
利用外加电场调控组氨酸插层水滑石-蒙脱石复合物的结构有序性,并系统考察了电场对锂吸附性能的影响。采用基于广义梯度近似(GGA)框架下的Perdew⁃Burke⁃Ernzerhof(PBE)泛函开展第一性原理计算,并结合HSE06杂化泛函以提升能带结构计算精度。结果表明,在Z轴方向施加-0.6~0.2 V/Å的均匀外电场时,-0.2 V/Å可作为“结构-电子”耦合行为的关键阈值,此时蒙脱石层与组氨酸之间的氢键作用最强,体系热力学稳定性最差;当电场强度为-0.6~-0.2 V/Å时,复合材料呈现金属特性;当电场强度为-0.2~0.2 V/Å时,复合材料保持半导体特征,并且带隙随外电场强度变化(-0.2 V/Å→0.2 V/Å)而增大。此外,锂吸附表现出明显的位点依赖性,其中蒙脱石八面体位点具有最优的吸附稳定性。沿体系Z轴负向施加外电场可显著增大材料锂吸附能的绝对值,当电场强度为-0.5 V/Å时,吸附能的绝对值较无电场条件提升了约82.8%。态密度分析进一步表明,锂吸附后复合材料的电子带隙由0.51 eV拓宽至2.39 eV,这为其在固体电解质领域的潜在应用提供了理论依据。本研究为理解电场调控下复合材料构效关系提供了新认识,也为高性能锂吸附材料的设计开拓了新思路,具有重要的科学意义与应用前景。
交互作用模型参数是Wilson、非随机双流体(NRTL)等活度系数模型中的关键热力学参数,其准确性直接决定了汽液相平衡及分离过程计算结果的可靠性。针对传统参数获取方法依赖实验数据回归以及通用准化学官能团活度系数(UNIFAC)模型估算存在数据覆盖受限、非线性方程组求解不稳定及适用范围受约束等核心瓶颈,构建了一种基于分子结构表征的双分支图神经网络(GNN)模型,实现了对Wilson交互作用模型参数的高效直接预测。该模型以分子图为输入,分别提取溶质与溶剂分子特征,并通过消息传递机制深入学习分子间潜在的结构关联,同时引入并联残差策略以降低预测误差。基于4 068组二元体系交互作用模型参数数据进行训练与测试,结果表明,所提出的并联残差GNN模型在多项误差指标上均显著优于UNIFAC方法,并且相较于单一GNN模型,其预测精度得到进一步提高。将预测的Wilson交互作用模型参数 代入Wilson方程计算无限稀释活度系数 ,所得结果与文献计算值高度一致,验证了该模型预测参数的热力学合理性与工程适用性。
为解决碳五石油树脂反应器内流场不均匀导致的生产效率低、产品质量差等问题,采用计算流体力学(CFD)方法,结合Standard k⁃ε湍流模型,对反应器内流场进行数值模拟。结果表明,反应器入口与出口管道处速度较大,腔体内部呈现中心流速高、壁面流速低的分布特征。为改善流场均匀性,提出优化扩流器开口结构、缩小分配器孔径以及增设导流锥3种改进方案。对比验证结果显示:将扩流器开口数量改为4个和6个时,在反应器高度17 m处截面的速度标准差相对于原模型分别减少了51.1%和84.6%;将分配器孔径从19 mm缩小至13 mm时,在高度21 m处截面的速度标准差减少了32.2%,同时腔体中段涡流减少;增设单组导流锥的方案可有效分散中心高速区,使高度21 m处截面的速度标准差从原模型的0.001 45 m/s减小至0.000 559 m/s,减小幅度达61.3%,并且减少了流线中的涡流,平衡了速度均匀性与流动稳定性。研究结果可为碳五石油树脂反应器的结构优化设计提供科学依据,对提升生产效率与产品质量具有一定的工程意义。
钢材表面漂洗废水成分复杂,污染负荷高,环境危害大。为实现钢材表面漂洗废水的精准监管与溯源,选取典型企业的钢材表面漂洗废水为研究对象,采用基于三维荧光光谱(3D⁃EEM)的水质荧光指纹技术探究了漂洗废水的荧光特征以及pH与腐殖酸对荧光光谱的影响规律。结果表明:漂洗废水的荧光指纹图谱中呈现6个特征荧光峰——A、B、C、D、E、F峰,其激发波长/发射波长(Ex/Em)分别为225/295、275/305、230/340、280/340、240/395、305/395 nm,其中A、B、C、D峰为类蛋白质荧光峰,且B峰的荧光强度最大;E、F峰为类腐殖质荧光峰。pH值对漂洗废水的荧光峰影响显著,随着pH值降低,D、E、F峰逐渐消失;B峰的荧光强度对pH值的变化最敏感,且在pH为中性时荧光强度最大。当腐殖酸的质量浓度较低(0~10 mg/L)时,荧光峰数量及位置无显著变化;当腐殖酸的质量浓度较高(≥12.5 mg/L)时,在Ex/Em为265~275/395 nm处出现新的类腐殖质荧光峰(G峰);随着腐殖酸浓度升高,A峰的荧光强度先增大后趋于平稳,E、F峰的荧光强度先减小后增大。研究结果不仅丰富了钢材表面漂洗废水的荧光指纹数据库,而且为复杂水体环境中该类废水的精准溯源提供了科学依据。
以含聚苯乙烯(PS)支链的聚合物多元醇(POP⁃S)、聚醚多元醇、4,4′⁃二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和苯乙烯(St)为主要原料,通过聚氨酯(PU)逐步加成聚合与PS自由基接枝聚合,制备了PS改性聚氨酯接枝互穿网络微孔弹性体。随着St添加量的增加,微孔弹性体的拉伸强度、断裂伸长率及撕裂强度均提高,且所制备的微孔弹性体材料具有较低的动静刚度比和优异的压缩永久形变性能。当微孔弹性体材料的表观密度为0.5 g/cm3、PS的质量分数为47%时,微孔弹性体的压缩永久形变值低至5%、动静刚度比低至1.08、冲击回弹率为76.3%、拉伸强度为3.14 MPa、断裂伸长率为483%。该微孔弹性体在大型建筑减/隔震垫板领域具有广阔的应用前景。
以长侧链聚烯烃多元醇、液化二苯基甲烷二异氰酸酯和2⁃乙基⁃1,3⁃己二醇为原料,通过一步法制备聚氨酯弹性体,研究了聚烯烃多元醇含量对聚氨酯弹性体化学结构、力学性能、耐水性能、耐热性能及热转变行为的影响。实验结果表明:随着聚烯烃多元醇含量(质量分数)降低,聚氨酯弹性体硬度逐渐提高,拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率逐渐下降;当聚烯烃多元醇含量为60%时,拉伸强度达到最大值6.2 MPa,对应断裂伸长率为283%。聚氨酯弹性体耐水性能优异,吸水率低于0.5%,水接触角大于98°;起始热分解温度(T d5%)随聚烯烃多元醇含量减小呈逐渐降低趋势,最低值为291 ℃;软段/硬段玻璃化转变温度相对独立且变化范围较窄,最大值与最小值之差分别为1.3 ℃和0.7 ℃,表明聚氨酯弹性体具有明显的微相分离结构。
烤箱烹饪过程中产生的油脂易黏附于内壁,常规高温清洁需将温度升至500 ℃以上,存在能耗高、耗时长的问题。针对上述问题制备了高性能贵金属催化剂,研制了自清洁催化涂层,并评价了其催化分解油脂的性能。以γ⁃Al2O3为载体,采用浸渍法合成了Pt质量分数为0.2%~1.0%的Pt/γ⁃Al2O3催化剂,并通过调控煅烧气氛调控Pt的价态;以甲苯为探针分子进行评价,实验发现经H2还原的0.2Pt/γ⁃Al2O3⁃R催化剂性能最优,在149 ℃下对甲苯的转化率可达90%。采用失重法研究了催化剂种类与用量对油脂分解的影响。进一步通过调控浆液组分与配比,在不锈钢片上涂覆催化涂层,研究了涂层厚度、催化剂含量、反应温度对油脂分解效果的影响。结果表明,在250 ℃下,厚度为150 μm的0.2 Pt/γ⁃Al2O3⁃R涂层表现出最佳的油脂分解效果,该温度远低于传统高温清洁所需的500 ℃。
不锈钢抓取爪的表面摩擦学行为对其服役寿命具有决定性影响。采用面-面式摩擦磨损试验机,研究抓取爪在运作时的表面摩擦学行为。在5种不锈钢对磨的接触面上加入甲基纤维素(MC),模拟抓取爪工况并开展摩擦学实验测试与表征分析,研究了MC可延缓不同钢材质的磨损的作用并揭示了其减摩抗磨机理。研究结果表明:抓取爪表面的磨损主要集中在爪尖及爪身前段。摩擦学测试结果表明,摩擦系数随载荷的增大呈减小趋势;当载荷达到25 N时,321不锈钢与MC对磨的摩擦系数低至0.014。此外,研究发现钢材质对摩擦系数影响显著,其中含Ti的321不锈钢展现出最优的减摩性能。其机理在于,摩擦诱导作用促使MC在不锈钢的表面形成吸附及熔融的转移物,该转移物有效隔绝了对上下摩擦副的直接接触,从而在提升润滑效果的同时,显著地削弱磨粒磨损与黏着磨损。
自动错误定位技术在软件开发中发挥着重要作用,但现有技术缺乏对程序流和代码语法结构的深入表征,难以理解深层逻辑和上下文信息,同时缺乏处理不同粒度代码实体的普适性,限制了不同层次错误定位的信息交互和错误特征的全面理解。针对以上问题提出一种基于多模态代码表征的图学习错误定位方法,从两个方面提升错误定位效果:一是将语法结构、语义信息、执行逻辑与测试覆盖细节等多源信息通过大小模型结合构造出多模态代码表征图,提升在复杂代码结构中辨识错误的能力;二是通过在方法级和语句级错误定位模型之间共享参数,形成多粒度定位模型,提高错误定位方法准确率。在Defects4J数据集395个错误上进行测试的实验结果表明,与最佳基准技术相比,所提方法可以在方法级Top⁃1增加25个正确定位,首个错误排名提高1.12%;在语句级Top⁃1增加34个正确定位,首个错误排名提高5.34%。
当前车辆底盘控制多针对横、纵、垂向单独或二者集成控制,仅能局部提升动力学特性。针对这一问题提出一种融合车辆横、纵、垂三向的滑模-模糊联合协调控制策略。构建了包含转向系统及半主动悬架系统的十四自由度整车模型,采用滤波白噪声法建立四轮随机路面激励模型;设计了以理想天棚阻尼为参考的半主动悬架滑模控制系统,通过特定工况遍历选取最优阻尼系数,协同Matlab/Simulink确定了防抖振参数;通过引入模糊控制理论,以车身垂向加速度与俯仰角加速度为输入,悬架阻尼力微调量为输出设计模糊控制器,对滑模控制输出的阻尼力进一步微调,实现汽车横、纵、垂三向协调控制。选择随机路面和确定性路面两种工况进行仿真验证,仿真结果表明,相比被动悬架,滑模-模糊联合协调控制对车身垂向加速度均方根优化达28.2%,俯仰角加速度均方根优化了24.7%,纵向滑移率均方根优化了19.4%,横向速度均方根优化了23.5%。
针对高校化学实验室安全教育中存在的学生安全意识薄弱、隐患排查能力不足、传统培训形式单一且与实践脱节等问题,设计开发了一套基于虚拟仿真的游戏化训练系统。该系统以Unity 3D引擎为基础构建了高真实度的化学实验室虚拟环境,依托《高等学校实验室安全检查项目表(2025)》构建了涵盖6大模块的隐患知识库,并围绕“侦察—识别—行动”核心训练循环,综合运用任务驱动、积分奖励、即时反馈与隐患随机化等游戏化机制,形成以隐患排查为核心玩法的互动训练系统。系统共设计11项隐患排查任务,并针对5类核心隐患开发了拼图、接废液、记忆翻牌、猜密码、打地鼠的知识巩固小游戏。通过沉浸式、交互式虚拟实验场景的创设,系统将被动接受的安全知识转化为主动探索的互动任务,为培养学生主动发现、识别与规避安全风险的能力提供了新颖有效的数字化工具,对于高校实验室安全教育模式创新、校园安全文化构建具有积极的实践意义。
为了解决传统人工势场法在无人机路径规划中存在局部极小值陷阱和目标不可达的问题,提出一种分阶段人工势场策略。首先选择传统人工势场引导,同时融合模拟退火算法的全局寻优特性克服局部极小值;之后,选择增加斥力自适应修正因子的人工势场,处理目标不可达问题;最后提取路径关键节点,利用三次B样条曲线对路径节点进行拟合优化和平滑处理。三维环境下的实验结果表明,所提方法能够解决无人机局部极小值陷阱和目标不可达问题,而且能规划出一条不与障碍物碰撞、相对平滑且安全的路径,面对实际问题具有一定的可行性、有效性和应用价值。
水电厂发电能效是影响企业绩效和可持续发展的重要因素,而高效的发电效率评价是发电企业提高能源效率的一项重要手段。因此,提出一种结合数据包络分析(data envelopment analysis,DEA)和DEA交叉效率的水电厂发电效率评价方法,结合自评和他评模式来评价水电厂的效率。基于影响水力发电的主要因素,以月入库水量、月入库流量、月库存水量、月库水位和发电平均耗水率作为输入,月发电量作为输出,建立发电效率评价模型,然后对水电厂的能效进行分析和评价。结果表明结合DEA模型和DEA交叉效率模型可以对水电厂的发电能源效率进行有效评价;同时,基于投入的松弛变量和产出的剩余变量的合理分配,可以确定水电厂发电状态的最佳基准和发电状态的改进方向,进而实现发电厂在非有效月份达到有效发电。
采用三次B样条方法解决五次非线性Schrödinger方程,其中在时间方向上用Strang⁃type分裂方法进行离散,在空间方向上用三次B样条近似解进行离散,然后证明该格式具有无条件稳定性。最后给出数值实验结果,证明了离散格式下的电荷守恒性,并比较五次非线性Schrödinger方程的精确解和数值解,验证该格式的收敛阶为 。
讨论了一维可压缩Navier⁃Stokes⁃Allen⁃Cahn系统在van der Waals状态方程下的初边值问题,克服了压力函数的非凸性及密度奇异性的困难,针对初始密度无真空且满足严格上下界条件、速度与相变量具有高阶正则性的初值,通过能量估计与极值原理等方法,证明了该初边值问题全局强解的存在唯一性。
