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节线半金属AlB_(2)水环境下发生吸附后拓扑表面态变化

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物理学报 2024年第12期73卷 350-358页

作者：朱庞栋王长昊王如志北京工业大学材料科学与工程学院新能源材料与技术研究所新型功能材料教育部重点实验室北京100124

拓扑半金属,作为一种独特的拓扑电子态,近年来因其固有的拓扑特性和潜在的器件应用而备受研究关注.体-边界对应是拓扑半金属的一个关键特征,这意味着如果在体相中存在非平庸的能带拓扑,那么在表面会存在受拓扑保护导电状态,即拓扑表面态... 详细信息

拓扑半金属,作为一种独特的拓扑电子态,近年来因其固有的拓扑特性和潜在的器件应用而备受研究关注.体-边界对应是拓扑半金属的一个关键特征,这意味着如果在体相中存在非平庸的能带拓扑,那么在表面会存在受拓扑保护导电状态,即拓扑表面态(topological surface state,TSS).这一特征使其在电催化研究领域备受关注.本文采用第一性原理计算手段研究了AlB_(2)材料的拓扑性质,并构建(010)表面A1端面和B端面平板模型,计算得到了TSS的位置.研究了AlB_(2)表面吸附特性,发现Al端面氢吸附吉布斯自由能(ΔG_(H*))仅为-0.031 eV,相较于商业电催化析氢(hydrogen evolution reaction,HER)催化剂Pt的-0.08 eV更接近于0,展现出了优异的HER性能.观察了AlB_(2)表面吸附H,OH和H_(2)O后TSS的变化,发现当H吸附时TSS变化最显著,其次是OH吸附,H_(2)O因其电中性和弱的表面吸附对TSS的影响很微弱.并且在吸附前后,由于受拓扑保护TSS依旧存在,仅是能量发生了改变,证实了其在环境中的稳定性.本工作研究结果为不同吸附物对AlB_(2)的TSS的影响提供了系统的认识,为今后相关领域的理论和实验研究铺平了道路,也为拓扑材料的实际应用提供了理论支撑.

关键词：拓扑半金属拓扑表面态表面吸附

磷石膏基吸附剂的制备及其对As(Ⅴ)的吸附性能试验研究

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湿法冶金 2023年第1期42卷 76-82页

作者：哈志昊许向群谭小涵蓝艳馨林燕敏马梦雨杜亚光中南民族大学资源与环境学院湖北省重金属污染防治工程技术研究中心湖北武汉430074 中南民族大学催化转化与能源材料化学教育部重点实验室湖北武汉430074 武汉工程大学兴发矿业学院湖北武汉430074

研究了用氧化钙(CaO)改性磷石膏(PG)制备吸附剂m-CaO-PG,并用于从废水中吸附去除As(Ⅴ),采用Design-Expert软件以响应面法中的Box-Behnken程序优化m-CaO-PG制备工艺,考察了球磨转速、球磨时间和物料质量比对m-CaO-PG吸附As(Ⅴ)的影响。... 详细信息

研究了用氧化钙(CaO)改性磷石膏(PG)制备吸附剂m-CaO-PG,并用于从废水中吸附去除As(Ⅴ),采用Design-Expert软件以响应面法中的Box-Behnken程序优化m-CaO-PG制备工艺,考察了球磨转速、球磨时间和物料质量比对m-CaO-PG吸附As(Ⅴ)的影响。结果表明:制备m-CaO-PG的最佳条件为球磨转速200 r/min,物料质量比6/4,球磨时间4 h;m-CaO-PG对As(Ⅴ)的最大吸附量为37.75 mg/g;吸附过程中产生了Ca_(3)(AsO_(4))_(2)和CaHAsO_(4)·2H_(2)O新物相,新物相中增加了羟基自由基;m-CaO-PG有更大表面积和孔隙体积,吸附去除As(Ⅴ)效果较好。

关键词：磷石膏氧化钙改性 m-CaO-PG 响应面法 As(Ⅴ) 优化吸附

具有有限应变的非线性多孔弹性问题最低阶等阶稳定化多物理场有限元方法

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中国科学:数学 2024年

作者：葛志昊何亚南娄慧河南大学数学与统计学院

本文针对有限应变的非线性多孔弹性问题提出全离散最低阶等阶稳定化多物理场有限元方法.首先将原问题重建为一个关于位移矢量场以及拟压力场的广义非线性Stokes问题和一个关于其他拟压力场的扩散问题.然后,针对重建后的问题给出全离散... 详细信息

本文针对有限应变的非线性多孔弹性问题提出全离散最低阶等阶稳定化多物理场有限元方法.首先将原问题重建为一个关于位移矢量场以及拟压力场的广义非线性Stokes问题和一个关于其他拟压力场的扩散问题.然后,针对重建后的问题给出全离散稳定化最低阶等阶有限元方法,即时间离散采用向后Euler法,空间上采用易于实现的最低阶等阶P1-P1-P1元对变量进行离散.此时变量(u,ξ)对应的有限元空间不满足离散的inf-sup条件,所以采用适当的稳定化技巧以保证数值解的存在唯一性.该方法不仅易于实现,可减少计算量,而且清楚地揭示了多孔弹性材料形变和扩散的多物理场过程且可以克服压力数值振荡和位移闭锁现象.本文证明了该方法具有最优误差阶.最后,通过数值算例验证了理论结果.

关键词：非线性多孔弹性模型有限应变多物理场有限元方法稳定化方法

蓖麻油基水性聚氨酯抗污涂层的制备及性能研究

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蓖麻油基水性聚氨酯抗污涂层的制备及性能研究

作者：哈志明北京化工大学

学位级别：硕士

各种各类的污染不仅影响物体的外观与性能,而且在物体表面长期附着后还可能会对基材产生腐蚀作用。聚氨酯涂层性能优异,应用广泛,特别是以生物质多元醇为原料制备的水性聚氨酯涂层,有助于可持续发展战略与“双碳”目标的实现。然而,常... 详细信息

各种各类的污染不仅影响物体的外观与性能,而且在物体表面长期附着后还可能会对基材产生腐蚀作用。聚氨酯涂层性能优异,应用广泛,特别是以生物质多元醇为原料制备的水性聚氨酯涂层,有助于可持续发展战略与“双碳”目标的实现。然而,常规水性聚氨酯抗污涂层的制备,不仅存在大量使用抗污组分的问题,而且存在聚氨酯分散体稳定性与涂层抗污性的矛盾,虽可通过引入大量亲水基团和维持聚氨酯处于较低交联度的方法可以保证水性聚氨酯分散体的稳定性,但会使涂层的抗污性能大幅下降。本研究通过对水性聚氨酯的分子设计,将少量聚二甲基硅氧烷(PDMS)接枝在聚氨酯分子链上,并通过对固化策略的调控,制备出了具有长久稳定性的水性聚氨酯分散体和持久抗污性能的水性聚氨酯涂层。论文主要工作如下:(1)蓖麻油基水性聚氨酯分散体的制备。以3官能度的六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDIT)和2.7官能度的生物基多元醇蓖麻油(CO)为原料、以单端羟基的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)为抗污组分,通过分子设计并经水性聚氨酯制备工艺,制备了一系列蓖麻油基水性聚氨酯分散体。结果表明:在聚氨酯预聚物链上引入一定量亲水基团并控制疏水组分的引入量以及预聚体的交联度,可使聚氨酯分散体具有良好的稳定性。当异氰酸酯基与羟基的摩尔比(R值)为1.0～1.4、PDMS含量为(1.0～5.0)wt%时,所得分散体的粒径可控制在120 nm以下,并且分散体可维持一年以上的稳定性。(2)高温固化型蓖麻油基水性聚氨酯抗污涂层的制备。将蓖麻油基水性聚氨酯分散体在高温下固化,成功制得了具有优异抗污性能的涂层,研究了PDMS-OH的用量、固化温度和固化时间对其抗污性能的影响。结果表明:在固化过程中,高温可促使低表面能的抗污组分大量迁移至涂层表面并且降低亲水基团对污染物的粘附作用,赋予涂层优异的抗污性能。对PDMS含量为2 wt%的涂层在160°C下固化1 h,所得涂层不仅具有优异的透明性、柔韧性、耐水性、耐腐性以及较高的硬度,而且具有最优抗污性能。水性污染物(水、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、人造血液和组织液等)可在涂层表面自然滚落而不留痕迹,特别是涂层经过长时间化学腐蚀后,通过高温加热的方式可使涂层丧失的抗污性能重现。马克笔在涂层表面划画后,油墨会出现明显的收缩现象,且可通过擦拭轻松去除油墨,但存在油墨在涂层上少量渗透后残留油墨印迹的问题。(3)室温交联型蓖麻油基水性聚氨酯抗污涂层的制备。为了解决聚氨酯分散体稳定性和涂层抗污性能的矛盾、降低固化过程的能源消耗、解决涂层上马克笔油墨的印迹等问题,通过将蓖麻油基水性聚氨酯分散体与氮丙啶交联剂(AZ)溶液混合,经室温固化制得了具有优异抗污性能的涂层,考察了AZ加入量、R值以及室温固化时间等条件对涂层抗污性能的影响。结果表明:通过引入一定量的亲水基团及控制聚氨酯预聚体的交联度,可保证水性聚氨酯分散体的稳定性;选择可在室温下与亲水基团发生交联的水溶性交联剂,使涂层经室温固化即可具有优异的抗污性能;通过在固化过程中消除亲水基团的同时进一步提高涂层交联度,可抑制极性亲水基团与马克笔油墨中极性污染物的粘附并防止油墨在涂层上的渗入,解决油墨在涂层中渗透导致的印迹。当AZ加入量为5 wt%、R值为1.4时,经过5天室温交联固化后,涂层展现出优异的抗污性能,各类模拟污染液体均可在较低角度下从涂层表面自然滑落并不留痕迹;附着在涂层上的小固体颗粒可通过简单的水洗消除,显示出自清洁能力。经过化学腐蚀或织物的物理磨损后,涂层丧失的抗污性能可在室温下恢复。此外,由于涂层具有双重交联网络,使得其具有良好的耐腐性,在水中浸泡45天后仍未出现明显的腐蚀状况。(4)特殊环境下应用的蓖麻油基水性聚氨酯抗污涂层的制备。为了拓展蓖麻油基水性聚氨酯抗污涂层在特殊领域的应用,通过分子设计,调节抗污组分在聚氨酯结构中的存在方式,成功制得了在潮湿环境下具有长期抗污性能的蓖麻油基水性聚氨酯涂层;通过引入抗菌剂,制得了同时具有抗菌性能和抗污性能的蓖麻油基水性聚氨酯抗污涂层。结果表明:以双端羟基的PDMS(HO-PDMS-OH)为嵌段抗污组分、以PDMS-OH为接枝抗污组分,通过对HO-PDMS-OH与PDMS-OH用量的调节以及对固化工艺的控制,经与AZ交联并高温固化后,涂层在潮湿环境下具有长久抗污性能。以醋酸洗必泰为抗菌剂,在涂层固化前使其与聚氨酯分散体混合,可制得对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有明显抗菌性的蓖麻油基水性聚氨酯抗污涂层。

关键词：水性聚氨酯透明涂层蓖麻油聚二甲基硅氧烷抗污性能防腐性能室温固化

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考虑碳减排的水库多目标提前蓄水调度研究

湖泊科学 2024年第1期36卷 298-307,I0038-I0040页

作者：宁志昊周研来林凡奇周颖罗琪武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

针对当前的水库提前蓄水调度研究尚未考虑碳减排问题,本文基于水库碳排放和有机碳埋藏因子法,构建了考虑碳减排的水库提前蓄水调度模型,采用基于熵权重的逼近理想解排序法(TOPSIS)对提前蓄水调度方案进行了多目标评价,以优选调度方案,... 详细信息

针对当前的水库提前蓄水调度研究尚未考虑碳减排问题,本文基于水库碳排放和有机碳埋藏因子法,构建了考虑碳减排的水库提前蓄水调度模型,采用基于熵权重的逼近理想解排序法(TOPSIS)对提前蓄水调度方案进行了多目标评价,以优选调度方案,在三峡水库开展了实例研究。研究结果表明:三峡水库从9月1日起蓄,于9月30日逐步蓄至167 m的调度方案最优,相较于原设计方案,在不增加防洪风险的前提下,多年平均发电量增加29.91亿kW·h(8.80%),弃水量减少26.03亿m^(3)(27.51%),碳排放量减少69.26亿g(3.94%),有机碳埋藏量增加1.93亿g(1.28%),温室气体的CO_(2)碳当量减少235.48亿g(3.85%),提前蓄水方案可显著提升三峡水库发电量、供水保障能力和减少碳排放量。本研究为水库提前蓄水的水碳协同调度提供了技术支撑。

关键词：提前蓄水碳通量水碳调度逼近理想解排序法三峡水库

基于动态阈值增强原型网络的联邦半监督学习模型

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智能系统学报 2024年第3期19卷 534-545页

作者：陈涛谢在鹏屈志昊河海大学计算机与信息学院江苏南京211100

目前,联邦半监督学习面临着有效利用训练过程中大量无标签数据的挑战。尽管通过轻量级的原型网络实现客户端之间的知识共享可以缓解伪标签质量问题,但仍然有瓶颈。本文提出一种新的动态阈值增强下的原型网络联邦半监督学习算法。通过引... 详细信息

目前,联邦半监督学习面临着有效利用训练过程中大量无标签数据的挑战。尽管通过轻量级的原型网络实现客户端之间的知识共享可以缓解伪标签质量问题,但仍然有瓶颈。本文提出一种新的动态阈值增强下的原型网络联邦半监督学习算法。通过引入课程伪标签技术,其核心是对不同类别样本的学习状态动态调整阈值,使模型能够学习高质量的样本,显著提高模型的预测性能。实验结果表明,本算法在多个数据集上均取得优异的测试性能。在CIFAR-10数据集上,本算法相对于同类算法至少提高3%的测试精度。此外在SVHN和STL-10数据集上也有1%~7%的领先优势。值得注意的是,本算法在处理异质性和同质性数据时表现出色,且对于不同比例的有标签和无标签数据都具有良好的适应性。本算法不仅提高测试精度,而且未带来额外的通信开销和计算成本。这些结果表明本算法在联邦半监督学习领域具有巨大潜力,并为实际应用提供了一个性能卓越且高效的解决方案。

关键词：联邦学习半监督学习知识共享原型网络伪标签动态阈值无标签数据数据异质性

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面向碳减排的梯级水库蓄水期水碳多目标优化调度研究

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长江科学院院报 2024年

作者：周研来宁志昊何鋆涛武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室

考虑到当前梯级水库蓄水调度研究尚未开展碳减排调度，本研究基于碳排放因子法提出了梯级水库蓄水期水碳多目标调度模型，制定了梯级水库提前蓄水策略，并以防洪风险最小化、发电量最大化和温室气体排放量最小化为调度目标，采用NSGA-I... 详细信息

考虑到当前梯级水库蓄水调度研究尚未开展碳减排调度，本研究基于碳排放因子法提出了梯级水库蓄水期水碳多目标调度模型，制定了梯级水库提前蓄水策略，并以防洪风险最小化、发电量最大化和温室气体排放量最小化为调度目标，采用NSGA-II推求了梯级水库蓄水期优化调度方案，在金沙江中下游6座水库与三峡水库组成的梯级水库开展了实例研究。结果表明：相较于现行调度方案，优化调度方案集在防洪库容占用率为0%～4.92%的情况下，发电量提升了7.23亿～40.26亿kW·h/a（0.65%～3.60%），弃水量减少了15.82亿～55.03亿m3/a（6.45%～22.43%），温室气体排放量降低了38.55～45.63 GgCO2e/a（8.33%～9.85%），碳排放强度降低了0.39～0.47 kgCO2e/（MW·h）(9.49%～11.44%)，显著提升了梯级水库的发电量、抗旱供水能力并减少了温室气体排放，为实现梯级水库蓄水期水碳协同调度提供了技术支撑。

关键词：水碳调度蓄水调度碳排放非支配排序遗传算法梯级水库

基于典型相关分析的遥感影像非监督超像素级变化检测

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遥感学报 2024年第4期28卷 1025-1040页

作者：赵元昊孙根云张爱竹矫志军孙超中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院青岛266580

变化检测是指利用多时相影像检测地表覆盖类型发生变化的区域,目前的检测方法易受噪声以及特殊地物等影响,检测结果斑点现象严重、检测精度低。针对以上问题,本文结合典型相关分析和直方图规定化提出一种非监督的超像素级变化检测方法... 详细信息

变化检测是指利用多时相影像检测地表覆盖类型发生变化的区域,目前的检测方法易受噪声以及特殊地物等影响,检测结果斑点现象严重、检测精度低。针对以上问题,本文结合典型相关分析和直方图规定化提出一种非监督的超像素级变化检测方法。首先,对两个时刻的遥感影像进行预处理以及超像素分割;其次,基于超像素尺度和未发生变化的概率计算每个超像素的权重;然后,基于超像素级多元变化检测和直方图规定化获取变化特征;最后,基于权重影像、经典方法与变化特征进行决策融合,得到变化检测结果图。本文在3个高光谱测试数据集和一个多光谱测试数据集上进行实验验证。结果表明,本文方法在4个测试数据集上的OA和Kappa指标均为最优,且OA都达到了90%以上。在4个数据集上,本文方法的OA相比于其他方法中的最高精度提高了4.41%、3.44%、1.74%和0.19%。

关键词：遥感超像素变化检测典型相关分析直方图规定化

LLC谐振变换器简化时域算法及其频率前馈控制

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中国电机工程学报 2024年

作者：李佳昊陈捷邵志冲蔡璟珂佘焱王勇上海交通大学电气工程系

针对LLC谐振变换器使用传统线性控制器时动态响应不理想的问题，本文提出了一种基于LLC变换器简化时域分析的频率前馈控制。通过对欠谐振、过谐振且接近谐振点和过谐振且远离谐振点的三种工况下的LLC变换器时域方程进行简化，本文提出... 详细信息

针对LLC谐振变换器使用传统线性控制器时动态响应不理想的问题，本文提出了一种基于LLC变换器简化时域分析的频率前馈控制。通过对欠谐振、过谐振且接近谐振点和过谐振且远离谐振点的三种工况下的LLC变换器时域方程进行简化，本文提出了三种简化时域迭代算法，可以在数字控制器中实时计算LLC变换器的理想开关频率并前馈至线性控制器，从而改善LLC变换器的动态响应。本文提出的简化时域算法还可以实时计算电压增益、谐振电流和谐振电压的工作波形。仿真结果表明，所提出的简化时域算法计算得到的工作波形和电压增益曲线与时域分析接近，证明了算法的准确性。搭建了一台实验样机以验证所提出的前馈控制的动态响应。实验结果表明所提出的前馈控制可以实现对于LLC变换器各种动态过程的性能优化，且对于数字控制器的计算负担较小。

关键词： LLC谐振变换器简化时域方程泰勒展开前馈控制动态响应