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Multifunctional cellular carbon foams derived from chitosan toward self-cleaning, thermal insulation, and highly efficient microwave absorption properties

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Nano Research 2024年第3期17卷 927-938页

作者： Beibei Zhan Yanling Hao Xiaosi Qi Yunpeng Qu junfei ding Jing-liang Yang Xiu Gong Yanli Chen Qiong Peng Wei Zhong College of Physics Guizhou Province Key Laboratory for Photoelectrics Technology and ApplicationGuizhou UniversityGuiyang 550025China Minzu Normal University of Xingyi Xingyi 562400China National Laboratory of Solid State Microstructures and Jiangsu Provincial Laboratory for NanoTechnology Nanjing UniversityNanjing 210093China

To adapt the practical demand,designing and constructing the multifunctional microwave absorbers(MAs)is the key future direction of research and development.However,effective integrating the multiple functions into a single material remains a huge challenge.Herein,cellular carbon foams(CCFs)with different porous structures were elaborately designed and fabricated in high efficiency through a facile continuous freeze-drying and carbonization processes using a sustainable biomass chitosan as the precursor.The obtained results revealed that the thermal treated temperature and g-C_(3)N_(4) amount played a great impact on the carbonization degrees,pore sizes,and morphologies of CCFs,which led to their tunable electromagnetic(EM)parameters,improved conduction loss,and polarization loss abilities.Owing to the special cellular structure,the designed CCFs samples simultaneously displayed the strong absorption capabilities,broad absorption bandwidths,and thin matching thicknesses.Meanwhile,the as-prepared CCFs exhibited the strong hydrophobicity and good thermal insulation,endowing its attractive functions of self-cleaning and thermal insulation.Therefore,our findings not only presented a facile approach to produce different porous structures of CCFs,but also provided an effective strategy to develop multifunctional high-performance MAs on basis of three-dimensional CCFs.

关键词： multifunctional microwave absorbers carbon foams cellular structure self-cleaning thermal insulation

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Optimal Policy for Remanufacturing Firms with Carbon Options under Service Requirements

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Journal of Systems Science and Systems Engineering 2022年第1期31卷 34-63页

作者： junfei ding Weida Chen Shuaishuai Fu School of Economics and Management Southeast UniversityNanjing 211189China

This paper studies the procurement management of carbon financial instruments and the production decisions for an emission-dependent remanufacturing firm under service requirements.In the presence of demand uncertainty,carbon emission options are introduced to hedge risks for the firm who purchases carbon financial instruments under a cap-flexible emission trading scheme(ETS)and then conducts remanufacturing.We develop three optimization models to determine the optimal remanufacturing quantity(procurement quantity of carbon financial instruments)maximizing the firm's expected profit under three contracts:a pure wholesale price contract,a pure carbon option contract,and a portfolio contract.Through analyses and comparisons of optimal solutions,we demonstrate the values of introducing carbon options and committing to service levels for the firm.Compared with the other two pure contracts,the portfolio contract makes the firm better off.However,high service requirements may lead to a profit loss to the firm.We generalize to the cases when the yield rate is dependent on the quality of used products,when the yield is stochastic,and when carbon price performs volatility.Discussion of these extensions illuminates how the variability of used product quality,yield rate and carbon price influences the firm's performances.

关键词： Carbon options remanufacturing service requirements emission trading scheme

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再制造环境下基于碳期权合约的供应链定价与协调

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中国管理科学 2024年第3期32卷 95-104页

作者：丁军飞陈伟达付帅帅东南大学经济管理学院江苏南京211189

研究再制造环境下考虑碳期权合约的供应链定价策略和协调问题,基于报童模型构建了由碳配额供应商和碳排放依赖型再制造商组成的供应链模型。分别建立分散式决策模型和集中式决策模型,得到了相应的最优解,并进一步探讨了碳期权合约在供... 详细信息

研究再制造环境下考虑碳期权合约的供应链定价策略和协调问题,基于报童模型构建了由碳配额供应商和碳排放依赖型再制造商组成的供应链模型。分别建立分散式决策模型和集中式决策模型,得到了相应的最优解,并进一步探讨了碳期权合约在供应链协调中的作用。研究发现,再制造商购买的最优碳配额总量不受远期合约中批发价的影响,相比于碳期权合约,通过远期合约购买碳配额的数量对碳期权价格和执行价格更加敏感;在一定条件下,单一的碳期权合约能够协调供应链,但是,当供应链实现协调时,碳期权合约无法达到分散式决策情形下的最优定价;再制造率和碳排放上限的提高均会提高供应链的期望总利润和渠道效率;当碳配额需求较大时,再制造商更愿意购买碳期权以应对风险。

关键词：碳期权合约再制造定价策略供应链协调

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长三角城市群城市洪涝韧性与生态系统服务的耦合协调关系

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生态学报 2024年第7期44卷 2772-2785页

作者：嵇娟陈军飞丁童慧李远航河海大学商学院南京211106 长江保护与绿色发展研究院南京210098 江苏长江保护与高质量发展研究基地南京210098

厘清城市洪涝韧性与生态系统服务之间耦合协调关系,可为城市防洪减灾和生态文明建设提供重要决策参考。综合运用基于麻雀算法的投影寻踪模型、InVEST模型和耦合协调度模型,在分析2000—2020年长三角城市群的城市洪涝韧性与水源涵养、水... 详细信息

厘清城市洪涝韧性与生态系统服务之间耦合协调关系,可为城市防洪减灾和生态文明建设提供重要决策参考。综合运用基于麻雀算法的投影寻踪模型、InVEST模型和耦合协调度模型,在分析2000—2020年长三角城市群的城市洪涝韧性与水源涵养、水质净化、土壤保持和气候调节四种生态系统服务时空格局基础上,尝试探索两者耦合协调关系及其时空演变特征。研究发现:(1)长三角城市群的城市洪涝韧性水平呈现“N”型增加趋势,并呈现“上海>江苏>浙江>安徽”的空间格局,表明经济水平越高的城市展现出更强的洪涝韧性,经济是影响城市洪涝韧性波动的主要因素,而自然韧性成为城市洪涝韧性提升的关键短板;(2)生态系统服务存在显著的空间异质性,高植被覆盖的南部地区提供了更高的生态系统服务,从时间维度看其空间分布是稳定的,水源涵养和水质净化服务总体呈向好趋势,土壤保持服务整体呈现倒“N”型增加,气候调节服务呈现微弱的下降趋势;(3)城市洪涝韧性与生态系统服务的耦合协调度在研究期内较为稳定,且与生态系统服务的时空变化趋于一致,呈现“南高北低、由西南向东北逐渐减弱”的趋势,生态系统服务较高的城市,表现出更好的耦合协调性,且随着生态系统服务的增加而改善。因此,长三角城市群有必要从提高生态系统服务功能的角度出发,因地制宜、分类施策,促进城市洪涝韧性与生态系统服务的协调发展。

关键词：城市洪涝韧性生态系统服务耦合协调度长三角城市群

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Dynamic multi-objective intelligent optimal control toward wastewater treatment processes

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Science China(Technological Sciences) 2022年第3期65卷 569-580页

作者： XIE YingBo WANG ding QIAO junfei Faculty of Information Technology Beijing University of TechnologyBeijing 100124China Beijing Key Laboratory of Computational Intelligence and Intelligent System Beijing University of TechnologyBeijing 100124China Beijing Institute of Artificial Intelligence Beijing University of TechnologyBeijing 100124China Beijing Laboratory of Smart Environmental Protection Beijing University of TechnologyBeijing 100124China

Wastewater treatment plays a crucial role in alleviating water shortages and protecting the environment from pollution.Due to the strong time variabilities and complex nonlinearities within wastewater treatment systems,devising an efficient optimal controller to reduce energy consumption while ensuring effluent quality is still a bottleneck that needs to be addressed.In this paper,in order to comprehensively consider different needs of the wastewater treatment process(WTTP),a two-objective model is to consider a scope,in which minimizing energy consumption and guaranteeing effluent quality are both considered to improve wastewater treatment efficiency.To efficiently solve the model functions,a grid-based dynamic multi-objective evolutionary decomposition algorithm,namely GD-MOEA/D,is designed.A GD-MOEA/D-based intelligent optimal controller(GD-MOEA/D-IOC)is devised to achieve tracking control of the main operating variables of the WTTP.Finally,the benchmark simulation model No.1(BSM1)is applied to verify the validity of the proposed approach.The experimental results demonstrate that the constructed models can catch the dynamics of WWTP accurately.Moreover,GD-MOEA/D has better optimization ability in solving the designed models.GD-MOEA/D-IOC can achieve a significant improvement in terms of reducing energy consumption and improving effluent quality.Therefore,the designed multi-objective intelligent optimal control method for WWTP has great potential to be applied to practical engineering since it can easily achieve a highly intelligent control in WTTP.

关键词： wastewater treatment processes evolutionary algorithms(EAs) multi-objective optimization performance functions

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Event-triggered fuzzy neural multivariable control for a municipal solid waste incineration process

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Science China(Technological Sciences) 2023年第11期66卷 3115-3128页

作者： ding HaiXu QIAO junfei HUANG WeiMin YU Tao Faculty of Information Technology Beijing University of TechnologyBeijing 100124China Beijing Laboratory of Smart Environmental Protection Beijing 100124China Beijing Key Laboratory of Computational Intelligence and Intelligent System Beijing 100124China

Because of coupling,nonlinearity,and uncertainty in a municipal solid waste incineration(MSWI)process,a suitable multivariable controller is difficult to establish under strong disturbance.Additionally,the problems of reducing mechanical wear and energy consumption in the control process should also be considered.To solve these problems,an event-triggered fuzzy neural multivariable controller is proposed in this paper.First,the MSWI object model based on the multiinput multioutput TakagiSugeno fuzzy neural network is established using a data-driven method.Second,a fuzzy neural multivariable controller is designed to control the furnace temperature and flue gas oxygen content synchronously under external disturbance.Third,an event-triggered mechanism is constructed to update the control rate online while ensuring control effects.Then,the stability of the proposed control strategy is proven through the LyapunovⅡtheorem to guide its practical application.Finally,the effectiveness of the controller is verified using the real industrial data of an MSWI factory in Beijing,China.The experimental results show that the proposed control strategy greatly improves the control efficiency,reduces energy consumption by 66.23%,and improves the multivariable tracking control accuracy.

关键词： municipal solid waste incineration multivariable control event-triggered multiinput multioutput fuzzy neural network

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Adaptive Multi-Step Evaluation Design With Stability Guarantee for Discrete-Time Optimal Learning Control

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IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2023年第9期10卷 1797-1809页

作者： ding Wang Jiangyu Wang Mingming Zhao Peng Xin junfei Qiao IEEE Faculty of Information Technology the Beijing Key Laboratory of Computational Intelligence and Intelligent Systemthe Beijing Laboratory of Smart Environmental Protectionand the Beijing Institute of Artificial IntelligenceBeijing University of TechnologyBeijing 100124China

This paper is concerned with a novel integrated multi-step heuristic dynamic programming(MsHDP)algorithm for solving optimal control problems.It is shown that,initialized by the zero cost function,MsHDP can converge to the optimal solution of the Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)equation.Then,the stability of the system is analyzed using control policies generated by MsHDP.Also,a general stability criterion is designed to determine the admissibility of the current control policy.That is,the criterion is applicable not only to traditional value iteration and policy iteration but also to MsHDP.Further,based on the convergence and the stability criterion,the integrated MsHDP algorithm using immature control policies is developed to accelerate learning efficiency greatly.Besides,actor-critic is utilized to implement the integrated MsHDP scheme,where neural networks are used to evaluate and improve the iterative policy as the parameter architecture.Finally,two simulation examples are given to demonstrate that the learning effectiveness of the integrated MsHDP scheme surpasses those of other fixed or integrated methods.

关键词： Adaptive critic artificial neural networks Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)equation multi-step heuristic dynamic programming multi-step reinforcement learning optimal control

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富锂锰基材料低首次库仑效率原因及改性策略

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精细化工 2024年第6期41卷 1211-1220页

作者：张佳文蔡星鹏周俊飞丁浩张宁霜崔孝玲兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 甘肃省低碳能源化工重点实验室甘肃兰州730050

富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0 详细信息

富锂锰基正极材料〔xLi_(2)MnO_(3)•(1–x)LiTMO_(2),0

关键词：锂离子电池富锂锰基正极材料首次库仑效率改性策略

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碳减排和水生态承载双重约束下的江苏化工产业结构优化研究

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资源与产业 2024年第2期26卷 111-123页

作者：陈军飞车雅静顾岩丁童慧河海大学商学院江苏南京211100 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 江苏长江保护与高质量发展研究基地江苏南京210098

长江经济带作为重大国家战略发展区域,其生态修护和资源合理高效利用关系国家发展全局。江苏化工产业为污染密集型和资源消耗型产业,妥善处理产业发展和资源环境保护的矛盾,对推动长江大保护以及实现协同减排目标具有重要意义。以江苏... 详细信息

长江经济带作为重大国家战略发展区域,其生态修护和资源合理高效利用关系国家发展全局。江苏化工产业为污染密集型和资源消耗型产业,妥善处理产业发展和资源环境保护的矛盾,对推动长江大保护以及实现协同减排目标具有重要意义。以江苏省化工产业为研究对象,2017年为基准年,构建碳减排和水生态承载双重约束下化工产业结构多目标优化模型,运用NSGA-Ⅱ-VIKOR算法,探讨不同情景下江苏化工产业结构调整的路径。结果表明:1)相比低碳发展型、节水发展型和经济发展型情景,均衡发展型情景下江苏化工产业节约用水998.48万m^(3),碳排放强度年下降率为4.27%,产值年增长率达到4.73%,在实现水资源高效利用、碳排放强度显著降低的同时,兼顾经济高质量发展。2)化工产业结构仍需调整,具体为支持发展橡胶和塑料制品业,限制发展石油加工、炼焦及核燃料加工业,重点针对化学纤维制造业采取节水降碳措施。3)优化结果的实现需要能源消费结构向清洁能源方向优化调整,煤炭消费比重下降5.54%,天然气及电力等清洁能源上涨5.45%。4)水资源配置转移方向基本和产业结构调整方向一致,通过水资源分配优化可使石油加工、炼焦及核燃料加工业和化学纤维制造业分别节约9.8%和5.14%的用水量,并通过水交易市场转移配置到橡胶和塑料制品业。据此,建议提升区域生态承载能力,实现区域高质量发展;构建清洁高效能源消费体系,提升能源利用率;建设节水型产业发展体系,实现产业与水生态全面协调、可持续发展。

关键词：碳减排水生态承载力化工产业多目标优化产业结构

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神经内镜辅助下经鼻蝶窦手术治疗垂体瘤的效果及对嗅觉功能、神经内分泌激素水平的影响

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现代肿瘤医学 2024年第4期32卷 646-651页

作者：闫俊飞王立忠梁晓娟丁奇王煜张家口市第一医院河北张家口075000

目的:探讨神经内镜辅助下经鼻蝶窦手术治疗垂体瘤的效果及对嗅觉功能、神经内分泌激素水平的影响。方法:回顾性将我院2018年03月至2022年02月收治的垂体瘤患者58例作为此次的研究对象,其中采用显微镜辅助下进行经鼻蝶窦手术的28例作为... 详细信息

目的:探讨神经内镜辅助下经鼻蝶窦手术治疗垂体瘤的效果及对嗅觉功能、神经内分泌激素水平的影响。方法:回顾性将我院2018年03月至2022年02月收治的垂体瘤患者58例作为此次的研究对象,其中采用显微镜辅助下进行经鼻蝶窦手术的28例作为对照组,神经内镜辅助下进行经鼻蝶窦手术的30例作为观察组,均观察至患者出院,并进行随访1年。比较两组围术期指标,术后1个月视力下降、头痛及性功能障碍缓解率,术前、术后1个月激素水平、T细胞亚群、生活质量评分、嗅觉功能,研究期间并发症发生情况,随访1年后复发情况。结果:与对照组比较,观察组的出血量相对更少,术后住院时间较短,肿瘤全切率相对更高;术后1个月,与对照组进行比较,观察组视力下降、头痛及性功能障碍缓解率均相对更高;相比术前,两组术后1个月血清泌乳素(PRL)、促甲状腺素(TSH)、生长激素(HGH)、促肾上腺皮质激素(ACTh)水平均降低,观察组低于对照组,外周血CD3^(+)、CD4^(+)水平、CD4^(+)/CD8^(+)值、社会功能、躯体功能、心理功能、物质生活状态各项生活质量评分术后1个月则均升高,观察组高于对照组;与术前比较,两组术后1个月嗅觉功能均升高,但观察组低于对照组;研究期间,观察组并发症总发生率3.33%低于对照组的25.00%;随访1年后,观察组的复发率0.00%同样低于对照组的14.29%(P<0.05)。结论:神经内镜辅助下经鼻蝶窦手术可有效提高垂体瘤患者的生活质量以及视力下降、头痛等临床症状缓解率,缩短住院时间,同时还能够改善患者的免疫功能以及嗅觉功能,稳定患者神经内分泌激素水平,降低并发症发生以及复发率。

关键词：垂体瘤经鼻蝶窦手术神经内镜显微镜嗅觉功能神经内分泌激素

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