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一种骨骼肌驱动的类弹簧生物混合游泳机器人

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第6期54卷 102-111页

作者：何舒畅周雨薇吴禹李正伟宋吉舟浙江大学工程力学系软物质科学研究中心浙江省软体机器人与智能器件研究重点实验室杭州310027 美国休斯顿大学工程学院生物医学工程系美国休斯顿77204 浙江大学医学院附属第一医院康复科杭州310003 浙江大学脑机智能全国重点实验室杭州310027

由活性生物体和软材料骨架构成的生物混合机器人能够响应外部激励并且智能地应对复杂环境,受到越来越多的关注,已成为机器人领域的研究热点和学术前沿.本文构建了一种骨骼肌驱动的类弹簧生物混合游泳机器人,它在电刺激作用下可以实现单... 详细信息

由活性生物体和软材料骨架构成的生物混合机器人能够响应外部激励并且智能地应对复杂环境,受到越来越多的关注,已成为机器人领域的研究热点和学术前沿.本文构建了一种骨骼肌驱动的类弹簧生物混合游泳机器人,它在电刺激作用下可以实现单向游动.该生物混合游泳机器人由类弹簧软骨架、环状骨骼肌生物软体驱动器和薄膜鳍结构组成.系统的实验研究表明,所培养的环状骨骼肌生物软体驱动器在电刺激下可产生较大的收缩变形和主动收缩力,所组装制备的类弹簧生物混合游泳机器人在电刺激下可在液体环境中实现单向游动前进.这些结果将为设计复杂的生物混合机器人提供科学依据,未来在药物输送、原位活检等医疗健康领域具有重要应用前景.

关键词：生物混合骨骼肌软体驱动器游泳机器人

气候变化下中国潜在自然植被生态系统碳储量动态

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植物生态学报 2024年第4期48卷 428-444页

作者：张计深史新杰刘宇诺吴阳彭守璋西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持与工程学院陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049

陆地生态系统固碳是减缓大气CO_(2)浓度升高的重要途径,了解气候变化下潜在自然植被生态系统碳储量(ECS)有利于区域土地管理政策的制定。该研究基于遗传算法对LPJ-GUESS模型的敏感参数进行校准,使用降尺度的气候数据驱动模型,结合Mann-K... 详细信息

陆地生态系统固碳是减缓大气CO_(2)浓度升高的重要途径,了解气候变化下潜在自然植被生态系统碳储量(ECS)有利于区域土地管理政策的制定。该研究基于遗传算法对LPJ-GUESS模型的敏感参数进行校准,使用降尺度的气候数据驱动模型,结合Mann-Kendall趋势检验、Sen’s斜率估计方法和偏相关分析法,分析2001-2100年中国ECS的时空格局、趋势变化特征及气候主导因子。结果表明:1)校准后的LPJ-GUESS模型模拟ECS的纳什效率系数和皮尔逊相关系数分别为0.751、0.901,表明LPJ-GUESS模型可以较好地模拟中国ECS。2)2001-2020年,中国潜在自然植被ECS由东南向西北递减,总量为156.06 Pg,其中植被、凋落物、土壤碳储量分别占34.2%、1.9%、63.8%。相比于2001-2020年,2081-2100年ECS具有相似的空间分布,ECS总量预计增加0.51-11.16 Pg;2001-2020年和2021-2100年,中国潜在自然植被ECS的增加速率分别为8.5 g·m^(-2)·a^(-1)、3.7-21.0 g·m^(-2)·a^(-1)。3)2021-2100年中国东南部、内蒙古高原、青藏高原等地区ECS显著增加(37-44 g·m^(-2)·a^(-1)),云贵高原南部、两广丘陵等地区ECS显著减少(45-72 g·m^(-2)·a^(-1))。(4)不同区域的气候主导因子不同:气温在中国西北地区主导ECS变化;受区域干旱程度影响,ECS与降水量的相关性由东南向西北递增;辐射在高纬度、高海拔地区主导ECS变化;在中国47.9%-56.1%的区域CO_(2)浓度主导ECS变化。

关键词：气候变化潜在自然植被生态系统碳储量 LPJ-GUESS模型气候驱动因子

黄河流域中游地下水干旱演变规律及其对植被变化的响应

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灌溉排水学报 2024年第5期43卷 105-112页

作者：黄润泽武蓉张三策兰鹏飞姚宁西北农林科技大学陕西杨凌712100

【目的】明确黄河流域中游地下水干旱时空演变规律。【方法】基于GRACE/GRACE-FO卫星数据和GLDAS数据计算标准化地下水干旱指数SGDI,利用改进的Mann-Kendall趋势检验研究和识别黄河流域中游的地下水干旱时空演变规律,利用Spearman相关... 详细信息

【目的】明确黄河流域中游地下水干旱时空演变规律。【方法】基于GRACE/GRACE-FO卫星数据和GLDAS数据计算标准化地下水干旱指数SGDI,利用改进的Mann-Kendall趋势检验研究和识别黄河流域中游的地下水干旱时空演变规律,利用Spearman相关分析研究地下水干旱对植被变化的响应。【结果】①黄河流域中游地下水储量异常以-0.027mm/d的速率变化,时空分布极不均匀。②地下水干旱时间上分布不均匀,在2018年之后发生中度甚至重度的地下水干旱,且SGDI的Theil-Sen变化率为-4.10×10^(-4)/d,未来地下水干旱有显著的增加趋势。③地下水干旱空间上分布不均匀,干旱增加趋势面积占比为63.02%,未来干旱恶化趋势增加,出现自西南向东北加剧现象。④植被变化对地下水干旱的驱动作用不显著。【结论】黄河流域中游地下水干旱较严重,地下水干旱对植被变化存在不显著的响应。

关键词： GRACE 地下水干旱指数时空变化成因分析黄河流域中游

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Ultrafine ordered L1_(2)-Pt-Co-Mn ternary intermetallic nanoparticles as high-performance oxygen-reduction electrocatalysts for practical fuel cells

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Journal of Energy Chemistry 2024年第6期93卷 157-165,I0005页

作者： Enping Wang Liuxuan Luo Yong Feng Aiming wu Huiyuan Li Xiashuang Luo Yangge Guo Zehao Tan Fengjuan Zhu Xiaohui Yan Qi Kang Zechao Zhuang Daihui Yang Shuiyun Shen Junliang Zhang China-UK Low Carbon College Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 201306China Institute of Fuel Cells Key Laboratory for Power Machinery and Engineering of MOESchool of Mechanical EngineeringShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Shanghai Tangfeng Energy Technology Co.Ltd. Shanghai 201306China State Key Laboratory of Advanced Chemical Power Sources Guizhou Meiling Power Sources Co.Ltd.Zunyi 563003GuizhouChina School of Chemistry and Chemical Engineering Chongqing UniversityChongqing 400044China Institute of New Energy for Vehicles School of Materials Science and EngineeringTongji UniversityShanghai 201804China Department of Chemical Engineering Columbia UniversityNY 10027USA

The long-range periodically ordered atomic structures in intermetallic nanoparticles(INPs)can significantly enhance both the electrocatalytic activity and electrochemical stability toward the oxygen reduction reaction(ORR)compared to the disordered atomic structures in ordinary solid-solution alloy ***,through a facile and scalable synthetic method,a series of carbon-supported ultrafine Pt_3Co_(x)Mn_(1-x)ternary INPs are prepared in this work,which possess the"skin-like"ultrathin Pt shells,the ordered L1_(2) atomic structure,and the high-even dispersion on supports(L1_(2)-Pt_3Co_(x)Mn_(1-x)/~SPt INPs/C).Electrochemical results present that the composition-optimized L1_(2)-Pt_3Co_(0.7)Mn_(0.3)/~SPt INPs/C exhibits the highest electrocata lytic activity among the series,which are also much better than those of the pristine ultrafine Pt/***,it also has a greatly enhanced electrochemical *** addition,the effects of annealing temperature and time are further *** importantly,such superior ORR electrocatalytic performance of L1_(2)-Pt_3Co_(0.7)Mn_(0.3)/~SPt INPs/C are also well demonstrated in practical fuel *** characterization analyses further reveal the major origins of the greatly enhanced ORR electrocata lytic performance:the Pt-Co-Mn alloy-induced geometric and ligand effects as well as the extremely high L1_(2) atomic-ordering *** work not only successfully develops a highly active and stable ordered ternary intermetallic ORR electrocatalyst,but also elucidates the corresponding"structure-function"relationship,which can be further applied in designing other intermetallic(electro)catalysts.

关键词： Platinum Cobalt Manganese Oxygen reduction reaction Ordered intermetallic L1_(2)atomic structure Proton-exchange membrane fuel cell

马六甲肉食螨在不同氮气体积分数下的生长发育研究

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中国粮油学报 2024年第5期39卷 1-6页

作者：王士博薛丁榕韩银彪闫浩之张妤伍祎上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 国家粮食和物资储备局科学研究院粮食储运国家工程研究中心北京100037

在储粮害虫防治中,利用天敌马六甲肉食螨Cheyletus malaccensis(Oudemans)防治害虫是一种生态长效的生物防治技术,氮气气调是一种有效的物理防控技术,为了结合2种防控技术的优势,本研究探索马六甲肉食螨与氮气气调联合防治储粮害虫的可... 详细信息

在储粮害虫防治中,利用天敌马六甲肉食螨Cheyletus malaccensis(Oudemans)防治害虫是一种生态长效的生物防治技术,氮气气调是一种有效的物理防控技术,为了结合2种防控技术的优势,本研究探索马六甲肉食螨与氮气气调联合防治储粮害虫的可行性。在氮气体积分数分别为90%、95%和98%条件下,以烟草甲Lasioderma serricorne(Fabricius)卵为猎物,于27℃、75%RH环境下进行为期30 d的马六甲肉食螨耐受实验,观察不同氮气体积分数下马六甲肉食螨的存活、捕食及繁殖情况。结果表明,在98%体积分数N 2下,3 d时马六甲肉食螨的死亡率为100.00%。95%体积分数N 2下,30 d时马六甲肉食螨的死亡率为46.66%,单头平均产卵量为6粒,卵的平均孵化率为4.7%,单头平均捕食量为37粒,马六甲肉食螨能建立小规模的种群,并具有捕食能力;而90%N 2环境下,30 d时马六甲肉食螨的死亡率为13.00%,单头平均产卵量为13粒,卵的平均孵化率为77%,单头平均捕食量为32粒,马六甲肉食螨能正常建立种群,并具有捕食能力。总之,马六甲肉食螨在用于杀虫的98%体积分数N 2下难以存活,但在90%~95%的抑虫体积分数N 2下,部分马六甲肉食螨可以完成生活史,并具备一定捕食能力,马六甲肉食螨具有与氮气气调联合应用的可能性。

关键词：马六甲肉食螨氮气气调联合防治种群增长

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Controlled fabrication of freestanding monolayer SiC by electron irradiation

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Chinese Physics B 2024年第8期33卷 31-37页

作者：笪蕴力罗瑞春雷宝季威周武 School of Physical Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Department of Physics and Beijing Key Laboratory of Optoelectronic Functional Materials&Micro-Nano Devices Renmin University of ChinaBeijing 100872China

The design and preparation of novel quantum materials with atomic precision are crucial for exploring new physics and for device *** irradiation has been demonstrated as an effective method for preparing novel quantum materials and quantum structures that could be challenging to obtain *** features the advantages of precise control over the patterning of such new materials and their integration with other materials with different ***,we present a new strategy for fabricating freestanding monolayer SiC within nanopores of a graphene *** regulating the energy of the incident electron beam and the in-situ heating temperature in a scanning transmission electron microscope(STEM),we can effectively control the patterning of nanopores and subsequent growth of monolayer SiC within the graphene *** resultant SiC monolayers seamlessly connect with the graphene lattice,forming a planar structure distinct by a wide direct *** in-situ STEM observations further uncover that the growth of monolayer SiC within the graphene nanopore is driven by a combination of bond rotation and atom extrusion,providing new insights into the atom-by-atom self-assembly of freestanding two-dimensional(2D)monolayers.

关键词： monolayer SiC 2D semiconductor in-situ growth in-situ STEM defect engineering graphene nanopores

Boric Acid-Assisted Pyrolysis for High-Loading Single-Atom Catalysts to Boost Oxygen Reduction Reaction in Zn-Air Batteries

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Energy & Environmental Materials 2024年第2期7卷 102-110页

作者： Chenxi Xu Jiexing wu Liang Chen Yi Gong Boyang Mao Jincan Zhang Jinhai Deng Mingxuan Mao Yan Shi Zhaohui Hou Mengxue Cao Huanxin Li Haihui Zhou Zhongyuan Huang Yafei Kuang State Key Laboratory for Chemo/Biosensing and Chemometrics and College of Chemistry and Chemical Engineering Hunan UniversityChangsha 410082China School of Chemistry and Chemical Engineering Key Laboratory of Hunan Province for Advanced Carbon-based Functional MaterialsHunan Institute of Science and TechnologyYueyang 414006China Advanced Technology Institute University of SurreyGuildford Surrey GU27XHUK Department of Engineering University of Cambridge9 JJ Thomson AvenueCambridge CB30FAUK King's College London London SE11ULUK Department of Electrical and Electronic Engineering Imperial College LondonLondon SW72AZUK College of Materials and Metallurgy Guizhou UniversityGuiyang 550025China Department of Chemistry Physical&Theoretical Chemistry LaboratoryUniversity of OxfordSouth Parks RoadOxford OX13QZUK

The emerging of single-atom catalysts(SACs)offers a great opportunity for the development of advanced energy storage and conversion devices due to their excellent activity and durability,but the actual mass production of high-loading SACs is still ***,a facile and green boron acid(H_(3)BO_(3))-assisted pyrolysis strategy is put forward to synthesize SACs by only using chitosan,cobalt salt and H_(3)BO_(3)as precursor,and the effect of H_(3)BO_(3)is deeply *** results show that molten boron oxide derived from H_(3)BO_(3)as ideal high-temperature carbonization media and blocking media play important role in the synthesis *** a result,the acquired Co/N/B tri-doped porous carbon framework(Co-N-B-C)not only presents hierarchical porous structure,large specific surface area and abundant carbon edges but also possesses high-loading single Co atom(4.2 wt.%),thus giving rise to outstanding oxygen catalytic *** employed as a catalyst for air cathode in Zn-air batteries,the resultant Co-N-B-C catalyst shows remarkable power density and long-term ***,our work gains deep insight into the role of H_(3)BO_(3)and provides a new avenue to synthesis of high-performance SACs.

关键词： boric acid oxygen reduction reaction single-atom catalysts Zn-air batteries

一种基于模板的RSA-CRT模约减攻击方法

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电子学报 2024年第3期52卷 689-695页

作者：马向亮乌力吉王宏张向民黄克振刘玉岭清华大学集成电路学院北京100084 清华大学北京信息科学与技术国家研究中心北京100084 北京邮电大学集成电路学院北京100876 国家信息技术安全研究中心北京100084 中国科学院软件研究所可信计算与信息保障实验室北京100190 中国科学院信息工程研究所北京100093 中国科学院大学网络安全学院北京101408

目前针对RSA-CRT的建模类攻击研究较少,本文以模约减操作为研究对象,提出了一种针对RSA-CRT实现的模板攻击方法.该方法的核心是解决了如何由模约减后中间值的汉明重量恢复RSA-CRT私钥的难题.该方法的特点是基于模约减后中间值的汉明重... 详细信息

目前针对RSA-CRT的建模类攻击研究较少,本文以模约减操作为研究对象,提出了一种针对RSA-CRT实现的模板攻击方法.该方法的核心是解决了如何由模约减后中间值的汉明重量恢复RSA-CRT私钥的难题.该方法的特点是基于模约减后中间值的汉明重量模型建模,通过采集选择密文模约减的能量迹进行模板匹配获取模约减后中间值的汉明重量,由汉明重量变化值恢复中间值,进一步恢复RSA-CRT算法的私钥.另外,该方法的优点在于理想情况下,基于中间值汉明重量模型建立的模板之间可以共用,且对中间值以多少位大小建模没有限制,可以选择字节大小,64位大小,甚至私钥p相同大小,实际环境中可根据泄露信息情况进行选取.最后,本文选择对中间值的最低字节进行建模,验证了该方法的可行性,并给出了防护建议.

关键词：模板攻击 RSA-CRT 选择密文模约减侧信道攻击

可解释的变负荷下燃煤机组SCR反应器入口NO_(x)质量浓度预测模型

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热力发电 2024年第7期53卷 119-128页

作者：李影卓建坤吴逸凡樊永刚姚强李水清新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830046 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

燃煤电厂灵活调峰过程NO_(x)测量往往存在滞后现象,导致选择性催化还原(selective satalytic reduction,SCR)脱硝喷氨控制系统响应不及时,易造成喷氨量过高或过低,从而造成SCR反应器出口NO_(x)质量浓度波动剧烈和氨逃逸率增大。为实现... 详细信息

燃煤电厂灵活调峰过程NO_(x)测量往往存在滞后现象,导致选择性催化还原(selective satalytic reduction,SCR)脱硝喷氨控制系统响应不及时,易造成喷氨量过高或过低,从而造成SCR反应器出口NO_(x)质量浓度波动剧烈和氨逃逸率增大。为实现喷氨阀门的提前快速调节并考虑影响燃煤锅炉NO_(x)排放量的因素存在耦合性,提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和长短时记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络混合模型的SCR反应器入口NO_(x)预测模型。利用一台330 MW燃煤电站锅炉的运行参数,通过Pearson系数法计算特征变量之间的相关性,筛选出相关性较大的特征,并定义模型的输入矩阵和输出矩阵,采用随机搜索算法进行优化,以提高预测性能。进一步利用SHAP算法对黑箱模型进行解释,并通过Simulink仿真验证了带有NO_(x)预测的控制效果。结果表明:CNN-LSTM预测模型在调峰负荷变化时,能够以较高的精度预测SCR反应器入口NO_(x)质量浓度的变化,并能提前25s为喷氨控制系统提供反馈;优化后的喷氨控制策略降低了出口NO_(x)质量浓度与设定值间的标准差(降低28%),并提升了NH_(3)/NO_(x)的响应速度,减小最大氨逃逸量22%。该研究结果可为灵活调峰机组的智慧SCR脱硝技术及燃烧优化提出有效的指导。

关键词： NO_(x)预测燃煤机组 CNN-LSTM模型 SHAP 灵活调峰