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自修复质子交换膜制备及其性能研究

自修复质子交换膜制备及其性能研究

作者：莫善云广州大学

学位级别：硕士

氢气作为一种清洁能源,已重新受到工业界、学术界和政府的高度关注。质子交换膜燃料电池（PEMFC）可以直接将氢燃料化学能转换为电能,且具有高效率、高能量密度和零碳排放等优点,引起研究人员的广泛关注。质子交换膜（PEM）作为PEMFC最... 详细信息

氢气作为一种清洁能源,已重新受到工业界、学术界和政府的高度关注。质子交换膜燃料电池（PEMFC）可以直接将氢燃料化学能转换为电能,且具有高效率、高能量密度和零碳排放等优点,引起研究人员的广泛关注。质子交换膜（PEM）作为PEMFC最重要的组成器件之一,对PEMFC的性能和寿命有着重要的影响。因此,研究人员们致力于开发具有优异质子传导率和出色耐久性的先进PEM。在PEMFC的实际运行条件下,例如在车辆怠速或者空转的运行条件下,PEMFC内的温度和湿度通常会发生波动,从而导致PEM周期性吸水和脱水。PEM的反复溶胀和收缩导致PEM出现微裂纹甚至针孔形孔洞等机械损伤,特别是在电池密封的边框和气体扩散层之间衔接的区域。该衔接区域是典型的应力集中区,因此很容易观察到裂纹和针孔形孔洞等机械损伤。该类型PEM失效模式不仅会降低PEMFC性能,还会导致两端气体渗透交叉,造成安全风险。因此,开发具有自修复功能的PEM以解决工作条件下的PEM机械损伤问题是十分必要的。具有自修复功能的PEM可以原位自主修复裂纹和针孔形孔洞等机械损伤,从而延长PEMFC使用寿命。因此,在本论文中,集中研究对质子交换膜燃料电池寿命至关重要的质子交换膜,重点研究其在模拟PEMFC工况条件下对机械损伤的自我修复能力。（1）为了能得到具有自愈合能力的质子交换膜,本实验引入聚乙烯醇（PVA）作为自修复剂。PVA是一种具有低成本效益的亲水性聚合物,含有丰富的羟基,因此PVA的羟基可作为氢键供体。PVA分子与分子间以及分子内具有极强的氢键相互作用,且PVA本身与具备质子传导的全氟磺酸树脂（PFSA）聚合物的磺酸基团之间也可以形成氢键。本实验设计并制备了具有三层的三明治结构自修复质子交换膜,其中自修复功能层位于质子膜的中心位置。为了提高功能层的质子传导能力,本实验将不同质量比的质子传导聚合物PFSA与自修复剂PVA混合膜作为三明治结构质子膜中间层。在湿度为98%RH,温度为50°C时,三明治结构复合膜与纯PFSA膜具有相近的质子传导率。具体来说,PFSA/PVA-33%/PFSA复合膜的质子传导率可达0.119 S/cm,仅比纯PFSA膜的质子传导率低0.014 S/cm。在SEM下观察,三明治结构自修复膜可修复划痕损伤,观察发现划痕在10分钟内几乎消失,表明该膜具有快速修复损伤的能力。（2）通过HFBA和AA无规共聚合反应,一锅法合成了一种具有羧基（-COOH）和-CF3基团的含氟丙烯酸类无规共聚物,简称为HFBA-co-AA。接着将合成的共聚物材料作为自修复基材与不同比例PFSA混合制备成一体膜,得到具有本征自愈合能力的质子交换膜。PFSA/HFBA-co-AA复合膜在70°C下,相对湿度为98%RH时,质子传导率为0.079 S/cm,与质子电导率为0.162 S/cm的纯PFSA质子交换膜相比低了0.083 S/cm,原因是自修复剂HFBA-co-AA的添加降低了质子传导率。但对质子传导性要求不高的边框与气体扩散层接合处的PEM,机械损伤是主要的失效模式,因此质子传导率的降低是可以接受的。这同时也促使在今后的研究中进一步探索提高质子传导率的策略。综上所述,本论文将PVA和自合成的HFBA-co-AA聚合物作为自修复剂制备具有自愈合能力的质子交换膜,其中以商用PFSA作为质子交换膜的质子传导基体,通过有机共混的复合方式来提升质子交换膜的自愈合能力。

关键词：质子交换膜燃料电池质子交换膜自修复氢键偶极作用

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基于深度学习方法的多模态生物特征识别研究

基于深度学习方法的多模态生物特征识别研究

作者：宋善凯吉林大学

学位级别：硕士

多模态特征识别是指利用两种或两种以上不同类型的模态信息,通过分析、转换和融合其中的特征,来进行识别的技术。这些模态信息可以是传感器数据也可以是生物特征,其中生物特征是指个体独特的生理和行为特性,这些特性可以用于身份的识别... 详细信息

多模态特征识别是指利用两种或两种以上不同类型的模态信息,通过分析、转换和融合其中的特征,来进行识别的技术。这些模态信息可以是传感器数据也可以是生物特征,其中生物特征是指个体独特的生理和行为特性,这些特性可以用于身份的识别,而基于生物特征的识别方法在安全性、便捷性和可靠性方面均优于传统方法。随着生物特征识别技术的广泛应用,基于单一模态的生物特征识别技术已暴露出其局限性,而多模态生物特征融合识别技术能够集成并整合多个模态的信息,有效地克服了单一模态生物特征识别所遇到的障碍。随着多模态生物特征识别技术广泛的使用,人类的脸部区域因其生物特性的多样性、采集的便捷性以及与用户交互的高效性逐渐受到重视。在众多的多模态生物特征识别系统中,整合虹膜、人脸等生物特征的方案日益流行,这种方案显著提高了识别性能和用户体验。因此,本文基于深度学习方法,选择虹膜、人脸两种生物模态进行实验研究,主要研究工作如下:针对现有的虹膜人脸多模态数据集较少的问题,本文基于开源单模态数据集,通过随机组合构建了虚拟多模态数据集,通过分类筛选构建了整体多模态数据集,通过自行采集构建了小型多模态数据集。针对实际场景中基于深度学习方法的生物特征识别系统存在无法平衡识别准确性和资源密集性的问题。本文从单模态虹膜人脸识别出发,对现有的轻量化网络Ghost Net和Shuffle Net进行结构上的改进。与此同时,引入并改进CBAM注意力机制,以增强网络对细节特征的捕捉,减少网络轻量化后的性能损失,最终形成了基于改进注意力机制的轻量级神经网络GPFace Net和SPIris Net,从而在资源受限的情况下提升识别效果。在开源数据集上的实验结果表明,在保证一定识别性能的前提下,本文改进的算法能够有效降低网络模型所需的参数量、计算量以及存储空间。针对单模态虹膜人脸识别的局限性,本文基于多模态融合识别技术,在特征层和分数层两种层次对虹膜人脸模态进行融合,提出了多模态虹膜人脸融合识别网络框架,该框架旨在克服单一模态下的生物特征识别存在的缺陷。具体来说,在特征层融合层次,自适应加权融合包括加权特征拼接和加权特征合并,这种融合方式在处理复杂数据时具有一定优势,但是却增加了计算成本和过拟合风险。而基于模态特定低秩因子进行融合的方式能够有效降低复杂度,提升多模态数据处理的性能,合理实现多模态生物特征信息之间的互补。在分数层融合层次,基于Rank的评价方法和基于模态的评价方法通过整合多个模态的评分结果,在训练成本较低的情况下,有效提高了识别准确性。本文在CASIA-IrisV4、CASIA-WebFace公共数据集和吉林大学自主采集的JLU6.0数据集以及自建的数据集上进行各种实验研究,实验结果显示了本文所提出的单模态算法和多模态融合算法的有效性。在单模态识别算法方面,本文提出的方法在轻量化和识别指标上均超越了常见的基线方法,显著提高了资源受限场景下的单模态虹膜人脸模型识别性能。在多模态融合算法方面,本文提出的方法能够有效利用模态间的信息互补,并且在识别性能上比单模态识别具备更优的性能,在多个数据集上也取得了较好竞争力的实验结果。

关键词：多模态生物特征识别深度学习虹膜人脸

基于对抗网络的文本生成图像系统的设计与实现

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基于对抗网络的文本生成图像系统的设计与实现

作者：赵善松黑龙江大学

学位级别：硕士

随着深度学习的发展,深度神经网络在多模态领域取得了十足的进展,通过深度学习处理多模态信息是当前研究热点之一。同时,生成对抗网络因其优异的无监督样本生成能力,而迅速成为科研界关注的核心。其独特的对抗训练策略提供了相较于传统... 详细信息

随着深度学习的发展,深度神经网络在多模态领域取得了十足的进展,通过深度学习处理多模态信息是当前研究热点之一。同时,生成对抗网络因其优异的无监督样本生成能力,而迅速成为科研界关注的核心。其独特的对抗训练策略提供了相较于传统机器学习方法更强的特征提取与特征表达能力。本文研究的文本生成图像工作已广泛应用于自然语言处理领域。本文模型基于生成对抗网络（GANs）,该网络的生成器与判别器通过对抗训练,不断进步,最终使生成器能够准确模仿真实数据的分布,而判别器不能准确地判断输入数据是否真实。文本生成图像技术目的是把描述性文本转换为相应的图像,其过程涉及了对文本语义的理解,以及针对语义将文本转化为目标图像两个部分,这是一项艰难的任务。为了解决之前GANs的相关工作在不同规模数据集训练下生成图片的质量差别较大的问题,本文提出了两种可以顾全整体并在局部也有较好生成效果的模型,并将模型应用到系统中,以可视化的方式更形象地为读者展示本文模型的优越性,本文主要工作内容如下:1.提出了A2-GAN模型,A2为自适应注意力（Adaptive Attention）,在生成器中引入了Vision Transformer（VIT）,在上采样过程中将图像切分成小块,将小块编码后将图像输入到Transformer编码器中,经过多头注意力处理后将输出的结果使用K近邻算法进行聚类,即将VIT中的MLP替换为KNN。引入该方法后可以使模型在局部与全局都具有良好的生成效果。实验也表明了在COCO-14数据集,A2-GAN模型将XMC-GAN模型的FID值从9.33降低到7.68,与原本第二的OP-GAN模型相比降低了17.02。A2-GAN在使用图像-文本双编码器计算的R-precision指标也优于其他模型,相较于XMC-GAN提高了2.83。2.提出了GLO-GAN模型,该模型引入了GLOCN模块,该模块主要使用融合卷积的思想,融合卷积是普通卷积与可变形卷积的结合,将输入的特征向量在通道维度一分为二,一半进行普通卷积,一半进行可变形卷积,然后再将卷积后的结果进行融合。由于历史相关工作只是进行普通卷积导致其在大样本数据训练下虽表现良好,但是使用小样本数据训练时效果不佳,引入该模块则可以解决这个问题。由于可变形卷积计算量较大,故只是用可变形卷积进行卷积操作将造成资源的浪费,故本节将两种卷积进行了有效结合,最终实现了在不同规模样本下都有良好生成效果的模型。实验表明了在COCO数据集上GLO-GAN将FID指标在SSA-GAN的基础上降低了2.82,并在CUB数据集上相比Stack GAN++减少0.47。3.设计并实现了基于A2-GAN与GLO-GAN模型的文本生成图像系统,系统可以实现通过输入文字而得到图片,图片有三个种类分别是鸟、车与一般场景下的人类行为。本系统支持文件插入、实时输入文本、中英双语输入、模型切换、输出图片分辨率限制、噪声浓度自定义等功能,可以满足实际应用的需求。通过对系统的测试,系统可以准确生成细节丰富、清晰、真实度高的图片,对作家、编辑等文字工作者匹配图片有着极大的帮助。

关键词：生成对抗网络文本生成图像 VIT 聚类算法可变形卷积

牛病毒性腹泻病毒Npro蛋白多克隆抗体的制备及初步应用

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牛病毒性腹泻病毒Npro蛋白多克隆抗体的制备及初步应用

作者：张善乐山东农业大学

学位级别：硕士

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静电除尘实验的设计

化学教学 2024年第7期 68-71页

作者：吕善荣上海市青浦区东湖中学上海201700

根据静电除尘原理,利用高压静电发生器和9伏叠层电池产生高压、利用Arduino UNO R3开发板、PM2.5激光粉尘环境质量传感器、RTC实时时钟模块、SD卡模块等器材测量卫生香燃烧过程周围空气中在开启静电除尘前后PM2.5的变化。该实验原理清... 详细信息

根据静电除尘原理,利用高压静电发生器和9伏叠层电池产生高压、利用Arduino UNO R3开发板、PM2.5激光粉尘环境质量传感器、RTC实时时钟模块、SD卡模块等器材测量卫生香燃烧过程周围空气中在开启静电除尘前后PM2.5的变化。该实验原理清晰、装置简单、操作方便,实验数据实时、定量,实验的可重复性强。该实验可用于初中化学关于PM2.5与空气质量指数的介绍或高中化学有关胶体的性质实验;也可作为物理学科中静电场的应用实验。

关键词：传感器 PM2.5 静电除尘实验探究

基于无人机图像时空特征的小麦产量预测模型研究

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基于无人机图像时空特征的小麦产量预测模型研究

作者：孙善一山东农业大学

学位级别：硕士

基于四阶测量的高中物理迷思概念转变研究 ——以高一力学部分为例

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基于四阶测量的高中物理迷思概念转变研究 ——以高一力学部分为例

作者：卢善拓上海师范大学

学位级别：硕士

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信息无障碍与5G无线覆盖方案优解

语言战略研究 2024年第4期9卷 5-6页

作者：孙善球京信通集团天线系统产业联盟

4G改变生活,5G改变社会。在5G时代,通信技术的战略价值变得更加重要。5G开启了一个万物互联的新时代,实现了从人与人到人与物、物与物的泛在连接,让通信无处不在,促进各行各业的数字化转型和创新,实现生产方式、生活方式、治理方式全面... 详细信息

4G改变生活,5G改变社会。在5G时代,通信技术的战略价值变得更加重要。5G开启了一个万物互联的新时代,实现了从人与人到人与物、物与物的泛在连接,让通信无处不在,促进各行各业的数字化转型和创新,实现生产方式、生活方式、治理方式全面升级,如智能制造、智慧城市、自动驾驶等,从而推动人类社会高质量发展。直接来说,5G网络提供了更快的数据传输速度、更低的延迟和更大的容量,这使得5G网络成为国家重要信息传输和存储的关键基础设施,而5G网络的安全对于国家安全至关重要。因此,5G通信技术的竞争也是国家之间竞争的一部分。

关键词：数据传输速度关键基础设施信息传输信息无障碍智能制造数字化转型万物互联无线覆盖

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体育善治背景下的国际奥委会改革研究

体育善治背景下的国际奥委会改革研究

作者：许善同曲阜师范大学

学位级别：硕士

当今国际体育治理体系面临全球体育治理失灵问题,国际奥委会作为全球体育治理的领头羊,也面临着组织治理问题。改革作为永恒的主题始终贯穿在国际奥委会的发展历程中,而国际奥委会在体育善治原则与理念的指导下进行国际奥委会组织自身... 详细信息

当今国际体育治理体系面临全球体育治理失灵问题,国际奥委会作为全球体育治理的领头羊,也面临着组织治理问题。改革作为永恒的主题始终贯穿在国际奥委会的发展历程中,而国际奥委会在体育善治原则与理念的指导下进行国际奥委会组织自身的改革,以善治为原则和基础推动与维护组织自治权力。同时,体育善治的原则也为本研究中分析国际奥委会改革的基本情况分析提供描述性评析视角。文章采用文献资料法、逻辑分析法、对比分析法、文本分析法对国际奥委会改革与变革的历史脉络进行了分析,从体育善治的透明、民主、问责、社会责任、公信力等五个维度对国际奥委会现行管理体系、行动指南、改革举措、改革愿景等内容进行了探索。研究主要分为四个部分:第一部分,根据体育善治背景下的国际奥委会改革选题,对于国内外关于善治理论、体育善治理论、国际奥委会改革研究现状三个内容分析形成文献综述,发现目前国内少有从体育善治角度研究国际奥委会改革现状问题;第二部分,对国际奥委会改革与变革历史脉络的梳理中,将国际奥委会改革历史分为五个阶段:精英自治,稳固前进;混乱变革,问题凸显;奥运营销,迎来转机;治理赤字,善治为引;两大议程,改革求进,并逐步分析改革的背景、特点与表现、遗留问题;第三部分,文章的主体通过透明、民主、问责、社会责任、公信力维度对国际奥委会改革现状进行分析,在分析其以上五个维度的积极性建设措施与表现外,提出当下国际奥委会组织治理部分存疑问题;第四部分,通过国际奥委会组织改革的经验,提出体育组织改革的中国镜鉴。研究得出以下主要结论:1、国际奥委会在改革后透明度提升,然而在行政管理架构不明晰、部分重要决策透明度不足、财务报告细化不足问题有待提高;2、国际奥委会的民主化进程得以提升,然而其领导结构的集中性、俄罗斯运动员禁赛、运动员言论自由、决策民主性问题有待解决;3、国际奥委会内部问责机制基本完善,而外部问责机制缺位;4、国际奥委会应对公信力危机从透明、社会责任方面践行,而透明、民主、问责的不足仍是公信力构建的重要关键。针对以上问题,提出了对中国体育社会组织改革启示:1、规范制度为依托推动组织透明度建设;2、明确职能为导向,加快组织民主化程度;3、改革章程为指引,构建组织内外问责机制;4、确立目标为基石,促进组织社会责任践行;5、透明、民主、问责为核心,提升组织公信力韧性。

关键词：国际奥委会组织改革体育善治公信力