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低成本羧甲基纤维素水凝胶制备及其吸附性能探索型实验设计

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实验技术与管理 2024年第2期41卷 81-89页

作者：包月平 Ganesh Kumar 胡晓展思辉张贺南开大学环境科学与工程学院天津300350 南洋理工大学材料科学与工程学院新加坡639798

羧甲基纤维素水凝胶分子内含有大量的羧基和羟基官能团,能够高效吸附水体中的有机污染物,同时由于水凝胶的易回收和生物相容性,目前已被广泛应用于印染废水处理。但传统的羧甲基纤维素水凝胶制备方法存在耗时长、成本高、污染重等问题... 详细信息

羧甲基纤维素水凝胶分子内含有大量的羧基和羟基官能团,能够高效吸附水体中的有机污染物,同时由于水凝胶的易回收和生物相容性,目前已被广泛应用于印染废水处理。但传统的羧甲基纤维素水凝胶制备方法存在耗时长、成本高、污染重等问题。该实验设计结合我国资源化发展和环境保护需要,以纤维素水凝胶为原料,以水代替部分传统有机溶剂,开发出一种室温下快速制备羧甲基纤维素水凝胶的绿色合成方案。合成时间从44 h缩短至约4h,制备成本降低约95%,同时减少了化学试剂的使用,避免了二次污染。实验选用典型染料亚甲基蓝作为模型污染物,考察了羧甲基纤维素水凝胶对其在不同水体环境中的吸附性能。

关键词：羧甲基纤维素水凝胶亚甲基蓝吸附

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水系锌离子电池电解液的溶剂化结构调控策略

中国科学:化学 2024年

作者：张嫚刘晓旭盛大伟李洋申泽骧陕西科技大学材料科学与工程学院南洋理工大学物理与数学学院

水系锌离子电池(AZIBs)具有成本低、安全性高和金属锌资源丰富等特点,近年来受到学术界和工业界的广泛重视.但是, AZIBs在循环过程中不可避免地存在枝晶生长、析氢反应和腐蚀问题.作为AZIBs的重要组成部分,电解液结构的优化对于增强AZIB... 详细信息

水系锌离子电池(AZIBs)具有成本低、安全性高和金属锌资源丰富等特点,近年来受到学术界和工业界的广泛重视.但是, AZIBs在循环过程中不可避免地存在枝晶生长、析氢反应和腐蚀问题.作为AZIBs的重要组成部分,电解液结构的优化对于增强AZIBs的性能至关重要.本文系统地分析了AZIBs的电解液结构模型,将电解液结构分为溶剂化结构、氢键网络和电解液/锌阳极界面三部分,并且主要针对电解液中的溶剂化结构,从电解液浓度调控、添加剂工程和固态化设计等方面总结了电解液溶剂化结构调控策略.本文为今后进一步研究和提升AZIBs的综合性能提供了方向性指引.

关键词：电解液结构溶剂化结构高浓电解液添加剂凝胶电解液水系锌离子电池

基于工况知识引导注意力时间卷积网络的烧结终点预测

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 447-453页

作者：方怡静蒋朝辉桂卫华潘冬中南大学自动化学院湖南长沙410083 南洋理工大学化学化工与生物工程学院新加坡637459

烧结终点位置的实时准确预测对于优化烧结工艺具有重要的意义.针对烧结过程中强非线性和动态时变性造成烧结终点高精度预测难的问题,本文提出了一种基于工况知识引导注意力时间卷积网络(AM–TCN)模型.首先,构建堆叠的时间卷积模块用于... 详细信息

烧结终点位置的实时准确预测对于优化烧结工艺具有重要的意义.针对烧结过程中强非线性和动态时变性造成烧结终点高精度预测难的问题,本文提出了一种基于工况知识引导注意力时间卷积网络(AM–TCN)模型.首先,构建堆叠的时间卷积模块用于充分提取烧结过程数据中深层次的非线性特征;其次,将历史工况知识引入注意力机制,引导模型在保留过程数据时序特征的同时区分不同特征的重要性;最后,构建预测模型用于烧结终点位置在线预测.工业数据实验表明,所提AM–TCN模型具有较好的烧结终点预测精度,对提升烧结过程热状态稳定性具有重要意义.

关键词：注意力机制时间卷积网络工况知识烧结终点预测

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星座卫星爆炸对空间碎片环境演化的影响分析

宇航学报 2024年第5期45卷 790-798页

作者：袁雨润杨科莹张景瑞李林澄北京理工大学宇航学院北京100081 北京航空航天大学宇航学院北京100191 南洋理工大学电气与电子工程学院新加坡639798

针对近年来巨型星座蓬勃发展和未来星座卫星爆炸解体对空间环境的隐患,构建了连续性方程与拓扑网络模型相结合的空间碎片环境演化模型,仿真分析了星座卫星爆炸与部署高度、卫星数量、任务后处置(PMD)时间的耦合作用对未来空间碎片环境... 详细信息

针对近年来巨型星座蓬勃发展和未来星座卫星爆炸解体对空间环境的隐患,构建了连续性方程与拓扑网络模型相结合的空间碎片环境演化模型,仿真分析了星座卫星爆炸与部署高度、卫星数量、任务后处置(PMD)时间的耦合作用对未来空间碎片环境的影响。结果表明,星座卫星爆炸会加剧空间环境的恶化,部署在1 200 km的1 440颗卫星星座,若卫星爆炸概率提升1%,总体空间物体数量将上升约18%,且在星座背景下,卫星任务后25年离轨处置的规则已无法满足空间环境可持续发展的需求。因此,减小星座卫星爆炸概率、发展高效的PMD策略对保障空间安全至关重要。

关键词：空间碎片演化模型星座卫星爆炸解体空间安全

面向全息MIMO 6G通信的电磁信道建模理论与方法

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1940-1950页

作者：黄崇文季然魏丽宫铁瑞陈晓明沙威杨军张朝阳 Yuen Chau 浙江大学信息与电子工程学院杭州310027 新加坡科技与设计大学新加坡487372 西安交通大学信息与通信工程学院西安710049 中兴通讯股份有限公司深圳518000 新加坡南洋理工大学新加坡639798

全息多输入多输出(HMIMO)是6G通信中的新兴技术,相应阵列由固定物理孔径下的密布天线单元组成。全息MIMO是电磁约束下Massive MIMO天线技术的拓展。全息MIMO系统在有效提升无线通信性能方面具有极大的潜力。比如,可用最小的功率损耗实... 详细信息

全息多输入多输出(HMIMO)是6G通信中的新兴技术,相应阵列由固定物理孔径下的密布天线单元组成。全息MIMO是电磁约束下Massive MIMO天线技术的拓展。全息MIMO系统在有效提升无线通信性能方面具有极大的潜力。比如,可用最小的功率损耗实现尽可能大的连续孔径,灵活控制目标方向的电磁波传输等。但是,由于全息MIMO系统包含大量的紧密分布的天线单元,且单元之间的距离小于半波长,因而造成严重的电磁耦合作用。这些耦合使传统的独立同分布的信道假设失效。因此,如何设计一个有效且贴近实际的信道建模成为当前全息MIMO研究中最具挑战性的问题之一。针对该挑战,该文研究了基于电磁场理论的4种信道建模方式,它们都能很好描述全息MIMO系统中的电磁波传输特征。第1种是基于平面格林函数的精确信道建模方式,该方式将自由空间中点对点的格林函数扩展到平面之间积分形式的格林函数,通过积分计算来构造两个全息MIMO平面之间的通信信道,但该方法的复杂度较高。第2, 3种方法则分别采用了平面波展开和球面波展开来近似全息MIMO的通信信道,这两种方案的复杂度更低。其中,基于平面波展开的信道建模形式相对简单,更适用于远场,但是会低估单元强耦合时的最大系统容量;基于球面波展开的信道建模能更好捕捉电磁波信道几何特征,但其复杂度较高。最后介绍基于随机格林函数的信道建模方法,主要描述富散射环境或瑞利信道中电磁波的随机特性。

关键词：全息MIMO通信电磁波理论信道建模

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仿生嗅觉感知系统气体识别和浓度估计模型

自动化学报 2024年第4期50卷 812-827页

作者：相洪涛张文文肖文鑫王磊王远西山西大学自动化与软件学院太原030006 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海理工大学理学院上海200093 南洋理工大学电气与电子工程学院新加坡639798 北京大学计算机学院北京100871 同济大学电子与信息工程学院上海201804

常用气体检测模型需要使用气体传感器阵列响应信号的稳态值对气体进行种类识别和浓度估计,而在实际环境中,气体一般处于动态变化的状态,气体传感器阵列响应信号难以达到稳态值或长时间维持稳定状态.针对上述问题,提出一种由动态小波残... 详细信息

常用气体检测模型需要使用气体传感器阵列响应信号的稳态值对气体进行种类识别和浓度估计,而在实际环境中,气体一般处于动态变化的状态,气体传感器阵列响应信号难以达到稳态值或长时间维持稳定状态.针对上述问题,提出一种由动态小波残差卷积神经网络(Dynamic wavelet residual convolutional neural network, DWRCNN)子模型和权重信号自注意力(Weighted signal self-attention, WSSA)子模型组成的气体检测模型.该模型可以直接使用气体传感器阵列的原始动态响应信号对动态变化的气体进行成分识别,并进一步对每种成分气体的浓度在线估计.通过搭建的仿生嗅觉感知系统对模型的性能进行评估,实验结果表明,与常用气体识别模型相比, DWRCNN能获得接近100%气体识别准确率,且在线训练时间短,收敛速度快;与常用气体浓度估计模型相比, WSSA浓度估计模型能够大幅提高气体浓度估计精度,并能同时对不同气体都保持较高气体浓度估计精度,解决了动态环境中仿生嗅觉感知系统需要针对不同气体选择不同最优气体浓度估计模型问题.

关键词：气体识别浓度估计仿生嗅觉感知系统注意力机制

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微生物加固研究可视化试验系统的开发与应用

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第3期46卷 73-79页

作者：李俊何想张瑾璇赵常肖杨刘汉龙重庆大学土木工程学院重庆400045 南洋理工大学土木与环境学院新加坡639798

微生物加固是近十几年来兴起的绿色低碳建筑技术,在地基处理、边坡治理、混凝土裂缝修复等方面具有较好的应用前景。微生物加固涉及复杂的生物-物理-化学动态过程,需要开发实时可视化系统对其反应机理和加固机制进行研究。分析微生物加... 详细信息

微生物加固是近十几年来兴起的绿色低碳建筑技术,在地基处理、边坡治理、混凝土裂缝修复等方面具有较好的应用前景。微生物加固涉及复杂的生物-物理-化学动态过程,需要开发实时可视化系统对其反应机理和加固机制进行研究。分析微生物加固可视化系统研发的必要性,提出微生物加固可视化试验系统由溶液输送系统、微反应器、观测系统、环境控制及监测系统组成的主要构造思路,其中溶液输送系统用于进样和控制流场边界条件,微反应器作为反应模具,观测系统用于反应过程的实时观测,环境控制及监测系统用于控制温度、光照等外部环境条件并获取流体压力等反馈数据。研究以图像处理为主,辅以环境监测的试验数据获取方法,提出相应的试验结果分析方法。结果表明:微生物加固可视化系统既能直接获取加固过程图像和渗透压力变化数据,亦能与扫描电镜等微观试验手段相结合进行材料表征和微观力学特性分析;开发的试验系统能用于微生物加固的微观实时研究,为微生物加固微观机制研究提供了新的手段,有利于揭示微生物加固机理。

关键词：微生物加固试验系统生物矿化微生物诱导碳酸钙沉淀微流控

离散优化框架下的多基线InSAR相位解缠方法

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测绘学报 2024年第3期53卷 473-481页

作者：岳佳伟黄其欢刘辉马张烽河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100 华北水利水电大学测绘与地理信息学院河南郑州450046 南洋理工大学新加坡地球观象站新加坡639798

多基线相位解缠技术通过扩展InSAR干涉相位的模糊度区间,突破了单基线解缠的相位连续性限制。然而,相位噪声始终困扰着多基线解缠,聚类分析算法能够在一定程度上抑制噪声,但聚类簇边界的相位连续性难以保障。针对该问题,本文提出了一种... 详细信息

多基线相位解缠技术通过扩展InSAR干涉相位的模糊度区间,突破了单基线解缠的相位连续性限制。然而,相位噪声始终困扰着多基线解缠,聚类分析算法能够在一定程度上抑制噪声,但聚类簇边界的相位连续性难以保障。针对该问题,本文提出了一种离散优化多基线InSAR抗噪相位解缠方法,该方法将经典的多基线解缠模型转化为离散优化问题,构建了多基线解缠解析框架。本文方法以双向遍历的形式求解相位模糊度,针对相位噪声引起的模糊度个数突变问题,采用分块聚类的策略予以校正,提高了算法的抗噪稳健性,解决了聚类簇边界跳变问题。本文基于模拟数据集及实测数据集验证了本文方法的有效性。结果表明,本文方法相对于传统聚类方法,均方根误差减少了约20%。

关键词：多基线 InSAR相位解缠离散优化聚类分析相位连续性假设

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基于数字孪生的机场人群智慧管控技术

系统仿真学报 2024年第1期36卷 27-38页

作者：钟竞辉林育钿李稳强蔡文桐华南理工大学计算机科学与工程学院广东广州510000 广东省机场管理集团有限公司广东广州510000 南洋理工大学计算机科学与工程学院新加坡639798

针对机场人群应急管控和管理智能化的需求,提出基于数字孪生的机场人群智慧管控方案。构建了包含数据层、建模层、功能层和应用层四维度的一体化人群管控系统框架,并对5个重要应用模块进行了探讨和应用效果展示。该方案通过利用数据驱... 详细信息

针对机场人群应急管控和管理智能化的需求,提出基于数字孪生的机场人群智慧管控方案。构建了包含数据层、建模层、功能层和应用层四维度的一体化人群管控系统框架,并对5个重要应用模块进行了探讨和应用效果展示。该方案通过利用数据驱动的人群仿真模型和智能优化算法,实现机场人群状态的动态预测和管控优化,能有效提升机场人群管控的效率和智能化水平,为建设智慧机场提供技术支撑。

关键词：数字孪生人群仿真人群智慧管控智慧机场智能优化算法

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