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基于极端微生物的生物制造

合成生物学 2024年

作者：邵明威孙思勉杨时茂陈国强清华大学化工系教育部工业生物催化重点实验室清华大学生命科学学院清华大学合成与系统生物学中心

以微生物或酶为基础的生物制造，正以其绿色、环保、可持续等优势逐渐替代以化石燃料为原料的传统化工生产模式。然而，传统工业生物技术在易染菌、设备复杂、难以连续发酵等劣势。相较而言，“下一代工业生物技术（NGIB）”利用以嗜盐... 详细信息

以微生物或酶为基础的生物制造，正以其绿色、环保、可持续等优势逐渐替代以化石燃料为原料的传统化工生产模式。然而，传统工业生物技术在易染菌、设备复杂、难以连续发酵等劣势。相较而言，“下一代工业生物技术（NGIB）”利用以嗜盐菌、嗜热菌和嗜酸碱菌等极端微生物作为底盘细胞，使用廉价底物生产多种高附加值产品，具有开放、无需灭菌、连续发酵等优点。本文介绍了嗜盐菌、嗜热菌和嗜酸碱菌极端微生物的定义以及在高盐、高温极度酸碱等极端环境下快速生长的特性。随后总结了目前极端微生物的基因工程手段例如启动子工程、以CRISPR为代表的基因编辑技术、命运共同体策略、稳定质粒载体等，代谢工程手段例如增加碳源前体、敲除旁路代谢、减少副产物、提高转运等，以及极端微生物生产的多种产品例如PHA、蛋白质、氨基酸及小分子衍生物等。同时概况了目前在极端微生物底盘细胞改造过程中仍存在的问题，如缺乏多种优秀的质粒载体、质粒转化效率低、缺乏高效基因编辑技术以及其他非嗜盐菌生长发酵周期较长等，并提出了相应的解决策略。最后展望了如何充分利用不同类型极端微生物的特性生产优势产品，推动下一代工业生物技术的发展与完善，实现绿色、环保、可持续的生物制造。

关键词：极端微生物嗜盐菌下一代工业生物技术生物制造 PHB 基因工程代谢工程合成生物学无灭菌发酵非粮生物原料

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中国共产党铸牢中华民族共同体意识的理路

学校党建与思想教育 2024年第12期 88-90页

作者：耿俊茂姚继昆桂林理工大学马克思主义学院广西桂林541004

铸牢中华民族共同体意识既是中国共产党做好民族工作的主线,又是建设中华民族共同体的重要手段。中国共产党带领各族人民在百余年奋斗历程中铸牢中华民族共同体意识分为萌芽与形成、探索与曲折、完善与发展、深化与创新四个发展阶段。... 详细信息

铸牢中华民族共同体意识既是中国共产党做好民族工作的主线,又是建设中华民族共同体的重要手段。中国共产党带领各族人民在百余年奋斗历程中铸牢中华民族共同体意识分为萌芽与形成、探索与曲折、完善与发展、深化与创新四个发展阶段。新时代铸牢中华民族共同体意识要掌握国家统一与民族团结、共同体能力治理现代化、“两个结合”理论基础的核心要义,通过全面加强党的领导、推进民族事务治理、深化民族团结教育、弘扬优秀传统文化等路径,推动民族工作高质量发展,从而为实现中华民族伟大复兴凝心聚力。

关键词：中国共产党中华民族共同体意识历史脉络核心要义现实路径

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基于深度学习单阶段算法的䗴类化石检测

地球科学 2024年第3期49卷 1154-1164页

作者：奚园园王永茂芦碧波邢智峰侯广顺河南理工大学计算机科学与技术学院河南焦作454003 河南理工大学资源环境学院河南焦作454003

䗴化石是石炭纪、二叠纪重要的标准化石,其详细的鉴定工作对确定地质时代和划分石炭系‒二叠系具有重要意义.鉴于目前䗴类化石检测方法的局限性,提出一种基于深度学习单阶段算法的䗴类化石检测.以䗴类化石为研究对象,对原始模型进行分析,之... 详细信息

䗴化石是石炭纪、二叠纪重要的标准化石,其详细的鉴定工作对确定地质时代和划分石炭系‒二叠系具有重要意义.鉴于目前䗴类化石检测方法的局限性,提出一种基于深度学习单阶段算法的䗴类化石检测.以䗴类化石为研究对象,对原始模型进行分析,之后联合优化权重损失函数和BN层尺度因子的L1正则化等方式进行通道剪枝,再使用知识蒸馏使剪枝后模型恢复检测性能.实验结果表明,该方法可实现薄片图像中䗴类所在区域的定位和分类,平均精度均值达到98.1%,满足实时检测模型的要求,并且剪枝后参数量压缩了74.1%,解决了真实场景中存在的算力缺乏等问题.该方法能够有效保证䗴类化石的检测效果,同时扩展了该模型在嵌入式设备的适用范围,为深度学习在古生物化石图像的智能识别方面提供更多可能性.

关键词：䗴类化石深度学习目标检测石炭系-二叠系知识蒸馏地层学

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动力锂离子电池关键参数估计方法研究进展

中国测试 2024年第6期50卷 1-9,34页

作者：李远茂刘桂雄华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

锂离子电池热失控、电化学模型参数和荷电状态等关键参数无法直接通过设备或无损方法进行直接测量,需通过复杂模型或算法进行估计,在参数估计方面仍然面临着挑战。该文对动力锂离子电池关键参数进行系统综述,包括动力锂离子电池热失控... 详细信息

锂离子电池热失控、电化学模型参数和荷电状态等关键参数无法直接通过设备或无损方法进行直接测量,需通过复杂模型或算法进行估计,在参数估计方面仍然面临着挑战。该文对动力锂离子电池关键参数进行系统综述,包括动力锂离子电池热失控扩散建模、电化学模型参数估计、荷电状态参数估计等方法的基本原理、相关研究进展与应用,比较分析各类方法的优缺点及其适用对象,研究指出:研究电池包层级的热失控仿真技术有助于电池包的热扩散特性分析、电池热管理系统设计优化;电化学模型参数估计通常需应用元启发式算法,但选择合适的元启发算法仍需要深入研究、加强;深度学习网络+注意力机制、元启发式算法优化网络超参数等均为提升荷电状态参数估计性能重要方法。

关键词：锂离子电池热失控电化学模型参数荷电状态

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驱油用乳液聚合物性能评价与现场试验

石油学报 2024年第6期45卷 976-987页

作者：王正茂韩旭潘峰樊宇阎逸群周小松李诚中国石油油气和新能源分公司北京100007 中国石油勘探开发研究院北京100086 提高油气采收率全国重点实验室北京100086 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 大庆油田有限责任公司第六采油厂黑龙江大庆163114

大庆油田清配污稀干粉聚合物(P-HPAM)比清配清稀增加聚合物用量40%~65%,致使聚合物驱技术效果变差,经济效益下滑。同时,配制干粉聚合物耗时较长,地面设施投资高。因此,降低聚合物用量,改善聚合物驱技术效果,快速分散、溶解,降低地面设... 详细信息

大庆油田清配污稀干粉聚合物(P-HPAM)比清配清稀增加聚合物用量40%~65%,致使聚合物驱技术效果变差,经济效益下滑。同时,配制干粉聚合物耗时较长,地面设施投资高。因此,降低聚合物用量,改善聚合物驱技术效果,快速分散、溶解,降低地面设施投资,对聚合物驱提质增效显得尤为重要。通过系统评价乳液聚合物(E-AM/AA/AMPS)的理化性能和驱油效果,并与干粉聚合物(P-HPAM)进行对比的结果表明,乳液聚合物增黏性、黏度稳定性、抗剪切性、界面性能和乳化性能等优于干粉聚合物。采用清配污稀方式,在聚合物质量浓度为1600 mg/L、用量为960 mg/L条件下,天然岩心驱油实验乳液聚合物驱提高采收率为18.8%(以原始地质储量计),比干粉聚合物驱提高6.9%(以原始地质储量计)。在提高采收率值约为13%(以原始地质储量计)时,乳液聚合物比干粉聚合物降低聚合物用量1080 mg/L。同时,乳液聚合物20 min即可完全溶解,是干粉聚合物溶解时间的1/4,并可实现在线熟化,简化配注工艺流程。目前,乳液聚合物驱油现场试验已见到显著的增油降水效果。

关键词：乳液聚合物聚合物驱实验室研究现场试验提高采收率

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湿化作用下高速公路红黏土路基动力特性现场试验

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中国公路学报 2024年第6期37卷 169-180页

作者：冯学茂黄轩嘉刘维正滕继东谢治中南大学土木工程学院湖南长沙410075 广西新发展交通集团有限公司广西南宁530029 高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075

为研究湿度变化下高速公路红黏土路基的动力响应和累积变形特性,依托南湛高速公路试验段开展了不同轴重、车速和路基湿度条件下的行车试验以及不同激振力、振动次数和路基湿化条件下的激振试验,分析路基动应力、动加速度、动位移的变化... 详细信息

为研究湿度变化下高速公路红黏土路基的动力响应和累积变形特性,依托南湛高速公路试验段开展了不同轴重、车速和路基湿度条件下的行车试验以及不同激振力、振动次数和路基湿化条件下的激振试验,分析路基动应力、动加速度、动位移的变化规律,揭示了动力特性沿路基深度和横向的衰减特征以及路基的累积变形规律。研究结果表明:路基浸水显著减弱路基对动应力、动加速度和动位移的衰减能力,导致动力响应和累积变形增加,含水率增加2.8%和4.2%时,动力响应分别增加7%和13%,累积变形分别增加28%和54%;动应力、动加速度和动位移的增长趋势与轴重、车速和激振力呈正相关,而路基动力响应影响距离沿远离荷载中心的方向呈现指数型衰减,在距离路床顶1.3 m处,动力响应衰减率可达80%;车辆有效影响深度随路基湿度、轴重和车速增加而增大,且轴重对路基的影响明显高于路基湿度和车速的影响程度,轴重分别为10、20和30 t时,有效影响深度分别为1.3、2.3、3.3 m;路基累积变形量随着路基湿度和振动次数的增加呈现快速增加后逐渐稳定的趋势,湿化1次和湿化2次后路基的累积变形量分别为湿化前路基的1.46和1.86倍,相同湿度条件下,前100万次累积变形占比达60%。研究成果可为高速公路改良红黏土路基的服役性能评价提供参考。

关键词：路基工程动力特性行车试验激振试验红黏土浸水湿化累积变形

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机械冲击下坐姿人体舒适性主客观评价

声学学报 2024年第2期49卷 238-245页

作者：罗巧贺岩松邱茂昌张志飞谭侃伦重庆大学机械与运载工程学院重庆400300 智能汽车安全技术全国重点实验室重庆401133 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

为减小主观随意性带来的偏差,引入最大化差异度量(MaxDiff)方法展开机械冲击下坐姿人体不适的主观评价试验,并结合加速度和惯性力客观指标对舒适性进行评价。构造了16个具有不同标称频率或位移幅值的冲击信号,基于MaxDiff方法得到12名... 详细信息

为减小主观随意性带来的偏差,引入最大化差异度量(MaxDiff)方法展开机械冲击下坐姿人体不适的主观评价试验,并结合加速度和惯性力客观指标对舒适性进行评价。构造了16个具有不同标称频率或位移幅值的冲击信号,基于MaxDiff方法得到12名受试者的主观评分。利用加速度传感器和测力板获取受试者的客观数据,提取其峰值、峰峰值、振动剂量值、最大瞬态振动值等客观评价指标,并采用相关性分析方法以及线性回归拟合进行主客观关联性分析。主观评价结果表明,随着机械冲击信号标称频率和位移幅值的增大,人体舒适性均变差。标称频率主客观数据之间具有较大相关性,客观指标(除振动剂量值外)的相关系数均在0.9左右。线性拟合回归结果表明,加速度和惯性力的峰值、峰峰值、最大瞬态振动值可作为表征冲击工况下坐姿人体舒适性的客观指标,而加速度比惯性力更适合用于表征舒适性。

关键词：舒适性机械冲击坐姿人体最大化差异度量

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甲烷预冷器三维换热特性数值研究

航空动力学报 2024年第8期39卷 39-49页

作者：罗佳茂游进焦思杨顺华薄泽民肖云雷北京流体动力科学研究中心北京100011 中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机技术重点实验室四川绵阳621000

采用三维数值仿真方法对轴向管束式甲烷预冷器的热交换性能进行了评估,获得了预冷器在不同冷却剂当量比和飞行工况下的流场分布,并在此基础上提出了冷却剂流量控制策略。计算结果表明:该型甲烷预冷器在3倍当量比冷却剂条件下最高能将来... 详细信息

采用三维数值仿真方法对轴向管束式甲烷预冷器的热交换性能进行了评估,获得了预冷器在不同冷却剂当量比和飞行工况下的流场分布,并在此基础上提出了冷却剂流量控制策略。计算结果表明:该型甲烷预冷器在3倍当量比冷却剂条件下最高能将来流空气冷却131 K,能将传统涡轮发动机工作速域拓展至马赫数为3.0以上;预冷器出口空气流场受管束排列方式影响无法实现完全均匀,总温畸变为13.3%;甲烷最高温升为395 K;冷却管内外壁面平均温差约为15 K,管内甲烷横截面内温差约为10 K;预冷器总压恢复系数为0.715~0.88,换热有效度为0.63~0.9,最大功质比为395 kW/kg。在发动机预冷需求和冷却剂消耗限制条件下规划了冷却剂流量控制策略,建议马赫数为2.5以下保持不高于1.5倍当量比冷却剂,马赫数为3.0以上保持3倍当量比冷却剂。

关键词：预冷器甲烷预冷发动机热交换冷却管

(1-x)NaNbO_(3-x)(0.3Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)-0.7BiFeO_(3))陶瓷的介电以及储能性能研究

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化学学报 2024年第5期82卷 511-519页

作者：郭云凤王俊贤王泽星李家茂刘畅安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心马鞍山243032

采用常规固相法制备(1-x)NaNbO_(3-x)(0.3Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)-0.7BiFeO_(3))[NN-x(BNT-BF)](x=0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷并对其物相组成、微观形貌、介电与储能特性进行系统研究.结果表明,随着BNT-BF含量的增加,NN-x(BNT-BF)陶瓷逐渐由正交反铁电P相和R相共存(x<0.1)转变为单一反铁电R相(x≥0.1),弛豫行为增强.BNT-BF掺杂显著改善了陶瓷的致密度,且陶瓷的平均晶粒尺寸随着掺杂量增大先减小后增大.同时取代NaNbO_(3)的A位和B位可破坏NN原有的铁电长程有序结构,优化陶瓷的储能性能.在410 kV/cm的击穿场强(Eb)下,NN-0.2(BNT-BF)陶瓷的有效储能密度(W_(rec))和储能效率(η)分别为2.54 J/cm^(3)和89.24%,且在20~120℃的温度范围内具有高的温度稳定性.同时,高功率密度(PD=49 MW/cm^(3))、大电流密度(CD=406 A/cm^(2))和超快放电速度(t0.9=35 ns)使得NN-0.2(BNT-BF)陶瓷在脉冲功率系统中具有潜在的应用前景.

关键词：铌酸钠介电性能储能性能温度稳定性充放电性能