钠离子电池正极材料的研究进展

对于以风能、太阳能、潮汐能等为基础的发电体系和电网削峰填谷措施而言急需解决规模化储能问题,钠离子电池因其安全性高、资源丰富及成本低的优势有望是未来最理想可用于大规模储能领域的电源器件,提高钠离子电池正极材料的能量密度是其成为高效率规模化储能装置的核心问题。分析了聚阴离子化合物、过渡金属氧化物和普鲁士蓝类化合物的结构特征、电化学特性以及改性方法,综述了其最新研究成果,以期为钠离子电池正极材料的技术研究和应用转化提供一定的参考。

AhBG1 转基因拟南芥的ABA敏感性和抗旱性研究

为探究花生基因AhBG1对拟南芥ABA敏感性和抗旱性的影响,以过表达AhBG1拟南芥为材料,检测其ABA敏感性及脱水处理下ABA质量分数、叶片失水率、干旱存活率及ABA稳态相关基因表达变化.结果表明:AhBG1是编码花生β-葡萄糖苷酶的家族成员,定位于细胞质;与野生型相比,AhBG1过表达拟南芥植株在干旱条件下体内ABA水平提高,干旱存活率增加,增强有关生物合成途径和信号转导途径相关基因上调,抑制氧化代谢途径相关基因表达.AhBG1蛋白可能催化ABA-GE形成ABA,提高植物体内ABA的质量分数,通过影响ABA稳态相关基因的表达从而提高植物的抗旱性.

玉米须活性成分提取及其保健机理研究进展

玉米须是一味常用的中药,药用历史源远流长。玉米须中含有多糖、黄酮、甾醇、有机酸、皂苷等多种活性成分,具有抗癌、降血糖血脂、干预糖尿病、保护肝肾、抗氧化、抗菌消炎等保健功效。但当前玉米须资源利用效率较低且相关高附加值产品的开发缺乏深度,而深入解析玉米须中活性成分的作用机制有助于玉米须资源的利用及相关产品的开发。本文对玉米须中已报道的活性物质其成分、分离方法及作用机理研究进展进行论述,并对玉米须活性成分的基础研究及应用研究方向进行展望,以期为该领域后续深入研究及相关产品开发提供参考。

正戊醇溶液液滴蒸发特性研究

为了研究正戊醇溶液液滴的蒸发特性,采用可视化实验研究不同质量分数的正戊醇溶液液滴在不同加热功率平面上的蒸发行为。研究结果表明:正戊醇溶液液滴在加热表面的蒸发行为受自身组分及基底加热功率影响,增大正戊醇质量分数,润湿直径变大,接触角变小,润湿能力提高;液滴的润湿直径变化可分为2个阶段,在第一阶段保持恒定值,在第二阶段逐渐减小至零。在0.5 W和1.0 W加热功率下,质量分数为1.5%的正戊醇溶液液滴保持恒润湿直径的时长占蒸发总时长的比例分别为0.346和0.368,接触线滑移能力显著增强;正戊醇溶液液滴的蒸发模式包括恒润湿直径模式和混合模式,以恒润湿直径模式为主,在蒸发后期出现接触角与润湿直径同时减小的混合模式;随着正戊醇质量分数增大,保持恒润湿直径模式的时间所占比例减小,液滴三相接触线更易迁移。

低功率激光热透镜效应的模拟及研究

与高功率激光相比,低功率激光更安全,其热透镜效应对激光功率变化更敏感,更适合用于实验教学.本文利用有限元法模拟低功率激光的热透镜效应,模拟介质温度场和等效热透镜焦距,定量探究低功率激光热透镜焦距与激光功率以及介质热吸收率、厚度的关系.模拟结果与实验数据符合良好,为探究低功率激光热透镜效应实验提供理论依据.

高阶彩虹现象的观测及其色散特性研究

最小偏向角是研究高阶彩虹现象的重要特征参量.设计了基于环形光屏的高阶彩虹观测装置,能够观测到清晰的1~6阶虹,实现了虹与霓现象的复现,通过读取环形光屏上的角坐标即可测定高阶彩虹的最小偏向角.探讨了不同波长的激光入射时,虹与霓的偏向角随入射角的变化,进一步解释了彩虹的色散规律.根据角坐标的测量值可以推导出圆柱介质的折射率.

利用轨迹追踪技术测量重力加速度

由轨迹追踪技术监测小球做匀速圆周运动,从而测量出重力加速度.首先通过直流电机的匀速转动驱动小球运动,利用高速摄像头实时采集小球的相对运动图像,由虚拟仪器实现轨迹追踪、图像分析以及数据可视化处理,从而获取合适的驱动电压让小球做较为严格的匀速圆周运动,得到小球在该运动下的周期和圆锥摆摆角余弦值,即可测得重力加速度.

一种新型大气细颗粒物湿法捕集装置

对环境空气中的颗粒进行捕获,是大气颗粒物污染防治工作的基础。基于湿法捕集理论,设计并搭建了一套新型大气细颗粒物湿法捕集装置。利用该装置对大气颗粒物进行现场采样实验,用动态光散射技术对获取的颗粒物样品溶液进行测试,通过样品溶液的散射光光子数来表征样品的浓度。实验结果表明,此装置能对大气细颗粒物样品实现有效的捕获,捕集效率随转子转速的增大而增大,随着液体流速增大呈先增大后减小的趋势,并且在液体流速为600 mL/min时,装置捕集性能达到峰值。

无透镜傅里叶变换数字全息测量液体表面张力

表面张力是表征液体表面性质的物理量,其测量在医学、表面物理等领域中具有重要的研究意义.本文提出了利用数字全息的方法实现非接触、高精度液体表面张力的测量.首先搭建了基于Mach-Zehnder干涉光路的无透镜傅里叶变换数字全息装置,对CCD拍摄的全息图进行傅里叶逆变换,实现数值再现,再利用傅里叶变换的位相解包裹算法获得相位图,进而得到静态液滴的剖面轮廓.将液滴剖面轮廓与杨-拉普拉斯显式精确解进行拟合得到液体的表面张力系数.通过多次测量得到在温度20℃下水表面张力系数的相对误差为0.42%.

基于贝塞尔-高斯光束的布朗粒子的扩散特性

利用环形相位光学衍射结构产生贝塞尔-高斯光束,将其投影到作布朗运动的聚苯乙烯小球溶液中;基于共轴差分动态显微技术,测量粒径为813 nm的聚苯乙烯小球在不同光功率下的扩散系数,研究贝塞尔-高斯光束对小球扩散运动的影响,并与高斯光束作用下的小球扩散系数相比较。结果表明:不论是在高斯光束还是在贝塞尔-高斯光束作用下,作受限布朗运动的聚苯乙烯小球的扩散系数均小于无激光作用时的;在相同激光功率照射下,贝塞尔-高斯光束作用下小球的扩散系数均大于高斯光束作用时的;随着激光功率的增加,2种光束照射下的小球扩散系数均出现先减小后略有增加的现象。

光场偏振态对布朗运动扩散系数的影响

基于差分动态显微技术,实验研究偏振光对颗粒布朗运动扩散系数的影响。实验结果表明,在弱聚焦条件下,布朗粒子在激光照射下的扩散系数比仅在白光照射下的扩散系数要小;在相同激光功率时,圆偏振光照射下颗粒扩散系数比线偏振光时的要小;随着入射激光功率的增大,线偏振光照射下的扩散系数表现出振荡的现象,而圆偏振光入射时,布朗运动扩散系数随功率的增大而减小。

基于神经网络的直肠癌CT图像自动分割和分类

目的为准确地定位直肠癌肿瘤位置以及对直肠癌进行术前T分期。方法首先分别采用FCN-8s、U-Net和SegNet模型对直肠癌CT图像进行分割以定位肿瘤位置。在分割基础上分别使用简单CNN、AlexNet和InceptionV3模型对分割后的CT图像进行识别并以此确定直肠癌T分期。选用240名患者的直肠癌CT图像进行训练和测试,分割结果评价指标采用Dice系数、精确率和召回率,分类结果评价指标采用准确率、特异性和灵敏度。结果分割中U-Net模型分割效果最佳且其分割肿瘤的平均Dice系数、精确率和召回率分别为84.6%、84.1%和85.2%。分割后使用InceptionV3模型分类效果最好且其分类直肠癌T2和T3期图像的准确率、特异性和灵敏度分别为95.4%、94.3%和96.1%。实验结果表明U-Net模型和InceptionV3模型可以获得更好的分割结果以及更高的分类准确率。结论神经网络模型在直肠癌CT图像上进行肿瘤分割和术前T分期都能达到很好的效果,可作为临床辅助诊断工具帮助医生制定直肠癌临床治疗方案。

基于尼龙6和聚偏氟乙烯复合隔膜的凝胶聚合物电解质

通过连续静电纺丝法制备了具有三明治结构的尼龙6(PA6)/聚偏氟乙烯(PVDF)/尼龙6三层复合膜,并将其用作锂离子电池凝胶聚合物隔膜。通过扫描电子显微镜(SEM)观察到该隔膜由无序的纳米纤维交织而成,具有大量的相互贯通的3D孔道。用差示扫描量热法(DSC)分析了隔膜的热稳定性,其特殊的多孔三明治结构及2种材料的搭配可以有效提高锂离子电池的安全性。用复合隔膜吸收少量的六氟磷酸锂电解液(1 mol/L六氟磷酸锂溶液,碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)/碳酸甲乙酯(EMC),质量比为1∶1∶1)得到凝胶聚合物电解质(GPE),该电解质在室温下的离子电导率达到了4.2 mS/cm,并且与电极之间有良好的界面动力学稳定性。为了研究凝胶聚合物电解质的实用性,将其与锂片负极及商用磷酸铁锂正极材料组装成扣式电池,经测试电池表现出良好的循环性能和倍率性能。

基于光路补偿的数字全息干涉法测量液相扩散系数

液相扩散系数的测量在工业生产中有着重要的作用.本文基于光路补偿方法,利用Mach-Zehnder干涉光路测量液相扩散系数.激光全息干涉光路的物光和参考光分别经过扩散槽和补偿槽,当扩散槽内待测液体扩散时,干涉图样会发生变化,通过条纹判别法,对两张不同时刻的干涉图样进行图像处理即可得到扩散系数.图像处理时需要对图像进行小波去噪和频域滤波,将滤波后不同时刻干涉图样叠加后,用DCT变换的最小二乘相位展开算法,对叠加图进行相位离散得到相位变化图,通过读取其浓度变化最大值之间的距离即可求出液相扩散系数.

基于高通量测序技术解析污水甲烷化反硝化耦合处理过程中细菌群落多样性与结构特征

借助模拟配水和内循环厌氧反应器,搭建了污水甲烷化反硝化耦合处理系统,探究不同碳氮比条件下耦合体系代谢特性,利用高通量测序技术研究不同条件污泥细菌群落丰度、多样性和结构演替特征。结果表明,不同碳氮比条件下,变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和绿弯菌门为优势细菌菌群(丰度>90%),在连续实验中,在“门”层级菌群结构基本一致,但对应菌群数量有明显区别,并与体系中碳氮比有关。Smithella菌属在低碳氮比(如15.18和8.00)系统中大量增殖,推测可能与过程中丙酸和丁酸等产物的快速代谢有关。

大气颗粒物湿法采样装置的设计与实现

大气颗粒物样品的采集是成分分析、源解析、毒理分析等大气污染研究的基础。传统的滤膜法采样存在着很多不足,基于雾滴捕获细颗粒物的理论,搭建了一套包括雾化腔、混合腔和水幕腔三个主要结构的湿法捕集装置。利用该装置对大气颗粒物进行现场采样实验,对采集所得溶液样品做显微成像分析,并通过样品溶液的散射光强度的测量来表征样品的浓度变化。实验结果表明本文搭建的装置能对大气颗粒物样品实现有效的采集。

融合级联CRFs和U-Net深度学习模型的遥感影像建筑物自动提取

针对深度学习模型进行建筑物提取时存在的建筑物边缘模糊问题,将级联CRFs(全连接条件随机场)引入到U-Net深度模型中,提出了一种改进的U-Net模型(U-Net+级联CRFs),以用于遥感影像建筑物自动提取:构建级联CRFs并将其引入到U-Net模型的解码层中,从多层结构中学习边界信息,增强模型对建筑物边界的分割能力。并以广东省佛山市为研究区,利用U-Net+级联CRFs、U-Net+CRFs、U-Net、SVM模型进行建筑物提取实验。结果表明U-Net+级联CRFs模型可以有效识别建筑物边界信息,提高建筑物提取的精度:U-Net+级联CRFs模型在准确度、召回率、F1值和交并比4个指标上的均值分别达到了93.1%、87.5%、91.4%和85.1%,均优于U-Net+CRFs、U-Net、SVM模型。

顾及自身吸引力的公园时空可达性与变化强度分析

针对城市公园可达性受多种环境因素影响,以及在时间上存在动态变化特征的问题,通过建立公园吸引力评价模型和引入时间序列实时导航数据,提出了一种顾及公园自身吸引力的城市公园时空可达性研究方法(Spatial-Temporal Accessibility of Attraction-Oriented Urban Parks,STAAOP):首先,基于众源地理信息数据,采用熵权法从多种角度构建公园吸引力评价模型;然后,基于吸引力评价结果与时间序列实时导航数据,运用两步移动搜索法构建可达性度量模型;最后,计算可达性变化结果的标准差,并运用局部空间自相关分析法识别可达性变化的聚类区域和异常区域,从整体和典型区域的角度分析可达性变化强度.以济南市为例,采用STAAOP方法进行实验,结果表明:STAAOP方法及其所包含的模型可以更好地捕捉城市公园可达性的时间动态变化特征,在整体和区域上都能取得较好的实验结果,该方法为更准确、真实评价城市公园可达性提供了一种新的思路和参考.

亚波长尺度下混合等离子泄漏模式激光

由于光存在衍射极限,因此传统方法不能实现亚波长尺度下的激光激射。为了打破这一衍射极限,本文设计了金属-介电层-半导体堆叠结构来实现深亚波长尺度下的激光激射,并讨论了相关结构对模式传播的影响。结构设计上,采用低介电常数金属银作为衬底、10 nm厚的LiF作为介电层、具有六边形截面的半导体纳米线ZnO作为高介电常数层,采用有限差分本征模和时域有限差分方法对所设计的结构进行光学仿真模拟。首先,通过改变ZnO纳米线的直径,使用有限本征模方法分析介电层中的光学模式,得到4种模式分布。然后,通过这4种光学模式在不同纳米线直径下的有效折射率和损耗计算了对应的波导传输距离以及激射阈值增益。最后,采用三维时域有限差分方法仿真分析纳米线稳态激光发射过程中各模式的电场分布。结果表明:在纳米线和金属衬底之间的介电层上存在混合等离子体模式和混合电模式,对于直径低于75 nm的ZnO纳米线,没有有效的物理光学模式,即混合等离子体模式和混合电模式都被切断,当ZnO纳米线的直径大于75 nm时,混合等离子体模式可以有效存在,而混合电模式在ZnO纳米线的直径达到120 nm之后才出现。虽然混合等离子体模式可以更好地限制在介电层中,但是它们的模式损耗太大,传播距离相对较小。此外,与混合等离子体模式相比,混合电模式的传播距离更长。在给定微米线的直径(D=240μm)下,混合电模式传播距离超过50μm。综上可知,在深亚波长尺度下利用混合泄漏模式可以打破光学衍射极限并实现激光激射。

受迫振动法测量液体黏度

将传统的欠阻尼振动法改进为受迫振动法,结合实时图像采集和虚拟仪器测量技术测量液体黏度.采用磁动式扬声器提供周期性驱动力使小球做受迫振动,通过USB摄像头实现对小球运动图像的实时采集,利用虚拟仪器测量技术进行图像分析、目标追踪和数据可视化处理,测定小球的共振频率,进而得到液体的黏度.在温度为30℃、质量分数为96.0%时测得甘油黏度为(0.299±0.004)Pa·s,相对偏差为0.67%.