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2026年, 第53卷, 第1期 刊出日期:2026-01-20
  

  • 全选
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    仪器表征技术专题综述
  • 杜振霞, 曾沂涌, 侯海悦, 魏博琛, 张艳境, 李钰洁
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 1-16. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.001
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    液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)是当代最重要的分析技术之一,该技术结合了色谱的高效分离功能和质谱的强大结构鉴定功能,具有灵敏度高、特异性好等特点,广泛应用于复杂体系的定性和定量分析。本文介绍了LC-MS的基本原理、仪器结构和分析方法,梳理了LC与低分辨率质谱(LRMS)、高分辨率质谱(HRMS)联用技术在食品安全、营养成分分析、组学(如蛋白质组学、代谢组学等)分析、环境污染物分析等领域中的应用,最后介绍了LC-MS的新进展,包括二维色谱(2D⁃LC)和离子淌度分离(IMS)技术。

  • 化学与化学工程
  • 高伟伟, 陈晓春, 房玉东, 杨继星, 张志, 汪振
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 17-28. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.002
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    为了科学准确地辨识影响化工企业安全风险的关键因素,并量化评价关键因素对企业安全风险的影响,分析梳理了全国近10年551份化工企业安全生产事故典型案例调查报告,从中提炼出影响安全生产风险的15个关键因素。将故障树分析法(FTA)、贝叶斯网络法(BN)与蝴蝶结分析法(BTA)相结合,构建了FTA-BN-BTA多方法融合的风险分析框架体系,建立了安全风险溯源模型。采用该模型对国内某化工企业的安全生产事故进行实证分析,结果表明,动火作业不规范、受限空间作业不规范、应急处置不及时、工艺装备泄漏这4个关键因素对该化工企业安全生产的影响最为突出,结果与该化工企业的实际情况相吻合。FTA-BN-BTA安全风险溯源模型融合了3种分析方法的优点,所构建的“因果分析-概率计算-屏障优化”三位一体的企业安全风险管理闭环模式可弥补传统方法在“结构-概率-控制”维度上的不足,研究结果可为相关化工企业安全风险分级管控及安全隐患源头治理提供理论指导。

  • 汤轶明, 张胤杰, 许海军, 林爱军
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 29-39. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.003
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    随着城市发展和经济增长,拉萨市的生态环境存在一定的潜在风险。为了推动拉萨市经济与生态环境的高质量协同发展,基于层次分析(AHP)-熵权耦合法对拉萨市生态敏感性进行评价。选取高程、坡度、坡向、水域缓冲区、植被覆盖度、土地利用类型、年均降雨量作为生态敏感性指标因子,利用AHP-熵权耦合法确定各指标的权重值,发现拉萨市的植被覆盖度和年均降雨量对生态敏感性的影响较大,其权重分别为0.266和0.213。借助ArcGIS软件进行单因子生态敏感性及综合生态敏感性分析,结果表明:拉萨市整体的生态敏感性较高,其中较高敏感性和极高敏感性区域的面积占比总计为41.31%,主要分布在当雄县的东北部和纳木错地区以及墨竹工卡县、林周县、尼木县和曲水县的植被覆盖区;中等敏感区的面积占比为27.96%,主要分布在拉萨河流域的人类聚集区以及植被覆盖度适中的灌木丛和草地区域;极低敏感性和较低敏感性区域的面积占比总计为30.73%,主要集中在拉萨市西北部的高山、人类活动聚集区以及永久性冰川和积雪地带。未来,拉萨市应加强整体环境保护与土地资源合理利用,尤其要关注高敏感区域的水生态、植被保护及降雨量,同时应考虑区域开发过程对永久冰川和积雪区域的影响。

  • 田晓龙, 杨罗, 吴小平, 代明亮, 江明
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 40-50. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.004
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    迄今,掺氢天然气的仿真工作始终无法有效平衡计算精度和仿真速度这2项参数,不利于指导现场运行方案的快速决策。针对这一问题,将组分追踪方程、水力方程和热力方程进行去耦仿真,分析了耦合模型与气体瞬态管网模拟软件TGNET结果、耦合模型和去耦模型结果的差异性,确定了最优的时间步长和空间步长,引入单指令多数据(SIMD)并行计算技术,基于AVX2指令集实现中间参数求解过程的快速化处理,以实际案例进行了计算和分析。结果显示:耦合模型结果与TGNET软件结果的吻合程度较高,两者的计算时间分别为8 237 ms和8 359 ms,2种模型具有一致性和相容性;去耦模型计算时采用时间步长90 s、空间步长1 km的组合较为合适,与耦合模型相比,此组合下的加速比为2.89;与最大压力-最大流量边界条件相比,最大流量-最大流量边界条件下的压力、温度、氢气摩尔分数的误差均有所增大,建议在管网规划设计、运行调峰、突发性用气和供气安全冗余保障等工况下优先使用该边界条件;与去耦模型相比,引入SIMD指令的计算加速比为2.68,低于理论加速比上限。研究结果可为大型掺氢天然气管网的仿真工作提供理论依据和实际参考。

  • 沈若尧, 丘戈, 方威, 袁泳, 刘宏, 黄华容, 杜志云, 袁其朋
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 51-60. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.005
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    反式阿魏酸(TFA)是一种具有抗炎、抗氧化及抗肿瘤活性的天然酚酸类化合物,其在复杂生物发酵液中的高效分离面临挑战。基于磺酸化氧化石墨烯(SGO)和分子印迹聚合物(MIP)制备了SGO/MIP复合膜,通过双功能单体(甲基丙烯酸和丙烯酰胺)构建特异性识别位点,结合非溶剂致相分离法(NIPS)调控膜孔结构,可实现TFA的高效分离。结果显示:在SGO、MIP、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇2000(致孔剂)的质量比为0.9∶0.225∶12∶0.72条件下制备的SGO/MIP复合膜,在25 ℃下对发酵液中TFA的吸附容量达2 249.31 mg/m2,膜通量为53.94 L/(m²·h),表明其在高效截留目标分子的同时保持了良好的渗透性能;使用10%~60%(体积分数)乙醇进行梯度洗脱并重结晶后,TFA纯度为96.4%,回收率为87.17%。本研究通过引入SGO和双功能单体策略,显著提高了目标分子的选择性吸附能力,为天然产物的规模化分离提供了新思路。

  • 材料科学与工程
  • 李娇, 卢咏来, 王朝, 张立群
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 61-69. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.006
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    针对传统化石基弹性体引发的环境问题,开发生物基可降解聚酯弹性体正逐渐成为研究热点。本研究聚焦甘油基聚酯弹性体性能,采用生物基二元酸、二元醇和甘油,通过优化熔融缩聚工艺,构建了具有可控交联网络的生物可降解聚酯弹性体。实验结果表明,通过控制甘油引入时二元酸和二元醇酯化的程度,实现了聚酯交联弹性体弹性的提升(凝胶含量约为31%,溶胶分子量为2.84~7.76 kg/mol)。差示扫描量热仪(DSC)分析结果表明:弹性体为完全无定形态,玻璃化转变温度(T g)稳定在-49~-47 ℃之间。在5 L反应釜中放大实验,通过优化工艺参数,制备了凝胶含量为33.53%、溶胶分子量为7.25 kg/mol的高弹性材料。本研究为开发环境友好型口香糖提供了材料的解决方案,同时为生物基弹性体的工程化应用建立了工艺生产经验。

  • 谢琼丹, 杨贝尔, 唐紫婷
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 70-80. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.007
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    本研究聚焦于高效率、低能耗的静电雾气集水技术,旨在缓解高雾缺水地区的饮水问题。通过系统地研究雾气收集面特性、发射端材质、收集距离等关键因素,探究多参数对静电集水效率的影响。实验结果表明:收集面的亲疏水性、电阻和导电性为非主导因素,集水效率主要取决于电晕放电离子电流的大小,且呈指数型关系;在初始电流范围内,集水效率随电流的增加而迅速提升,超过阈值后提升幅度减缓并趋于平台;静电发射端针尖的种类影响着电场的均匀性及集水效率,碳纤维发射端相比于铜针发射端在集水方面更有优势;静电接收距离是通过影响离子电流的大小和电场的均匀性来改变集水效率的,相同材质发射针下不同集水距离的集水效率与电流符合同一指数关系;亲水绝缘表面集水效率比疏水绝缘塑料表面集水效率高;而疏水聚四氟乙烯微孔膜因构建了导电微孔通道,表现出高效的雾气集水效果。明确上述基础因素的影响,有助于设计出更安全、节能、便携的静电雾气集水设备。

  • 机电工程和信息科学
  • 张恩祥, 章琪, 徐欣, 杨卫民, 徐志明, 张祎贝, 迟百宏
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 81-89. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.008
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    为满足卫星承力板在比刚度和比强度方面的要求,受金刚石晶体优异力学性能的启发,设计了一种仿金刚石单晶体结构的点阵结构,并将其应用于卫星承力板中。首先,介绍了点阵结构的设计来源及其组成要素;其次,建立了单个点阵胞元的相对密度、平压刚度和弯曲刚度的理论数学模型;随后,通过Abaqus软件对采用所设计点阵结构填充的卫星承力板进行平压和三点弯曲的有限元仿真分析,并进行了试验测试,以评估在这两种典型工况下承力板的力学响应;最后,对比了理论推导、仿真分析和试验测试所得的平压弹性模量和弯曲模量,结果显示三者吻合度较好,从而验证了理论数学模型和有限元模型的正确性。分析结果表明,填充该点阵结构的卫星承力板在强度和刚度方面满足使用要求,为卫星主承力结构的设计提供了一种新颖且有效的思路。

  • 蒋佳巧, 王晗, 万静, 高敬阳
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 90-102. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.009
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    缺失变异是一种重要的结构变异,与癌症、阿尔兹海默症和孤独症等多种病症有关。由于缺失变异和比对信息的复杂性,现有方法检测结果假阳性较高,为后续的下游分析带来了困难。针对该问题,提出了一种基于Transformer的第三代测序数据缺失变异检测方法—Transformer deletion detection (TDD)。首先,通过分析BAM文件中的CIGAR字段和相邻reads的间隔距离来提取候选的变异位点集合;然后将变异区间划分为连续的子区间,在每个子区间上构建特征矩阵;接着通过Transformer的Encoder模块来编码特征矩阵,再输出到分类层判断其变异与否;最后,进行断点估计、合并变异子区间,得到最终的缺失变异集。将所提方法与主流的4个检测工具在4个真实数据集上进行了对比,实验结果表明,所提方法取得了更好的F1分数,能降低检测结果中的假阳性,从而更好地检测缺失变异。

  • 刘爱芳, 贾振华, 岳喜凯, 李晓杰, 彭星渊
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 103-114. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.010
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    锂电池荷电状态(SOC)是电池管理系统(BMS)最核心的状态参数之一,准确估算电池SOC对电动汽车的发展具有重要意义。传统方法严重依赖于电池模型的准确度,不能很好地适应电池的高度非线性和时变特性。随着深度学习理论的发展,基于神经网络的估算方法得到了广泛应用。提出一种基于混沌映射、正余弦算法和萤火虫扰动方法改进麻雀算法优化反向传播(back propagation,BP)神经网络(ISSA-BP)模型,用于高精度估算SOC。采用马里兰大学多种复杂工况及不同温度下的公开实验数据集对ISSA-BP模型进行验证,从平均绝对误差、均方误差以及均方根误差的角度对预测结果进行评价。结果表明,在多种工况及温度条件下ISSA-BP模型对SOC的估计误差均能控制在2%之内,相比于单一的神经网络模型具有更好的精度,且具有良好的鲁棒性和泛化能力。

  • 张炜, 王海芳, 丁旭刚, 战迪鑫
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 115-124. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.011
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    针对基于点线特征的实时定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法在位姿识别过程中对定位精度的要求,提出一种改进单目视觉惯性同步定位与建图(monocular visual⁃inertial SLAM with efficient point⁃line flow features, EPLF⁃VINS)算法。首先,分析了梯度阈值参数对line segment detection by edge drawing(EDLines)线段提取算法的影响;其次,在点特征正向光流追踪后采用逆向光流追踪剔除错误追踪点,提高光流追踪正确率;然后,在EPLF⁃VINS算法的线段提取处融合一种自适应调节算法,通过计算逆向光流追踪后的点特征光流追踪成功率实时地调节梯度阈值参数,从而实现根据环境的变化动态调整线段提取,更好地平衡计算成本与定位精度的效果;最后,基于Robot Operating System(ROS)平台分析了改进EPLF⁃VINS算法与对比算法在EuRoc和TUM⁃VI数据集上的轨迹精度与效率。研究结果表明,改进EPLF⁃VINS算法绘制的轨迹曲线更加贴合真实轨迹,在保证实时性的同时具有更高的定位精度。

  • 陈军然, 奚峥皓, 郑阳, 刘翔, 于壮
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 125-139. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.012
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    目前,焦炭光学显微组织的分割与识别方法主要以深度学习支持的语义分割模型为主,现有模型分割的准确度受到了数据样本的数量和质量的影响,导致准确度不高。针对该问题,提出了一种利用生成式人工智能(AIGC)来分割小样本焦炭光学显微组织的方法。首先,利用AIGC将12张基础图像扩充至3 000张数据集;其次,为了提高焦炭光学显微组织分割的准确度,以MoCov3为主体建立了局部特征对比学习部分,并在各自的骨干网络中融入语义控制模块强化有用特征提取能力,以此构建了MoCov3⁃CD语义分割模型;最后,对所提出的MoCov3⁃CD模型在构建的数据集上进行了对比实验和消融实验并对其进行分析。实验结果表明:在通过AIGC扩充的焦炭光学组织图像样本数据集中,MoCov3⁃CD语义分割模型在测试集上的像素准确率(PA)和平均交并比(mIoU)分别为88.03%和68.59%。与其他先进语义分割模型相比,MoCov3⁃CD语义分割模型与全监督分割模型结果接近,PAmIoU较自监督分割模型分别高出2.68%和3.72%、较半监督分割模型分别高出1.8%和2.42%。

  • 管理与数理科学
  • 谭宝宇, 耿志浩
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 140-145. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.013
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    铜氧化物超导体由于其广阔的应用前景和丰富的物理机制引起了学者们广泛的研究兴趣,但对高温超导的微观机制的探索却遇到了巨大的困难。为了理解磁场引起的自旋涨落对高温超导超导性的影响,本研究基于t-t’-J模型研究了外磁场下电子掺杂铜氧化物超导体的拉曼散射谱,讨论了不同掺杂浓度和不同温度对外磁场的影响,分别计算了掺杂浓度为0.17和0.165以及温度为0.002 J和0.007 J条件下,磁场升高时的拉曼散射谱。计算结果表明,随着外磁场的增加,在不同掺杂浓度和温度下,B1g和B2g的峰强度均有明显的下降,峰位置有轻微的左移,表明随着外磁场的增加,超导能隙有所减小,同时随着温度的升高,峰强度随磁场增加而下降的速度略微缓慢。计算结果与实验定性一致,可以为电子掺杂铜氧化物超导体拉曼散射谱在外磁场下的演化理论提供一种合理解释。

  • 童雅阁, 吴开谡
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 146-151. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.014
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    1983年Rotenberg为了描述种群细胞增生首次提出Rotenberg模型,引起了广泛的关注,然而以往在对Rotenberg模型的研究过程中并没有考虑到细胞分裂的时滞性。为了更准确地描述细胞增生,在前人研究的基础上,考虑细胞分裂的时滞性对原有的Rotenberg模型作出一定的修改,证明迁移算子 A H能够生成 C 0半群;并且对相应的迁移算子的谱进行分析,得到该迁移算子的谱在区域 Γ = σ ( A H ) λ C R e λ > γ(其中 γ > λ 0)中仅由有限个具有有限代数重数的离散本征值组成等结果。

  • 刘子睿, 姜珊珊, 刘若豪
    北京化工大学学报(自然科学版). 2026, 53(1): 152-157. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2026.01.015
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    首先给出指数B样条函数的定义及其在矩形区域均匀网格上的各阶导数基本格式。对于给定Burgers方程,在空间方向使用指数B样条格式离散化,时间方向使用Crank⁃Nicolson格式并结合Hermite紧致格式离散化,以此求出数值解,并给出此格式稳定性和收敛性的证明。在数值实验部分,研究了数值解的误差、收敛阶,以及参数的不同取值对数值解精度的影响。