氧化石墨烯掺杂二氧化硅气凝胶的特性研究

为满足高温防护需求,快速制备高强度、低导热系数的气凝胶成为一项重要的科学挑战。采用超临界干燥法,成功通过掺杂氧化石墨烯(GO)的方式,改善了二氧化硅气凝胶的性能。通过电子显微镜观察发现,GO均匀地镶嵌在气凝胶基体中,形成了有效的支撑骨架,显著增强了气凝胶的强度。傅立叶变换红外光谱分析表明,GO与二氧化硅气凝胶之间仅存在物理结合,并未形成明显的化学键。通过氮吸附/解吸测量发现,GO/SiO_(2)气凝胶的比表面积和孔径可以通过调整GO的用量进行可控调节。实验结果显示,当GO含量为质量分数0.5%,1%和2%时,GO/SiO_(2)气凝胶的比表面积分别为895,1294和997 m^(2)/g,与未掺杂的SiO_(2)气凝胶(852 m^(2)/g)相比有所增加。由于GO的加入,GO/SiO_(2)气凝胶的密度(0.07 g/cm^(3))略高于纯SiO_(2)气凝胶(0.06 g/cm^(3)),为其提供了更高的强度和承载能力。此外,GO/SiO_(2)气凝胶的导热系数为0.0176~0.0204 W/(m·K),低于纯SiO_(2)气凝胶(0.0221 W/(m·K))。该研究为SiO_(2)气凝胶在实际应用中的推广和应用提供了新思路。

气凝胶材料隔热应用研究进展

气凝胶是一种具有高孔隙率、高比面积、低密度与低热导率的超级隔热材料,有着传统隔热材料无法比拟的隔热性能.通过文献调研,简要介绍了气凝胶的制备方法与隔热机理,归纳总结了气凝胶在航空航天、建筑、织物与新能源汽车动力电池领域的隔热应用,并对气凝胶的局限性和发展做出了总结和展望,以期对后续的相关研究提供帮助.

H_(2)O_(2)/HCl体系中2-烷基蒽氧化制2-烷基蒽醌过程研究

为解决2-烷基蒽醌传统生产工艺——苯酐法的污染问题,开发了2-烷基蒽(R-AN)氧化生产2-烷基蒽醌的技术路线。采用过氧化氢盐酸(H_(2)O_(2) /HCl)体系进行R-AN的氧化,通过质谱与核磁共振分析确定主产物为2-烷基蒽醌,副产物为R-AN的一氯和二氯取代物;对氧化反应机理进行研究,明确了氧化反应活性物种为HClO和^(1)O_(2)。系统考察了溶剂种类、反应时间、H_(2)O_(2)及HCl与R-AN的物质的量之比、反应初始液相中的水质量分数[w(H_(2)O)]和R-AN质量浓度[ρ(R-AN)]对氧化反应效果的影响,并基于支持向量回归(SVR)理论建立了收率预测模型。通过模拟优化,确定最佳工艺条件为:常压、70℃、n(H_(2)O_(2))/n(R-AN)=5、n(HCl)n(R-AN)=5、w(H_(2)O)=8%、ρ(R-AN)=0.04 g mL、反应时间8 h。此条件下,所得2-烷基蒽醌的收率大于98%。模型的预测效果好,相对误差大部分在1.5%以内。

Al_(2)O_(3)-SiO_(2)/纤维素复合气凝胶的制备及其阻燃性能

针对纤维素气凝胶隔热性能差、易燃烧等问题,基于液氮定向冷冻及真空冷冻干燥技术,以低成本、环境友好的微晶纤维素为原材料,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)溶胶为阻燃剂,去离子水为溶剂,加入硼酸作为催化剂控制共水解进程,制备出隔热阻燃性能良好的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)/纤维素复合气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、锥形量热仪等研究了Al_(2)O_(3)-SiO_(2)溶胶含量对材料结构与性能的影响,并分析了复合气凝胶的阻燃机制。结果表明,随着Al_(2)O_(3)-SiO_(2)溶胶含量的增加,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)/纤维素复合气凝胶从蜂窝状结构向多孔三维网络结构转变,孔径减小。Al_(2)O_(3)-SiO_(2)溶胶与微晶纤维素溶液体积比为2∶10时,具有最高分解温度205.21℃和最大质量保持率35.191%。点燃时间为11 s,热释放速率峰值为127.13 kW/m^(2),表现出更好的阻燃性与抑制火焰生成能力。

基于上行MIMO-SCMA系统的异步分组检测算法

针对宏小区稀疏码分多址技术(sparse code multiple access,SCMA)系统上行链路中远近用户到达基站存在的用户时延问题,提出了按不同时延进行用户分组的异步检测算法,利用前后符号间相同的信息进行迭代,形成了一种基于连续传播的消息传递算法(message passing algorithm based on serial propagation,SP-MPA)。另外,针对MIMO-SCMA系统中运用的部分边缘化检测算法造成的误码率性能下降的问题,还提出了一种基于动态阈值的部分边缘化消息传递算法(dynamic threshold partial marginalization algorithm,DTPM-MPA)。仿真结果表明,SP-MPA有效降低了异步传输的符号干扰带来的高误码率,并且DTPM-MPA能够在计算复杂度与误码率之间做出灵活平衡。

基于扩频多址的差转游标测距方法与应用

针对游标测距法在转发测距中无法实现多址测距的问题,提出了一种基于扩频多址的差转游标测距方法。该方法采用游标法实现高精度测距,采用直接序列扩频技术以正交的伪随机码(PN码)区分不同的测距信号,利用不同的差转频率区分不同的转发信标。基于该方法构建了测距系统,系统的测距精度可达亚米级。转发信标使用电池供电和无线通信调度,结构简单,成本低,功耗小,安装简单。该系统非常适用于工业场景的人员定位管理。

一种天波超视距短波目标的直接定位算法

针对利用运动接收机对静止超视距短波无线电目标定位的问题,提出了一种基于极大似然准则的天波超视距直接定位算法,进一步应用引力搜索算法,以实现高效的目标位置估计。推导了在上述问题中目标位置估计的克拉美罗下界(Cramér-Rao lower bound,CRLB),并分析了所提算法的计算复杂度。仿真实验结果表明,与传统的针对视距目标的直接定位算法相比,所提出的算法能显著提高对天波超视距短波目标定位的精度,且性能非常接近CRLB;相比于对应的网格搜索算法,在保持较高定位精度的同时,所提算法具有更高的计算效率。

基于黄金分割的NOMA-SWIPT协作中继网络能效优化算法研究

为提升网络能效性能,构建了非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)-无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)协作中继网络模型,并采用了一种基于黄金分割(golden section,GS)的DinkelBach迭代算法来解决能效优化问题。仿真结果表明:GS-DinkelBach算法在获得精准的能效增益的同时,具有更低的计算复杂度;与传统直连网络模型和中继转发网络模型相比,所建立网络模型的最优能效值分别提升了1.07 dB和2.17 dB。

等离子喷涂用硼化锆粉体的优化及控制研究

由于其独特的化学键,ZrB_(2)具有高硬度、高熔点、高强度、高导电率和热导率等特性,被广泛应用于航空航天、核工业及超高速飞行器中的热防护领域,其中ZrB_(2)的热喷涂技术一直是其应用的关键。在热喷涂技术中,等离子喷涂在全世界热喷涂市场中占有量最大,其高性能涂层的制备技术一直是研究的热点,而实现该技术的关键在于需要依靠具有合适粒径、高球形度、高流动性的粉体。通常原始ZrB_(2)粉末平均粒径较小,不具备良好的球形度和流动性,需要二次造粒以制得适合等离子喷涂使用的粉体。其中,喷雾造粒法是一种成熟的热喷涂粉末制备技术,适用于制备等离子喷涂用的ZrB_(2)粉体。本文针对等离子喷涂用ZrB_(2)粉末的制备,引入了新的材料组分,系统研究了粘结剂的种类、粘结剂含量、喷头转速三个参数对粒径、形貌、真实密度和流动性的影响。研究结果表明,将质量分数为40%~50%ZrB_(2)微粉、45%~50%去离子水、4%~6%的聚乙烯亚胺(PEI)、8‰的柠檬酸铵加入罐磨机中球磨,之后将混合均匀的浆料送入喷雾造粒机中,将进风温度设置为270℃、出风温度调整为95℃、喷头速率调至20~50 r/min、蠕动泵进料速率设为(25±5)r/min,通过烘干和过筛后得到粒径为40~80μm、球形度高、流动性好的ZrB_(2)粉体。通过该方法制得的粉体可直接用于等离子喷涂,适合大批量生产,对高性能ZrB_(2)基涂层的制备具有重大研究价值。

胶黏物测定用纸的研究

本研究对进口胶黏物测定用纸进行检测,分析胶黏物测定用纸指标,以及固色剂种类、用量、染色时的温度和pH值对染色效果的影响。结果表明,采用3.5%有机固色剂2,温度30℃,pH值为6.5~8.0制备的纸张白度最低,染色效果最好。通过调色计算,自制胶黏物测定用纸指标达到或超过进口同类产品。

HPL生产用亚光脱模纸的研究

本课题主要研究在热固性树脂浸渍纸高压装饰层积板(HPL)生产中使用的亚光脱模纸。对原纸进行底涂、压光,得到底涂纸。在底涂纸上分别涂布6种脱模剂,测试6种面涂纸性能指标。在底涂剂中加入碳酸钙,调节面涂纸的光泽度。研究结果表明,底涂碳酸钙添加量15%,面涂采用5号溶剂型有机硅树脂和锚固剂添加量5%,自制亚光脱模纸脱模次数为8次,达到进口产品指标要求。

环保食品防油纸的特性及研究进展

防油纸是指具有阻止油脂渗透和吸收的一类纸张,能够满足保护产品、便于携带等要求。本文介绍了食品防油纸的特性和发展概况,重点分析了目前食品防油纸防油阻隔的方法,总结了食品防油纸的发展方向。

量子强化学习技术及研究进展

近年来,强化学习理论和算法研究迅速发展,并且在竞争博弈、智能控制、分析预测、优化调度等领域得到广泛应用.但是,传统强化学习算法学习效率低、系统开销大,尤其是面对复杂任务时这种情况更为严重.结合量子计算特性,可实现对强化学习算法的加速,由此提出的量子强化学习技术,对强化学习技术的发展赋予了全新的动力与广阔的前景,引发了日益广泛的关注.文章对量子强化学习技术及其研究进展进行了介绍、分析与展望.首先,分别对量子计算和强化学习的基本概念和原理进行了介绍.在此基础上,介绍了量子强化学习的基本思想与机制,并从两方面分析介绍了量子强化学习的研究与进展:①传统计算环境下,将量子特性融入到强化学习以提高算法效率;②量子计算环境下,将经典环境量子化之后,智能体同环境进行量子化交互的强化学习技术.最后,对量子强化学习的应用前景进行了展望.

低秩先验的相位差法太阳图像重建

相位差法是常用的图像事后重建方法之一。为提高相位差法对太阳图像重建的鲁棒性,本文提出了基于低秩先验的改进的相位差法,即引入了图像核范数正则化到相位差模型中,并分别利用半二次分裂方法和BFGS求解图像子模型和相位子模型。在仿真退化的焦面和离焦面太阳图像上进行重建实验与分析,与基于Tikhonov正则化的经典相位差法相比,在无噪声和有噪声情况下基于低秩先验的相位差法在主观视觉效果和客观指标上均能够提高波前相位估计的精度,提高重建图像的质量。

基于非正交多址异构网的下行链路干扰协调优化技术

为了提升异构网络中边缘用户平均吞吐量性能,提出了一种基于非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)异构蜂窝网络的下行链路干扰协调优化方案。该方案通过小区范围扩展(cell range expansion,CRE)和几乎空白子帧(almost blank subframe,ABS)进行小区间干扰协调,并利用改进型量子进化算法(improved quantum-inspired evolutionary algorithm,IQEA)实现自适应CRE和ABS联合优化。仿真结果表明,基于NOMA的分组能有效提升异构网络边缘用户性能,且与非干扰协调方案相比,传统干扰协调方案和所提出的自适应干扰协调方案的边缘用户平均吞吐量分别提升了4.93 dB和5.48 dB;网络用户平均吞吐量分别提升了0.96 dB和1.01 dB;对数效用和分别提升0.13 dB和0.14 dB。

外辐射源MIMO雷达机会信源选择与接收站布置联合设计

本文研究外辐射源多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达目标位置和速度估计,通过控制接收站选用的机会信源个数来解决系统复杂度受限的问题.将机会信源选择变量引入到外辐射源MIMO雷达信号模型,基于此推导最优参数估计器及相应的克拉美罗界(Cramer-Rao bound,CRB).以CRB为系统参数估计性能评价标准,对机会信源优化选择、接收站优化布置、机会信源选择与接收站布置联合优化三种优化方式性能进行对比,三者分别属于整数型、连续型及混合整数型的优化问题.仿真表明,在系统复杂度受限的情况下,三种优化方法都有利于提高外辐射源MIMO雷达的估计性能,但联合优化的性能最佳.

二阶广义总变分约束的太阳图像多帧盲解卷积

盲解卷积是常用的自适应光学图像事后重建方法之一。为提高盲解卷积对太阳(自适应光学)图像的重建效果,本文提出了基于二阶广义总变分的空变多帧盲解卷积算法。该算法首先利用交替最小化和半二次分裂方法求解本文提出的二阶广义总变分约束的空不变多帧盲解卷积模型;然后针对非等晕大视场太阳图像特性,利用重叠分块与加权拼接实现空变盲解卷积扩展。在一米新真空太阳望远镜(NVST)观测的真实太阳图像上进行的重建实验与分析表明,本文算法在主观视觉效果和客观指标上均具有较好的图像重建效果。

基于联邦学习的SDN异常流量协同检测技术

网络流量异常状态检测是发现潜在安全威胁的重要手段,但是现有异常流量检测方法普遍存在环境适应性不强、协同能力较弱等问题。结合SDN网络的拓扑结构与流量特征,提出基于联邦学习的异常流量协同检测技术。利用SDN网络中的检测节点,构建基于联邦学习的多检测节点协同检测架构。通过信息熵计算提取流量特征,从相对熵的角度分析检测节点的流量关联度,并根据该关联度设计模型训练过程中的参数聚合权重优化算法,提高检测模型的适应能力。应用参数聚合权重优化算法进行多检测节点异常流量检测模型的协同训练,提升检测模型对异常流量的识别准确率。仿真结果表明,与本地独立训练和传统联邦学习算法相比,基于参数聚合权重优化算法的识别准确率分别提升了31.69%和7.92%,具有更好的异常流量检测效果及更强的环境适应能力。

基于距离和系统吞吐量最大化的D2D上行链路资源分配方案

终端直连(device-to-device,D2D)通信的研究主要关注的是蜂窝用户(cellular user,CU)和D2D用户之间存在的干扰问题,而解决该问题的方法是进行合理的资源分配,但以往的研究大都仅考虑D2D用户之间的通信质量或仅考虑CU的可靠性,却忽视了系统总吞吐量和资源复用效率的优化。基于D2D用户、CU和基站(base station,BS)三者间的通信距离,提出了一种资源分配方案,该方案能结合资源复用函数矩阵进行预分组和资源选择,综合降低CU对D2D用户的干扰(cellular-to-D2D,C2D)和D2D用户对CU的干扰(D2D-to-cellular,D2C),同时保证CU和接入的D2D用户对都满足各自的通信服务质量(quality-of-service,QoS)要求。数值仿真结果表明:该方案与贪婪启发式算法相比,系统总吞吐量可以提升约4%,系统平均复用效率提高2倍以上。

基于二相码的PD雷达解模糊及遮挡方法

为避免二相编码脉冲多普勒(pulse Doppler,PD)雷达的速度以及距离模糊,采用高脉冲重复频率工作(high pulse repetition frequency,HPRF)模式,并在多个脉冲间采用互相关峰值较低的二相编码信号,在接收端对多个发射脉冲间的回波信号进行数据重排,然后进行脉冲压缩、动目标检测,最终得到的峰值可无模糊体现目标的速度和距离。为减小PD雷达的工作盲区,采用了小的发射脉冲时间宽度,即二相编码信号的码片长度;为避免PD雷达的发射脉冲遮挡,采用两种HPRF发射正交二相编码脉冲信号。仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性。