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分级结构还原氧化石墨烯/2024Al基复合材料的制备及力学性能研究

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分级结构还原氧化石墨烯/2024Al基复合材料的制备及力学性能研究

作者：曹博宁夏大学

学位级别：硕士

随着全球环境污染问题的日益严重,减少化石能源的使用和降低温室气体排放已成为现今亟待解决的难题。现代工业对产品的功率密度、功能性以及服役条件提出了更严苛的需求,其中铝基复合材料由于密度低,比强度高、比刚度大和良好的耐磨性... 详细信息

随着全球环境污染问题的日益严重,减少化石能源的使用和降低温室气体排放已成为现今亟待解决的难题。现代工业对产品的功率密度、功能性以及服役条件提出了更严苛的需求,其中铝基复合材料由于密度低,比强度高、比刚度大和良好的耐磨性等优点,已被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。石墨烯是由碳原子经SP2轨道杂化后形成的二维碳纳米材料,其理化性能优异,是研究发现的一种理想的增强相,然而目前关于石墨烯铝基复合材料的研究仍然处于基础研究阶段。本文通过结合片状粉末冶金和半固态触变成形这两种技术的优点,提出了片状粉末触变成形技术(FPT),并制备出分级结构还原氧化石墨烯(RGO)/2024Al基复合材料。主要研究了超声功率、超声时间、GO分散液中无水乙醇和去离子水的配比以及GO表面修饰等方法对GO分散性的影响,以及超声、搅拌混合法、球磨分散法以及超声、搅拌辅助下的片状铝粉表面酸化处理对RGO/Al复合粉末分散程度、结构损伤的影响。此外,还研究了RGO/2024Al粉末压块在部分重熔过程中的组织演变机理。着重分析了分级结构RGO/Al复合材料的触变组织、RGO分布位置、RGO含量、RGO/Al界面结构、力学性能以及拉伸断裂行为、强化机理。主要的研究结论如下:研究发现,按照无水乙醇与去离子水体积比为1:1配制出浓度为1 mg/ml的GO分散液,将其在180 W的超声功率下分散60 min即可得到均匀分散的GO溶液。采用超声、搅拌辅助下对片状铝粉表面酸化处理可以实现RGO/Al复合粉末均匀分散且最大程度保留RGO的结构完整性。FPT技术通过引入酸化处理的片状粉末作为有效载体能在二次凝固组织(SSSs)局部区域均匀分散RGO,且对RGO的分散效果明显优于球磨分散法。FPT-0.4wt.%RGO/Al复合材料的UTS、YS和延伸率分别比HEM-0.4wt.%RGO/Al复合材料高35.1%、34.9%和54.5%。在RGO/Al复合材料界面检测到少量的界面产物A12O3及脆性相Al4C3。同时在FPT-0.4wt.%RGO/Al复合材料中形成了 Al/Al2O3/C和Al/Al4C3/C两种混合界面结构,均有助于提升RGO/Al复合材料的力学性能。此外通过研究不同含量的RGO对RGO/Al复合材料的影响,得出当RGO含量不超过0.4 wt.%时,随着RGO含量的增加,复合材料的力学性能会不断提高,其中FPT-0.4wt.%RGO/Al(Ⅱ)复合材料的强度最高,其UTS、YS和延伸率分别为443 MPa和276 MPa和8.9%,且证实在保持RGO含量不变的情形下,仅通过构筑分级结构去调控RGO的空间分布,对于材料性能的优化更具有优势。但超过0.4 wt.%时,增强体的团聚程度加剧,复合材料的性能则会恶化。此外,FPT技术可以在铝基体中分散较高含量的RGO去制备RGO/Al复合材料,这对制备高性能的RGO/Al复合材料具有重要意义。

关键词：铝基复合材料还原氧化石墨烯分级结构片状粉末触变成形力学性能

碳纳米管负载贵金属基催化剂苯酚加氢性能研究

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碳纳米管负载贵金属基催化剂苯酚加氢性能研究

作者：曹博东北石油大学

学位级别：硕士

本文采用不同方式对碳纳米管(CNTs)进行修饰,并以此为载体分别负载贵金属Pt、Pd制备Pt/CNTs、Pd/CNTs催化剂,对催化剂进行表征分析,以苯酚加氢反应为探针进行催化剂活性测试,研究催化剂制备条件和反应条件等对Pt/CNTs、Pd/CNTs催化剂苯... 详细信息

本文采用不同方式对碳纳米管(CNTs)进行修饰,并以此为载体分别负载贵金属Pt、Pd制备Pt/CNTs、Pd/CNTs催化剂,对催化剂进行表征分析,以苯酚加氢反应为探针进行催化剂活性测试,研究催化剂制备条件和反应条件等对Pt/CNTs、Pd/CNTs催化剂苯酚加氢性能的影响。CNTs表面修饰研究表明,采用浓硝酸+过氧化氢混合处理修饰的CNTs负载Pt催化效果最好,0.5 MPa、50°C下反应30 min,Pt/CNTs催化苯酚加氢反应速率0.650 molphenol/(mol Pt·s),环己酮选择性75.6%,相同条件下浓硝酸改性催化剂苯酚加氢反应环己酮选择性75.3%,但反应速率仅为0.324 molphenol/(molPt·s)。经H还原制备的Pt/CNTs催化剂在300°C的N中处理,苯酚加氢反应速率进一步增大到0.959 molphenol/(molPt·s),但环己酮选择性降至60.5%;非H还原法中甲酸钠还原法效果最好,相应苯酚加氢转化率93.6%,环己酮选择性73.9%,反应速率0.898 molphenol/(mol Pt·s)。CNTs上Pt负载方式研究表明,采用CNTs管内负载方式能显著提高催化剂活性,0.5 MPa、50°C下反应30 min,Pt/CNTs催化苯酚加氢反应速率0.934 molphenol/(molPt·s),环己酮选择性77.5%。采用浓硝酸+过氧化氢混合处理修饰的CNTs制备的Pd/CNTs催化苯酚加氢,1.0 MPa、80°C下反应60 min,苯酚加氢反应速率0.041 molphenol/(molPd·s),环己酮选择性99.9%,相同条件下浓硝酸改性催化剂苯酚加氢反应环己酮选择性96.2%,但反应速率仅为0.025 molphenol/(molPd·s)。经H还原制备的Pd/CNTs催化剂在300°C的N中处理3h能进一步提高催化剂苯酚加氢活性;非H还原法中甲酸钠还原法效果最好。Pt/CNTs、Pd/CNTs催化苯酚加氢反应体系中采用二氯甲烷-水混合溶剂,或引入路易斯酸均能显著改善苯酚加氢反应性能;延长反应时间,提高反应温度和压力,有利于苯酚转化率的提高,但会导致环己酮选择性下降。

关键词：贵金属碳纳米管苯酚催化加氢

歪头菜等四种豆科牧草荚果发育动态及裂荚特性研究

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歪头菜等四种豆科牧草荚果发育动态及裂荚特性研究

作者：曹博兰州大学

学位级别：硕士

豆科牧草广泛分布于全世界,具有蛋白质含量高、适口性好以及固氮能力强等特点,在草地农业生态系统中具有不可替代的作用,但绝大多数野生豆科牧草存在裂荚现象,给种子生产带来了严重损失。因此确定其准确的种子适宜收获时间并探究其裂荚... 详细信息

豆科牧草广泛分布于全世界,具有蛋白质含量高、适口性好以及固氮能力强等特点,在草地农业生态系统中具有不可替代的作用,但绝大多数野生豆科牧草存在裂荚现象,给种子生产带来了严重损失。因此确定其准确的种子适宜收获时间并探究其裂荚机理具有重要意义,而目前关于这一方面的研究并不深入。鉴于此,本研究选用四种具有易裂荚特性的豆科优良牧草歪头菜(Vicia unijuga)、箭筈豌豆(***)、毛苕子(***)以及柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)为研究对象,对其花及荚果的发育动态进行了观测,并对上述四种牧草裂荚关键结构-荚皮进行转录组测序,依据四种牧草的进化关系,综合分析了影响裂荚的相关因素,鉴定出一批参与裂荚的候选基因。主要研究结果如下:1.对四种豆科牧草花发育进行了形态学观测。发现在四种豆科牧草中,与异花授粉的歪头菜和柠条锦鸡儿相比,箭筈豌豆和毛苕子花药开裂时期较早;花药开裂时,箭筈豌豆和毛苕子雄蕊包围柱头,而歪头菜和柠条锦鸡儿柱头延伸在雄蕊上方。2.详细描述了四种豆科牧草荚果发育动态。发现荚果发育过程中荚长、荚宽和荚厚在快速增长后失水皱缩,然后渐平稳至成熟;荚果腹缝线处在早期出现了一个凸起结构,随着发育凸起结构逐渐消失,在后期裂荚发生时凸起结构重新出现。3.确定四种豆科牧草种子生理成熟期。根据形态学及生理学指标确定歪头菜、箭筈豌豆、毛苕子和柠条锦鸡儿种子分别在盛花后30～34天、25～30天、25～30天和35～40天时达到生理成熟,果荚颜色可作为判断种子收获的一种直观方法。4.通过比较转录组学方法鉴定出一批参与裂荚的候选基因。野豌豆属与锦鸡儿属植物共鉴定出25个同源的裂荚相关候选基因,编码细胞壁修饰和水解酶并在荚果发育后期显著上调;野豌豆属与锦鸡儿属植物之间参与裂荚的基因存在一定的差异性,有23个裂荚候选基因只在野豌豆属植物果荚中检测到显著上调。

关键词：裂荚发育动态荚皮比较转录组歪头菜箭筈豌豆毛苕子柠条锦鸡儿

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中国工业行业利润率趋同性实证研究

中国工业行业利润率趋同性实证研究

作者：曹博天津财经大学

学位级别：硕士

利润率是衡量一个公司经营好坏的标准之一,同时也是判别一个行业是否能够获利的一个重要指标。新古典经济理论认为,在长期竞争环境下,行业利润率差异会逐渐趋向于零。然而新古典经济理论的结论是在极端的假设前提条件下得出的,即各厂商... 详细信息

利润率是衡量一个公司经营好坏的标准之一,同时也是判别一个行业是否能够获利的一个重要指标。新古典经济理论认为,在长期竞争环境下,行业利润率差异会逐渐趋向于零。然而新古典经济理论的结论是在极端的假设前提条件下得出的,即各厂商必须了解市场的完全信息,产品要素具有完全可分性和不存在交易成本。即使在这些假设条件下,利润率均衡也是一个长期过程。许多学者认为长期情况下,不同产业间的利润差异会逐渐消失,利润率最终将趋向于一个特定的值;也有一些人认为,由于各种壁垒和沉淀成本的存在,企业的进入与退出活动并不自由,这招致了行业间的盈利能力的差异具有持续性。所以研究产业利润率趋同是很有必要的。在中国目前市场因素和体制因素交织影响,企业环境复杂多变,企业行为和政策性因素共同影响企业利润,论文以此为背景检验转型经济情况下工业行业利润率趋同性理论是否成立。首先采用描述性分析方法对全国及各地区1994-2014年间的工业行业利润率趋同性进行分析,结果显示全国整体水平工业行业间利润率差异逐渐降低,具有趋同的趋势;各地区行业利润率趋同性由高到低依次为东部、中部、东北部和西部;天津市虽然位于趋同性最好的东部地区,但其自身行业间利润率差异非常大,而四川省虽然位于趋同结果最差的西部地区,但其趋同性非常好。然后利用广义最小二乘法和似不相关回归法,实证分析全国及各地区行业利润率趋同性,得到与描述性分析相同的结果。最后在实证结果的基础上,分析影响全国及地区间行业间利润率差异的主要因素,其中着重分析了导致天津市和四川省趋同性不同于其所在地区其他省市趋同性的主要影响因素。

关键词：工业利润率趋同性似不相关

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基于深度学习的调制星座几何成形技术及应用

基于深度学习的调制星座几何成形技术及应用

作者：曹博东南大学

学位级别：硕士

伴随着第5代移动通信(5G)逐渐商业部署,其成为了万物互联系统的主要驱动力,同时移动通信服务的各项性能需求更加复杂和多样化。近年来,基于深度学习的智能通信解决方案吸引了学术界的广泛关注。本文围绕通信物理层中的一些重要问题,包... 详细信息

伴随着第5代移动通信(5G)逐渐商业部署,其成为了万物互联系统的主要驱动力,同时移动通信服务的各项性能需求更加复杂和多样化。近年来,基于深度学习的智能通信解决方案吸引了学术界的广泛关注。本文围绕通信物理层中的一些重要问题,包括高阶调制星座的几何成形优化方法、混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat re Quest,HARQ)系统中星座重排与几何成形的联合设计和比特交织编码调制(Bit-Interleaverd Coded Modulation,BICM)系统在应用几何成形星座时的交织优化等,结合深度学习技术开展了一系列的研究工作。围绕BICM系统中调制星座的几何成形优化问题,本文提出了基于深度神经网络设计的几何对称星座自编码器网络(Geometric Symmetric Autoencoder,GSym-AE),使用神经网络搭建一个包含调制、信道和解调模块的端到端通信系统并对网络进行训练,可以完成不同调制阶数的星座优化。本文提出的GSym-AE网络通过其特殊设计的结构并结合对训练数据预处理,实现了几何星座成形的对称式设计,同时大幅降低了网络优化的复杂度,与现有的网络方案相比实现了更高阶调制星座的设计。仿真结果表明,在调制阶数为64、256、1024时使用不同码率LDPC进行测试,GSym-AE网络所优化出的星座译码性能优于方形QAM星座和APSK星座,略好于ATSC3.0标准中的非均匀星座,并且GSym-AE网络在比现有的网络方案训练复杂度更低的情况下优化出的星座表现更佳,获得了可观的几何成形增益。围绕HARQ系统中星座几何成形和重排设计问题,本文提出了基于深度神经网络设计的几何对称星座重排自编码器网络(Constellation Rearrangement Geometric Symmetric Autoencoder,Co Re-GSym-AE),用于联合设计多次传输时的几何星座和重排设计。在一些长距离通信场景下的重传次数会受到限制,此时传统HARQ中的星座重排方案无法使符号上每个比特的可靠性达到相等。为此本文提出了Co Re-GSym-AE网络,根据HARQ传统星座重排方案将两次传输符号上不同可靠性比特叠加从而缩小比特可靠性差距的原理,结合GSym-AE网络能够规定高位比特在符号上位置的特点,对两个GSym-AE网络规定了不同的高位比特位置,实现了更优的星座几何成形和星座重排联合设计。在不同调制阶数下对多种重传方案进行了性能对比。仿真结果表明,Co Re-GSym-AE方案具有最优的重传性能,并且随着调制阶数的升高可以获得更高的性能增益,同时单次传输性能也均优于方形QAM星座。Co Re-GSym-AE方案可以获得来自于星座联合优化的重排增益和几何成形增益。围绕LDPC码在译码时因陷阱集造成的误码平层问题现象,本文研究了BICM系统中结合几何成形星座的交织优化设计。我们首先对BICM系统中交织器对误码平层的影响进行分析,在方形QAM星座和GSym-AE星座上应用行列交织器均会导致误码平层的表现更差,其原因是行列交织器会引发新的陷阱集。本文引入了一种比特级的BICM系统交织优化方法,将LDPC码在交织时引发的新陷阱集中不可靠的核心奇偶校验节点映射到星座符号上可靠性更高的比特上,并且通过对GSym-AE星座上比特标签的重新设计,将上述交织优化方案应用在几何成形星座上并获得了优秀的增益。仿真结果表明,方形QAM星座和GSym-AE星座在应用比特交织优化方案后,GSym-AE星座的性能仍然优于方形QAM星座,并且该优化设计在两种调制星座上均实现了误码平层性能的提升,同时瀑布区的性能没有过多损失。

关键词：深度学习几何成形星座重排误码平层

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数字贸易背景下中国数据本地化法律问题研究

数字贸易背景下中国数据本地化法律问题研究

作者：曹博北方工业大学

学位级别：硕士

大数据时代,在数字技术迅猛发展的深刻影响下,数字贸易这一新的贸易形态兴起,正在改变国际贸易的格局。数字贸易的出现为国际贸易的发展带来了新机遇,同时也对贸易规则带来了不小的挑战,譬如数字贸易国际规则制定中的价值冲突问题。当... 详细信息

大数据时代,在数字技术迅猛发展的深刻影响下,数字贸易这一新的贸易形态兴起,正在改变国际贸易的格局。数字贸易的出现为国际贸易的发展带来了新机遇,同时也对贸易规则带来了不小的挑战,譬如数字贸易国际规则制定中的价值冲突问题。当前国际贸易以贸易自由化为发展宗旨,在数字贸易背景下贸易自由化意味着数据的跨境自由流动,但数据不只有经济价值,国家安全和个人隐私等也是数据贸易规则制定中不得不考虑的价值。为保护国家安全和个人隐私安全,国家会对数据流动采取一定的限制性措施,譬如数据本地化措施。由于数据本地化措施可能构成“数字贸易壁垒”、“数据保护主义”对国际贸易造成不利影响,与WTO贸易自由化的宗旨相悖,因此面临合规性质疑。本文将始终围绕数字立法价值冲突问题讨论数据本地化措施的合规性,先就数据本地化措施立法价值进行理论分析,再结合GATS及相关FTA进行实践分析,以探析在数字贸易背景下我国如何在保证措施合规的同时协调立法价值冲突维护本国利益。目前WTO仍是国际贸易运行的最主要规则,鉴于数据跨境流动属于服务贸易的范畴内,本文将只分析GATS规则下数据本地化措施的合规情况。在GATS规则适用于数据本地化措施的基础上,WTO成员对于常规服务贸易所作的具体承诺对数字服务贸易同样具有约束力。GATS框架下数据本地化措施违规风险最大的两项义务分别是“市场准入义务”和“国民待遇原则”义务。因此需要进一步分析数据本地化措施是否可以援引GATS规则中的例外条款。WTO面对贸易发展新态势而成立的电子商务工作组项目停滞不前,在多边层面缺乏有意义的进展的情况下,自由贸易协定谈判正在开发新模式来解决数字贸易发展过程中产生的障碍。在近年与中国数字贸易发展利害相关的两项区域贸易协定RCEP和CPTPP框架下,均有鼓励数据自由流动,禁止强制本地化的规定。因此中国数据本地化措施均存在违规风险,但同时存在援引例外条款抗辩的可能性。在国际贸易格局数字化变革之际,我国的数字贸易发展机遇与挑战并存。国家安全无疑是跨境数据流动过程中应注重的首要价值,但也应当充分认识到对跨境数据流动限制的程度过高会阻碍经济发展,我国当前数据立法亟待解决的问题是如何平衡这两个价值目标。随着2021年《数据安全法》和《个人信息保护法》的出台,我国网络安全立法体系进入了一个新的阶段,后续应进一步完善数据跨境流动治理体系,在经济发展与安全保障这两个价值目标中找到实现数据价值最大化的平衡点。

关键词：数据本地化跨境数据流动数字贸易国家安全

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深水钢悬链线立管环焊缝疲劳及监测理论研究

深水钢悬链线立管环焊缝疲劳及监测理论研究

作者：曹博中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

在深水环境中,钢悬链线立管作为无设计张力的细长柔性结构,在平台升沉运动及海床接触载荷的激励下其关键部位容易发生疲劳失效。相比母材,立管环焊缝位置更容易在循环载荷下萌生裂纹。本文基于近年来所发展的结构应力法,对钢悬链线立管... 详细信息

在深水环境中,钢悬链线立管作为无设计张力的细长柔性结构,在平台升沉运动及海床接触载荷的激励下其关键部位容易发生疲劳失效。相比母材,立管环焊缝位置更容易在循环载荷下萌生裂纹。本文基于近年来所发展的结构应力法,对钢悬链线立管环焊缝的疲劳问题进行研究,基于新的疲劳评价理论进一步发展了该种类型立管的监测理论和监测方法。论文首先利用Orca Flex有限元模型计算研究了典型位置上钢悬链线立管环焊缝的承载特点,结果表明:相比立管中间段和触地段的环焊缝,钢悬链线立管悬挂段的环焊缝所受张力明显更大,其数值几乎是中间段环焊缝的两倍,触地段环焊缝的四倍;相比悬挂段和中间段,触地段环焊缝所承担的剪力和弯矩更为显著,其疲劳问题更需要关注。针对钢悬链线立管悬挂段和中间段由张力控制的单轴疲劳问题,论文通过在Fe-safe软件中定义焊线单元,分析获得等效结构应力,再利用主S-N曲线插值获取相关疲劳寿命的方法作对比研究。计算结果表明,对算例立管而言,其悬挂段环焊缝的结构应力几乎达到中间段环焊缝结构应力的两倍,而根据等效结构应力插值得到的疲劳寿命,悬挂段环焊缝仅为中间段环焊缝的五分之一。针对钢悬链线立管触地段环焊缝的多轴疲劳问题,论文组合拉弯结构应力和剪切结构应力重新定义等效结构应力范围,获得了比例加载条件下触地段环焊缝圆周节点的疲劳寿命。针对焊趾处开裂并穿透管壁的裂纹扩展模式,论文在等效结构应力定义中引入无量纲载荷弯曲比函数,获得了具有不同初始裂纹环焊缝的剩余疲劳寿命。对比研究表明,有无初始裂纹对于环焊缝的剩余疲劳寿命影响很大,且随着初始裂纹深度的增加,立管环焊缝的等效结构应力逐渐增大,剩余疲劳寿命逐步降低。钢悬链线立管疲劳监测研究方面,提出基于模态分析结果和各节点的有效独立系数确定加速度传感器的布点位置。选用模态置信度、总位移值、矩阵的迹三种评价准则,对比研究了基于EI法和基于MKE法的测点布局方案,结果表明MKE法考虑了结构能量的影响,具有更好的优化效果,可以作为立管监测传感器布置设计的优化方法。最后,探讨了利用加速度监测信号实现立管损伤识别的可能,选用立管振动分析的有限元结果作为模拟监测信号,初步验证了基于FDDM方法的损伤识别过程。

关键词：钢悬链线立管环焊缝多轴疲劳结构应力法加速度监测

放射性核素大气扩散程序SDUG的开发与初步验证

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原子能科学技术 2013年第B12期47卷 472-476页

作者：曹博杨晔陈义学华北电力大学核科学与工程学院北京102206

放射性核素大气扩散过程模拟是进行核事故后果评价和应急决策的主要内容之一。高斯烟羽模式计算方法简单便捷,在核事故放射性核素释放的后果评价中获得了广泛应用。本工作在高斯烟羽模式的基础上,考虑了核素粒子的重力沉降、雨洗作用以... 详细信息

放射性核素大气扩散过程模拟是进行核事故后果评价和应急决策的主要内容之一。高斯烟羽模式计算方法简单便捷,在核事故放射性核素释放的后果评价中获得了广泛应用。本工作在高斯烟羽模式的基础上,考虑了核素粒子的重力沉降、雨洗作用以及放射性衰变等因素的影响,开发了放射性核素大气扩散程序SDUG。该程序可计算正常工况和事故工况下,连续点源和瞬时点源在不同气象和地形条件下的放射性核素浓度分布。通过与参考程序的数值结果比较发现,SDUG程序计算结果符合较好,能满足早期核应急和后果评价的需要。

关键词： SDUG 高斯烟羽模式放射性核素大气扩散