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密度泛函理论在光催化中的普遍应用

Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 1-36页

作者：杜仕文章福祥中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室洁净能源国家实验室能源材料化学协同创新中心辽宁大连116023

在低碳发展的背景下,开发利用清洁无污染的太阳能对满足未来日益增长的能源需求至关重要.半导体光催化技术可将太阳能转化为化学能,为可再生能源的发展提供了重要支持.因此,深入理解光催化剂与光催化活性之间的内在关联,对于优化和提升... 详细信息

在低碳发展的背景下,开发利用清洁无污染的太阳能对满足未来日益增长的能源需求至关重要.半导体光催化技术可将太阳能转化为化学能,为可再生能源的发展提供了重要支持.因此,深入理解光催化剂与光催化活性之间的内在关联,对于优化和提升光催化效率至关重要.尽管科研人员在设计开发用于光催化反应的新材料方面付出了巨大努力,但对半导体的内在性质、表面活性位点和催化反应机理之间的深层次联系,仍缺乏充分的理解和认识.基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算是揭示材料内禀电子结构性质和反应过程能量变化的重要工具,正逐渐获得研究者的广泛关注.并且,随着计算方法的不断优化,该领域也取得了显著的进步.本文通过系统梳理国内外代表性研究工作,深入探讨了DFT计算在光催化领域中的广泛应用.首先,总结了DFT计算在光催化领域中的六大优势:(1)预测光催化材料的电子结构,如能带结构、能带间隙和能级;(2)预测表面反应的吸附位点、吸附能等变化;(3)在原子水平上揭示电荷转移过程,包括电子和空穴的运动;(4)阐明光催化剂与底物之间的相互作用;(5)预测光催化材料中空位、间隙和掺杂等缺陷的形成及其影响;(6)阐明光催化反应的机理细节,包括中间物种、过渡态和反应途径等.接着,简要概述了常用于第一性原理计算的软件和计算方法,并特别关注了如何利用不同策略来纠正传统DFT方法对半导体电子结构特性的不适当估计.随后,分析了基于DFT计算的半导体电子和能量特性的典型研究案例,如能带结构、态密度、电荷分布、功函数、形成能和吸附自由能等.此外,还详细阐述了半导体催化剂在多种太阳能驱动反应中的基本应用,包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应和氮还原反应等.最后,指出了DFT计算在光催化研究中的机遇与挑战,并展望了未来可能的发展方向.综上,本文系统综述了DFT计算在光催化领域中的广泛应用,旨在深入理解光催化反应中“组成-结构-功能”之间的关系,并为未来开发设计用于太阳能到化学能催化转化的高效稳定催化剂提供参考.

关键词：光催化密度泛函理论第一性原理计算电子结构能量性质

考虑结构柔性后大型船舶靠泊时深水全直桩码头动力响应敏感性分析

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海洋工程 2024年

作者：贺林林杜亦忠谢院仕梁越重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心重庆交通大学河海学院

深水全直桩码头的结构特点及动力响应与传统码头相比存在差异。为了研究船舶正常靠泊时全直桩码头结构的动力响应与结构特性，真实模拟船舶、橡胶护舷与码头结构之间的相互作用。首先基于Ansys／LS Dyna建立了大型船舶、橡胶护舷与码头... 详细信息

深水全直桩码头的结构特点及动力响应与传统码头相比存在差异。为了研究船舶正常靠泊时全直桩码头结构的动力响应与结构特性，真实模拟船舶、橡胶护舷与码头结构之间的相互作用。首先基于Ansys／LS Dyna建立了大型船舶、橡胶护舷与码头结构整个系统相互作用的三维数值计算模型，采用已有方法对计算模型进行了验证。然后，开展了深水高桩码头结构在船舶正常靠泊时的动力响应特性研究，系统分析了不同桩径、不同护舷刚度、不同桩长影响下码头结构的加速度时程响应、位移时程响应及内能时程响应。研究发现，深水全直桩码头结构产生的弹性变形的确能够吸收相当一部分的撞击能量，最多可达39%；且桩径越大，结构的横向刚度越大，局部振动越显著，吸收能量越少；橡胶护舷的刚度越大，能量传递速率越快，护舷吸收能量越多；桩长越长，结构横向刚度越小，整体振动越显著，结构吸收能量越多。

关键词：深水高桩码头船舶撞击橡胶护舷船舶靠泊撞击能量

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3D打印混凝土弯曲疲劳性能研究

铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3237-3247页

作者：杜仕朝康春霞邬晓光刘仲洋北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 交通运输部公路科学研究院北京100088 河北建筑工程学院经济管理学院河北张家口715000 长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室陕西西安710064 河北建筑工程学院土木工程学院河北张家口715000

为研究3D打印混凝土弯曲疲劳性能,通过216根3D打印试件弯曲疲劳试验,分析不同钢纤维体积率ρ_(f)和纤维长度l_f对构件弯拉强度和弯曲疲劳性能的影响规律,基于双参数Weibull分布理论推导不同失效概率下的疲劳寿命计算公式,提出不同失效... 详细信息

为研究3D打印混凝土弯曲疲劳性能,通过216根3D打印试件弯曲疲劳试验,分析不同钢纤维体积率ρ_(f)和纤维长度l_f对构件弯拉强度和弯曲疲劳性能的影响规律,基于双参数Weibull分布理论推导不同失效概率下的疲劳寿命计算公式,提出不同失效概率下的疲劳方程lg S=lg a-b lg N,并进一步分析钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)对构件疲劳性能的影响规律。研究结果表明:3D打印混凝土构件疲劳破坏实际是钢纤维发挥阻裂作用的过程,在裂缝产生、扩展、收缩、再扩展、再收缩直至破坏的过程中,裂缝的宽度、长度和深度一直在发生变化,从宏观角度是材料强度和弹性模量不断下降的过程,而微观角度是材料内部组织结构不断劣化的过程。3D打印构件中掺入的钢纤维能够有效阻止横向裂缝的产生和扩展,显著提升混凝土构件的抗弯拉强度、阻裂能力和耐疲劳性能,使其破坏形式由突然脆性破坏过渡为具有韧性的塑性破坏。钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)是影响构件抗弯拉疲劳性能的重要因素,在相同的应力比S=0.65作用下,钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)由0增至0.60时,构件疲劳次数N提高了252%;相同的疲劳次数N=10^(6)作用下,钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)由0增至0.60时,应力比提高了9.15%。3D打印混凝土试件中,钢纤维体积率ρ_(f)比钢纤维长度l_f对疲劳性能的影响程度更明显。研究结果为进一步推动3D打印技术在道路、桥梁等基础设施领域的应用,促进交通行业智能化、工业化发展具有重要意义。

关键词： 3D打印试件弯曲疲劳性能 Weibull分布钢纤维塑性破坏

应用语言学Q方法研究述评:基于PRISMA系统性综述方法

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北京第二外国语学院学报 2024年第2期46卷 78-94页

作者：姜伟秦丽莉杜仕琴大连外国语大学英语学院 116044 广东外语外贸大学外国语言学及应用语言学研究中心 510420 广东外语外贸大学英语教育学院 510420

近年来,混合研究方法逐渐受到应用语言学领域学者的关注。其中,Q方法作为一种探讨人类主体性的混合研究方法,融合了量化与质性方法的优势,从整体和个体两个层面出发,以客观手段考察主观本质,逐渐得到该领域专家的认可。然而,学者们对于... 详细信息

近年来,混合研究方法逐渐受到应用语言学领域学者的关注。其中,Q方法作为一种探讨人类主体性的混合研究方法,融合了量化与质性方法的优势,从整体和个体两个层面出发,以客观手段考察主观本质,逐渐得到该领域专家的认可。然而,学者们对于Q方法的认识仍处于起步阶段,相关研究成果较少,国内实证研究尤其匮乏。因此,本研究采用系统性综述方法,通过对国内外相关重点文献数据库进行检索和筛选,从“理论视角”“研究主题”和“数据搜集与分析特征”3个方面评述Q方法研究现状。研究发现,只有少量Q方法研究注重与理论相结合,且仅有的这些研究多聚焦动机主题;研究主题涉及动机、情感、信念、课程评价等;数据搜集与分析呈现出从共时到历时、从组内向组间或组内组间相结合的发展趋势。最后,本文结合现有研究的不足,指出Q方法研究的未来发展方向,以期为未来研究提供新的思路。

关键词：混合研究方法 Q方法应用语言学主体性 PRISMA

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数字化转型环境下图书馆服务风险

图书馆论坛 2024年第5期44卷 67-76,85页

作者：孙异凡武汉大学信息管理学院

数字化转型下图书馆服务面临成本、效益、替代等多重风险。目前相关研究较为分散,缺乏对系统性、整体性风险的观察和分析。文章运用扎根理论方法,探究相关科研论文和13个风险情景中的风险要素及其相互作用关系,识别出图书馆服务成本、... 详细信息

数字化转型下图书馆服务面临成本、效益、替代等多重风险。目前相关研究较为分散,缺乏对系统性、整体性风险的观察和分析。文章运用扎根理论方法,探究相关科研论文和13个风险情景中的风险要素及其相互作用关系,识别出图书馆服务成本、法律、技术、质量、效益、替代、价值7类风险,风险整体呈进阶式循环演进特征。研究发现:为提升我国图书馆服务水平,应当建立动态的风险评估、监测机制,科学预判风险发展趋势;推动图书馆服务风险协同治理,提升风险规制效率;基于风险作用特征开展规制,避免风险循环演进。

关键词：图书馆服务风险风险作用机制数字化转型扎根理论

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增材制造高强钢中的马氏体组织与马氏体相变

钢铁 2024年第6期59卷 83-93,154页

作者：汤隽劼喻异双胡斌熊智慧刘仕龙金学军上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海交通大学生物医学工程学院上海200240

马氏体组织因其与多种强化机制兼容,是高强钢追求极致强塑匹配的理想组织。传统马氏体组织以板条或针状结构为主,而对于采用金属增材制造技术加工的高强钢而言,极快的冷却速率、循环热输入和扫描式的加工模式决定了其组织的非平衡性,高... 详细信息

马氏体组织因其与多种强化机制兼容,是高强钢追求极致强塑匹配的理想组织。传统马氏体组织以板条或针状结构为主,而对于采用金属增材制造技术加工的高强钢而言,极快的冷却速率、循环热输入和扫描式的加工模式决定了其组织的非平衡性,高能热输入引入的胞结构、元素偏聚、位错塞积及原奥氏体母相组织均区别于传统高强钢。这些与传统减材加工的区别给增材制造高强钢的性能调控和组织强韧化带来了全新挑战,常规后处理工艺与增材高强钢适配性差,亟需依据增材高强钢的微观组织和马氏体相变特点设计更合适的强韧化组织和后处理路线。简析了金属增材制造技术的发展脉络及当前面临的强塑性、强韧性制约瓶颈,归纳了增材制造高强钢中多层级马氏体组织与板条等传统马氏体组织相比所具有的多组元、亚稳态、多尺度特点,以金属增材加工涉及的两个相变过程(凝固和马氏体相变)切入,从高冷速、循环热输入的工艺特点和化学成分梯度、位错分布、母相组织等微观特征阐释这些组织和性能差异性的成因,归纳了成分、热处理、组织设计等对增材高强钢进行改性和强韧化的可行方法,最后总结了当前增材制造高强钢中的马氏体组织研究进展与热点方向,为日后增材制造马氏体高强钢的发展与推广提供借鉴及指导。

关键词：金属增材制造先进高强钢马氏体相变微观组织设计力学性能调控

华蓥山丘陵区杂交水稻机插秧综合配套育秧技术

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农村科学实验 2024年第14期 60-62页

作者：杜仕全四川省广安市前锋区观塘镇农业服务中心四川广安638016

该文分析了华蓥山丘陵区杂交水稻机插秧配套育秧技术要点,主要包括选择育秧方式、正确选用秧盘、获取育秧介质、精选优良品种、种子处理技术、专用机械播种、规范垂直叠盘、适温暗化出芽、整齐均匀摆盘、秧田精细管理等方面,以期促进水... 详细信息

该文分析了华蓥山丘陵区杂交水稻机插秧配套育秧技术要点,主要包括选择育秧方式、正确选用秧盘、获取育秧介质、精选优良品种、种子处理技术、专用机械播种、规范垂直叠盘、适温暗化出芽、整齐均匀摆盘、秧田精细管理等方面,以期促进水稻机插秧配套育秧技术的应用推广。

关键词：杂交水稻机插育秧技术配套田间管理

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面向工业5.0的人机协作增材制造

机械工程学报 2024年第3期60卷 238-253页

作者：蒋周明矩熊异王柏村南方科技大学系统设计与智能制造学院深圳518055 浙江大学机械工程学院杭州310058

工业5.0是一种以价值驱动的新兴制造模式,其中人本智造是核心理念之一。然而,目前人本智造研究主要聚焦于系统层级,针对增材制造等特定工艺应用的研究仍然较少,因此亟需明晰相关科学问题与关键挑战。基于人-信息-物理系统的理论体系,提... 详细信息

工业5.0是一种以价值驱动的新兴制造模式,其中人本智造是核心理念之一。然而,目前人本智造研究主要聚焦于系统层级,针对增材制造等特定工艺应用的研究仍然较少,因此亟需明晰相关科学问题与关键挑战。基于人-信息-物理系统的理论体系,提出了面向工业5.0的人机协作增材制造参考框架,建立产品-经济-生态三层次模型,并结合增材制造技术的内在特点和功能演进阐释了人机协作增材制造的基本概念。围绕产品开发流程,讨论了关键使能技术,包括万物互联、人工智能、数字孪生、扩展现实、智能材料等。最后,探讨了人机协作增材制造在产品层、经济层、生态层中的典型应用,包括个性化产品设计、交互式制造、面向工艺链的人机协作、众创式设计、分布式制造和节能减排等。该框架旨在研究人机协作增材制造,通过发展人-信息-物理系统理论,首次系统地阐述了其核心概念、关键技术和典型场景,以推动增材制造向人机协作的工业5.0范式转变,更好地满足用户个性化需求。

关键词：人机协作增材制造人-信息-物理系统工业5.0 人本智造

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光影参与：当代剧场空间的跨媒介重构

四川戏剧 2024年第9期 76-81页

作者：何异艺南京艺术学院电影电视学院中国美术学院跨媒体艺术学院

戏剧舞台在视觉空间的内容与形式语言建构上呈现出影像化、媒介化。在当代剧场灯光设计创作中融合或重构光影媒介是一种惯用的创作方法，借用西方现有的较为主流的跨媒介模态分类方式可以将这一现象划分为三个类型：媒介混合型、媒介指... 详细信息

戏剧舞台在视觉空间的内容与形式语言建构上呈现出影像化、媒介化。在当代剧场灯光设计创作中融合或重构光影媒介是一种惯用的创作方法，借用西方现有的较为主流的跨媒介模态分类方式可以将这一现象划分为三个类型：媒介混合型、媒介指涉型、媒介转换型。这种跨媒介性的方法一方面带来当代剧场艺术在形式语言表现层面的超越，另一方面，扩展和激活了创作主体的观念边界和受众对于当代剧场艺术的视觉感知与想象。光影媒介融入剧场空间视觉建构，只有将其视为一种方法论的参考与借鉴，而不仅仅是简单挪用其媒介特性时，才会获得与扩展自身相匹配的地位和边界外延。

关键词：当代剧场空间跨媒介光影媒介戏剧视觉