HT)的表达,并观察ACC-NAc的GABA能神经通路对小鼠IBS样症状的影响。结果:CACS诱导小鼠出现IBS样症状;FG逆行追踪结合免疫荧光组织化学实验结果显示,ACC的GABA神经元可以投射至NAc。NAc注射BIC后IBS小鼠的焦虑样行为、腹泻样症状和内脏超敏反应显著减轻(P<0.05)。化学遗传法抑制投射至NAc的ACC内GABA能神经元可显著减轻IBS小鼠的症状(P<0.05)。结论:ACC^(GABA)-NAc神经通路可参与小鼠IBS样症状的调控,其机制可能与肠道组胺和5-HT的释放有关。

基于变分模态分解和稀疏表示的局部放电信号去噪算法

鉴于局部放电信号受各种噪声的干扰,文章提出一种基于变分模态分解和稀疏分解的局部放电信号去噪算法。以稀疏表示算法为核心,基于局部放电信号的特性构建其过完备字典,再采用匹配追踪算法在过完备字典中搜索出原信号的最佳匹配原子集合重构信号;为解决过完备字典维度过高而导致的搜索次数太多的问题,引进变分模态分解算法和峭度值筛选进行预处理和预重构;优化后的方法可以限制稀疏分解算法的搜索范围和字典参数,以减小计算复杂度。仿真验证以及对工程环境中实测信号的去噪结果表明:该方法具有更好的降噪效果,即使在极低信噪比的情况下,依旧能提取出有效的局部放电信号。

综合物探方法解译表层岩溶带空间结构特征研究——以广西平果市果化镇生态试验基地坡径流场为例

表层岩溶带是岩溶学研究的重要部分,其结构的解译对表层岩溶带水循环特征及岩溶水调蓄功能的研究具有重要意义。利用综合物探方法(包括高密度电阻率法、自然电位法和地质雷达法),对平果市果化镇生态试验基地坡径流场的表层岩溶带空间结构特征进行了探测解译。通过对高密度电阻率数据和自然电位数据反演,获得坡径流场若干电阻率断面和极化源的空间分布特征,解译了3处强径流带发育的空间位置;通过地质雷达影像图划分了表层岩溶带发育深度。此外,坡径流场地西北侧有深部岩溶裂隙发育,向东南地势逐渐走低,岩溶裂隙也逐渐向面上扩大。研究结果表明,自然电位法是探测岩溶含水构造的有效方法,结合高密度电阻率法,可有效解译强径流带的空间发育位置,而地质雷达法可高分辨地探测表层岩溶带的发育厚度和浅部岩溶裂隙的发育情况;地质雷达法、高密度电阻率法和自然电位法的综合应用能有效探测表层岩溶带的结构特征,是解译表层岩溶带厚度和探测强径流带空间分布的有效手段。

高密度电阻率法和音频大地电磁法在猴场滑坡结构探测中的应用

文章采用高密度电阻率法和音频大地电磁法对贵州省威宁县猴场滑坡区进行探测,探究从浅部到深部岩溶及裂缝发育情况、岩溶滑坡体底界面形态及滑坡体结构特征。通过音频大地电磁法划分了滑坡区地层结构,发现滑坡区发育浅部和深部两层岩溶,尤其在灰岩与泥页岩界面处的深部岩溶,加之煤层开采形成的采空区,是触发滑坡的背景条件;通过高密度电阻率法探测出的裂缝及岩溶发育区域,是滑坡体进一步位移拉裂的脆弱区。分析认为,岩溶发育破坏了滑坡体原来的整体性,使岩溶山体劣化成零散块体,是导致滑坡的关键因素之一。

不同原料及预处理方法对复合甘蔗果酒品质的影响

为解决甘蔗果酒香气和酒体单薄问题,该研究比较了蓝莓汁、草莓汁、雪梨汁与甘蔗汁的复配发酵效果,研究了草莓汁与甘蔗汁的配比及其预处理方法对复合果酒的挥发性风味物质、理化指标和感官品质的影响。结果表明,最佳复配原料为草莓,草莓汁与甘蔗汁的体积比为15∶85时,复合果酒的品质最佳,其酒精度、总酸、总酯含量和感官评分分别为9.9%vol、5.90 g/L、0.40 g/L和83.70分。选用果胶酶解-离心联合的预处理方法处理草莓原料制备的草莓甘蔗果酒的酒精度、总酯、总酸含量分别为10.1%vol、0.42 g/L、5.70 g/L,其挥发性风味物质种类、含量分别为43种、4 021.19μg/L。感官评分为84.01分,酒体果香浓郁、酸甜爽口、酒体丰满。

融合视觉机制和多尺度特征的小目标检测算法

针对SSD(Single Shot MultiBox Detector)目标检测算法对小目标检测能力不足的问题,提出一种引入视觉机制和多尺度语义信息融合的VFF-SSD(Vision Feature Fusion SSD)改进算法。为了增大浅层网络的感受野提高特征提取能力,首先在SSD浅层特征层中加入视觉机制,然后利用改进PANet(Path Aggregation Network)多尺度特征融合网络与深层特征增强网络得到新的特征层,旨在增强浅层网络的语义信息并加强深层特征的特征表达能力,最后应用注意力机制模块提高对重要信息的学习能力。实验结果表明,在PASCAL VOC2007测试集检测的mAP(Mean Average Precision)值达到81.1%,对数据集中小目标的mAP值较原SSD提高了6.6%。

基于文献计量学的耳尖放血病谱与适宜病症研究

目的探讨耳尖放血疗法病谱与适宜病症,以指导临床应用。方法计算机检索中国知网、万方、维普、SinoMed、PubMed等数据库中耳尖放血的相关文献,提取纳入文献的疾病名称与不良反应,检索时间为2000年1月1日至2023年5月25日。结果共纳入581篇文献,耳尖放血疗法涉及11个临床分科,病谱纳入66种病症,主要集中在五官科、神经内科及皮肤科;共发现20种适宜病症,一级适宜病症8种,为高血压、睑腺炎、痤疮、发热、结膜炎、头痛、失眠与扁桃体炎,耳尖放血降压与泻热抗炎功用是当前研究热点。结论耳尖放血疗法已取得长足进展,但临床需开展耳尖放血疗法的诊疗培训,加强推广宣教及资金投入,进一步拓宽耳穴放血临床应用。

极限轨面折角条件下高速铁路路桥过渡段动力特性

为了探究路桥过渡段在高速行车条件下的动力特性,建立传统型、搭板型和桩板型三种形式路桥过渡段的三维有限元模型,研究1‰极限轨面折角以及350、400 km/h两种车速条件下三种路桥过渡段的动力响应。结果表明:1‰极限轨面折角条件下,车速由350 km/h提高为400 km/h时,三种路桥过渡段的路基表面竖向动变形和竖向加速度都有所增大,但均未超过现行350 km/h车速时的规范限值,现行过渡段设计要求对传统型、搭板型和桩板型三种路桥过渡段仍适用于车速400 km/h条件;搭板型路桥过渡段的竖向动变形、加速度最值分别为0.10 mm、0.50 m/s^(2),均小于各自限值,且可通过搭板减小路桥交界处差异沉降,并降低施工难度和工程造价;综合考虑路基动力响应要求、对差异沉降的控制效果、施工难度以及经济性,三种路桥过渡段中搭板型路桥过渡段综合性能较优。。

夹皮沟成矿带小北沟金矿床成矿流体特征及其地质意义

小北沟金矿床地处夹皮沟成矿带中部,为石英脉-蚀变岩型金矿床。矿区赋矿围岩主要为高角闪岩-麻粒岩相斜长角闪岩,含金石英脉呈小而不连续的平行细脉或透镜体状产于NW向叠加于早期韧性剪切带之上的次级脆性剪切裂隙之中,其上、下盘旁侧及尖灭处发育少量低品位蚀变岩型(蚀变糜棱岩、片糜岩)矿体。主成矿阶段流体包裹体研究表明,矿石中石英主要发育CO_(2)、富CO_(2)、含CO_(2)及气液两相四种类型原生流体包裹体,测温结果显示包裹体均一温度为226.8~362.5℃,盐度(w(NaCl))为3.57%~11.95%,密度为0.65~0.91 g/cm^(3);成矿流体总体属中低温、中低盐度和低密度的富CO_(2)的CO_(2)-H_(2)O-NaCl体系,成矿压力为70~206 MPa,成矿深度约为9.8 km。包裹体O同位素δ^(18)O_(V-SMOW)值为10.8‰~11.3‰,H同位素δD_(V-SMOW)值为-102.8‰~-96.7‰,C同位素δ^(13)C_(V-PDB)值为-20.6‰~-8.3‰,反映主成矿阶段成矿流体来源具幔源属性。矿石中CO_(2)和富CO_(2)包裹体CO_(2)相均一温度为-24.7~26.6℃,明显低于邻近其他矿床(如三道岔金矿床为21.9~29.7℃,二道沟金矿床为23.8~30.9℃等),暗示其成矿深度较深。小北沟金矿床的地质、流体包裹体和H-O-C同位素特征共同揭示该矿床属于中温热液脉型金矿床,处于深大断裂的脆性区构造层次向韧脆性区构造层次过渡部位,深部仍应有一定的进一步找矿前景,但矿石类型可能由石英脉型转为构造蚀变岩型或蚀变糜棱岩型。