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多孔钛合金拓扑优化设计及性能研究

稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 807-814页

作者：张永弟孙宝钰王伟志杨光河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018

为了得到具有良好力学性能和高渗透性的钛合金多孔结构,需要在多孔结构的孔隙率与强度之间保持权衡。以人体膝关节胫骨假体为研究对象,首先,根据胫骨受力状态,采用拓扑优化设计并重构不同载荷工况下的抗压、抗剪单胞结构(TO-P1、TO-P2、... 详细信息

为了得到具有良好力学性能和高渗透性的钛合金多孔结构,需要在多孔结构的孔隙率与强度之间保持权衡。以人体膝关节胫骨假体为研究对象,首先,根据胫骨受力状态,采用拓扑优化设计并重构不同载荷工况下的抗压、抗剪单胞结构(TO-P1、TO-P2、TO-S1、TO-S2),与几种常见的基本单胞结构(bcc、fcc、rdc、dcc)进行研究比较;其次,通过对不同类型多孔钛合金进行压缩、剪切性能仿真,研究不同拓扑形态的多孔钛合金关于抗压、抗剪的力学性能,并采用SLM技术成型多孔钛合金压缩试件,验证了仿真分析的有效性;最后,选择力学性能较优的4种多孔钛合金进行渗透性分析。结果表明,TO-S2结构的抗压、抗剪力学性能和渗透性能最为出色,适合作为压剪载荷类植入物的多孔结构。

关键词：多孔结构拓扑优化 Ti6Al4V合金选区激光熔化力学性能渗透性能

TaqMan多重实时定量PCR快速检测3种常见食源性病原菌

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中国食品学报 2024年第5期24卷 373-380页

作者：艾鹏飞王珊高辉明王雁伟庞艳荣张萌河北科技大学食品与生物学院石家庄050018

建立一种可同时快速检测大肠杆菌O157:H7、单增李斯特菌和蜡样芽孢杆菌的多重实时定量PCR(qPCR)方法。依据大肠杆菌O157:H7 tir基因、单增李斯特菌mpl基因和蜡样芽孢杆菌entFM基因的保守序列分别设计特异性引物和TaqMan探针,建立多重qPC... 详细信息

建立一种可同时快速检测大肠杆菌O157:H7、单增李斯特菌和蜡样芽孢杆菌的多重实时定量PCR(qPCR)方法。依据大肠杆菌O157:H7 tir基因、单增李斯特菌mpl基因和蜡样芽孢杆菌entFM基因的保守序列分别设计特异性引物和TaqMan探针,建立多重qPCR反应体系,进行灵敏度、特异性和稳定性试验,同步检测人工染菌牛奶样品中的病原菌并与国家标准方法作对比。结果表明,建立的多重qPCR方法灵敏度高,最低检出限为12 CFU/mL;特异性强,只对3种目标菌进行PCR扩增;稳定性好,各重复性试验中Ct值的变异系数<1%;所有受污染样品阳性检出率均为100%,与国家标准方法检测结果一致,且检测周期缩短至6 h。本研究建立的TaqMan多重qPCR方法能同时快速、准确地检测乳品中的大肠杆菌O157:H7、单增李斯特菌和蜡样芽孢杆菌,为食品安全提供技术支撑。

关键词： TaqMan探针多重实时定量PCR 大肠杆菌O157:H7 单增李斯特菌蜡样芽孢杆菌

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超声辅助提取油莎豆油的工艺优化及品质分析

食品工业科技 2024年第10期45卷 207-216页

作者：权煜刘学强赵丹丹饶欢吴彤娇郝建雄河北科技大学食品与生物学院河北石家庄050000

为提高油莎豆油的得率且保证成品品质,本研究采用超声辅助正己烷法对油莎豆油的提取工艺进行响应面试验优化,确定最优提取条件后对油莎豆油品质进行分析。在油的品质研究中,采用25℃(常温)、47℃(超声辅助提取最佳温度)、60℃(高温)三... 详细信息

为提高油莎豆油的得率且保证成品品质,本研究采用超声辅助正己烷法对油莎豆油的提取工艺进行响应面试验优化,确定最优提取条件后对油莎豆油品质进行分析。在油的品质研究中,采用25℃(常温)、47℃(超声辅助提取最佳温度)、60℃(高温)三个温度对比超声作用对油样中总酚含量、总黄酮含量、1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除率、脂肪酸组成及含量的影响。结果表明:脱皮油莎豆研磨后在料液比1:15 (g/mL)、超声时间20 min、超声温度47℃、粉碎粒度70目时,油莎豆油的得率为25.01%±0.03%,油样为黄橙色微浊状态,具有豆类特有的香气。油莎豆油对DPPH自由基有一定的清除作用,超声可更好地溶出油莎豆中的营养物质,但对油莎豆中黄酮类物质的破坏效应相对较大,酚酸类物质在高温时含量显著(P<0.05)下降。在25~60℃间超声作用和温度的变化对脂肪酸的种类和含量的影响不大,油酸(C18:1)含量最高,约为73.81%~74.00%。本试验结果可以为油莎豆油脂的开发利用提供一定基础和理论依据。

关键词：油莎豆油超声辅助提取工艺优化抗氧化活性气相色谱黄酮多酚脂肪酸组成

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MagDet:基于地磁的无人机GPS欺骗检测方法

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计算机学报 2024年第4期47卷 877-891页

作者：魏晓敏李兴华孙聪张海宾马建峰西安电子科技大学网络与信息安全学院

GPS是目前最为广泛使用的基于卫星的导航和定位系统,对于无人机而言,它是一个不可或缺的组成部分,提供了关键的精确位置数据,对导航和任务的成功至关重要.然而,GPS欺骗攻击已经逐渐演变成对GPS依赖系统不断增加的威胁.目前,针对无人机的... 详细信息

GPS是目前最为广泛使用的基于卫星的导航和定位系统,对于无人机而言,它是一个不可或缺的组成部分,提供了关键的精确位置数据,对导航和任务的成功至关重要.然而,GPS欺骗攻击已经逐渐演变成对GPS依赖系统不断增加的威胁.目前,针对无人机的GPS欺骗检测方法大多基于仿真数据提出、依赖于多个无人机或者需要专用设备(例如,软件定义无线电平台和高清摄像头).本文提出一种新颖的基于地磁场的无人机GPS欺骗检测方法——Mag Det(Magnetic field-based Detection method),其基本思想是利用地球内部和周围金属建筑材料不均匀性引起的地磁场异常,通过真实飞行收集位置和磁场强度数据,包括正常和被攻击场景.应用各种机器学习算法来训练这些数据以选择最佳分类器,该分类器可以轻松部署在常见机载计算机中.该方法的检测率超过99.5%,平均错误率(Equal Error Rate,EER)为0.51%,优于现有检测方法.此外,评估了各种因素对Mag Det的影响,以证明其鲁棒性.即使在未访问过的地点(距离6 km),准确率也高于95%,EER为0.49%.

关键词： GPS欺骗检测地磁无人机 GPS欺骗攻击机器学习

基于SPR的液晶填充双D型PCF双参量传感器设计

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光学学报 2024年第9期44卷 247-257页

作者：范振凯孟俊皓褚世超河北科技大学信息科学与工程学院河北石家庄050018

提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)原理的液晶填充的双D型光子晶体光纤(PCF)传感器,用于温度和折射率(RI)的双重检测。选用金作为金属对PCF中的两个大开环以及第二包层的4个气孔进行镀膜以激发SPR现象,实现了外部传感与内部传感的结... 详细信息

提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)原理的液晶填充的双D型光子晶体光纤(PCF)传感器,用于温度和折射率(RI)的双重检测。选用金作为金属对PCF中的两个大开环以及第二包层的4个气孔进行镀膜以激发SPR现象,实现了外部传感与内部传感的结合,并进一步增强了SPR效应。为了实现温度与RI的双重检测,将温敏材料液晶E7填入中央大气孔形成纤芯,进而提升温度传感性能,通过上下两侧的大开环与待测分析液的接触实现折射率传感。使用全矢量有限元法,在完美匹配层条件下对传感性能进行了分析,并研究了中央液晶孔、小气孔及普通气孔的大小对传感性能的影响。仿真结果表明,所设计的传感器在温度为15~50℃、折射率为1.48~1.55的检测范围内具有良好的温度和RI传感性能。

关键词：传感器光子晶体光纤表面等离子体共振双重检测传感器双D型液晶

POSS改性氧化石墨烯对涂层防腐和疏水性能的影响

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化工学报 2024年第5期75卷 1977-1986页

作者：赵璐璐唐二军邢旭腾刘少杰褚晓萌呼娜张泽河北科技大学化学与制药工程学院河北石家庄050018

通过有机硅化合物γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)自水解缩合制得有机-无机杂化材料笼型倍半硅氧烷(POSS),将其接枝到氧化石墨烯(graphene oxide,GO)上以克服GO的聚集,利用Boehm滴定法测定接枝率为98.3%,进一步负载锌离子制得复合纳米粒子... 详细信息

通过有机硅化合物γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)自水解缩合制得有机-无机杂化材料笼型倍半硅氧烷(POSS),将其接枝到氧化石墨烯(graphene oxide,GO)上以克服GO的聚集,利用Boehm滴定法测定接枝率为98.3%,进一步负载锌离子制得复合纳米粒子POSS/GO/Zn。通过FT-IR、XRD、Raman、NMR和SEM对POSS/GO/Zn结构及微观形貌进行了表征,并将其应用在水性环氧树脂(WEP)涂层材料中,电化学阻抗谱(EIS)和水接触角测试结果表明,所制得的纳米粒子的复合涂层具有优异的防腐和疏水性能,在3.5%氯化钠溶液中浸泡40 d后POSS/GO/Zn/WEP的阻抗值为8.33×10^(5)Ω·cm^(2),大于空白环氧涂层浸泡第一天的初始值1.46×10^(5)Ω·cm^(2),水接触角由48.42°增大至98.11°,涂层由亲水转为疏水特性,表明该材料在涂层材料中具有良好的应用潜能。

关键词：腐蚀表面纳米材料氧化石墨烯

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虚假数据注入攻击下多机器人系统协同寻源

自动化学报 2024年第2期50卷 403-416页

作者：王彪新伍益明郑宁徐明杭州电子科技大学网络空间安全学院杭州310018

聚焦多机器人系统协同寻源问题,即通过驱使多个机器人相互协同寻找未知环境中物理信号放射源的位置.由于执行任务的机器人通常处于户外开放网络环境中,攻击者在网络中生成的虚假数据注入攻击容易导致多机器人系统寻源任务的失败.为在网... 详细信息

聚焦多机器人系统协同寻源问题,即通过驱使多个机器人相互协同寻找未知环境中物理信号放射源的位置.由于执行任务的机器人通常处于户外开放网络环境中,攻击者在网络中生成的虚假数据注入攻击容易导致多机器人系统寻源任务的失败.为在网络攻击情形下仍旧能够追寻到源点,提出一种基于弹性向量趋同的多机器人系统协同多维寻源方法.有别于现有文献在处理多维寻源时将向量分解成各个维度上的标量进而设计基于标量的弹性趋同协议,所提出的多维寻源方法不仅能够有效抵御虚假数据注入攻击完成寻源任务,而且其界定的安全区间相较于传统基于标量信息界定的安全区间更加严格和精准.在假设f-局部有界(f-locally bounded)虚假数据注入攻击模型下,理论分析给出正常机器人在所设计的控制协议下追寻到源点的充分必要条件.仿真结果表明,该方法在分布式多机器人系统协作寻源和抵抗恶意攻击方面具有优越性.

关键词：多机器人系统寻源协同控制网络安全恶意节点

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长期秸秆还田对下茬还田秸秆的降解及土壤微生物群落的影响

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环境科学 2024年

作者：周斯豪王美琦宋瑶牛宏进赵经纬侯瑞楠陈晓波黄亚丽河北科技大学环境科学与工程学院河北科技大学食品与生物学院

探究长期秸秆还田土壤残留效应对秸秆降解及微生物群落的影响. 以连续15 a秸秆还田土壤（SS）和秸秆未还田土壤（NS）为研究对象，通过模拟试验分析两种土壤同时秸秆还田后秸秆的降解情况和土壤微生物种群的变化. 采用沙袋法测定秸秆降... 详细信息

探究长期秸秆还田土壤残留效应对秸秆降解及微生物群落的影响. 以连续15 a秸秆还田土壤（SS）和秸秆未还田土壤（NS）为研究对象，通过模拟试验分析两种土壤同时秸秆还田后秸秆的降解情况和土壤微生物种群的变化. 采用沙袋法测定秸秆降解率，稀释涂布平板法测定土壤可培养微生物数量，高通量测序技术分析土壤微生物群落多样性和结构. 结果表明，与NS相比，SS显著增加15 d和30 d秸秆降解率，增幅为14.16%和26.57%；显著增加0～60 d内土壤可培养真菌的数量，增幅为43.10%～185.92%；显著增加0 d和42 d和56 d时纤维素降解菌数量，增幅为55.12%～92.04%. 秸秆还田7 d时，SS中的细菌ACE指数、真菌ACE指数和Chao1指数低于NS，说明SS土壤中微生物群落丰富度显著降低. 在门水平上，SS中酸杆菌门、浮霉菌门和己科河菌门等细菌门相对丰度显著增加，增幅为25.92%～45.17%；油壶菌门、捕虫霉亚门和球囊菌门等真菌门相对丰度显著增加，增幅为12.09%～176.00%. 在属水平上，SS中Subgroup6纲未定属和罗库菌目未定属等细菌属相对丰度显著增加，增幅为28.91%～31.26%；拟青霉菌属、被孢霉菌属和青霉菌属等真菌属相对丰度显著增加，增幅为2.98%～8.79%. 分子生态网络分析表明，SS细菌网络互作程度更高、网络连接更紧密，真菌网络则呈现更加复杂和稳定的结构. RDA结果显示，土壤微生物群落组成与秸秆降解率呈极显著相关. SS对下茬还田秸秆的降解、土壤可培养微生物数量和种群结构变化在一定时间内表现出明显的残留效应，其微生物菌群更利于下茬还田秸秆的降解.

关键词：秸秆还田残留效应秸秆降解微生物群落网络分析

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基于外泌体的纳米材料治疗肿瘤研究进展

中国生物工程杂志 2024年第6期44卷 25-32页

作者：饶佩韩泽旭史海涛齐奕珂郭学玲王英泽河北科技大学食品与生物学院石家庄050018

外泌体(exosome)是指从细胞膜上脱落或由细胞分泌的双层膜结构的纳米级囊泡状小体,直径为40~150 nm,它可以包裹DNA、mRNA、microRNA、circRNA、蛋白质等。包括肿瘤细胞在内的几乎所有活细胞都能分泌外泌体,在细胞通信、信号转导、包裹... 详细信息

外泌体(exosome)是指从细胞膜上脱落或由细胞分泌的双层膜结构的纳米级囊泡状小体,直径为40~150 nm,它可以包裹DNA、mRNA、microRNA、circRNA、蛋白质等。包括肿瘤细胞在内的几乎所有活细胞都能分泌外泌体,在细胞通信、信号转导、包裹递送、肿瘤治疗和诊断中均起关键作用。外泌体具有独特的生物学特性,优良的肿瘤归巢性和对递送药物靶向性使外泌体成为癌症诊断中极具吸引力标志物和有效的肿瘤治疗工具,因此,对外泌体作为纳米材料更全面的研究,必将加速其在治疗肿瘤的研究进展。总结了外泌体的靶向递送功能,以及外泌体在肿瘤诊断、免疫疗法、肿瘤微环境、药物耐药性等癌症治疗相关问题,期望对基于外泌体在肿瘤治疗中的开发和评估提供思考。

关键词：外泌体纳米材料肿瘤