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基于面积重叠法的概率盒全局灵敏度计算分析

控制与决策 2024年第2期39卷 467-473页

作者：张保强李潇乾罗华耿颜伟杰汤鸿杰厦门大学航空航天学院厦门361000

针对随机与认知混合不确定性的概率盒灵敏度分析问题,提出一种利用概率盒缩减前后重叠面积作为不确定性度量的全局灵敏度分析方法.混合不确定性在航空航天仿真系统中广泛存在,概率盒方法用于随机与认知混合不确定性的表征在学术界已被... 详细信息

针对随机与认知混合不确定性的概率盒灵敏度分析问题,提出一种利用概率盒缩减前后重叠面积作为不确定性度量的全局灵敏度分析方法.混合不确定性在航空航天仿真系统中广泛存在,概率盒方法用于随机与认知混合不确定性的表征在学术界已被广泛应用.首先,介绍传统概率盒灵敏度分析的不确定性缩减法理论,在此基础上,进一步考虑概率盒在位置和形状上的偏移量;然后,通过计算缩减前后的概率盒面积重叠量来表征各输入不确定性的影响程度,阐述其实施步骤;最后,通过数值算例对所提出方法与传统不确定性缩减方法进行全局灵敏度分析的对比和验证,并应用于发动机总体性能仿真计算灵敏度排序.研究结果表明,所提出面积重叠方法比传统不确定性缩减法适用范围更广,计算结果更准确.

关键词：概率盒混合不确定性全局灵敏度不确定性缩减法面积重叠法

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外加电场和B/N掺杂对锡烯带隙的影响

物理学报 2024年第8期73卷 90-96页

作者：吕永杰陈燕叶方成蔡李彬戴子杰任云鹏江苏大学机械工程学院镇江212013 江苏大学材料科学与工程学院镇江212013

锡烯具有超高载流子密度、无质量狄拉克费米子和高导热性等优良性质,并且存在能带反转现象,被认为是拓扑绝缘体,拓扑绝缘体在一定条件下可以获得无耗散电流,具有极高的应用潜力.由于锡烯在布里渊区高对称点K处的能带存在狄拉克锥,带隙为... 详细信息

锡烯具有超高载流子密度、无质量狄拉克费米子和高导热性等优良性质,并且存在能带反转现象,被认为是拓扑绝缘体,拓扑绝缘体在一定条件下可以获得无耗散电流,具有极高的应用潜力.由于锡烯在布里渊区高对称点K处的能带存在狄拉克锥,带隙为零,大大限制了锡烯在半导体领域的应用.本文采用在锡烯中掺杂B/N元素和在垂直于锡烯平面方向施加电场的方法来打开锡烯在K点处的带隙,并研究掺杂和施加电场强度对锡烯结构和电子性质的变化.研究发现施加掺杂B元素和垂直电场都能在保留锡烯拓扑性质的同时打开K点处的带隙,并且施加的垂直电场强度与K点处带隙呈正相关.在掺杂B元素的同时施加垂直电场可以增大K点处的带隙,当电场强度为0.5 V/A时,带隙达到0.092 eV.掺杂N元素后,锡烯变为间接带隙半导体,带隙为0.183 eV.施加垂直电场不能改变N元素掺杂锡烯的结构,施加的垂直电场强度与K点处带隙则呈负相关,当电场强度为0.5 V/A时,K点处带隙减小到0.153 eV.

关键词：锡烯拓扑绝缘体垂直电场掺杂

自供能光电化学生物传感器的构建及其在蓝藻毒素检测中的应用研究

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自供能光电化学生物传感器的构建及其在蓝藻毒素检测中的应用研究

作者：戴汉杰集美大学

学位级别：硕士

蓝藻毒素是一类由蓝藻所产生的次级代谢物,具有种类多、毒性强、分布广的特点,对人类健康造成严重威胁。因此,实现对蓝藻毒素的快速、灵敏检测具有重要意义。自供能光电化学（PEC）分析是指在偏置电压为0 V的情况下,识别分子与目标物相... 详细信息

蓝藻毒素是一类由蓝藻所产生的次级代谢物,具有种类多、毒性强、分布广的特点,对人类健康造成严重威胁。因此,实现对蓝藻毒素的快速、灵敏检测具有重要意义。自供能光电化学（PEC）分析是指在偏置电压为0 V的情况下,识别分子与目标物相互作用导致光电活性材料的光电流或光电压发生变化,从而实现对目标物定量分析的一种方法。该方法具有背景信号低、灵敏度高、无需外部电源等优点,在生物传感领域具有很好的应用前景。本论文以硫化铋（BiS）、硫铟铜（CuInS）、负载二氧化钛的碳化钛（Ti O-MXene）和硫化铋/氢氧化铟异质结(BiS/In（OH）)作为光电材料,以核酸适配体（AP）作为生物分子识别元件,构建三种自供能PEC生物传感器,分别实现了对微囊藻毒素-LR（MC-LR）、节球藻毒素-R（NOD-R）和微囊藻毒素-RR（MC-RR）的高灵敏、快速检测。论文研究工作主要包括三个部分:（1）通过集成n型半导体BiS光电阳极和p型半导体CuInS光电阴极,构建了一种基于双光电极的自供能PEC生物传感器,实现对MC-LR的检测。首先通过水热法得到棒状的BiS与花状的CuInS,分别修饰在氧化铟锡（ITO）电极上。利用BiS与CuInS费米能级的差异,将BiS光电阳极产生的大量光生电子沿外电路供给CuInS光电阴极,无需外部电源即可产生较强的阴极光电流,有效解决了阴极PEC分析中光电流不明显的问题。在此基础上,在CuInS光电阴极上固定AP以特异性识别MC-LR,MC-LR导电性差,阻碍了光电阴极的电子转移,降低了阴极光电流信号,从而实现对MC-LR的快速定量。结果表明,所构建的生物传感平台对浓度范围在10 fg/mL～10 ng/mL之间的MC-LR呈现出良好的线性关系,检出限为9.0 fg/mL（S/N=3）。（2）以抗坏血酸（AA）作为电子供体,结合杂交链式反应扩增技术（HCR）,提出了一种基于HCR和亚甲基蓝（MB）双放大的自供能纸基PEC生物传感器用于检测NOD-R。该机制首先将AP与引发链（IS）结合。当NOD-R存在时,其与AP的特异性结合诱导了IS脱离,脱离的IS打开两个发卡的茎环结构,触发HCR。由此形成的双链DNA可捕获亚甲基蓝（MB）。在可见光与AA的作用下,MB转化为还原态MB（leuco-MB）。最终,显著放大Ti O-MXene的光电流信号,间接实现了对NOD-R灵敏检测。结果表明,所构建的生物传感平台在20 fg/mL～10 ng/mL范围内呈现出良好的线性关系,检出限为19.6 fg/mL（S/N=3）。值得一提的是,本研究摆脱了上一个研究中所依赖的大型电化学工作站,使用自主设计的一体化、便携式光电检测装置,实现了对NOD-R的快速检测。（3）传统的单信号检测模式容易出现假阳性或假阴性的结果,而双信号检测模式下,检测结果之间可以互相验证,提高了检测的准确性。基于此,本研究在PEC检测的基础上引入了方波伏安法（SWV）,实现对MC-RR的双信号输出。在PEC-SWV平台设计方面,采用上转换荧光纳米（UCNP）作为光转化中心,将近红外（NIR）光转变成可见光,Z型异质结BiS/In（OH）作为可见光响应的光电活性材料,AA作为电子供体,二茂铁作为SWV的电信号分子。当目标物MC-RR存在时,磁珠上修饰了二茂铁的DNA单链被释放出来,该链会被纸基传感平台上的固定探针捕获,其所产生的空间位阻效应影响了AA的电子传输与界面电子转移,导致纸基平台上的BiS/In（OH）所产生的光电流降低。但因二茂铁是典型的电信号分子,SWV信号反而增强。所构建的PEC-SWV双信号生物传感平台在对MC-RR的检测中,展现了良好的线性范围（PEC:10～1×10～7 fg/mL,SWV:1×10～2～1×10～7 fg/mL）与较低的检出限（PEC:1.9 fg/mL,SWV:31.6 fg/mL）(S/N=3)。

关键词：自供能光电化学生物传感核酸蓝藻毒素

铁死亡在空气污染导致相关疾病中的作用机制研究进展

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环境工程技术学报 2024年

作者：刘炳乾李志刚魏永杰环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境研究院

流行病学研究证实，大气污染物暴露会导致人体不良健康结局，但具体的生物学机制尚不明确。空气污染暴露后，氧化应激已被证实是影响健康的经典调控机制。近年来研究发现，氧化应激导致的脂质过氧化与铁累积共同作用，可诱导调节性细胞... 详细信息

流行病学研究证实，大气污染物暴露会导致人体不良健康结局，但具体的生物学机制尚不明确。空气污染暴露后，氧化应激已被证实是影响健康的经典调控机制。近年来研究发现，氧化应激导致的脂质过氧化与铁累积共同作用，可诱导调节性细胞死亡，被称为“铁死亡”。因此，铁死亡可能是空气污染物引发不良健康结局的重要机制。为了探究空气污染引发不良健康结局的铁死亡机制，基于已有研究成果，梳理了铁死亡在空气污染导致不良健康结局中的作用靶点，详细探讨了空气污染物诱导铁死亡的调控机制。系统综述结果表明，细颗粒物(PM2.5)、臭氧（O3）、香烟烟雾（CS）均可通过影响铁代谢和脂质过氧化途径中的关键基因诱发铁死亡。大气污染物对铁死亡的调控过程主要是通过引发氧化应激降低机体抗氧化能力，从而降低铁死亡的抗性。进一步分析空气污染诱导疾病的发生机制，可为潜在的疾病治疗策略提供理论支持。

关键词：空气污染铁死亡健康效应调控机制

何以破解农业推广组织合作的集体行动困境——基于金丰公社的案例分析

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农业经济问题 2024年第4期 132-144页

作者：崔乾慧高启杰中国农业大学人文与发展学院北京100193

农业技术与知识的准公共性,容易诱使个体理性与集体理性的冲突,使农业推广组织合作陷入集体行动困境。本文基于制度分析与发展框架,以金丰公社为例,分析伙伴选择与制度约束对农业推广组织合作的影响,探索治理农业推广组织合作集体行动... 详细信息

农业技术与知识的准公共性,容易诱使个体理性与集体理性的冲突,使农业推广组织合作陷入集体行动困境。本文基于制度分析与发展框架,以金丰公社为例,分析伙伴选择与制度约束对农业推广组织合作的影响,探索治理农业推广组织合作集体行动困境的有效途径。研究发现,市场导向与关系导向的伙伴选择有利于规避成员搭便车行为,促进异质性知识和资源的获取;正式制度与非正式制度可以约束与激励个体采取有利于集体利益的行动,实现合作网络的自组织管理;伙伴选择与制度约束机制在集体行动中存在交互影响,有利于破解组织合作的集体行动困境。因此,在推广组织合作过程中,需要结合资源、能力与业绩等市场特征,考虑认同、信任与声誉等社会关系选择合作伙伴,并利用正式制度与非正式制度加强关系治理,从而构建互利互信、长期稳定的合作关系。

关键词：农业推广组织合作伙伴选择制度约束集体行动困境

Q235钢扫描激光热丝焊接工艺特性与组织性能研究

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中国激光 2024年第12期 58-66页

作者：于宸乾任刚黄映杰高明华中科技大学武汉光电国家研究中心九江中科激光技术研究院

以Q235低碳钢为材料，研究了光束扫描对激光热丝焊的焊缝成形特性、微观组织和力学性能的影响。结果表明：在扫描激光的作用下，焊缝的成形变得更加均匀，飞溅减少，焊缝熔深减小，熔宽增大，截面熔合区底部变得更加平滑；扫描激光的加... 详细信息

以Q235低碳钢为材料，研究了光束扫描对激光热丝焊的焊缝成形特性、微观组织和力学性能的影响。结果表明：在扫描激光的作用下，焊缝的成形变得更加均匀，飞溅减少，焊缝熔深减小，熔宽增大，截面熔合区底部变得更加平滑；扫描激光的加入降低了熔池的温度梯度，抑制了粗大柱状晶的生长，改变了铁素体晶粒形态，细化了熔合区组织，提高了焊缝韧性及延伸率；扫描激光促进了焊缝成分的均匀化分布，抑制了偏析，降低了熔合区显微硬度。由于激光作用面积增大等因素，光束扫描增强了激光热丝焊接对间隙的桥接能力。

关键词：激光技术激光热丝焊接光束扫描微观组织力学性能

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悬浮隧道管体运动对锚索涡激振动的影响

船舶工程 2024年第1期46卷 142-150页

作者：干超杰桑松石晓中国海洋大学工程学院山东青岛266404 青岛黄海学院智能制造学院山东青岛266427

根据锚索式悬浮隧道的运动特性,将锚索假设为两端铰接的非线性梁模型,在海流作用下,锚索会产生顺流向与横流向的涡激振动。当海流方向和管体轴向存在夹角时,管体运动可简化为作用在锚索上部端点的质点运动,并将质点运动沿锚索坐标系方... 详细信息

根据锚索式悬浮隧道的运动特性,将锚索假设为两端铰接的非线性梁模型,在海流作用下,锚索会产生顺流向与横流向的涡激振动。当海流方向和管体轴向存在夹角时,管体运动可简化为作用在锚索上部端点的质点运动,并将质点运动沿锚索坐标系方向逐一分解。根据Hamilton原理建立锚索三向振动方程,并通过Galerkin方法和Runge-Kutta方法对该方程进行求解,选取典型悬浮隧道的结构进行数值分析。结果表明:当锚索上部端点的输入频率与锚索固有频率的比值为整数时,锚索会发生共振现象;如上部端点除锚索轴向方向外的某一方向质点运动与锚索振动方向一致,则锚索在该方向上的振动会出现显著变化,而对另一方向振动的影响较小;在多数情况下,锚索振动平衡位置的偏离与上部端点所输入的运动频率有紧密联系,但与幅值联系不大。

关键词：悬浮隧道管体运动锚索涡激振动数值分析

硼酸碳热还原-渗硅反应烧结制备碳化硼陶瓷复合材料

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无机材料学报 2024年第6期39卷 707-714页

作者：郑雅雯张翠萍张瑞杰夏乾茹红强东北大学材料科学与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室沈阳110819

碳化硼性能优良,应用广泛,但制备成本较高。为了从源头解决碳化硼陶瓷材料制备成本高的问题,本工作直接以碳热还原法合成的碳化硼-C复合粉体为原料,无需进行破碎提纯,通过渗硅反应烧结制备碳化硼复合材料,所得材料性能与以市售碳化硼粉... 详细信息

碳化硼性能优良,应用广泛,但制备成本较高。为了从源头解决碳化硼陶瓷材料制备成本高的问题,本工作直接以碳热还原法合成的碳化硼-C复合粉体为原料,无需进行破碎提纯,通过渗硅反应烧结制备碳化硼复合材料,所得材料性能与以市售碳化硼粉体为原料制备的材料性能相当,有效降低了其制备成本。主要研究了原料碳硼摩尔比对合成粉体以及碳化硼复合材料物相、显微组织和性能的影响,并探讨了碳化硼陶瓷复合材料的强韧化机理。结果表明:随着碳硼摩尔比增加,合成粉体中碳化硼粉体的碳硼原子比增加,且合成粉体中游离C含量增加;当碳硼摩尔比为2.01时,游离C包覆在碳化硼粉体颗粒表面。复合材料相组成均为B_(12)(C,Si,B)_(3)、SiC和Si,随着碳硼摩尔比的增加,复合材料中碳化硼和游离Si含量降低,SiC含量、大尺寸SiC区域的尺寸、大尺寸SiC区域和纳米SiC颗粒的数量均增加。大尺寸SiC区域的产生会降低材料的强度和韧性,而SiC纳米颗粒的形成有利于提高材料的强度和韧性。当碳硼摩尔比为1.35时,复合材料的抗弯强度和断裂韧性最高,分别为338 MPa和4.06 MPa·m^(1/2)。

关键词：碳化硼碳热还原法渗硅反应烧结碳硼摩尔比显微组织

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医用生物陶瓷的功能性生物适配机制及应用

无机材料学报 2024年第1期39卷 1-16页

作者：郑嘉乾卢霄鲁亚杰王迎军王臻卢建熙华南理工大学国家人体组织功能重建工程技术研究中心广州510006 华南理工大学材料科学与工程学院广州510641 上海骨科生物材料技术创新中心上海201114 上海贝奥路生物材料有限公司上海201114 中国人民解放军空军军医大学西京医院骨科西安710032

为了获得满意的临床疗效,优质医用生物陶瓷应该具备怎样的性能一直困扰着广大研究者。自20世纪90年代以来,作者团队致力于研发医用生物陶瓷,从基础科学研究到成果转化,再到临床应用,积累了丰富的研究和应用经验,相继提出了“生物适配”... 详细信息

为了获得满意的临床疗效,优质医用生物陶瓷应该具备怎样的性能一直困扰着广大研究者。自20世纪90年代以来,作者团队致力于研发医用生物陶瓷,从基础科学研究到成果转化,再到临床应用,积累了丰富的研究和应用经验,相继提出了“生物适配”和“精准生物适配”理论。本文围绕“医用生物陶瓷(磷酸钙类材料)的功能性生物适配”这一主题分享本团队的学术研究成果和临床应用经验,从结构适配、降解适配、力学适配、应用适配等四个角度,结合骨科临床应用背景,探讨如何实现其生物适配和设计制造的有效衔接,旨在为医用生物陶瓷的设计、制造、监管和应用提供依据和建议。

关键词：生物陶瓷生物适配材料微结构生物降解骨再生血管化专题评述