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Highly sensitive flexible strain sensor based on the two-dimensional semiconductor tellurium with a negative gauge factor

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Science China(Information Sciences) 2024年第7期67卷 295-304页

作者： Jiarui HE Yusong QU Shengyao CHEN Cong WANG Lena DU Xiaoshan DU Yuanyuan ZHENG guozhong zhao He TIAN College of Mathematics and Physics Beijing University of Chemical Technology School of Integrated Circuits Tsinghua University Beijing China & The Beijing National Research Center for Information Science and Technology (BNRist)Tsinghua University CAS Center for Excellence in Nanoscience National Center for Nanoscience and Technology &University of Chinese Academy of Sciences Beijing Key Lab of Terahertz Spectroscopy and Imaging Key Lab of Terahertz OptoelectronicsMinistry of Education Department of Physics Capital Normal University

Research on flexible strain sensors has advanced rapidly in recent years, with particular attention being devoted to two-dimensional(2D) semiconductor materials owing to their exceptional mechanical and electrical properties that are conducive to sophisticated sensing performance. However, resistive strain sensors based on 2D semiconductor materials typically exhibit positive gauge factors(GF), while materials for strain sensors with a negative GF remain elusive. We have identified a trend of reduction in the band gap of the emerging 2D semiconductor material tellurium(Te) under strain in simulations reported in past research,and have observed a negative GF in the Te-based strain sensor. In this study, we combined Te with a flexible polyethylene terephthalate(PET) substrate to manufacture a flexible strain sensor with a significantly negative GF. The results of tests revealed that the Te-based strain sensor achieved an impressive maximum sensitivity of-139.7 within a small range of bending-induced strain(< 1%). Furthermore, it exhibited excellent linearity and good cyclic stability, and was successfully applied to monitor limb movements. The work here verifies the significant potential for the use of Te-based strain sensors in next-generation flexible electronics.

关键词： 2D semiconductor materials 2D tellurium flexibleelectronics strain sensors negative gauge factor high sensitivity

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直动式机电运动装置的改进磁路-运动耦合模型及快速仿真

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上海交通大学学报 2024年第1期58卷 102-110页

作者：江鹏关振群赵国忠张群秦志强大连理工大学工程力学系辽宁大连116024 英特工程仿真技术(大连)有限公司辽宁大连116023 大连工业大学艺术与信息工程学院辽宁大连116400

电磁阀、继电器等机电装置的动态性能快速仿真对研发设计非常重要.改进未磁饱和的直动式机电运动装置的磁路模型,并联合机构运动方程实现机电运动装置的快速仿真.与基于理想磁阻假设的常规磁路模型不同,改进磁路模型采用机构运动位移的... 详细信息

电磁阀、继电器等机电装置的动态性能快速仿真对研发设计非常重要.改进未磁饱和的直动式机电运动装置的磁路模型,并联合机构运动方程实现机电运动装置的快速仿真.与基于理想磁阻假设的常规磁路模型不同,改进磁路模型采用机构运动位移的3次多项式表示非饱和总磁阻,并通过上、下运动极限处静态磁力和电感仿真值标定多项式的4个待定系数,可更加准确地预测磁吸力和电感随运动位移变化.进一步联合改进的磁路方程与机构运动方程,得到改进的磁路-运动耦合模型,在Simulink系统中实现某电磁制动器和电磁阀的快速秒级仿真,可在保证计算精度的同时,大幅减少有限元仿真所需时间.

关键词：机电装置磁路模型磁吸附快速仿真气隙

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含唇口次生两不对称裂纹的一维六方压电准晶体的反平面剪切问题

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固体力学学报 2024年第1期45卷 123-134页

作者：郭怀民赵国忠刘官厅姜丽娟包头师范学院数学科学学院包头014030 内蒙古师范大学数学科学学院呼和浩特010022

利用复变函数法和Stroh算法研究了反平面载荷作用下一维六方准晶压电材料中唇口次生裂纹的断裂问题,首次构造了唇口次生两不对称裂纹的缺陷力学模型,推出了含唇口次生两不对称裂纹的无限大区域到单位圆外部区域的保角变换公式,得到了裂... 详细信息

利用复变函数法和Stroh算法研究了反平面载荷作用下一维六方准晶压电材料中唇口次生裂纹的断裂问题,首次构造了唇口次生两不对称裂纹的缺陷力学模型,推出了含唇口次生两不对称裂纹的无限大区域到单位圆外部区域的保角变换公式,得到了裂尖处的场强度因子和能量释放率的解析表达式.数值算例揭示了缺陷尺寸,特别是唇口高度和裂纹长度对场强度因子和能量释放率的影响.结果表明:增加裂纹两边的长度会促进裂纹的扩展,增加唇口的高度,会抑制裂纹的扩展.最后,在给定条件下,这些解析结果可以简化为其它的缺陷模型的解,比如唇口次生单裂纹和唇口次生两对称裂纹的解,同时还可以退化为经典的Griffith裂纹和唇口无次生裂纹的解,以上结果与理论分析的结论是一致的.

关键词：准晶压电唇口次生裂纹场强度因子能量释放率解析解

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含正多边形纳米孔次生多裂纹的一维六方压电准晶体的反平面剪切问题

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计算物理 2024年第2期41卷 222-231页

作者：郭怀民姜丽娟赵国忠徐国明包头师范学院数学科学学院内蒙古包头014030

利用Gurtin-Murdoch表界面理论和复势法,讨论一维六方压电准晶体含纳米级正n边形孔口次生多裂纹的反平面问题,得到电场、声子场和相位子场强度因子和能量释放率的精确解。通过算例讨论纳米级孔口次生裂纹形貌对能量释放率和场强度因子... 详细信息

利用Gurtin-Murdoch表界面理论和复势法,讨论一维六方压电准晶体含纳米级正n边形孔口次生多裂纹的反平面问题,得到电场、声子场和相位子场强度因子和能量释放率的精确解。通过算例讨论纳米级孔口次生裂纹形貌对能量释放率和场强度因子的影响。结果显示:当缺陷达到纳米尺寸时,在声子场、相位子场和电场相互耦合作用下会产生表面效应,缺陷尺寸越小表面效应越明显,裂纹条数越多场强度因子越小,随着缺陷尺寸的变大,表面效应的影响会逐渐减弱,最后趋于经典断裂理论的结果。

关键词：一维六方压电准晶正n边形孔口次生多裂纹能量释放率表面效应

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酱油挥发性风味物质与鲜味和咸味跨模态感知交互作用

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中国酿造 2024年第1期43卷 125-130页

作者：王昊李旭王文君张淑妤何静赵国忠天津科技大学食品科学与工程学院食品营养与安全国家重点实验室天津300457 中粮油脂研发中心天津300452

该实验通过液液萃取、溶剂辅助风味物质提取并结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱/嗅闻-与滋味相关(GC/O-AT)技术,从3种酱油中共鉴定出17种与鲜味和咸味相关的挥发性风味物质。其中,2,6-二甲基吡嗪、二甲基三硫、3-甲硫基丙醛、1-... 详细信息

该实验通过液液萃取、溶剂辅助风味物质提取并结合气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱/嗅闻-与滋味相关(GC/O-AT)技术,从3种酱油中共鉴定出17种与鲜味和咸味相关的挥发性风味物质。其中,2,6-二甲基吡嗪、二甲基三硫、3-甲硫基丙醛、1-辛烯-3-醇、3-甲硫基丙醇、2-乙酰基呋喃、麦芽酚、4-乙基愈创木酚、糠醛可以诱导增强0.3%谷氨酸钠(MSG)溶液的鲜味强度。通过分子对接对气味与鲜味跨模态感知交互作用机制研究发现,气味分子可以结合在鲜味受体蛋白捕蝇草结构区(VFD),使鲜味受体蛋白构象发生变化,从而产生味觉信号。明析了酱油中挥发性风味物质诱导鲜味增强分子基础和作用机制,为利用跨模态感知交互作用实现食品减咸增鲜提供了理论依据。

关键词：酱油跨模态感知交互作用分子对接气相色谱/嗅闻-与滋味相关

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风力发电机组性能分析与评价

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今日自动化 2024年第6期 77-79页

作者：王之剑赵国忠王政仁北京京能国际控股有限公司北方分公司北京010051

风力发电机组作为风力发电的核心设备,其性能的好坏直接关系到整个风力发电系统的效率和稳定性。因此,对风力发电机组进行性能分析与评价,对于提高发电效率、降低成本、推动风力发电产业的持续发展具有重要意义。文章从软硬件两个方面... 详细信息

风力发电机组作为风力发电的核心设备,其性能的好坏直接关系到整个风力发电系统的效率和稳定性。因此,对风力发电机组进行性能分析与评价,对于提高发电效率、降低成本、推动风力发电产业的持续发展具有重要意义。文章从软硬件两个方面对风力发电机组进行性能分析与评价,并提出了风力发电机组性能优化路径,为进一步提升风力发电质量奠定坚实基础。

关键词：风力发电机组性能软件硬件

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大红浙醋酒精发酵阶段非酿酒酵母产香机制研究

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中国酿造 2024年第4期43卷 85-90页

作者：倪嘉迎朱玲王凤军修雨张越姚云平赵国忠天津科技大学食品科学与工程学院天津300457 安琪酵母股份有限公司江西宜昌443000

为了探讨非酿酒酵母在大红浙醋酒精发酵阶段的产香机制,以商业酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)(Sc)、酒曲(JQ)、酿酒酵母SHQ630单独发酵为对照组,非酿酒酵母(弗比恩毕赤酵母(Pf)、耐热克鲁维酵母(Kt)、库德里阿兹威毕赤酵母(Pk)、... 详细信息

为了探讨非酿酒酵母在大红浙醋酒精发酵阶段的产香机制,以商业酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)(Sc)、酒曲(JQ)、酿酒酵母SHQ630单独发酵为对照组,非酿酒酵母(弗比恩毕赤酵母(Pf)、耐热克鲁维酵母(Kt)、库德里阿兹威毕赤酵母(Pk)、扣囊复膜酵母(Sf))单独发酵为实验组,采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法测定其还原糖代谢能力,失重法测定CO_(2)生成能力,顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱质谱联用(GC-MS)技术测定其挥发性风味成分,并对菌株的耐受性进行分析。结果表明,在酒精发酵过程中,菌株SHQ630产乙醇能力最强,菌株Pf、Kt及Pk的产乙醇能力与菌株Sc和酒曲(JQ)相当,菌株Sf产乙醇能力最弱。耐受性试验结果表明,菌株Sf和Pk耐酸性较好,菌株Pf和Kt乙醇耐受性较好。GC-MS结果表明,菌株Sf、Pk、Pf及Kt发酵液分别共检出挥发性风味成分24种、18种、13种、10种,菌株Pk产酯种类最多(10种)、产醇最高(12.43 mg/L),菌株Pf产酯最高(10.64 mg/L)。结果显示,非酿酒酵母能够提升大红浙醋酒精发酵阶段风味的丰富性和芳香性。

关键词：大红浙醋非酿酒酵母产香机制耐乙醇风味

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植物乳杆菌CS3全基因组分析及对己醛的转化

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天津科技大学学报 2024年第2期39卷 16-24页

作者：呼振豪王文君李旭赵国忠食品营养与安全国家重点实验室天津科技大学食品科学与工程学院天津300457

大豆是传统酱油酿造的主要原料,在酿造过程中容易发生氧化变质和酸败等现象,从而产生不良风味和有害物质,其原因是发酵过程中产生了不饱和脂肪醛类物质。本研究以植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)CS3为研究对象,在对该菌株进... 详细信息

大豆是传统酱油酿造的主要原料,在酿造过程中容易发生氧化变质和酸败等现象,从而产生不良风味和有害物质,其原因是发酵过程中产生了不饱和脂肪醛类物质。本研究以植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)CS3为研究对象,在对该菌株进行全基因组测序和己醛胁迫下的转录组分析的基础上,筛选出转化己醛的关键基因AdhE(双功能乙醛CoA/酒精脱氢酶)和己醛胁迫下的高表达转录因子FruR。利用CRISPR-Cas9基因编辑技术,将基因AdhE和FruR进行基因敲除验证,敲除后的菌株在MRS培养基中代谢己醛的能力分别下降了17.72%和56.72%。这表明两个基因在己醛转化过程中都发挥重要作用。这一结果为植物乳杆菌在酱油生产中降低醛类等有害物质的应用提供了理论支持。

关键词：植物乳杆菌脂肪醛全基因组测序 CRISPR-Cas9

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高精度油藏数值模拟技术研究进展及应用

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大庆石油地质与开发 2024年第4期43卷 152-160页

作者：赵国忠兰玉波匡铁何鑫王青振李椋楠石亮多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室黑龙江大庆163712 黑龙江省油层物理与渗流力学重点实验室黑龙江大庆163712 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712

受算力和油藏模拟方法的制约,常规油藏数值模拟技术的模拟规模和效率,难以满足中高渗老油田特高含水后期剩余油精准挖潜的需求,人工智能加速油藏模拟技术的应用仍处于初步应用阶段。“十四五”期间,大庆油田在大规模并行模拟技术、页岩... 详细信息

受算力和油藏模拟方法的制约,常规油藏数值模拟技术的模拟规模和效率,难以满足中高渗老油田特高含水后期剩余油精准挖潜的需求,人工智能加速油藏模拟技术的应用仍处于初步应用阶段。“十四五”期间,大庆油田在大规模并行模拟技术、页岩油藏模拟技术研究、人工智能方法和油藏模拟技术应用4个方面开展了攻关。通过对分布式黑油油藏模拟网格求解方法和数据传输方式的改进,大规模并行模拟规模突破1亿节点;考虑页岩油藏微孔限域效应特征,研发了页岩油藏数值模拟软件;基于傅里叶神经算子神经网络,实现了油藏数值模拟的加速;应用数值模拟辅助历史拟合技术,结合物理模拟结果,建立聚合物相对渗透率曲线求取方法。分布式并行模拟技术的改进完善、页岩油藏模拟器的建立和人工智能方法的创新应用,为中高渗老油田剩余油挖潜和非常规油藏开发提供了技术保障。

关键词：水驱开发页岩油油藏模拟深度学习辅助拟合

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基于坐标变换辅助势的轴对称电磁场仿真

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计算机辅助工程 2024年第2期33卷 66-72页

作者：江鹏张群赵国忠刘洋韩业鹏英特工程仿真技术(大连)有限公司辽宁大连116023 大连理工大学工程力学系辽宁大连116024

将轴对称静磁场的坐标变换辅助势法推广应用到包含绞线圈、非线性磁导率铁芯、外电路及运动耦合的轴对称电磁场有限元分析中,并通过国产低频电磁仿真软件INTESIM-Emag编程实现。数值算例表明,基于坐标变换辅助势法的技术方案可获得较高... 详细信息

将轴对称静磁场的坐标变换辅助势法推广应用到包含绞线圈、非线性磁导率铁芯、外电路及运动耦合的轴对称电磁场有限元分析中,并通过国产低频电磁仿真软件INTESIM-Emag编程实现。数值算例表明,基于坐标变换辅助势法的技术方案可获得较高的计算精度。某轴对称电磁阀的动态性能仿真说明该方案对工程问题仿真的适用性和准确性。

关键词：绞线圈非线性磁导率电路-电磁场-运动耦合电磁阀动态性能有限元

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