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基于ReaxFF力场的纤维素水热过程机理研究

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化工学报 2024年

作者：梁宁张守玉刘思梦黄健添吕邦勇杨楚轲胡南吴玉新上海理工大学能源与动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院清华大学能源与动力工程系

使用Materials Studio软件建立并优化纤维素-水模型体系，利用LAMMPS软件对其进行水热过程的分子动力学模拟，模拟研究了水热体系内纤维素水热产物的演变规律及其水热反应机理。结果表明：温度是影响纤维素水热产物分布的重要因素。随... 详细信息

使用Materials Studio软件建立并优化纤维素-水模型体系，利用LAMMPS软件对其进行水热过程的分子动力学模拟，模拟研究了水热体系内纤维素水热产物的演变规律及其水热反应机理。结果表明：温度是影响纤维素水热产物分布的重要因素。随着水热温度的增加，纤维素分解加剧，体系内水热固相产物相对含量急剧下降，固相产物的芳香性和热值增高，亲水性降低；重质焦油、轻质焦油的相对含量均先增加后降低，焦油二次裂解为小分子反应加剧；随着水热温度的增加，体系内CO2和H2生成量均持续升高，甲酸生成量呈先升高后降低的趋势，甲醛生成量差异较小。模拟结果亦表明H2O分子主要以水合氢离子(H3O+)的形式参与纤维素水热反应，随着水热温度的升高，体系中水分子的电离反应与纤维素的脱水反应均增强。纤维素水热机理分析表明水热过程中纤维素的解聚包括分解为葡萄糖和脱水为左旋葡聚糖两条路径，而葡萄糖单体重排异构过程中会经历烯二醇三种过渡态结构，不同的结构通过脱水、逆羟醛缩合等反应分别生成呋喃类和醇醛类等主要中间产物。通过纤维素水热反应机理的分析，可为生物质水热转化提供理论指导。

关键词：生物质水热处理纤维素 ReaxFF反应力场反应路径

不同掺杂量Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)透明陶瓷的制备与性能

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 828-835页

作者：陈宇洋毕愿朱丹阳贺宁桐胡辰王雁斌张芳李江中国科学院上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心上海201899 中国科学院大学北京100049 武汉工程大学材料科学与工程学院武汉430205 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

为了满足高能射线成像对闪烁陶瓷的应用要求,并探究Eu^(3+)掺杂量对陶瓷微观结构和光学性能的影响,采用液相共沉淀法合成了不同Eu^(3+)掺杂量的Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)(x=0、0.02、0.06、0.10、0.14、0.18)粉体并通过真空预烧... 详细信息

为了满足高能射线成像对闪烁陶瓷的应用要求,并探究Eu^(3+)掺杂量对陶瓷微观结构和光学性能的影响,采用液相共沉淀法合成了不同Eu^(3+)掺杂量的Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)(x=0、0.02、0.06、0.10、0.14、0.18)粉体并通过真空预烧结合热等静压烧结,制备出Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)透明陶瓷。随着Eu^(3+)掺杂量的增加,陶瓷直线透过率先升高后降低,在x=0.10时达到最高(71.4%@611 nm)。Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)陶瓷的光致激发光谱和光致发光光谱证明了Eu^(3+)掺杂量的增加能够提升陶瓷的吸收峰和发射峰强度。陶瓷在X射线激发下的发光强度随着Eu^(3+)掺杂量的升高呈现先升高后降低的趋势,在Eu^(3+)掺杂量(摩尔分数)为3%时达到最高。Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)陶瓷在可见光和X射线激发下都呈现强烈的红光发射,与硅光电二极管光谱响应有着良好的耦合性。

关键词：透明陶瓷闪烁陶瓷发光性能

基于三维肠道细胞模型的宿主与食源性致病菌互作的研究进展

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食品与发酵工业 2024年

作者：徐晓庆夏雪娟宋仪洋董庆利李卓思上海理工大学健康科学与工程学院

体外肠道模型是研究食源性致病菌与宿主相互作用的重要工具。传统二维肠道细胞模型是最常用的体外培养模型，但是由于不能有效模拟人体的生理特征存在一定的局限性。新型三维肠道细胞模型，能更好地模拟人体肠道的微结构、生理功能和微... 详细信息

体外肠道模型是研究食源性致病菌与宿主相互作用的重要工具。传统二维肠道细胞模型是最常用的体外培养模型，但是由于不能有效模拟人体的生理特征存在一定的局限性。新型三维肠道细胞模型，能更好地模拟人体肠道的微结构、生理功能和微环境，已逐渐成为研究肠道生理病理、肠道微生物群、病原体与宿主互作的有力工具。该文首先介绍肠道的基本构造和主要细胞亚型的特征；其次，分析并讨论了典型食源性致病菌与宿主之间的相互作用；最后，重点综述并讨论了多细胞球体、肠道类器官、器官芯片和三维生物打印4种3D细胞培养模型的构建方法，以及其在食源性致病菌中的研究进展和未来方向。该文将为食源性致病菌感染肠道相关基础研究和应用研究中最优模型的选择提供科学参考。

关键词：肠道食源性致病菌三维细胞模型肠道类器官器官芯片

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基于激光扫描的废弃玻璃目标分拣优化方法

激光杂志 2024年第3期45卷 269-273页

作者：杨波许振明鲁瑛琦上海交通大学中英国际低碳学院上海201306 上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

废弃玻璃分拣时存在分拣效果差、耗时长的问题,为此提出一种基于激光扫描的废弃玻璃目标分拣优化方法。利用激光扫描获取玻璃点云数据,将原始点云数据加工成切片数据并压缩,通过最小二乘法控制点云数据误差,以此获取所需待分拣区域目标... 详细信息

废弃玻璃分拣时存在分拣效果差、耗时长的问题,为此提出一种基于激光扫描的废弃玻璃目标分拣优化方法。利用激光扫描获取玻璃点云数据,将原始点云数据加工成切片数据并压缩,通过最小二乘法控制点云数据误差,以此获取所需待分拣区域目标数据。利用图像阈值分割法,通过各目标间的差距度量完成区域图像前景和背景分割,使用四叉树方法分解包含目标的前景图像控制点重建背景,通过高斯滤波器平滑处理背景图像提取废弃玻璃特征,最终采用模板匹配方法寻找废弃玻璃目标,从而实现分拣工作。实验结果表明,所提方法分拣的废弃玻璃与实际结果一致,并且分拣时间低于1.5 s,验证了该方法的分拣效果好,应用价值更高。

关键词：废弃玻璃目标激光线扫描玻璃缺陷图像阈值分割差距度量

“城市矿产”资源产生及其供给潜力:以金属铌为例

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中国科学：地球科学 2024年第8期54卷 2625-2632页

作者：曾现来 Moisés GÓMEZ Mahmoud BAKRY 耿涌李金惠清华大学环境学院北京100084 上海交通大学环境科学与工程学院上海200240 上海交通大学国际与公共事务学院上海200030

“碳中和”战略正在重塑全球资源流动和循环利用的格局,迅速增长的“城市矿产”(也称为二次资源)作为地质矿产的延伸,在资源供给和平衡方面发挥着越来越重要的作用.铌是一种关键金属,但目前缺乏对其可持续性的研究.循环利用的基本原则... 详细信息

“碳中和”战略正在重塑全球资源流动和循环利用的格局,迅速增长的“城市矿产”(也称为二次资源)作为地质矿产的延伸,在资源供给和平衡方面发挥着越来越重要的作用.铌是一种关键金属,但目前缺乏对其可持续性的研究.循环利用的基本原则是尽可能的在其全生命周期过程中高效利用该金属,对此,我们评估了含铌材料在报废过程中的损耗,揭示了最大限度减少此类损耗的必要性,阐明了全生命周期中含“城市矿产”和合金的利用过程.根据对大多数铌应用产生的“城市矿产”预测,如果不进行回收利用,到2090年可能会损失16.8万吨.相反,如果金属铌的回收利用率增至90%,预计其损失将减少到1.6万吨.因此,需要探索各种措施,以实现从线性经济到循环经济的无缝过渡,促进铌资源的可持续利用.

关键词：铌 “城市矿产” 循环经济回收利用可持续性

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基于改进人工势场法的机织机器人避障路径规划

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东华大学学报（自然科学版） 2024年第2期50卷 113-120页

作者：吴琪孟婥李硕许高平段健琦东华大学机械工程学院上海

针对机织机器人自动化作业时的避障问题,提出基于改进人工势场法的三维避障路径规划算法。利用改进人工势场法中斥力势场函数,引入修正系数,在机织机器人陷入局部极小值点时增加虚拟障碍物,破坏其在虚拟力下的平衡状态,解决了人工势场... 详细信息

针对机织机器人自动化作业时的避障问题,提出基于改进人工势场法的三维避障路径规划算法。利用改进人工势场法中斥力势场函数,引入修正系数,在机织机器人陷入局部极小值点时增加虚拟障碍物,破坏其在虚拟力下的平衡状态,解决了人工势场法无法到达目标位置和局部极小值点的问题。通过体素化网格方法和快速凸包算法处理障碍物点云数据,重建实际障碍物模型,提高了碰撞检测效率。仿真结果表明,以点云数据重建障碍物模型并采用改进人工势场算法规划出的避障路径使机织机器人成功到达目标位置,末端位置精度平均提高37%,并避免陷入局部极小值点。

关键词：改进人工势场法机织机器人避障路径规划点云数据纤维预制体

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不同解冻方式对金枪鱼品质特性的影响

上海海洋大学学报 2024年第5期33卷 1283-1291页

作者：仝潇洋张怡刘宝林逄金鑫寇兴然邬松恒邴岐杰乔勇进上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海市农业科学院作物育种栽培研究所上海201403 上海应用技术大学香料香精技术与工程学院上海201418 上海曼透鲔业国际贸易有限公司上海200433

金枪鱼富含蛋白质和多不饱和脂肪酸,是主要的深海商品食用鱼。为减少其营养流失和品质下降,捕捞后需立即进行冷冻保存。因此,为了提高金枪鱼的食用品质,冷冻金枪鱼的解冻工艺成为影响金枪鱼产业发展的关键技术。为探究不同解冻方式对金... 详细信息

金枪鱼富含蛋白质和多不饱和脂肪酸,是主要的深海商品食用鱼。为减少其营养流失和品质下降,捕捞后需立即进行冷冻保存。因此,为了提高金枪鱼的食用品质,冷冻金枪鱼的解冻工艺成为影响金枪鱼产业发展的关键技术。为探究不同解冻方式对金枪鱼品质的影响,从持水性、色泽、质地、抗氧化性、新鲜度和微观结构等方面对3种解冻方式(盐水解冻,ST;冷藏解冻,RT;低压静电场解冻,LV)进行了比较研究。结果表明,解冻方式对金枪鱼品质有显著影响。ST组可更好地保持金枪鱼肉的持水性(79.878%±3.913%)和新鲜度[(8.750±0.495)mg/100 g]。但ST组具有较高的氧化水平和微观结构损伤。RT组在色泽、质地和氧化抑制作用方面显著优于ST组;但RT组解冻损失率高、新鲜度差。相比于其他两种解冻方式,LV组能够更好地保持金枪鱼肉的色泽、质地、新鲜度[(8.367±0.404)mg/100 g]和持水性(77.827%±0.215%),并可有效抑制金枪鱼解冻过程中的脂质和蛋白质氧化水平,微观结构损伤最小。综上所述,低压静电场解冻可较好的保持金枪鱼肉品质。本文为提升冷冻鱼类产品的解冻品质提供了理论依据和实践探索。

关键词：金枪鱼品质特性解冻低压静电场

基于BSIM⁃CMG紧凑模型的NSFET直流特性建模

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半导体技术 2024年第5期49卷 442-448页

作者：陈光前王悦杨唐敏刘伟景上海电力大学电子与信息工程学院上海200090 中芯国际集成电路制造有限公司上海310000

随着半导体制造工艺技术的发展,纳米片场效应晶体管(NSFET)成为下一代集成电路的核心器件,建立能准确描述NSFET特性的SPICE模型对提高基于NSFET的集成电路设计的成功率和缩短先进工艺的开发周期至关重要。结合Sentaurus TCAD仿真与伯克... 详细信息

随着半导体制造工艺技术的发展,纳米片场效应晶体管(NSFET)成为下一代集成电路的核心器件,建立能准确描述NSFET特性的SPICE模型对提高基于NSFET的集成电路设计的成功率和缩短先进工艺的开发周期至关重要。结合Sentaurus TCAD仿真与伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管公共多栅(BSIM⁃CMG)紧凑模型,对NSFET进行直流特性建模。使用器件模型提取工具XModel提取器件的直流特性参数,包括单器件参数提取、温度及自热效应参数提取。结果表明,单器件直流特性参数提取平均误差小于5%,温度及自热效应的参数提取结果精准度较好,验证了模型的准确性。最后,构建并验证分组模型与工艺角模型。这些模型能准确描述不同尺寸和工艺波动对NSFET器件特性的影响,为加快高性能、低功耗NSFET的开发提供理论参考和实践指导。

关键词：纳米片场效应晶体管(NSFET) TCAD 伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管公共多栅(BSIM⁃CMG)紧凑模型直流特性参数提取

塑料排水板地基侧向变形的模型试验与仿真分析

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水文地质工程地质 2024年

作者：吴其长徐方张期树彭扬发韩諝阮波杨奇中南大学土木工程学院湖南铁院土木工程检测有限公司中南林业科技大学土木工程学院中机国际工程设计研究院有限责任公司

为探明不同预压模式下塑料排水板（prefabricated vertical drains，PVD）处理软土地基的侧向变形特性，以指导软土地区相关工程的设计与施工，通过室内大比例模型试验对比分析堆载预压和真空联合堆载预压下PVD地基的侧向变形特性。此... 详细信息

为探明不同预压模式下塑料排水板（prefabricated vertical drains，PVD）处理软土地基的侧向变形特性，以指导软土地区相关工程的设计与施工，通过室内大比例模型试验对比分析堆载预压和真空联合堆载预压下PVD地基的侧向变形特性。此外，结合有限元仿真分析，系统研究真空联合堆载预压下堆载速率（LR）、堆载大小(ps)和真空压力大小(|pv|)对PVD地基侧向变形的影响规律。研究表明：真空联合堆载预压相较堆载预压可以匹配更快的堆载速率和更大的堆载，且达到最大堆载后的后续固结阶段，PVD地基的向外侧向变形并无明显增长，反观堆载预压工况，地基的最大向外侧向变形仍可增长达10%，局部深度位置侧向变形可增长超30%。真空联合堆载预压下PVD地基的侧向变形轮廓整体随ps与LR的增加及|pv|的减小而向预压区外侧移动，且地基的侧向变形速率及最大向外侧向变形(δom)深度随之增加。此外，堆载施加过程中PVD地基的向外侧向变形呈阶梯型规律增加，其最大值δom近似随ps增加而线性增大，随LR增加及|pv|减小而非线性增长。同等荷载改变量下，|pv|的改变相较于ps改变对地基侧向变形的影响更为显著。研究结果可为真空联合堆载预压处理软土地基的分析与设计提供参考。

关键词： PVD地基真空联合堆载预压侧向变形模型试验有限元分析