石墨烯作为固体润滑剂及润滑添加剂的研制及表征是目前机械工程领域的研究热点。本文分析了石墨烯在不同工况下的摩擦学性能，论述及总结了其对应工况的润滑特性。当表面修饰的石墨烯作为润滑添加剂加入水中时，其较好的分散性可提高基底材料的润滑性能；在水基环境中应用时，石墨烯的润滑特性为非共价键相互作用或层间静电斥力形成的边界润滑；当添加适量的石墨烯时，不仅可以形成油膜层，而且还能够大幅度提高润滑性能，其润滑机制为薄膜润滑特性。当石墨烯作为固体润滑剂时，其润滑性能大多由其二维结构的完整程度决定；通过调控测试工况可以保持石墨烯的层状结构，其润滑机制为层间滑移诱导使得接触面上生成转移膜。最后，展望了石墨烯基固体润滑剂及润滑添加剂的发展方向，以期为石墨烯的润滑特性研究提供参考。

能源需求的持续增长和气候变化问题的日益严峻对氢能的发展提出了要求。氢的存储和运输较为困难，氨作为储氢材料由于具有诸多优点而逐渐受到人们的重视。铁系元素氨分解催化剂凭借成本优势得到了较多的研究，但其活性仍需进一步提高。本文以提高催化剂的活性为出发点，从氨分解基本原理、催化剂的活性组分、载体和助剂4个方面对近年来铁系元素氨分解催化剂的研究进行了综述，并对其未来的研发方向进行了展望。

向电磁线圈通入交流电可对用于轮胎硫化的金属内模具实现感应生热，该方法升温快、功率损耗率低、可独立调控。为进一步提升电磁硫化轮胎鼓瓦的温度均匀性，提高胎坯硫化质量，借助COMSOL Multiphysics软件对电磁线圈加热鼓瓦的温度场进行数值模拟，分析通入的电流方向、交流电大小、交流电频率和线圈匝数等多个参数对加热工件的温度和功率的影响。采用正交试验法探寻多个参数的最佳水平组合，由极差分析和方差分析得出一致结论：影响鼓瓦温度均匀性的因素次序为交流电大小>线圈匝数>交流电频率。在此基础上，分别从加热方式和线圈分布结构两方面对线圈鼓瓦模型进行优化，以进一步降低温差，提升硫化均匀性。研究工作可为轮胎硫化中电磁加热金属内模技术提供有意义的参考。

3'-prenylgenistein是从大豆中分离出来的新型异戊烯基异黄酮，该化合物具有重要的生物防御活性。以廉价的4-羟基苯甲醛和2, 4, 6-三羟基苯乙酮为起始原料，通过异戊烯基化、羟基保护、羟醛缩合、环化以及黄烷酮到异黄酮的重排等步骤，首次以13.4%的总产率完成了天然产物3'-prenylgenistein的全合成。所有新化合物的结构都经过核磁共振(¹H NMR)、红外光谱(IR)和质谱(MS)确认。

X射线光电子能谱法(XPS)是最重要且使用最广泛的表面分析技术。较为全面地介绍了X射线能谱法，内容涵盖原理、分析方法、应用及技术进展。原理介绍基于理工科大学本科层级的知识，阐述了XPS的科学原理以及仪器原理；分析方法部分概述了分析的关键步骤及要点；应用部分以热门研究的材料类型分类(催化剂、生物材料、碳材料、高分子材料等)进行介绍，介绍的同时兼顾介绍了X射线光电子能谱法的一些常用技术以及在各种材料中的应用特点。本文旨在帮助该领域的初学者，包括尚未完全熟悉该技术的研究人员、研究生和X射线光电子能谱从业人员，使他们能够全面了解X射线光电子能谱技术。

虽然隔离壁精馏塔(DWC)与多个常规精馏塔组成的常规分离序列相比具有明显的节能潜力，但是通过引入内部热耦合技术，仍然具有进一步强化设计的空间。以进料位置为界，可将DWC分为上、下两部分，上部包含公共精馏段和进料上端的隔离壁两侧，下部包含进料下端的隔离壁两侧和公共提馏段，在两部分之间设置内部热耦合，得到一种新型内部热耦合中间隔壁塔(IHIMDWC)。在进料上、下两端的隔离壁一侧或两侧设置内部热耦合可以得到4种不同的IHIMDWC拓扑结构。以甲醇、乙醇与正丙醇三元物系的分离为例，通过启发式搜索法对4种IHIMDWC拓扑结构进行稳态设计，并提出了一种分散温度控制系统以验证它们的可控性。仿真结果表明，与DWC相比，IHIMDWC不但可以显著降低能量消耗，而且所设计的分散温度控制系统可以有效地抑制干扰。

采用一方程Wray-Agarwal(WA)湍流模型结合欧拉-欧拉双流体模型模拟了鼓泡流化床内流体力学性能，并将WA模型、Standard k-ε模型及Shear Stress Transfer(SST) k-ω模型的模拟结果与实验值进行对比。结果表明，3种湍流模型均可对气固流化床的流动进行模拟；WA模型预测的床层压降与理论值的相对误差最小，仅为1.6%；WA模型模拟的轴向空隙率和径向固含率分布在床层中部与实验结果吻合最好。结果证明了WA模型的可靠性和适用性，在多相流的模拟中有广阔的应用前景。

针对移动机器人路径规划算法不能根据环境自适应调整步长的问题，提出一种基于环境复杂度的变步长路径规划算法。以快速搜索随机树(RRT)算法为例，引入衡量路径规划性能的参数，通过遗传算法寻找最优步长与环境复杂度之间的关系，建立最优步长与环境复杂度的函数表达式。针对局部环境的特殊性，提出基于滑动窗的变步长RRT路径规划算法。基于该算法，移动机器人能够根据实时局部环境动态改变路径规划的搜索步长，提高了算法的整体性能。最后通过Matlab仿真实验验证了所提出的RRT算法较传统RRT算法具有高效、平稳、代价小的优点。

以聚四氢呋喃二醇(PTMG)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1, 4-丁二醇(BDO)为主要原料，采用半预聚法制备了一种具有低模量和优异高低温性能的聚氨酯基体材料(硬段含量为35%，R值为1.2)；利用尼龙织物提供材料的力学性能，采用刮涂工艺制备了尼龙织物/钨掺杂聚氨酯复合防辐射材料，当复合材料的厚度为0.30 mm、面密度为1.48 kg/m²、钨粉负载量达92.0%时，复合材料对X射线(120 kV)的屏蔽率可达61.1%。结果表明所制备的复合防辐射材料具有较好的轻柔性和屏蔽性能。

采用共混造粒和微孔发泡注塑成型工艺，制备了聚四氟乙烯(PTFE)原位成纤增强的聚丙烯/多壁碳纳米管/聚四氟乙烯(PP/MWCNTs/PTFE)微孔复合材料，并对其结晶、流变、微孔发泡和力学性能进行了测试和表征。结果表明：与不加PTFE的PP/MWCNTs复合材料相比，PTFE的加入可以提高PP/MWCNTs/PTFE复合材料的结晶度，增大储能模量，降低损耗因子；PTFE的加入可以改善PP/MWCNTs/PTFE复合材料的泡孔结构，使泡孔密度增大，泡孔直径减小；相比PP/MWCNTs复合材料，当PFTE的加入量为1%(质量分数)时，PP/MWCNTs/PTFE复合材料的断裂伸长率提高了67.5%，抗拉强度提高了21.1%，杨氏模量提高了12.5%。

围绕液态铅铋合金(LBE)的数值模拟研究通常仅针对流体域，而忽略了固体域的影响。为了研究绕丝燃料组件物理模型及边界条件对LBE的流动与传热的影响，基于质量守恒原则、能量守恒原则和传热特性等效原则，设计了燃料棒及绕丝表面有恒热流密度的纯流体域模拟、燃料棒及绕丝有恒体积功率的流固共轭传热模拟、燃料棒表面有恒热流密度的纯流体域模拟和燃料棒有恒体积功率的流固共轭传热模拟这4种数值模拟方案，在施加相同总功率条件下，比较了4种方案的LBE和流固边界上的温度分布差异。对比分析4种方案的大涡模拟结果发现：流固共轭传热方案比热流边界方案更具合理性；与Pacio实验数据相比，方案四即燃料棒具有恒体积功率的流固共轭传热的数值模拟结果在流固边界峰值温度上的偏差最小。因此，针对绕丝燃料组件LBE及包壳局部温度峰值的数值预测，推荐采用燃料棒有内热源的流固共轭传热数值模拟方案，能够准确预测绕丝燃料组件内LBE的温度特性。

为了解决传统的原油脱水方法在处理致密油及页岩油等非常规油时存在的脱水效率低、脱水不彻底以及脱水费用昂贵等问题，利用油田脱水污泥和膨润土等固体废弃物，制备了强亲水性陶粒脱水材料，采用自制的室内脱水装置并结合化学破乳法对玛东致密油与昌吉页岩油进行了快速聚结脱水实验，并与传统的热化学沉降法进行了对比，最后对玛东致密油实施了快速聚结脱水的现场应用。结果表明：与热化学沉降法相比，快速聚结脱水方法在处理致密油与页岩油的过程中表现出更加优异的脱水性能；在温度20 ℃、破乳剂含量50 mg/L或者温度30 ℃、破乳剂含量20 mg/L的条件下对致密油样处理并沉降30 min，在温度30 ℃、破乳剂含量100 mg/L的条件下对页岩油样处理并沉降120 min，油样含水率均可达到工程应用的原油脱水标准；在9天的现场应用期内，玛东处理站的来液经过装填陶粒材料的三相分离器处理后，平均含水率由处理前的65.8%降至8.50%(破乳剂含量为20 mg/L)，表明陶粒脱水材料可有效促进玛东致密油中水滴的聚结，强化油水分离过程。

为了降低轮胎全生命周期所产生的环境影响，促进废旧轮胎的再生利用，提升轮胎产业的环境效益与经济效益，针对白炭黑在乘用车用半钢子午线轮胎中的应用开展碳足迹研究。基于全生命周期理论，采用亿科eFootprint数据库分别构建了全炭黑和白炭黑体系轮胎模型，并对其生产阶段、运输使用及废弃回收阶段进行全生命周期碳足迹对比分析。研究结果表明：轮胎使用阶段是对碳足迹贡献最大的部分，其次是生产阶段；使用白炭黑替代炭黑作为补强剂可以在提高轮胎性能的同时，显著降低使用能耗，从而减小轮胎全生命周期产生的环境影响。

基于VO₂的相变特性提出一种具有双宽带特性的太赫兹超材料吸收器，包括对角放置的VO₂图案层、电介质层以及金反射层共3层结构。对吸收器的结构建模、吸收效果及吸收特性等进行了仿真分析，仿真结果表明，所设计吸收器吸收率大于90%的两个带宽分别为0.73 THz和0.6 THz。在通过热控制诱导VO₂从绝缘态到金属态的相变过程中，吸收率分别在31%~93.1%和30%~95.2%之间实现连续可调。另外，通过研究不同偏振角及入射角下所设计超材料吸收器的吸收性能发现，该吸收器具有偏振无关、偏振不敏感以及大入射角吸收特性。所设计吸收器有望在如太赫兹通信、成像和探测器等利用太赫兹波段领域得到广泛应用。

为了研究含有3, 5-二甲基苯基化合物的力致荧光变色(MFC)性能，设计并合成了3种二氟硼化合物(3-BF₂、6-BF₂和3, 6-BF₂)，通过测定在不同极性有机溶剂中以及在四氢呋喃/水混合溶剂中的荧光发射光谱，探究了这3种化合物的分子内电荷转移(ICT)特性和聚集诱导发光(AIE)效应，并采用机械力刺激的方法测试其MFC性能。结果表明，这3种二氟硼化合物都具备聚集诱导发光性能，但只有6-BF₂显示出明显的分子内电荷转移特性和可逆的力致荧光变色行为。X-射线衍射(XRD)测试结果表明，在机械力刺激下，有序的晶相与无序的非晶相之间的相变转换是6-BF₂具有力致荧光变色性能的原因。

云计算、大数据、物联网及人工智能等技术的快速发展在给人们生活带来便利的同时，也造成隐私泄露和信息滥用等问题，因此在不泄露行程轨迹的情况下对行程轨迹求交问题具有重要的现实意义。提出两种多维行程轨迹数据集隐私集合求交方案，并进行了性能分析实验验证。实验结果表明，基于Rivest-Shamir-Adleman(RSA)公钥密码体制的隐私集合求交方法具有较高的运算效率，而基于Ben-Or-Goldwasser-Wigderson(BGW)秘密共享的隐私集合求交方法支持更复杂的运算，从而可实现近似求交。由此提出结合两方法特点、取长补短的综合方案。

红外成像因具有隐蔽性强、环境适应能力强和抗干扰能力强等优点，被广泛用于军事和民用领域。为了实现对红外小目标的高精度检测，提出了一种基于曲率滤波和视觉显著性相结合的红外小目标检测算法。首次将曲率滤波引入红外小目标检测中，对图像中的背景进行估计，然后将背景估计结果与原图像进行差分，使得图像中的大部分背景被显著抑制。为了减小残余的部分高强度杂波对目标的正确检测产生影响，利用形态学方法将高强度杂波移除。为了进一步提高目标的检测精度，提出了一种局部对比度算法进行杂波抑制及目标增强。最后，采用自适应阈值分割方法得到显著的小目标。对本文所提算法与其他算法在5个数据集上进行了比较分析，结果表明，本文算法的信杂比(SCR)与背景抑制因子(BSF)远高于其他算法，在检测率和误报率方面也明显优于其他算法。

采用铁离子和单宁酸的配合物作为前驱体，以醋酸锌为造孔剂，双氰胺为氮源，通过高温还原方法制备了氮掺杂碳负载的铁基催化剂，评价了其催化4-硝基苯酚(4-NP)加氢还原反应的活性，筛选出活性最高的催化剂为Fe_0.5Zn_2.5-N@C(n(Fe³⁺)=0.5 mmol，n(Zn²⁺)=2.5 mmol)。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线光电子能谱(XPS)等手段对该催化剂结构进行了表征。结果表明，催化剂表面没有观察到Fe纳米颗粒，金属Fe的化学价态为+2和+3价，催化剂表面存在明显的缺陷。活性测试结果表明，催化剂Fe_0.5Zn_2.5-N@C具有较好的重复利用特性，重复使用5次后，底物4-NP的转化率仍维持在96%以上。

为了完善固液搅拌槽内非球形颗粒运动特性的基础数据，利用摄像法对带有圆盘桨的层流搅拌槽内柱状单颗粒的运动过程进行可视化实验，使用图像处理方法量化颗粒运动，分析了颗粒的尺寸对颗粒运动特性的影响，并采用基于格子玻尔兹曼方法的直接数值模拟解析颗粒运动和槽内流场。研究结果表明：颗粒净重力和颗粒周围流场分布共同影响颗粒临界悬浮所需的搅拌雷诺数和黏性Shields数；颗粒偏离槽底中心运动是颗粒悬浮前的必要步骤；由颗粒周围压力梯度引起的悬浮力是颗粒上升的重要原因；颗粒在桨盘底部区域的运动轨迹、颗粒-桨盘间距和运动跟随性受颗粒长径比的影响。

滞液现象是指通过液位控制而使超重力机底部形成积液的现象。初步研究结果表明，滞液现象显著改善了旋转填充床(RPB)内众多气-液反应过程的效果。在臭氧处理有机废水时，滞液现象不仅可以显著提高臭氧的吸收率，而且使得COD的去除率提高了1倍，一级RPB可以达到与无滞液时三级RPB串联处理接近的COD去除效果；在采用臭氧氧化亚硫酸铵时，利用滞液现象可以使亚硫酸铵完全氧化为硫酸铵的时间缩短40%以上；在利用NaOH溶液吸收HCl时，滞液现象可以使HCl的吸收率从85.1%提高至98.5%；利用羟乙基乙二胺吸收CO₂，滞液现象则可以使其吸收率从33.4%提高至77.8%。对滞液现象的强化机制分析表明，该现象通过提高气-液传质系数改善了传质效率，并通过延长液相物料在超重力设备内的停留时间改善了气-液反应效果。合理利用滞液现象可望将超重力技术的应用拓展至众多受限于反应动力学的过程中。