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Biochar-compost-based controlled-release nitrogen fertilizer intended for an active microbial community

Frontiers of Agricultural Science and Engineering 2024年第2期11卷 326-343页

作者： Robiul Islam RUBEL Lin WEI Salman ALANAZI Abdulkarim ALDEKHAIL Anne C.M.CIDREIRA Xufei YANG Sanjita WASTI Samarthya BHAGIA xianhui zhao Department of Agricultural and Biosystem Engineering South Dakota State University Tickle College of Engineering University of Tennessee Knoxville Oak Ridge National Laboratory

Nitrogen(N) fertilizers in agriculture suffer losses by volatilization of N to the air, surface runoff and leaching into the soil, resulting in low N use efficiency(NUE)( 50%) and raising severe environmental pollutions. Controlledrelease nitrogen fertilizers(CRNFs) can control the release of N nutrients to NUE in crop production. Different methods were used to develop new CRNFs.However, different CRNF technologies are still underdeveloped due to inadequate controlling on N releasing time and/or unsustainable diffusion. The study on the influences of CRNF processing parameters on microbial conditions are lacking when the CRNFs composed of various bio-ingredients such as biochar, composts, and biowaste. The complexity of processing methods, material biodegradability, and other physical properties make current CRNFs of questionable value in agricultural production. This research aims to develop a novel biochar-compost-based controlled-release urea fertilizer(BCRUF) to preserve microbial properties carried by the compost. The BCRUF was synthesized by pelletizing the 50:50(dry, wt/wt) mixture of biochar and compost. BCRUF was loaded with urea and then spray-coated with polylactic acid(PLA). The releasing time of two types of BCRUFs, coated and uncoated with PLA, for 80% of N release in water was up to 6 h at three different temperatures(4, 23, and 40 °C), compared to conventional urea fertilizer and commercial environmentally smart N(ESN) fertilizer. The releasing time of coated BCRUF for 80% N release in soil was up to 192 h(8 days). Fourier-transform infrared spectroscopy(FTIR) analysis revealed that no new functional groups were found in the release solution, indicating no new chemical hazards generated. The differential scanning calorimetry(DSC)tests also verified that its thermal stability could be up to 160 °C. The microbe populations in the BCRUF pellets were reduced after the pelleting and drying processes in BCRUF fabrication, but a few bacteria can endure in the air-drying process. BCRUF pellets soaked in w

关键词： Soil microbial community biochar compost controlled-release nitrogen fertilizer polylactic acid spray coating.

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Core–Shell Microfiber Encapsulation Enables Glycerol‑Free Cryopreservation of RBCs with High Hematocrit

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Nano-Micro Letters 2024年第1期16卷 35-54页

作者： xianhui Qin Zhongrong Chen Lingxiao Shen Huilan Liu Xilin Ouyang Gang zhao Department of Electronic Engineering and Information Science University of Science and Technology of ChinaHefei 230027People’s Republic of China School of Biomedical Engineering Anhui Medical UniversityHefei 230022People’s Republic of China Department of Blood Transfusion The First Affiliated Hospital of USTCDivision of Life Sciences and MedicineUniversity of Science and Technology of ChinaHefei 230001People’s Republic of China The Fourth Medical Center Chinese PLA General HospitalBeijing 100089People’s Republic of China

Cryopreservation of red blood cells(RBCs)provides great potential benefits for providing transfusion timely in emergencies.High concentrations of glycerol(20%or 40%)are used for RBC cryopreservation in current clinical practice,which results in cytotoxicity and osmotic injuries that must be carefully controlled.However,existing studies on the low-glycerol cryopreservation of RBCs still suffer from the bottleneck of low hematocrit levels,which require relatively large storage space and an extra concentration process before transfusion,making it inconvenient(time-consuming,and also may cause injury and sample lose)for clinical applications.To this end,we develop a novel method for the glycerol-free cryopreservation of human RBCs with a high final hematocrit by using trehalose as the sole cryoprotectant to dehydrate RBCs and using core–shell alginate hydrogel microfibers to enhance heat transfer during cryopreservation.Different from previous studies,we achieve the cryopreservation of human RBCs at high hematocrit(>40%)with high recovery(up to 95%).Additionally,the washed RBCs post-cryopreserved are proved to maintain their morphology,mechanics,and functional properties.This may provide a nontoxic,high-efficiency,and glycerol-free approach for RBC cryopreservation,along with potential clinical transfusion benefits.

关键词： Cryopreservation Human red blood cells Core-shell microfibers Trehalose Hematocrit

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Turning Natural Herbaceous Fibers into Advanced Materials for Sustainability

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Advanced Fiber Materials 2022年第4期4卷 736-757页

作者： Pengcheng Luan xianhui zhao Katie Copenhaver Soydan Ozcan Hongli Zhu Department of Mechanical and Industrial Engineering Northeastern University360 Huntington AvenueBostonMA 02115USA Manufacturing Science Division Oak Ridge National Laboratory1 Bethel Valley RoadOak RidgeTN 37830USA Environmental Sciences Division Oak Ridge National Laboratory1 Bethel Valley RoadOak RidgeTN 37830USA

Considering the growing concerns about natural resource depletion,energy inequality,and climate crises,biomassderived materials—the most abundant organic matter on the planet—have received a lot of attention as a potential alternative to petroleum-based plastics.Herbaceous biomasses and extracted cellulose have recently been extensively used in the development of high-performance and multifunctional materials.Herbaceous biomass has sparked interest due to its species diversity,abundance,low cost,lightweight,and sustainability.This review discusses the structure versus property relationships of various sources of herbaceous biomasses(e.g.,sugarcane,straw,and bamboo)and their extracted biomaterials,as well as the latest emerging applications from macro-and microscales to nanoscales.High-strength structural materials,porous carbon materials,multichannel materials,and flexible materials are examples of these applications,which include sustainable electronics,environmentally friendly energy harvesting,smart materials,and biodegradable structural buildings.

关键词： Sustainability Herbaceous biomass Biomaterials Biodegradable Advanced applications

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边缘信息增强的显著性目标检测网络

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 293-302页

作者：赵卫东王辉柳先辉同济大学电子与信息工程学院上海201804

针对显著性目标检测任务中识别结果边缘模糊的问题,提出了一种能够充分利用边缘信息增强边缘像素置信度的新模型。该网络主要有两个创新点:设计三重注意力模块,利用预测图的特点直接生成前景、背景和边缘注意力,并且生成注意力权重的过... 详细信息

针对显著性目标检测任务中识别结果边缘模糊的问题,提出了一种能够充分利用边缘信息增强边缘像素置信度的新模型。该网络主要有两个创新点:设计三重注意力模块,利用预测图的特点直接生成前景、背景和边缘注意力,并且生成注意力权重的过程不增加任何参数;设计边缘预测模块,在分辨率较高的网络浅层进行有监督的边缘预测,并与网络深层的显著图预测融合,细化了边缘。在6种常用公开数据集上用定性和定量的方法评估了该模型,并且与其他模型进行充分对比,证明设计的新模型能够取得最优的效果。此外,该模型参数量为30.28 M,可以在GTX 1080 Ti显卡上达到31帧·s^(-1)的预测速度。

关键词：显著性目标检测注意力机制边缘检测深度卷积神经网络

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基于微服务的智能制造知识图谱平台架构

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1856-1867页

作者：贾希旺赵晓东柳先辉同济大学电子与信息工程学院上海201800

知识图谱在智能制造领域的应用已成为当前研究热点。为了解决现有智能制造知识图谱平台工具分散、架构耦合度较高的问题,提出一种基于微服务的智能制造知识图谱平台架构。智能制造是云制造的核心概念之一,主要适用于工业制造领域。智能... 详细信息

知识图谱在智能制造领域的应用已成为当前研究热点。为了解决现有智能制造知识图谱平台工具分散、架构耦合度较高的问题,提出一种基于微服务的智能制造知识图谱平台架构。智能制造是云制造的核心概念之一,主要适用于工业制造领域。智能制造知识图谱平台聚焦于制造领域数据与知识图谱技术的结合。在该架构设计中,平台包括知识图谱的构建、更新、应用三部分内容,可实现从结构化数据/非结构化数据到知识图谱应用的开发。该设计按照微服务划分原则并结合智能制造领域特点将知识图谱平台进行微服务划分,保证了平台的可用性和可扩展性。

关键词：知识图谱微服务智能制造

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基于注意力机制语义增强的文档级关系抽取

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 822-828页

作者：柳先辉吴文达赵卫东侯文龙同济大学电子与信息工程学院上海201804 上海视觉感知与智能计算工程技术研究中心上海200092

文档级关系抽取旨在从文档中抽取出多个实体对之间的关系,具有较高的复杂性。针对文档级关系抽取中的多实体、关系相关性、关系分布不平衡等问题,提出了一种基于注意力机制(Attention)语义增强的文档级关系抽取方法,能够实现实体对之间... 详细信息

文档级关系抽取旨在从文档中抽取出多个实体对之间的关系,具有较高的复杂性。针对文档级关系抽取中的多实体、关系相关性、关系分布不平衡等问题,提出了一种基于注意力机制(Attention)语义增强的文档级关系抽取方法,能够实现实体对之间关系的推理。具体来说,首先在数据编码模块改进编码策略,引入更多实体信息,通过编码网络捕获文档的语义特征,获得实体对矩阵;然后,设计了一个基于Attention门控机制的U-Net网络,对实体对矩阵进行局部信息捕获和全局信息汇总,实现语义增强;最后,使用自适应焦点损失函数缓解关系分布不平衡的问题。在4个公开的文档级关系抽取数据集(DocRED、CDR、GDA和DWIE)上评估了Att-DocuNet模型并取得了良好的实验结果。

关键词：文档级关系抽取注意力机制语义增强焦点损失

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基于知识图谱与用户兴趣的推荐算法

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计算机科学 2024年第2期51卷 55-62页

作者：许天月柳先辉赵卫东同济大学电子与信息工程学院上海201804 同济大学电子与信息工程学院CAD研究中心上海201804

为了解决协同过滤推荐算法中存在的冷启动以及数据稀疏性等问题,文中引入了具有丰富语义信息和路径信息的知识图谱。基于其结构特征,将图神经网络应用于知识图谱的推荐算法得到了研究者的青睐。推荐算法的核心在于获取物品特征和用户特... 详细信息

为了解决协同过滤推荐算法中存在的冷启动以及数据稀疏性等问题,文中引入了具有丰富语义信息和路径信息的知识图谱。基于其结构特征,将图神经网络应用于知识图谱的推荐算法得到了研究者的青睐。推荐算法的核心在于获取物品特征和用户特征,然而,该方面研究的重点在于更好地表达物品特征,而忽略了用户特征的表示。文中在知识图谱图神经网络的基础上,提出了一种基于知识图谱与用户兴趣的推荐算法。该算法通过引入一个独立的用户兴趣捕获模块,来学习用户历史信息,引入了用户兴趣,使得推荐算法在用户和物品两个方面都得到了良好表征。实验结果表明,在MovieLens数据集上,基于知识图谱与用户兴趣的推荐算法实现了数据的充分利用,具有良好的效果,对推荐准确性起到了促进作用。

关键词：推荐算法知识图谱图神经网络用户兴趣

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不同倾斜方式对倾斜液化场地地震响应的影响分析

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岩土工程学报 2024年第4期46卷 728-736页

作者：张小玲赵显辉许成顺贾科敏北京工业大学建筑工程学院北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

在倾斜场地地震液化后,土体的侧向流动扩展引起的场地失效以及大变形问题的研究中,不同的倾斜方式会对试验结果产生一定的影响,而目前针对不同倾斜方式对倾斜液化场地土体地震动力响应影响评价的研究成果还较为少见。根据课题组开展的... 详细信息

在倾斜场地地震液化后,土体的侧向流动扩展引起的场地失效以及大变形问题的研究中,不同的倾斜方式会对试验结果产生一定的影响,而目前针对不同倾斜方式对倾斜液化场地土体地震动力响应影响评价的研究成果还较为少见。根据课题组开展的水平液化自由场振动台试验,首先基于OpenSees有限元平台建立了水平液化自由场有限元计算模型,在数值模型中考虑了模型箱对场地土地震响应的影响,通过对比数值计算结果与试验结果验证了数值模型的可靠性。在此基础上建立了倾斜液化自由场有限元计算模型,分别建立了层剪箱整体倾斜模型、层剪箱场地土倾斜模型和刚性箱场地土倾斜3种不同的数值模型来模拟振动台试验中采用的不同的倾斜方式。通过对比,分析了在0.3g汶川地震卧龙波作用下3个数值模型计算得到的自由场土体动力响应结果,并讨论了3种不同的倾斜方式对计算结果的影响,最后给出了针对倾斜液化场地地震动力响应数值模拟和振动台试验研究中的一些有参考价值的结论。

关键词：倾斜方式倾斜液化场地层剪箱模型刚性箱模型

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苯甲羟肟酸-椰油胺组合捕收剂对钨矿浮选行为及机理研究

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有色金属科学与工程 2024年第1期15卷 115-122页

作者：赖瑞森邱仙辉赵冠飞杨雯慧邱廷省江西理工大学资源与环境工程学院江西赣州341000 江西省矿业工程重点试验室江西赣州341000

通过纯矿物浮选试验、吸附量测试和红外光谱分析,详细探讨了苯甲羟肟酸-椰油胺组合捕收剂对钨矿物的浮选行为及其在钨矿物表面的吸附机理。结果表明:在pH=2.0~12.0,苯甲羟肟酸-椰油胺组合捕收剂对钨矿物的捕收能力明显强于单一使用苯甲... 详细信息

通过纯矿物浮选试验、吸附量测试和红外光谱分析,详细探讨了苯甲羟肟酸-椰油胺组合捕收剂对钨矿物的浮选行为及其在钨矿物表面的吸附机理。结果表明:在pH=2.0~12.0,苯甲羟肟酸-椰油胺组合捕收剂对钨矿物的捕收能力明显强于单一使用苯甲羟肟酸;组合捕收剂浮选钨矿物的综合较优pH值为10.0,此时黑钨矿浮选回收率为79.80%,白钨矿浮选回收率为76.68%,远高于单独使用苯甲羟肟酸时黑钨矿浮选回收率37.09%和白钨矿浮选回收率53.96%;经浮选药剂吸附量测试和红外光谱分析可知,苯甲羟肟酸-椰油胺组合捕收剂在黑钨矿和白钨矿表面产生了较强的化学吸附,椰油胺能够增大苯甲羟肟酸在钨矿物表面的吸附量。

关键词：苯甲羟肟酸椰油胺黑钨矿白钨矿吸附作用

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A review on the critical challenges and progress of SiO_(x)-based anodes for lithium-ion batteries

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International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2022年第4期29卷 876-895页

作者： Nana Yao Yu Zhang xianhui Rao zhao Yang Kun Zheng KonradŚwierczek Hailei zhao School of Materials Science and Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Faculty of Energy and Fuels AGH University of Science and Technologyal.A.Mickiewicza 30Krakow30-059Poland Beijing Key Lab of New Energy Materials and Technology Beijing 100083China

With the advantages of abundant resources,high specific capacity,and relatively stable cycling performance,silicon suboxides(SiO_(x) ,x<2)have been recently suggested as promising anodes for next-generation lithium-ion batteries(LIBs).SiO_(x) exhibits superior storage capability because of the presence of silicon and smaller volume change upon charge/discharge than Si owing to the buffering effect of the initial lithiation products of inert lithium oxide and lithium silicates,enabling a stable cycle life of electrodes.However,significant improvements such as overcoming issues related to volume changes in cycling and initial irreversible capacity loss and enhancing the ionic and electronic charge transport in poorly conducting SiO_(x) electrodes,are still needed to achieve the satisfactory performance required for commercial applications.This review summarizes recent progress on the cycling performance and initial coulombic efficiency of SiO_(x) .Advances in the design of particle morphology and composite composition,prelithiation and prereduction methods,and usage of electrolyte additives and optimized electrode binders are discussed.Perspectives on the promising research directions that might lead to further improvement of the electrochemical properties of SiO_(x) -based anodes are noted.This paper can serve as a basis for the research and development of high-energy-density LIBs.

关键词： silicon suboxides preparation structural optimization anode lithium-ion batteries

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