微量水蒸气条件下低温表面结霜过程的实验研究

为研究微量水蒸气在低温表面上的结霜过程,搭建了低温表面微量水汽混合湿氮气的可视化结霜实验台。实验对比了常规湿度和微量水汽含量条件下,-180℃冷表面上常温氮气流中水蒸气结霜过程和形态,研究了不同微量水汽含量以及环境压力对低温结霜特性的影响。结果表明:相比于常规湿度条件下冷凝-冻结机制主导的结霜过程,微量水蒸气(体积分数71×10^(-6))在低温表面主要通过凝华机制生成微小冰晶沉积在冷表面,形成不均匀分布的无明显枝干的霜晶,随后形成平整疏松的霜层。凝华机制主导的霜层生长过程主要体现为霜层厚度的增大,而密度无明显增大。在微量水蒸气条件下,随着水汽含量由1.53×10^(-6)升高至500×10^(-6),霜层逐渐增厚并伴随着霜层形态由平坦均匀薄层向簇状霜团转变,增大的接触面积使霜层生长速率加快。环境压力由109 kPa升高至190 kPa时,增大的水蒸气分压本质上是由水蒸气绝对含量增加引起,霜层生长加快,表面的不平整程度会升高,霜晶形态更丰富。随时间推移,同一时刻不同环境压力下霜层厚度的差异逐渐增大。最后拟合了适用于低温表面上微量水蒸气条件下的无量纲霜层厚度关联式,整体误差在±20%以内。

新型N-取代靛红杂合喹唑啉类化合物的合成及其抗肿瘤活性

以N′-(2-氰基-4-碘苯基)-N,N-二甲基甲脒和靛红为起始原料,N′-(2-氰基-4-碘苯基)-N,N-二甲基甲脒先与芳胺发生Dimroth重排,再进行Suzuki偶联生成化合物4a~4c;靛红经1-位取代、3-位成腙生成化合物7a~7c;最后经化合物4a~4c和7a~7c之间的亲核加成,合成了9个新型N-取代的靛红杂合喹唑啉类化合物8a~8i。利用核磁共振、红外光谱和高分辨质谱对目标化合物进行表征,并以SW480、A431、NCI-H1975和A549人肿瘤细胞为受试细胞,采用MTT法对9个目标化合物的抗肿瘤活性进行评价。结果表明:大部分化合物均具有较强的肿瘤细胞增殖抑制作用,其中化合物8a、8b、8e、8g对4种受试细胞均具有良好的生长抑制作用,优于阳性对照拉帕替尼和吉非替尼。可见,当在喹唑啉单元4-位引入3-乙炔基苯氨基时,对肿瘤细胞的增殖抑制活性较好;当引入3-氯-4-氟苯氨基和3-氯-4-(3-氟苄氧基)苯氨基时,对肿瘤细胞的增殖抑制活性次之。当靛红单元5-位无取代基或被F取代时,对肿瘤细胞的增殖抑制活性较好;当被Cl取代时,对肿瘤细胞的增殖抑制活性较差。

基于简单无参注意力卷积神经网络的涡旋光束模态识别

由于大气湍流的影响,涡旋光在大气中传播时会产生相位畸变,造成接收端模态检测困难,导致通信系统的可靠性降低。为提高涡旋光束模态检测准确率,提出了利用简单无参注意力卷积神经网络(S-ConvNeXt)检测拉盖尔-高斯光束模态的算法。结果发现:该网络可有效聚焦于关键亮斑特征。当光束分别经过较弱湍流、中等湍流、较强湍流和强湍流传输2 km后,本征态检测准确率分别为100%、98.8%、96.4%和89.7%,叠加态检测准确率分别为100%、99.8%、98.8%和96.5%。在强湍流下,S-ConvNeXt网络本征态检测准确率比ResNet50、ShuffleNetV2、ConvNeXt网络分别提高5.7%、3%、1.2%,叠加态检测准确率分别提高5.7%、4%、0.9%。S-ConvNeXt网络能够有效提高模态检测准确率,尤其在强湍流条件下表现更好。

旋转超声加工对TiBw网状钛基复合材料表面残余应力的影响

为研究不同切削条件下旋转超声加工对材料表面残余应力的影响,选取硼化钛晶须(TiB whiskers,TiBw)网状钛基复合材料为实验对象,使用镍基电铸金刚石砂轮进行旋转超声加工,并分析了加工后材料的表面残余应力。结果表明:由于钛基复合材料具有网状结构和优异的高温性能,使切削热和微观相变产生的残余应力较小,磨粒机械作用产生的残余应力更大。随着超声振动的引入,磨粒高频冲击工件表面,使旋转超声加工工件表面残余应力均大于普通磨削。在主轴转速n=9000 r/min,进给速度v f=8 mm/min,加工深度a p=25μm的加工参数下,旋转超声加工工件表面存在-540 MPa的残余压应力,随着主轴转速增大,残余应力显著减小,并且残余应力的影响层深度逐渐减小。超声振动的引入增大工件表面残余压应力,提高材料抗疲劳性能。

高温改性钢渣活化过硫酸盐降解甲基橙和苯酚的反应机制

采用高温改性钢渣活化过硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)降解甲基橙(methyl orange,MO)和苯酚(phenol,AR)。考察了改性钢渣投加量、PMS浓度、初始pH值、反应温度对MO和AR降解效果的影响。在改性钢渣质量浓度为9.0 g/L、PMS物质的量浓度为12.0 mmol/L、初始pH值为7.0、反应温度为25℃的条件下,反应90 min,30 mg/L MO和15 mg/L AR的降解率分别达到90.5%和100%。材料表征分析结果表明,高温改性钢渣比表面积增大、孔隙率高、催化氧化PMS性能好,且重复利用仍有较好的原位恢复性能。自由基淬灭和电子顺磁共振波谱实验说明,高温改性钢渣/PMS反应体系存在非自由基(1 O 2)和自由基(SO_(4)^(-)·和·OH),发挥了碱活化PMS和铁氧化物活化PMS的共同作用,最终将MO和AR降解为小分子物质。

高载能超声骨刀的优化设计与性能评估

针对超声骨刀在手术过程中切割效率低和产生骨组织热损伤的问题,设计了具有二级放大结构的高载能超声骨刀。基于驻波理论的等效长度法,结合有限元仿真对其二级放大结构进行设计和优化,测试了其振动性能并进行了骨切割试验。结果表明:具有二级放大结构的超声骨刀的谐振频率为23306 Hz,振幅为140μm,骨切割表面平整且无损伤,满足临床手术需求。

图卷积神经网络综述

图卷积神经网络是图论与深度学习的交叉,已成为机器学习领域的研究热点。基于此,介绍了图卷积神经网络的形成,梳理了两大类经典的图卷积神经网络:谱方法和空间方法,详细介绍了这两类图卷积神经网络模型,分析了图卷积操作的核心理论基础,介绍了图卷积神经网络在各领域的应用,总结了图卷积神经网络面临的主要挑战,展望了图卷积神经网络的发展趋势,并分析了图卷积神经网络在野外环境下蝴蝶识别任务中的潜在应用。

羊肉后熟过程中肌肉纤维结构变化及氧化特性

宰后成熟是肉加工和储存过程中改善口感和品质的一种常用方法。通过对新疆山羊肉进行微观结构观察,测定硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)含量及溶解度,提取羊肉肌原纤维蛋白并进行羰基含量、巯基含量、表面疏水性及FT-IR测定,探究新疆山羊肉在宰后4℃成熟48 h过程中肌肉纤维结构和氧化特性的变化。结果表明:羊肉后熟48 h过程中,肌肉纤维出现聚合、条块边缘变粗糙、纤维间距增大现象;TBARS值增幅达到47.8%;肌原纤维蛋白的溶解度下降,疏水性增加,其羰基含量显著上升、巯基含量下降。后熟0、12、24 h时,肌原纤维蛋白中α-螺旋、β-折叠、β-转角以及无规则卷曲结构平均所占比例分别为29%、19%、21%、31%;后熟48 h时无规则卷曲结构未被检出。研究结果反映出羊肉后熟过程中肌肉纤维条块在聚合后出现降解,后熟的前12 h含巯基蛋白质更容易被氧化,12 h后脂质氧化加速。研究结果为肉宰后成熟过程中从肌原纤维蛋白结构及氧化角度分析肉品质变化提供了理论依据。

基于生态位模型的多花黑麦草入侵风险分析

外来植物多花黑麦草的入侵对陕西、河南、江苏、四川等地的农业生产造成了严重危害。为构建多花黑麦草入侵风险预警,利用主成分分析模型和最大熵模型对多花黑麦草在入侵中国后的生态位分化及在中国的入侵阶段进行分析。结果表明,多花黑麦草在入侵我国后发生了显著的生态位漂移;相比于其原产地种群,多花黑麦草在中国的入侵种群生态位宽度更广,适应的气候区显著扩展;在当前气候条件下,中国南方大部分区域属于多花黑麦草的稳定入侵区,而北方和西部地区存在其局域适应区和潜在拓殖区。研究结果反映出多花黑麦草在我国东中部大部分地区具有较高的入侵潜力,也暗示了多花黑麦草较高的生态位进化能力可能是其在我国广泛入侵的重要原因。研究结果为开展多花黑麦草的防控和治理提供了重要研究基础。

电动式换能器:结构、性能及其在声学模拟和校准中的应用与发展趋势

电动式换能器以其小尺寸、超低频、超宽带发射的特点,在舰船辐射噪声模拟、声呐系统校准等领域具有广泛应用。总结了电动式换能器的结构及性能特点,讨论了超低频、超宽带发射的原理,回顾了电动式换能器驱动磁路优化、工作频带拓宽、工作深度提升等相关工作。针对电动式换能器研究中的非线性问题,提出了优化驱动磁路来降低输出力的非线性效应、改善电动式换能器与功率放大器的阻抗匹配以降低波形畸变及谐波失真。对于声腔对换能器性能的影响,可以通过在声腔内充入特性阻抗较小的气体以抑制声源级响应起伏现象。电动式换能器未来的研究应以改善大深度环境下超低频段的声辐射性能、提升连续工作时间及可靠性、降低非线性失真为主要方向。

气候变化下华南五针松在中国的适生区预测

华南五针松(Pinus kwangtungensis)是一种较原始、较古老的单维管束植物,为国家二级重点保护野生植物,预测不同气候背景下华南五针松的分布变迁对其野生资源保护具有重要意义。基于现有的华南五针松分布点和气候数据,利用最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS软件预测当前和未来不同气候情景下的华南五针松适生区及未来变迁规律,并通过气候变量贡献值、置换重要性值及刀切法揭示影响华南五针松分布的主要气候因子。结果表明:模型模拟训练集和测试集的特征曲线下面积值(area under curve,AUC)均大于0.995,模拟结果可靠;最暖季度降水量是影响华南五针松分布的关键气候因子。当前时期,华南五针松适生区主要位于广东北部、广西以及贵州南部地区,占中国国土面积的17%。在未来不同气候背景下,华南五针松适生区的面积和分布发生显著改变,2041—2060年,其总适生区面积随着温室气体浓度的上升呈现先减少后增加的趋势;2061—2080年,其总适生区面积随温室气体浓度的上升而逐渐下降。基于以上研究结果,建议将广西除南部外的其他地区、广东西北部、贵州南部边缘等华南五针松的稳定适生区作为应对未来气候变化的重点保护区域,并对广西南部边缘、广东南部等区域进行优先保护。该研究结果可为华南五针松应对未来不同气候变化和迁地保护提供科学依据。

基于纳米材料拉曼增强特性的细胞氧化损伤检测

表面增强拉曼可作为单细胞氧化损伤的一种检测手段。以铜离子诱导的细胞氧化损伤为模型、以表面增强拉曼光谱为检测手段,建立了用以表征细胞损伤的拉曼光谱方法。通过制备经多肽修饰的金纳米花作为拉曼增强基底,使其能够进入细胞并达到信号增强的效果。利用CCK-8细胞毒性实验测试基底对细胞的损伤程度,确定基底质量浓度为160μg/mL。进一步利用CCK-8细胞毒性实验验证Cu^(2+)对细胞的氧化损伤,证实经Cu^(2+)诱导后细胞出现明显的损伤和死亡现象。最后,建立了Cu^(2+)诱导的细胞氧化损伤模型,并获得不同条件下细胞所呈现的拉曼光谱,发现经氧化处理后,细胞受到不同程度的损伤,细胞内的糖类、核酸、脂质和蛋白质等物质均发生了一定程度的改变,对机体造成损伤。

基于PVDF梳状换能器的零群速度Lamb波层合板损伤检测的数值研究

为提高层合板损伤检测的准确性与灵敏度,基于聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)梳状换能器激发的零群速度(zero group velocity,ZGV)Lamb波,提出了一种层合板损伤的检测方法。采用二维时域有限元方法,研究了PVDF梳状换能器对零群速度Lamb波的激励,通过改变层合板中铝层杨氏模量来表征不同的损伤程度,分析了PVDF梳状换能器电压响应特性与层合板损伤程度之间的关系。结果表明:采用PVDF梳状换能器能够有效激励零群速度Lamb波,并获得层合板内部的状态信息。随着损伤程度的增加,PVDF梳状换能器响应的零群速度共振峰频域幅值随着铝层杨氏模量的减小而显著减少,进而灵敏地评价层合板损伤变化。研究结果说明优化设计的PVDF梳状换能器在零群速度Lamb波的激发与接收性能上都具有优越性,能够有效检测层合板损伤情况。

外源诱导子和温度对黑果枸杞悬浮细胞花青素积累的影响

黑果枸杞富含花青素,是一种具有很高开发利用价值的药食同源植物。以黑果枸杞无菌苗的叶片为外植体诱导愈伤组织建立细胞悬浮体系,研究不同外源激素和温度对黑果枸杞悬浮细胞中花青素含量的影响。黑果枸杞愈伤组织诱导的最佳培养体系为WPM+0.5 mg/L激动素+2.0 mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸+20.0 g/L蔗糖+6.0 g/L琼脂,悬浮细胞培养的最优体系为WPM+0.5 mg/L激动素+2.0 mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸+0.01 mg/L萘乙酸+20.0 g/L蔗糖,其生长曲线呈“S”形,活细胞数量在悬浮培养第18天时达到峰值,为7.93×10^(5)个/mL。30 g/L蔗糖、200 mg/L茉莉酸甲酯、2 mg/L脱落酸及16℃单一处理均能显著促进悬浮细胞花青素产量的提升(P<0.05),2 mg/L脱落酸诱导效果最佳。在16℃和3种外源激素的复合处理下,200 mg/L茉莉酸甲酯+16℃的复合诱导处理能显著促进细胞花青素积累(P<0.05),含量是16℃单因素处理的1.13倍。研究结果为进一步优化黑果枸杞悬浮细胞培养体系、促进花青素积累奠定了基础。

傅里叶变幅杆的外形函数与性能分析

为设计振幅放大系数和形状因数均优良的变幅杆,研究了以不同阶次的傅里叶级数为振动位移函数的傅里叶变幅杆模型。推导了不同阶次傅里叶级数时变幅杆的外形函数,计算了相应的形状因数和位移节点。利用有限元方法计算了变幅杆的谐振频率、位移幅值和位移节点,并比较了其与传统变幅杆的性能优劣。结果表明:当面积系数较大时(大于3.34),阶梯形变幅杆的振幅放大系数最大,其次是二阶傅里叶、悬链线形、指数形,最小为圆锥形;圆锥形变幅杆的形状因数最大,其次是指数形、悬链线形、二阶傅里叶,最小为阶梯形。谐振频率与面积系数相同的条件下,二阶傅里叶变幅杆的振幅放大系数远大于指数形、悬链线形和圆锥形变幅杆的相应值,其形状因数远大于阶梯形变幅杆。在同时考虑振幅放大系数和形状因数的条件下,相较于传统变幅杆,二阶傅里叶变幅杆综合性能更好。

基于多功能纳米酶的高灵敏金黄色葡萄球菌Apt-LFA检测方法

侧流层析分析(lateral flow assay,LFA)具有操作简单、成本低等优点,在致病菌检测领域应用前景广阔,但以胶体金为标记的LFA比色分析灵敏度较低。基于此,通过合成万古霉素修饰的Fe_(3)O_(4)@MOF@PtPd作为磁分离/纳米酶双功能信号探针,并与金黄色葡萄球菌适配体(aptamer,Apt)相结合,实现了夹心模式的LFA检测。在最优条件下,该LFA传感器可以实现对金黄色葡萄球菌的检测,其线性范围为10~100000 CFU/mL,检测限为2 CFU/mL;该试纸条对牛奶中所添加金黄色葡萄球菌的所得回收率为96.9%~103.4%。研究结果反映出该LFA传感器具有灵敏度高、操作简便的优点;同时,其具有通用性,仅通过更换适配体就能应用于其他革兰氏阳性菌的检测。

关闭时间一致漏洞的Svetlichny不等式

对于任一贝尔不等式,漏洞的存在导致不等式的违背并非都是对局域实在的违背,进而威胁到设备无关量子信息处理任务的安全性。时间一致漏洞(coincidence-time loophole)作为主要漏洞之一,已在两方贝尔不等式的研究中被关闭。Svetlichny不等式作为表征真正多体关联的多方贝尔不等式的典型代表,仍面临时间一致漏洞的威胁。由此,从三方Svetlichny不等式出发,给出关闭时间一致漏洞的Svetlichny不等式的条件;进一步,讨论更一般情况的结果,给出关闭时间一致漏洞的n(n≥3)方Svetlichny不等式的条件。该关闭时间一致漏洞的Svetlichny不等式为设计设备无关的多体量子信息处理协议提供基础工具。

专题主持人刘刚教授介绍

刘刚,陕西师范大学生命科学学院教授,博士生导师,中山大学与美国莱斯大学联合培养博士,美国密歇根大学访问学者。刘刚教授主要从事外来生物入侵研究,重点关注全球变化背景下的生物入侵发生机制、入侵种扩散动态的预测预警、外来入侵生物的防治以及受损生态系统的恢复等.

专题主持人贺西平教授介绍

贺西平,陕西师范大学物理学与信息技术学院教授,博士生导师。1999年获西北工业大学水声工程博士学位,2000年进入西安交通大学机械与结构强度国家重点实验室开展工程力学博士后研究工作。2009年9月至2010年9月在美国俄亥俄州立大学作访问学者。现为中国声学学会理事,中国声学学会学术委员会委员,陕西省声学学会常务理事,中国机械工程学会理事、高级会员,特种加工分会超声加工委员会副主任。

专题主持人王周平教授介绍

王周平,江南大学食品学院二级教授,博士生导师,江南大学国家功能食品工程技术研究中心副主任,国家“万人计划”科技创新领军人才,科技部中青年科技创新领军人才,教育部“新世纪优秀人才计划”入选者,法国梅里埃科学基金获得者.