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机器学习势在铁电材料研究中的应用

金属学报 2024年第10期60卷 1312-1328页

作者：刘仕黄佳玮武静西湖大学理学院物理系杭州310030 香港大学机械工程系中国香港999077

铁电材料作为一类具有自发极化且极化外场可控的功能材料,在非易失信息存储方面有着广阔的应用前景,同时也面临着许多挑战。铁电材料的性能与在外场作用下极化的动力学行为密切相关,在观测精度受限的实验条件下,高精度的原子级材料模拟... 详细信息

铁电材料作为一类具有自发极化且极化外场可控的功能材料,在非易失信息存储方面有着广阔的应用前景,同时也面临着许多挑战。铁电材料的性能与在外场作用下极化的动力学行为密切相关,在观测精度受限的实验条件下,高精度的原子级材料模拟手段显得尤为重要。分子动力学为在较大的空间和时间尺度上研究材料动力学过程提供了理想的手段,然而受制于传统力场精度差、开发难度高、可移植性差等问题,基于经典力场的分子动力学模拟在新材料上的应用受到了较大的阻碍。机器学习方法的发展为力场开发带来了新的思路。在众多机器学习势中,深度势能(DP)是一种基于深度神经网络的势能模型,具备与密度泛函理论(DFT)相媲美的精度,同时还拥有接近传统经典力场的高效计算性能。本文主要介绍了DP在铁电材料中的开发与应用,通过DP模拟,在原子尺度深入探究铁电材料中的相变机制和极化反转过程。主要工作包括重要铁电材料HfO2、经典钙钛矿铁电材料的深度势开发和测评,基于深度势能分子动力学揭示铁电HfO2中超高O2-迁移率的微观机制,以及SrTiO3极性畴界诱导的挠曲铁电和体光伏效应。

关键词：铁电材料分子动力学机器学习深度势能

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顾及地形差异的高速公路结冰预报模型研究

大气科学 2024年第4期48卷 1499-1510页

作者：黄佳威王永前吴小娟成都信息工程大学资源环境学院成都610225

基于四川省158个逐日气象观测站点数据以及2018~2020年道路气象灾害资料构建数据集,利用皮尔逊相关系数对道路结冰同温度类、湿度类、降水类及其日变化复合特征等14个气象因子进行相关性分析,探索平原和山区地形下道路结冰模式差异,通... 详细信息

基于四川省158个逐日气象观测站点数据以及2018~2020年道路气象灾害资料构建数据集,利用皮尔逊相关系数对道路结冰同温度类、湿度类、降水类及其日变化复合特征等14个气象因子进行相关性分析,探索平原和山区地形下道路结冰模式差异,通过数据集构建不同地形下的Logistic结冰预警模型,同时利用在线性模块中添加L1惩罚项的Lasso(Least Absolute Shrinkage and Selection Operator)原理、基于正交变换减少数据维度的主成分分析(Principle Component Analysis,简称PCA)和基于显著性对变量进行筛选的逐步回归(Stepwise Regression,简称SR)三种方法对模型进行降维改进,并采用五折交叉验证减小偶然误差。研究结果可为复杂地形的道路结冰预警预报提供参考。结论表明:(1)低温均为道路结冰发生的首要条件,相对湿度因子与结冰的相关系数差异说明不同地形下水汽供给模式存在区别。(2)Lasso-Logistic模型在平原和山区地形下预测效果均最佳,平均准确率分别为87.67%和82.62%;SR-Logistic的平均准确率为85.77%和80.64%;PCA-Logistic的准确率均值为84.09%和77.44%。(3)引入气象因子随时间变化的复合特征能够提高模型的预测准确率,添加复合特征的Lasso-Logistic、SR-Logistic和PCA-Logistic模型准确率平均提升了3.68%、3.00%和3.00%。(4)所有模型在平原地区的表现都好于山区,Lasso、SR和PCA Logistic模型的平均准确率分别高出5.06%、5.13%和6.65%。

关键词：高速公路结冰 Logistic 回归气象因子地形差异

四丁基三溴化铵促进的有机硼酸在无过渡金属条件下的脱硼硒化、溴化和羟基化反应

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有机化学 2024年第6期44卷 1987-1997页

作者：田永盛魏斓枫黄嘉为韦玉徐亮刘帅石河子大学化学化工学院/化工绿色过程省部共建国家重点实验室培育基地新疆石河子832003 石河子大学兵团能源发展研究院新疆石河子832003 新疆工程学院新疆煤矿灾害智能防控与应急重点实验室乌鲁木齐830023

介绍了无过渡金属下四丁基三溴化铵(TBATB)促进的有机硼酸的原位多功能化的简易方法.通过这些方法,各种有机硼能够以中等至优异的收率转化为相应的硒化、溴化或羟基化产物.该反应具有条件温和、无过渡金属、底物适用范围广泛、操作简单... 详细信息

介绍了无过渡金属下四丁基三溴化铵(TBATB)促进的有机硼酸的原位多功能化的简易方法.通过这些方法,各种有机硼能够以中等至优异的收率转化为相应的硒化、溴化或羟基化产物.该反应具有条件温和、无过渡金属、底物适用范围广泛、操作简单等优点,为有机硼的原位功能化提供了有前途的思路.

关键词：四丁基三溴化铵有机硼酸硒化溴化羟基化无过渡金属

卤化钾改性Mn-Co-Fe尖晶石脱除气相Hg0的性能研究

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1481-1492,I0019页

作者：徐元强仲兆平许月阳黄佳伟东南大学能源与环境学院江苏省南京市210096 国家能源集团科学技术研究院有限公司江苏省南京市210046

为提高Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂的脱汞性能,该研究首先采用溶胶凝胶自燃烧法和浸渍法结合制备了KX(X表示Cl、Br和I)改性的Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂。然后,分别利用SEM、SEM结合EDS能谱Mapping、BET、XRD和VSM来表征其表面形貌、表面元素占比... 详细信息

为提高Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂的脱汞性能,该研究首先采用溶胶凝胶自燃烧法和浸渍法结合制备了KX(X表示Cl、Br和I)改性的Mn-Co-Fe尖晶石吸附剂。然后,分别利用SEM、SEM结合EDS能谱Mapping、BET、XRD和VSM来表征其表面形貌、表面元素占比及分布、比表面积及总孔容积、晶相结构和比饱和磁化特性。并通过固定床探究了卤化钾种类、KI负载量、吸附温度和入口汞浓度对模拟燃煤烟气中汞脱除性能的影响。最后,通过动力学模拟、XPS表征和程序升温脱附实验研究了吸附剂对汞脱除的控制步骤、机制以及汞在吸附剂表面的存在形态。研究结果表明:在相同实验条件下,0.10KX@MCFS对汞的平均脱除效率KI(92.84%)>KBr(88.39%)>KCl(86.61%)。此外,增加KI的负载量、吸附温度和入口汞浓度在一定程度上能够促进改性MCFS的脱汞性能。虽然KI的负载导致了MCFS的磁性能下降,但综合分析得出:0.10KI@MCFS具有一个相对优异的汞脱除性能和饱和磁化强度值(34.0 emu/g)。因此,该研究的这一发现对汞污染排放控制和吸附剂磁回收的实践研究具有重要的参考价值。

关键词：汞 Mn-Co-Fe尖晶石卤化钾浸渍改性饱和磁化强度

改进SOLOv2的非结构化道路图像实例分割

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激光杂志 2024年第3期45卷 133-139页

作者：宋亮谷玉海黄佳伟北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学机电工程学院北京100192

针对非结构化道路图像中多个目标重叠且间尺度差异较大等,容易漏检或错检,分割精度不佳等问题。提出一种改进的SOLOv2实例分割算法。首先在特征金字塔结构添加自底而上增强路径以减少特征传递过程的损失,其次使用双重注意力指导特征选择... 详细信息

针对非结构化道路图像中多个目标重叠且间尺度差异较大等,容易漏检或错检,分割精度不佳等问题。提出一种改进的SOLOv2实例分割算法。首先在特征金字塔结构添加自底而上增强路径以减少特征传递过程的损失,其次使用双重注意力指导特征选择,自适应地选择重要特征,抑制冗余信息,提升细节特征的提取能力,增强类别分支和掩膜分支的特征表示,进而提高掩膜预测的准确率。此外,对非结构化道路图像数据集进行预处理操作,提高模型的泛化能力。实验结果表明,本方法对实例边界把控更为精准,对比SOLOv2和Mask-RCNN平均精度分别提高2.0%、2.2%,检测帧率提高到6.1帧/s,在不同环境下均具有良好的分割性能。

关键词：实例分割非结构化道路注意力机制深度学习

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塔木素黏土岩蠕变特性试验与理论研究

岩石力学与工程学报 2024年第S1期43卷 3578-3585页

作者：于洪丹卢琛陈卫忠黄嘉玮李洪辉中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 福建省公路事业发展中心福建福州350004 中国辐射防护研究院山西太原030006

以我国高放废物处置库预选区——塔木素黏土岩为主要研究对象,以前期国内外高放废物地质处置库黏土岩场址评价方相关工作为基础,对复杂条件下塔木素黏土岩的时效响应特征开展系统的试验与理论研究工作。蠕变试验表明:相同围压作用下,偏... 详细信息

以我国高放废物处置库预选区——塔木素黏土岩为主要研究对象,以前期国内外高放废物地质处置库黏土岩场址评价方相关工作为基础,对复杂条件下塔木素黏土岩的时效响应特征开展系统的试验与理论研究工作。蠕变试验表明:相同围压作用下,偏压与塔木素黏土岩蠕变变形呈现正相关;蠕变过程中黏土岩弹性模量呈先增大后减小的趋势;黏土岩蠕变变形是强化作用与结构劣化共同作用的结果。根据塔木素黏土岩蠕变变形特点,引入蠕变硬化变量和蠕变损伤变量,结合Perzyna过应力理论构建蠕变屈服面和蠕变势函数,建立塔木素黏土岩蠕变本构模型;基于大型软件平台ABAQUS,编写UMAT子程序,对理论模型进行数值实现及验证。本文全面系统地揭示高放废物处置环境下塔木素黏土岩蠕变变形规律及变形机制,为我国黏土岩高放废物地质处置库的安全性、可行性及适宜性评价提供重要理论依据,研究工作对我国核工业的发展和长期安全具有重要的实用价值。

关键词：土力学塔木素黏土岩高放废物地质处置蠕变试验理论

臭氧微-纳米气泡技术对不同盐浓度苯酚溶液的降解实验

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云南化工 2024年第6期51卷 74-77页

作者：黄佳伟宝武水务科技有限公司上海201999

采用臭氧微-纳米气泡技术对两种质量浓度(83.3 mg/L和166.7 mg/L)的苯酚溶液进行处理,旨在探究不同盐浓度对总有机碳(TOC)去除效率的影响。在pH值为7.0~9.0、氧化还原电位(ORP)≤300 mV的条件下进行实验,覆盖了0~47000μS/cm的电导率范... 详细信息

采用臭氧微-纳米气泡技术对两种质量浓度(83.3 mg/L和166.7 mg/L)的苯酚溶液进行处理,旨在探究不同盐浓度对总有机碳(TOC)去除效率的影响。在pH值为7.0~9.0、氧化还原电位(ORP)≤300 mV的条件下进行实验,覆盖了0~47000μS/cm的电导率范围。结果表明,在高盐环境(即高氯离子浓度)下,臭氧微-纳米气泡技术处理苯酚的效率基本不变。通过对两种不同盐浓度梯度的苯甲酸溶液的降解实验,进一步验证了该实验结论。臭氧微-纳米气泡技术在高盐条件下依然保持高效的有机物降解能力,表明其在高盐废水处理领域有着重要的应用前景。

关键词：臭氧微-纳米气泡高级氧化高盐废水苯酚苯甲酸有机碳

BDD电催化法处理高盐苯酚及焦化废水的降解性能研究

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山东化工 2024年第10期53卷 244-246,249页

作者：黄佳伟宝武水务科技有限公司上海201999

本研究通过BDD电催化法恒电流模式处理不同盐浓度的苯酚溶液和焦化废水,探讨了盐浓度对TOC去除效率和能耗的影响。在处理电导率14 120~45 900μS/cm,质量浓度165 mg/L苯酚溶液实验体系中,TOC去除率可达到60.0%~74.6%,吨水能耗30.7~36.2 ... 详细信息

本研究通过BDD电催化法恒电流模式处理不同盐浓度的苯酚溶液和焦化废水,探讨了盐浓度对TOC去除效率和能耗的影响。在处理电导率14 120~45 900μS/cm,质量浓度165 mg/L苯酚溶液实验体系中,TOC去除率可达到60.0%~74.6%,吨水能耗30.7~36.2 kWh/m^(3)。在处理电导率6 809~54 190μS/cm, TOC质量浓度范围36~270 mg/L的焦化废水实验体系中,TOC去除率可达到48.9%~72.2%,吨水能耗59.1~85.2 kWh/m^(3)。实验结果表明,无论是苯酚溶液还是焦化废水,高盐废水中盐浓度的增加均会导致TOC去除率和吨水能耗降低。特别是,盐浓度的增加有助于降低电催化过程的能耗。此外,对于焦化废水,较高的盐浓度和TOC浓度反而使得绝对TOC值去除增加。因此,BDD电催化技术在处理高盐度和高有机物浓度的废水方面显示出较好的应用潜力。

关键词： BDD电催化苯酚焦化废水高盐废水吨水能耗

健脾止动汤对抽动障碍小鼠各脑区Cx43、Cx30的影响

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北京中医药大学学报 2024年第1期47卷 81-91页

作者：黄家伟郝宏文杨宗贤赵荣华王道涵北京中医药大学北京100029 北京中医药大学东方医院中国中医科学院中药研究所

目的探究健脾止动汤对抽动障碍小鼠皮质、纹状体、下丘脑及海马中连接蛋白43(Cx43)及连接蛋白30(Cx30)表达的干预作用。方法60只雄性ICR小鼠按随机数字表法分为空白对照组(15只)和造模组(45只),造模组小鼠腹腔注射亚氨基二丙腈(350 mg/... 详细信息

目的探究健脾止动汤对抽动障碍小鼠皮质、纹状体、下丘脑及海马中连接蛋白43(Cx43)及连接蛋白30(Cx30)表达的干预作用。方法60只雄性ICR小鼠按随机数字表法分为空白对照组(15只)和造模组(45只),造模组小鼠腹腔注射亚氨基二丙腈(350 mg/kg,每日1次,连续7 d)建立抽动障碍模型,空白对照组腹腔注射等体积生理盐水。进行刻板行为评分评价造模是否成功,按随机数字表法将造模组小鼠分为模型组、泰必利组(29.5 mg/kg)和健脾止动汤组(17.8 g/kg),每组15只。灌胃给药4周。给药结束后,进行刻板行为评分,采用免疫组织化学法、蛋白质印迹法、实时荧光PCR法分别检测皮质、纹状体、下丘脑及海马中Cx43、Cx30蛋白阳性表达、蛋白表达及mRNA表达。结果与空白对照组比较,模型组小鼠刻板行为评分增加(P<0.05);与模型组比较,泰必利组、健脾止动汤组小鼠刻板行为评分降低(P<0.05)。与空白对照组比较,模型组小鼠皮质、纹状体、下丘脑、海马Cx43平均光密度值降低(P<0.05);与模型组比较,泰必利组皮质、海马Cx43平均光密度值升高,健脾止动汤组皮质、纹状体、海马Cx43平均光密度值升高(P<0.05);与泰必利组比较,健脾止动汤组皮质Cx43平均光密度值升高(P<0.05)。与空白对照组比较,模型组小鼠皮质、纹状体、下丘脑、海马Cx30平均光密度值降低(P<0.05);与模型组比较,泰必利组纹状体、下丘脑Cx30平均光密度值升高,健脾止动汤组皮质、纹状体、海马Cx30平均光密度值升高(P<0.05);与泰必利组比较,健脾止动汤组海马Cx30平均光密度值升高(P<0.05)。与空白对照组比较,模型组小鼠皮质、纹状体、海马Cx43蛋白表达降低(P<0.05);与模型组比较,泰必利组皮质Cx43蛋白表达升高,健脾止动汤组皮质、纹状体、海马Cx43蛋白表达升高(P<0.05)。与空白对照组比较,模型组小鼠皮质、海马Cx30蛋白表达降低(P<0.05);与模型组比较,泰必利组和健脾止动汤组皮质、海马Cx30蛋白表达均升高(P<0.05)。与空白对照组比较,模型组皮质、纹状体、海马Cx43 mRNA表达下降(P<0.05);与模型组比较,泰必利组和健脾止动汤组皮质、纹状体、海马Cx43 mRNA表达均升高(P<0.05)。与空白对照组比较,模型组皮质、海马Cx30 mRNA表达下降(P<0.01);与模型组比较,泰必利组和健脾止动汤组皮质、海马Cx30 mRNA表达均升高(P<0.05)。结论皮质、纹状体、下丘脑及海马Cx43、Cx30表达降低可能参与抽动障碍小鼠刻板行为发生,健脾止动汤的干预机制可能与增加各脑区Cx43、Cx30表达有关。

关键词：健脾止动汤抽动障碍连接蛋白43 连接蛋白30 脾主肌肉小鼠