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激光诱导石墨烯微米结构疏水表面制备及其防除冰性能研究

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激光诱导石墨烯微米结构疏水表面制备及其防除冰性能研究

作者：李世琛中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

结冰被认定为影响当前航空器安全运行的关键气象因素之一。当前传统防除冰技术不能够满足航空器发展的需要,迫切需要开发新型复合式防除冰新技术。基于精度高、可图案化、经济高效的激光诱导石墨烯技术构建“被动防冰+主动除冰”的航空... 详细信息

结冰被认定为影响当前航空器安全运行的关键气象因素之一。当前传统防除冰技术不能够满足航空器发展的需要,迫切需要开发新型复合式防除冰新技术。基于精度高、可图案化、经济高效的激光诱导石墨烯技术构建“被动防冰+主动除冰”的航空器复合型防除冰新技术开拓了新思路。本文基于激光诱导石墨烯技术开展复合型防除冰表面设计与优化,利用模拟仿真筛选较优激光参数组合;通过线阵列图案设计和激光功率参数调整初步构建疏水石墨烯表面;进行扫描速度、阵列线间距参数的优化,提高表面防除冰性能,最终实现疏水/超疏水/电热功能耦合的防除冰表面。主要研究:(1)利用COMSOL Multiphysics软件建立“光-热-力”耦合模型,研究激光参数对基底温度和热应力的影响,优化激光参数组合;(2)对激光扫描轨迹进行周期性线阵轨迹设计,探究激光功率对石墨烯生成物质量的影响规律,初步形成疏水/电热表面;(3)分析扫描速度和线间距对石墨烯表面结构的影响规律,通过优化提升延迟结冰/电热除冰性能,形成疏水/超疏水/电热功能耦合防除冰表面。仿真模拟和实验验证结果表明:(1)激光功率是影响光热效应和石墨烯生成的主要因素,光斑直径与扫描速度为次要因素,影响规律与激光能量分布密切相关;(2)功率偏小(3 W)或过大(7 W)会导致石墨烯表面出现缺陷结构,功率为5 W功率时制备的石墨烯表面表现疏水性和稳定焦耳热效应;(3)扫描速度的适当提升,有助于接触角的增大(134.5°-147.7°),形成了延迟结冰效果(延长1.80-2.36倍)和低能耗(0.09 W-1.82 W)的电热效果(45℃-246.9℃),实现了疏水防冰功能;(4)线间距增加至200μm,获得扫描速度与石墨烯线宽之间呈线性负相关关系,实现了超疏水性能(151°)和延迟结冰效果提升(延长2.23-2.61倍),验证了电热效应的除冰效果,实现了稳定防冰和高效除冰功能的耦合。综上所述,激光诱导石墨烯技术在主动/被动复合型防除冰功能一体化制造方面具有优势和潜力,且能够实现结构的精准调控和稳定的性能,为复合型防除冰表面设计与制备提供了新思路、新方法。

关键词：激光诱导石墨烯线阵列疏水表面防除冰延迟结冰电热除冰

植被-梯田措施配置对坡面侵蚀及连通性的影响研究

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植被-梯田措施配置对坡面侵蚀及连通性的影响研究

作者：杨卓琛西安理工大学

学位级别：硕士

水沙连通性的动态变化是全面了解坡面侵蚀源汇区之间物质输移的重要一步,近年来随着数字高程模型（DEM）精度的不断提升、图像处理技术的快速进步以及计算能力的显著提高,水沙连通性研究逐年成为国内外土壤侵蚀研究的热点。前人的研究... 详细信息

水沙连通性的动态变化是全面了解坡面侵蚀源汇区之间物质输移的重要一步,近年来随着数字高程模型（DEM）精度的不断提升、图像处理技术的快速进步以及计算能力的显著提高,水沙连通性研究逐年成为国内外土壤侵蚀研究的热点。前人的研究更多从流域尺度对水沙连通性变化进行计算和评估,而坡面水沙及细沟变化对坡面水沙连通性的影响研究相对较少。因此,本研究以六道沟小流域典型坡面为研究对象,通过野外模拟降雨试验,分析不同措施配置坡面下产水产沙特征及坡面细沟发育规律,研究坡面水沙变化及细沟变化对坡面水沙连通性的影响,取得的主要结论如下:（1）基于野外试验实测数据,分析了不同措施配置坡面产水产沙特征。不同措施配置的坡面产流率均随产流历时的增加呈先增大后趋于稳定的变化趋势,且不同措施配置坡面产沙率之间存在较大差异。全草坡面措施减流效益最好为62.2%,其次为上裸下草措施43.55%;全草坡面措施的减沙效益最好,为97.9%,其次为全梯田措施91.8%。不同措施配置坡面的第二场降雨的减水减沙效益均小于第一场,上裸下草措施减水减沙效益均优于上草下裸措施,全梯田措施减沙效益显著,全草措施减水减沙综合效益最好。（2）根据降雨前、后坡面地貌扫描数据,分析了不同措施配置坡面的下细沟变化规律,结果表明:裸地坡面在连续降雨中均发生明显的细沟侵蚀,梯田措施、草地措施坡面配置在降雨中基本保持稳定;在降雨过程中,坡面土壤侵蚀主要发生在细沟及细沟间;除全梯田、全草措施外,其它4种措施配置坡面均发生不同程度的细沟侵蚀,坡面沿程细沟宽深比均随产流历时的增加呈现先增大后减小的趋势。在两场降雨中,全裸地坡面的细沟水平投影面积、细沟密度、细沟割裂度（无量纲）均最大,分别为942.5cm2,2.25m/m2,1.2×10-2;在坡面细沟的沿程分布上,全裸地坡面中下位置细沟发育规模最大;在细沟发育初始阶段,坡面侵蚀主要以溯源侵蚀及侧向侵蚀为主,之后各阶段以下切侵蚀为主。（3）基于坡面阻抗系数及粗糙度,分别计算了不同措施配置坡面的水文、泥沙连通性。不同措施配置下的坡面水文、泥沙连通性均随降雨的进行逐渐增大;6种措施配置坡面降雨后水文连通性增长率分别为全裸地23.8%、全梯田5.4%、全草1.0%、上草下裸32.0%、上裸下草7.6%、上梯下裸6.3%;泥沙连通性增长率分别为:全裸地59.1%、全梯田14.5%、全草10.2%、上草下裸40.4%、上裸下草52.9%、上梯下裸26.4%。其中对于全裸地坡面措施,细沟割裂度的改变可以更好地表征坡面水文、泥沙连通性空间的变化;对于梯田及草地坡面措施,雷诺数可以更好地表征水文、泥沙连通性空间的变化。

关键词：措施配置坡面产流产沙细沟侵蚀水文连通性泥沙连通性

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基于机器学习的股票趋势预测和投资策略研究

基于机器学习的股票趋势预测和投资策略研究

作者：马美琛河北经贸大学

学位级别：硕士

随着机器学习研究的不断深入,研究者们越来越关注其在金融领域的应用。证券市场是金融投资和融资的主要渠道,股票趋势和投资策略的研究是证券研究的重要内容。而股票数据具有复杂性、相似性等特点而较难预测的问题,且选股方面大多数为... 详细信息

随着机器学习研究的不断深入,研究者们越来越关注其在金融领域的应用。证券市场是金融投资和融资的主要渠道,股票趋势和投资策略的研究是证券研究的重要内容。而股票数据具有复杂性、相似性等特点而较难预测的问题,且选股方面大多数为单一选股或单一择时的模型策略,投资收益并不理想。因此本文利用机器学习相关算法对相关领域进行了一系列研究。针对股票数据较难预测的问题,本文提出一种基于RF-MIC-PCA的股票趋势预测模型。首先对股票因子与类别间的关系强弱进行分析,通过基尼指数构建一种重要性评分规则,对得分较低的因子进行删除;其次,考虑到因子内部存在相互影响,利用最大信息系数构建因子间的相关性评价方法,并融合主成分分析法对冗余因子进行合成,在尽量保留重要信息的基础上减少因子冗余度;最后,通过随机森林算法预测的分类准确率作为衡量标准,对模型进行修正,建立股票趋势预测模型。为验证模型的有效性,通过对沪深300指数、上证50指数以及个股进行实验,结果显示本文提出的模型在数据集维度降低的同时有效提升了模型的预测性能。为构建优质投资组合提高投资收益,本文以XGBoost模型为基础,结合LSTM和注意力机制,提出了一种基于注意力机制的投资策略。首先利用XGBoost模型来预测股票序列的涨跌概率;同时将LSTM模型与注意力机制融合,对沪深300指数的收盘价进行预测,以预测结果来判断市场是否适合进行交易;最后根据交易时机将XGBoost预测结果用于选股,通过排名构建不同投资组合,并进行回测检验模型效果。实验结果表明本文构建的基于注意力机制的投资策略在能够获取高于沪深300指数的超额收益的前提下,也高于其他算法的回测收益,并具有一定的抗风险能力,验证了本文模型的可行性和收益性,为日后学者们的研究工作和股民们的投资策略提供了新的思路和参考作用。

关键词：股票趋势预测最大信息系数长短期记忆网络注意力机制投资策略

芽孢杆菌来源的漆酶CotA的理性设计及其在霉菌毒素降解领域中的应用

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芽孢杆菌来源的漆酶CotA的理性设计及其在霉菌毒素降解领域中的应...

作者：乐琛武汉轻工大学

学位级别：硕士

中国企业数字型跨国并购驱动机制分析——基于fsQCA方法

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科学学与科学技术管理 2024年第2期45卷 152-168页

作者：李纪琛刘海建南京大学商学院南京210093

数字经济浪潮下,以数字技术为特征的企业数字型跨国并购在我国发展迅猛,重塑企业跨国并购活动的同时,也成为传统企业加速数字化转型与数字企业数字研发的重要引擎。然而,驱动企业数字并购决策往往是复杂的,如何考虑数字并购中多重复杂... 详细信息

数字经济浪潮下,以数字技术为特征的企业数字型跨国并购在我国发展迅猛,重塑企业跨国并购活动的同时,也成为传统企业加速数字化转型与数字企业数字研发的重要引擎。然而,驱动企业数字并购决策往往是复杂的,如何考虑数字并购中多重复杂因果之间的联系,从而探究中国企业数字并购活动成为理论与实践关注焦点。对此,以探究中国企业数字并购驱动路径为切入点,基于跨国并购动因理论,以制度环境、企业异质性与资源寻求为并购分析视角,整体性地提出了由数字制度环境、企业数字能力与东道国数字资源构成的中国企业数字并购驱动组态模型。进一步,为对比分析中国传统企业与数字企业数字并购高成效组态路径的异同,使用fsQCA归纳出中国传统企业数字并购高成效的5条组态路径与4类战略,分别是S1(数字能力驱动型)、S2(制度环境驱动型)、S3+与S4(制度环境+数字能力耦合驱动型)与S5(战略自发型)。结果表明,数字制度环境+数字能力耦合驱动型是大部分传统企业数字并购的成功路径。其中,数字能力是其所考虑的重要因素,这与传统企业通过数字并购加快数字化转型目的相吻合。数字企业实现数字并购高成效的共有4条组态路径与4类战略,分别是C1(数字制度环境驱动型)、C2(数字资源驱动型)、C3(制度环境+资源耦合驱动型)与C4(协同驱动型)。结果表明,协同驱动型是大部分数字企业实现数字并购高成效路径。其中,获取东道国数字资源是其考虑重要因素,这与数字企业加速数字渗透,占领数字市场目的相符合。同时,也进一步对比分析了影响传统企业与数字企业数字并购高成效与非高成效组态。

关键词：数字并购 fsQCA 传统企业数字企业

基于脏毒腑秽学说刘铁军教授治疗腹泻型肠易激综合征辨治规律研究

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基于脏毒腑秽学说刘铁军教授治疗腹泻型肠易激综合征辨治规律研究

作者：刘广琛长春中医药大学

学位级别：硕士

目的:本研究运用扎根理论的研究方法,对相关文献、书籍等文字材料进行整理归纳,通过数据挖掘技术,对所收集的病历进行挖掘,将二者所得出的结果与刘铁军教授提出的“脏毒腑秽学说”相结合进行分析,总结导师运用此理论治疗腹泻型肠易激综... 详细信息

目的:本研究运用扎根理论的研究方法,对相关文献、书籍等文字材料进行整理归纳,通过数据挖掘技术,对所收集的病历进行挖掘,将二者所得出的结果与刘铁军教授提出的“脏毒腑秽学说”相结合进行分析,总结导师运用此理论治疗腹泻型肠易激综合征的辨证论治规律,为临床治疗腹泻型肠易激综合征提供经验,更好地促进中医传承。方法:研究一:扎根理论方法:收集9篇刘铁军教授治疗腹泻型肠易激综合征的原始资料,运用开放式编码、轴心式编码和选择式编码的三级编码方式进行分析,从学术渊源、学术观点等7个角度,归纳刘铁军教授运用“脏毒腑秽学说”治疗腹泻型肠易激综合征的思路。研究二:数据挖掘技术:收集刘铁军教授于2021年1月至2023年6月,在门诊治疗的腹泻型肠易激综合征的患者病例200例,运用“中医传承计算平台(V3.0)”进行挖掘,对刘铁军教授治疗腹泻型肠易激综合征的辨治规律和特点进行分析总结,以期为临床治疗提供经验。结果:研究一:扎根理论:刘铁军教授经历多年临床实践,结合自身经验创立了“脏毒腑秽学说”。针对腹泻型肠易激综合征患者,坚持以此理论指导治疗。刘铁军教授将本病分为肝郁脾虚证、脾胃湿热证、脾肾阳虚证、脾虚湿盛证、脾胃虚寒证及寒热错杂证等6个证型,均以“脏毒腑秽学说”为核心,针对不同症状选方加减进行治疗。研究二:数据挖掘:本研究共纳入病例200例,其中女性患者多于男性患者;年龄分布在50-60岁的患者最多(72例);症状出现频数前3位的是腹痛、腹胀、大便不成形;舌脉以舌淡、苔薄白、脉弦最为常见;6种证型中以肝郁脾虚证(61例)多见;共提取出120味中药,最常用的为甘草(85.5%)、白芍(72.5%)、白术(62.5%);药物类别以补虚药和清热药多见;药物性味及归经以温性药(1092次)、甘味药(1284次)、脾经(1889次)最多;核心药物为甘草、陈皮、白芍、白术、防风、党参、黄芩、大枣;本研究共提取出16条药物组合、27条关联规则、8味核心药物以及3种新方剂组合。结论:刘铁军教授认为腹泻型肠易激综合征病的致病因素主要为气郁、湿热等蕴于体内,产生腑浊,导致多脏腑功能失常,其中以脾胃及大小肠的影响最为明显。同时还包括寒热失调、气虚、阳虚等多种情况,故以“脏毒腑秽学说”为指导,临床治疗多以化湿、清热、理气、温阳、益气等为主,调和五脏,畅通六腑。导师常用经典方剂进行治疗,归纳类方指导加减化裁,顾护后天之本。

关键词：脏毒腑秽学说刘铁军教授腹泻型肠易激综合征数据挖掘扎根理论

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振动辅助微织构乳腺穿刺针的设计及性能研究

振动辅助微织构乳腺穿刺针的设计及性能研究

作者：冯绪琛烟台大学

学位级别：硕士

病理组织学检查结果是乳腺癌诊断的金标准,而活检穿刺是早期获取病理组织最常用的方法。针对现在乳腺活检穿刺过程中穿刺力较大而造成的穿刺损伤及导致的疼痛问题,本文利用仿生微织构与振动辅助相结合的减摩思想,分析了穿刺针与乳腺组... 详细信息

病理组织学检查结果是乳腺癌诊断的金标准,而活检穿刺是早期获取病理组织最常用的方法。针对现在乳腺活检穿刺过程中穿刺力较大而造成的穿刺损伤及导致的疼痛问题,本文利用仿生微织构与振动辅助相结合的减摩思想,分析了穿刺针与乳腺组织的交互作用形式,设计并制备了带微锯齿状针尖及微织构针轴的乳腺穿刺针,通过穿刺测试验证了微织构乳腺穿刺针的减摩有效性;为进一步降低穿刺力,提出了振动辅助的穿刺方法,通过振动辅助穿刺测试,进而验证了振动辅助微织构乳腺穿刺针对降低穿刺力的有益效果。分析了穿刺针与乳腺组织的交互作用形式,得出了针尖的刺破作用以及针轴对组织间的相对摩擦作用。结合针尖与针轴的作用形式,提出了分别在针尖和针轴设计微织构的思路。结合乳腺穿刺针的针尖几何特征,在针尖切削刃上设计了微锯齿状微织构。为降低加工难度,根据实际针尖角度及尺寸关系,采用降维法设计并制备了带有标准化锯齿(H=0.25mm、L=0.6mm、β=63°、θ=17°)的微锯齿状平面穿刺针;进行了3～7mm/s条件下微锯齿状平面穿刺针对猪肉组织的穿刺测试,得出了最优穿刺速度为5mm/s、最佳针尖形貌为后向微锯齿状。结合乳腺穿刺针的套管针轴几何特征,进行了针轴微织构的设计;针对套管针的截面周长和壁厚,初步设计了宽度为～50μm、间距为100～300μm、深度为～50μm的直线、直线交错、圆形、三角形和椭圆形微织构形貌。为了在针轴表面加工出符合设计要求的高质量微织构,首先利用316L医用不锈钢平板优化了微织构的激光加工参数。利用形状简单的直线沟槽微织构在平板上进行了激光加工参数的单因素测试,研究了激光参数对微织构宽度和深度的影响规律;以尺寸优化分数为指标,利用正交测试对激光加工参数进行了优化,确定了最优激光加工参数:扫描次数(1次)、扫描速度(300mm/s)、激光功率(15W)、调制频率(40k Hz)。得到符合设计尺寸的微织构宽度为51.87μm、深度为44.89μm。利用优化后的激光加工参数,在316L医用不锈钢平板上制备了间距分别为100μm、200μm和300μm的微织构阵列;利用水滴角测试和牵拉测试,初步确定了微织构间距和形貌;通过穿刺测试,最终确定了针轴表面最优微织构形貌。在不锈钢平板表面制备了间距不同的沟槽型和微坑型微织构阵列,发现了随微织构间距增大,表面质量升高的特性;对微织构阵列进行了水滴角测试,分析了微织构表面的浸润性,结果表明:随着微织构间距增大,微织构表面润湿性降低,并发现了润湿各向异性的特性。结合润湿各向异性情况,进一步设计并制备了YZ型、SZ型和TZ型混合微织构表面;测量了液滴铺展面积,确定了表面质量高、润湿性能好的微织构形貌为间距200μm的沟槽型和混合型微织构阵列。制备了沟槽型和混合型微织构表面,搭建了软组织-平板牵拉测试平台,对猪肉组织切块进行牵拉测试,初步确定了直线沟槽和YZ型为减摩优异的微织构形貌。结果表明:与光滑表面对比,无润湿条件下直线沟槽微织构摩擦力降低11.6%,润湿条件下YZ型微织构摩擦力降低23.5%。最后通过穿刺测试,确定了减摩性能最优的针轴表面微织构形貌为YZ型。为进一步降低穿刺力,提出了振动辅助微织构的穿刺方法,通过穿刺测试验证了振动辅助穿刺的有效性,并优化了振动参数。搭建了振动辅助穿刺平台,以微织构穿刺针为主要研究对象,进行不同振动参数辅助穿刺的单因素测试。结果表明:相比无振动条件,振动辅助条件下的刺破力整体降低约62.4%,穿刺摩擦力增长率降低约38.7%;在振幅不变的情况下,随着振动频率的增大,最大穿刺力整体呈下降趋势,降低约38.7%。同时,通过灰色关联分析法,得出了最优振动辅助参数:振动频率(250Hz)、振动幅值(20μm),最大灰色关联度值(0.843)。基于最优振动参数对微锯齿状平面穿刺针进行穿刺测试,验证了振动辅助降低穿刺力的效果。

关键词：穿刺针微织构表面润湿性穿刺力振动穿刺

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基于超材料的红外宽带吸收器研究

基于超材料的红外宽带吸收器研究

作者：李美琛黑龙江大学

学位级别：硕士

基于超材料的吸收器在光电探测、太阳能电池等领域有很好的应用前景,得到了广泛关注。红外波段作为电磁波的重要组成部分,在热成像、温度检测等领域扮演着重要角色,因此,对红外波段的超材料吸收器的研究具有重要意义。但是当前的红外超... 详细信息

基于超材料的吸收器在光电探测、太阳能电池等领域有很好的应用前景,得到了广泛关注。红外波段作为电磁波的重要组成部分,在热成像、温度检测等领域扮演着重要角色,因此,对红外波段的超材料吸收器的研究具有重要意义。但是当前的红外超材料吸收器仍存在吸收带宽不够宽、平均吸收率不够高等问题,限制了其在实际中的应用。本文设计了基于超材料的红外宽带吸收器,利用时域有限差分法对其进行了理论研究,获得了超宽带、高吸收率的红外吸收。具体工作如下:（1）提出了一种金属-介质-金属结构的近红外宽带吸收器,研究了吸收器的吸收特性并分析了结构参数以及不同材料对吸收性能的影响。根据电磁场分布阐明了超宽带吸收的物理机制,此外,分析了不同入射角度对吸收性能的影响,证明了其具有良好的入射角鲁棒性。（2）提出了一种工作在中远红外非大气窗口波段的超材料吸收器。分析了产生完美吸收的物理机制并评估了吸收器在不同温度下的红外隐身性能。此外,为了拓宽吸收器的工作范围,提出了一种远红外宽带吸收器,结合电磁场分布与阻抗匹配理论,解释了产生宽带吸收的物理机制,并分析了结构参数、介质材料以及入射角度对吸收性能的影响。（3）提出了一种基于相变材料Ge2Sb2Te5（GST）的中远红外可调宽带吸收器。当GST处于非晶态时,其在两个大气窗口波段具有高吸收,而当GST转变为晶态时,其在非大气窗口波段内的吸收率更高。根据GST在不同结晶态情况下的电磁场分布,分析了产生可调吸收的物理机理,并且给出了不同晶化比例下吸收器的吸收光谱。

关键词：超材料吸收器红外宽带可调吸收隐身

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基于动态规划的联邦学习参与方选择优化方法

系统工程理论与实践 2024年

作者：张忠良龚晟琛汪翼雒兴刚杭州电子科技大学数据科学与智能决策实验中心

联邦学习是一种分布式机器学习技术，使拥有有限资源的参与方在不共享私有数据的前提下能够协同训练模型，有效保护参与方的数据隐私. 传统联邦学习系统对参与方没有严格的筛选机制，一般采用平均策略聚合模型参数，这容易导致劣质... 详细信息

联邦学习是一种分布式机器学习技术，使拥有有限资源的参与方在不共享私有数据的前提下能够协同训练模型，有效保护参与方的数据隐私. 传统联邦学习系统对参与方没有严格的筛选机制，一般采用平均策略聚合模型参数，这容易导致劣质参与方加入联邦模型的训练过程中，从而影响最终模型的整体性能. 针对上述问题，提出一种基于动态规划的联邦学习参与方选择的方法(FedWeight). 该方法采用夏普利值(Shapley Value)计算参与方在不同通信回合的贡献度，以解决参与方数据质量无法直接评估的难点，并将夏普利值作为聚合服务器动态选择优质参与方的重要衡量指标，通过聚合优质参与方提供的模型参数，提升模型的整体性能. 采用公开数据集MNIST、CIFAR-10、Fashion-MNIST、EMNIST和KMNIST构建不同的联邦学习场景，实验结果表明: 利用本文所提方法可以有效地将优质参与方识别出来，训练得到的联邦模型性能几乎不受劣质参与方的影响. 此外，从收敛速度和模型稳定性来看，本文方法也具有显著优势.

关键词：联邦学习参与方选择夏普利值动态规划隐私计算