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磁性微型机器人的自动化操控研究综述

控制理论与应用 2024年第4期41卷 667-680页

作者：刘佳徐天添吴新宇中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研... 详细信息

微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研究中有着广泛的应用前景.经历几十年的发展,研究人员在机器人的结构设计、微纳制作和伺服控制方面贡献了许多重要理论和实践成果.本文旨在介绍自动化方法在磁性微型机器人中的应用,主要包含运动建模、闭环控制和路径规划方面的研究内容,并讨论磁性软体微型机器人在建模与运动控制方面存在的挑战.最后,提出磁性微型机器人在控制与规划方面的研究方向.

关键词：磁驱动磁性微型机器人磁性软体微型机器人闭环控制路径规划

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基于LHP的数据中心服务器芯片级散热技术

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 126-131页

作者：薛志虎艾邦成曲伟中国航天空气动力技术研究院北京100074

针对绿色数据中心的高效散热和节能降耗需求,开展了基于环路热管的数据中心服务器芯片级散热技术研究,完成了高性能环路热管在真实服务器上的应用开发和不同冷端温度条件下的测试实验.实验结果显示:在相同测试条件下,液冷式环路热管对... 详细信息

针对绿色数据中心的高效散热和节能降耗需求,开展了基于环路热管的数据中心服务器芯片级散热技术研究,完成了高性能环路热管在真实服务器上的应用开发和不同冷端温度条件下的测试实验.实验结果显示:在相同测试条件下,液冷式环路热管对服务器芯片的控温值比传统翅片热沉结构降低29~32℃,风冷式环路热管对服务器芯片的控温值比传统翅片热沉结构降低29~30℃,为提高数据中心的供水温度和送风温度而降低数据中心制冷能耗创造了条件.采用环路热管芯片级散热技术的服务器整机噪声值降低25~30 dB,改善了机房内人机环境的友好性.

关键词：数据中心服务器电子散热芯片级节能环路热管

微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)深度处理某树脂厂二级出水效果与机制

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环境工程技术学报 2024年第4期14卷 1158-1166页

作者：陈洋倪鹏飞吴春笃张波征晓勇江苏大学环境与安全工程学院常州江苏大学工程技术研究院江苏环川环境工程有限公司

针对传统生物降解对树脂废水中苯系物、聚乙烯醇等大分子有机物降解效果不好、达不到排放标准的问题,构建微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系,对某树脂厂二级出水进行深度处理。对比了微气泡O_(3)曝气与普通O_(3)曝气的化学需氧量(COD)降解效果... 详细信息

针对传统生物降解对树脂废水中苯系物、聚乙烯醇等大分子有机物降解效果不好、达不到排放标准的问题,构建微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系,对某树脂厂二级出水进行深度处理。对比了微气泡O_(3)曝气与普通O_(3)曝气的化学需氧量(COD)降解效果,考察了进气O_(3)浓度、H_(2)O_(2)浓度、初始pH对微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系降解COD效果的影响,通过总有机碳验证体系的矿化效果,通过电子顺磁共振谱仪(EPR)检测微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系中的活性物质,最后通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析降解前后废水中主要有机物的种类,并对微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系降解COD的机制与路径进行分析。结果表明:1)微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系中微气泡粒径主要分布在10~50μm,平均粒径为32.82μm;与普通O_(3)曝气方式进行对比,微气泡O_(3)体系对COD降解率更高,说明微气泡可以延长O_(3)气泡上升时间,增加O_(3)气泡比表面积,提高O_(3)传质系数和利用率。2)微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系降解COD,当O_(3)浓度为60 mg/L、H_(2)O_(2)浓度为29.37 mmol/L、pH为7时,反应60 min后,微气泡O_(3)/H_(2)O_(2)体系对树脂厂二级出水的COD降解率为89.53%,处理后出水COD为15.05 mg/L,可达到GB 31572—2015《合成树脂工业污染物排放标准》。3)EPR试验表明,H_(2)O_(2)可以促进微气泡O_(3)体系产生更多的超氧自由基(·O_(2)^(-))和羟基自由基(·OH),从而提高体系的氧化能力和对COD的降解效果。根据GC-MS结果推断O_(3)/H_(2)O_(2)体系降解COD的可能路径,即树脂厂二级出水以长链烷烃和环烷烃类为主的大分子物质在O_(3)的作用下断链、开环,在·OH等自由基的作用下矿化或降解为以小分子有机酸为主的小分子物质。

关键词：微气泡O_(3) 过氧化氢(H_(2)O_(2)) 羟基自由基(·OH) 有机物树脂废水深度处理

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空间结构用微振动控制阻尼器动态特性测试

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 508-513,619页

作者：朱琛刘兴天周晓东赵枝凯赵发刚周徐斌上海卫星工程研究所上海201109 上海航天装备微振动环境模拟工程技术研究中心上海201109 上海航天技术研究院上海201109

空间桁架是有效载荷的常用支撑结构,由于有效载荷的振动敏感性,为保证有效载荷的在轨性能,保持桁架结构的稳定性,需要对桁架结构的低频振动进行抑制。液体阻尼器具有良好的阻尼性能,常用于卫星结构的振动抑制。对液体阻尼器的动态特性... 详细信息

空间桁架是有效载荷的常用支撑结构,由于有效载荷的振动敏感性,为保证有效载荷的在轨性能,保持桁架结构的稳定性,需要对桁架结构的低频振动进行抑制。液体阻尼器具有良好的阻尼性能,常用于卫星结构的振动抑制。对液体阻尼器的动态特性进行了理论分析和试验研究,使用激振器进行激励加载,获取了输入加速度和输出动态力的关系,求解了阻尼器的动刚度及阻尼系数。测试结果表明,该阻尼器可实现较大范围的阻尼系数,阻尼系数较未充液增加10倍以上,具有低频大阻尼、高频小阻尼的特性,可满足空间桁架结构减振需求,对空间结构的振动控制具有较强的工程意义。

关键词：液体阻尼器动刚度阻尼系数激振器滞回曲线

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数值研究太阳调制引发的银河宇宙线正电子的各向异性

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1299-1313页

作者：刘新铭宋小健耿泽坤罗熙济南大学物理科学与技术学院济南250022 山东高等技术研究院济南250100

能量低于30 GeV的银河宇宙线正电子进入日球层时会与太阳风以及冻结在其中的日球层磁场发生相互作用,太阳风对流、扩散、漂移的综合调制效应会导致银河宇宙线正电子通量出现各向异性.本研究利用帕克(Parker)传输方程描述正电子在日球层... 详细信息

能量低于30 GeV的银河宇宙线正电子进入日球层时会与太阳风以及冻结在其中的日球层磁场发生相互作用,太阳风对流、扩散、漂移的综合调制效应会导致银河宇宙线正电子通量出现各向异性.本研究利用帕克(Parker)传输方程描述正电子在日球层中的传输过程,将日球层顶(120 AU)的局地星际能谱作为边界条件,利用交替方向隐式方法(ADI)求解传输方程,计算银河宇宙线正电子的通量,接着计算银河宇宙线正电子的梯度,最后计算出0.01 GeV,0.1 GeV,1 GeV能量的正电子的极向各向异性和径向各向异性.研究发现:(1)由于低能量正电子的漂移几乎为0,因此极向各向异性仅由扩散决定,它的绝对值在日球层南北半球相同纬度上相等并且在黄道面处的值为0;高能量的正电子受到了漂移作用的影响,导致极向各向异性在黄道面处的值不为0,南北半球相同纬度上的绝对值也不相等.(2)低能量正电子的径向各向异性仅由扩散和对流决定;高能量正电子的径向各向异性由扩散、对流、漂移三者共同决定.另外,黄道面处正电子的极向梯度为0,因此任何能量的正电子在此处的径向各向异性也只由扩散和对流决定;正电子在日球层高纬度地区由于扩散和漂移较大,从而具有较大的径向各向异性.

关键词：宇宙线正电子太阳调制数值模拟扩散系数梯度各向异性

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乌梁素海黄苔分布及其关键影响因素研究

环境工程技术学报 2024年第3期14卷 879-888页

作者：张晓蝶崔江龙熊瑛张列宇南华大学中国环境科学研究院北京市水科学技术研究院

黄苔暴发是乌梁素海水环境和水生态健康的重要环境问题,识别黄苔分布并探究其关键影响因子对预防黄苔暴发以及进行科学管控具有重要的现实意义。以2013—2020年卫星遥感影像以及无人机航拍数据为基础,利用随机森林方法识别乌梁素海黄苔... 详细信息

黄苔暴发是乌梁素海水环境和水生态健康的重要环境问题,识别黄苔分布并探究其关键影响因子对预防黄苔暴发以及进行科学管控具有重要的现实意义。以2013—2020年卫星遥感影像以及无人机航拍数据为基础,利用随机森林方法识别乌梁素海黄苔分布并进行面积统计,利用灰色关联度模型筛选影响黄苔面积变化的关键因子。结果表明:通过十折交叉验证随机森林模型在训练集上的精确度达到99%,在测试集上的平均精确度达到92.8%。从年际变化趋势来看,黄苔面积在2014—2015年、2016—2017年波动较大,前者从18.92 km^(2)降至10.59 km^(2),后者从13.31 km^(2)升至22.48 km^(2),而其他年份黄苔面积相对稳定;从空间变化看,黄苔在乌梁素海入口区和湖心区分布更为密集。灰色关联分析结果显示,不同生长期的黄苔面积与水质指标的关联性呈现动态变化,5月黄苔面积受水温和有机物浓度影响显著,6—8月受综合环境因素(水温、有机物及氮磷营养盐浓度)影响较大,9月受氮磷营养盐浓度及生物竞争关系影响较强。研究揭示了黄苔生长与水质指标和生物竞争等影响因素的复杂交互关系。

关键词：乌梁素海黄苔随机森林灰色关联度

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氢含量对氢化锆相结构和残余应力的影响

稀有金属 2024年第1期48卷 138-144页

作者：白伟王文科王智辉闫国庆张建东王力军中国有研科技集团有限公司生物冶金国家工程实验室北京101407 有研资源环境技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

氢化锆是核反应堆理想的固体中子慢化剂,在制备过程中随着基体氢含量的增加,氢化物依次发生α→β→δ→ε的相转变,从而导致氢化锆基体中产生内应力,进一步导致氢化锆开裂。研究了氢化锆相组成、相结构和应力与氢含量的关系。采用X射... 详细信息

氢化锆是核反应堆理想的固体中子慢化剂,在制备过程中随着基体氢含量的增加,氢化物依次发生α→β→δ→ε的相转变,从而导致氢化锆基体中产生内应力,进一步导致氢化锆开裂。研究了氢化锆相组成、相结构和应力与氢含量的关系。采用X射线衍射(XRD)表征了样品的物相组成,H/Zr(原子比)为0.8时样品含α,γ,δ相,H/Zr为1.2和1.45时样品含γ和δ相,H/Zr为1.60和1.64时样品均只含δ相,H/Zr为1.85和1.90时样品均只含ε相,结果表明氢化锆中氢含量与物相组成的对应关系基本符合样品Zr-H相图。对XRD结果进行精修分析,得到δ相(面心立方(fcc))和ε相(面心四方(fct))氢化物晶格常数与氢含量的关系为:随着氢含量的增加,δ相氢化锆晶格常数a逐渐变大,晶胞体积也逐渐变大;氢含量越大,ε相氢化锆晶格常数a越大,c则越小,晶胞体积也更大。利用X射线衍射应力仪测量了样品表面残余应力,结果表明Zr-1Nb合金表面应力为压应力,大小为-163.7 MPa;氢化锆表面则为拉应力,结果表明:H/Zr为1.57时,表面应力是12.2 MPa;H/Zr为1.67时,表面应力是18.6 MPa;H/Zr为1.74时,表面应力是30.8 MPa;随着氢含量的增加,残余应力逐渐增大。

关键词：锆合金残余应力氢化物晶格常数

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氯代乙烯的厌氧微生物还原脱氯特性

环境科学 2024年第2期45卷 1080-1089页

作者：李伟刘贵平刘峻吕良华乔文静余欣张晓旸蒋建东南京农业大学生命科学学院农业农村部农业环境微生物重点实验室南京210095 江苏省环境科学研究院江苏省环境工程重点实验室南京210036

四氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE)是地下水中典型的卤代有机化合物,严重威胁生态环境与人体健康.为获得氯代乙烯高效厌氧降解菌剂并探究其在污染地下水中的应用潜能,利用某工业污染场地的地下水,通过投喂PCE或TCE进行长期富集培养,获得了可... 详细信息

四氯乙烯(PCE)和三氯乙烯(TCE)是地下水中典型的卤代有机化合物,严重威胁生态环境与人体健康.为获得氯代乙烯高效厌氧降解菌剂并探究其在污染地下水中的应用潜能,利用某工业污染场地的地下水,通过投喂PCE或TCE进行长期富集培养,获得了可将PCE和TCE完全脱氯成无毒乙烯的厌氧菌剂W-1.菌剂W-1的PCE和TCE脱氯速率分别是(120.1±4.9)μmol·(L·d)^(-1)和(172.4±21.8)μmol·(L·d)^(-1).16S rRNA基因扩增子测序和qPCR结果表明,98.3μmol PCE还原脱氯至顺-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)时,Dehalobacter丰度从1.9%增长至57.1%,基因拷贝数每释放1μmol Cl-增加1.7×10^(7)copies;cis-1,2-DCE完全还原脱氯至乙烯时,Dehalococcoides丰度从1.1%增长至53.8%;PCE完全还原脱氯至乙烯过程中Dehalococcoides基因拷贝数每释放1μmol Cl^(-)增加1.7×10^(8)copies.以上结果说明Dehalobacter与Dehalococcoides协同互作实现PCE完全降解解毒.当菌群W-1以TCE为电子受体时,222.8μmol TCE完全还原脱氯至乙烯时候,Dehalococcoides丰度从(29.1±2.4)%增长至(77.7±0.2)%,基因拷贝数每释放1μmol Cl-增加(1.9±0.4)×10^(8)copies.结合PCR和Sanger测序,获得了菌剂W-1中主要脱卤菌Dehalococcoides LWT1较完整的16S rRNA基因序列,其与*** strain 19516S rRNA基因序列相似度达100%.将菌群W-1添加至受TCE(418.7μmol·L^(-1))污染的地下水中,28 d内实现了(69.2±9.8)%的TCE被完全脱毒至乙烯,TCE脱氯速率为(10.3±1.5)μmol·(L·d)^(-1).研究成果可为PCE或TCE污染地下水开展厌氧微生物修复提供菌剂资源和理论指导.

关键词：四氯乙烯(PCE) 三氯乙烯(TCE) 厌氧微生物还原脱氯有机卤呼吸细菌脱卤拟球菌(Dehalococcoides)

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弱酸条件下含铷云母浮选研究

稀有金属 2024年第2期48卷 296-304页

作者：杨刚车小奎郑其王雷罗毅中国有研科技集团有限公司生物冶金国家工程实验室北京100088 有研资源环境技术研究院(北京)有限公司北京101400 北京有色金属研究总院北京100088

铷是一种典型的稀散金属、重要的战略资源,铷的选矿技术最近几年也得到了不断的发展。考察了长石和含铷锂云母两种纯矿物在不同捕收剂、pH、调整剂条件下的可浮性差异,并通过红外光谱测试、zeta电位测试、X射线光电子能谱(XPS)测试等方... 详细信息

铷是一种典型的稀散金属、重要的战略资源,铷的选矿技术最近几年也得到了不断的发展。考察了长石和含铷锂云母两种纯矿物在不同捕收剂、pH、调整剂条件下的可浮性差异,并通过红外光谱测试、zeta电位测试、X射线光电子能谱(XPS)测试等方法研究药剂与云母、长石的作用机制。结果表明:在pH为6,草酸用量为300 g·t^(-1),捕收剂总量为5×10^(-4) mol·L^(-1),十二胺与十二烷基磺酸钠的比例为1∶1时,含铷锂云母回收率达到83%,长石回收率为9%,长石和含铷锂云母得到了很好的分离。红外光谱发现,组合捕收剂在锂云母与长石的吸附是物理吸附且锂云母表面还能形成氢键;XPS研究发现,组合药剂会与锂云母的铝形成化学吸附;电位测试发现,单一捕收剂作用时,锂云母与长石的电位有正向或者负向的移动,组合捕收剂相对于十二胺单独作用时,有负向的移动,十二胺的吸附减少。

关键词：铷锂云母长石浮选