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软材料大变形断裂的相场建模与应用

高分子学报 2025年

作者：田富成冀家乐陈树昱李良彬中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽省先进功能高分子薄膜工程实验室中国科学院软物质化学重点实验室

软材料具有承受大应变和高可恢复性的独特特性，使其在生命科学和软机器人等前沿领域具有不可替代的作用.了解此类材料的复杂断裂行为不仅具有迫切的应用需求，也是材料科学、物理学和连续介质力学等基础学科的研究重点.本文介绍了作者... 详细信息

软材料具有承受大应变和高可恢复性的独特特性，使其在生命科学和软机器人等前沿领域具有不可替代的作用.了解此类材料的复杂断裂行为不仅具有迫切的应用需求，也是材料科学、物理学和连续介质力学等基础学科的研究重点.本文介绍了作者在断裂相场模型方面所做的一些工作，主要关注软材料的大变形断裂相场建模、算法实施以及应用.在有限变形理论框架下，作者发展一种新的混合多场断裂相场模型，用于模拟近不可压缩软材料的大变形断裂.从物理裂纹拓扑的角度清楚阐述了不可压缩性与扩散裂纹张开之间的内在矛盾.为了解决这个问题，该模型利用相场退化函数放松了损伤材料的不可压缩性约束，而不影响完好材料的不可压缩性.通过修改经典的摄动拉格朗日乘子方法，导出了用于近不可压缩大变形断裂问题的新型多场混合变分格式.虽然该混合格式切实有效，但通常需要采用满足inf-sup条件的混合有限元(FE)配置，这进一步加剧了本已昂贵的相场断裂建模的计算负担.为了能够使用具有数值优势的低阶线性单元，作者采用压力投影技术开发了一种稳定的混合公式.该公式的优点在于其简单性和多功能性，允许对所有场变量采用低阶单元离散.考虑到这一特性，作者进一步设计了一种高效的自适应网格划分策略，从而大幅提高了计算效率.为了更好地应对涉及裂纹成核的自适应场景，提出了一种新的基于能量的网格细化判据.此外，本文也完整阐述了稳定混合有限元公式的数值处理，以及自适应网格细化，删除技术的核心操作.所提出的格式的准确性、效率和稳健性已经通过一系列具有代表性的数值案例得到了充分的验证.

关键词：相场模型软材料大变形断裂复杂裂纹不可压缩约束

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椭偏数据智能化处理算法研究进展

激光与光电子学进展 2025年

作者：杜王一心韩雅婷魏铭洋王月明周翔安连洁山东大学光学高等研究中心激光与红外系统集成技术教育部重点实验室山东大学信息科学与工程学院山东省激光技术与应用重点实验室

椭偏测量技术是一种利用偏振光在材料表面反射时偏振态变化来测定材料厚度、折射率和吸收特性的光学分析技术。其以非接触、高精度、非破坏性的特点，广泛应用于物理、化学、材料科学、微电子技术、薄膜技术、表面和界面技术等领域。作... 详细信息

椭偏测量技术是一种利用偏振光在材料表面反射时偏振态变化来测定材料厚度、折射率和吸收特性的光学分析技术。其以非接触、高精度、非破坏性的特点，广泛应用于物理、化学、材料科学、微电子技术、薄膜技术、表面和界面技术等领域。作为一种间接测量技术，椭偏测量需要对椭偏参数进行拟合进一步获得样品的光学性质。国内外学者在椭偏数据处理领域提出了多种方法，其中机器学习和深度学习等人工智能方法凭借更加高效、便利和精确的优势，为椭偏测量技术的发展开辟了新的可能。本文首先介绍了椭偏数据处理的基本原理，并系统回顾了过去三十年的椭偏数据处理拟合最优解的相关算法，进行了分析比较。随后，着重对机器学习及深度学习在椭偏数据处理方面的应用展开详细综述。最后，探讨了椭偏数据处理走向智能化的未来发展趋势，为该领域的研究方向提供了清晰的脉络与前瞻性的展望。

关键词：椭偏测量技术最优化算法机器学习深度学习

海拉尔盆地乌尔逊凹陷白垩系铜钵庙组原油地球化学特征及来源

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岩性油气藏 2025年第1期37卷 41-52页

作者：何星金玮张帆霍秋立李跃鲍俊驰刘璐曾庆兵大庆油田有限责任公司采油工程研究院黑龙江大庆163453 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712 多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室黑龙江大庆163712 上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

海拉尔盆地乌尔逊凹陷白垩系铜钵庙组勘探获得突破,是资源潜力较大的新层系。通过TOC、热解、R_(o)、族组成、色谱、色质、δ^(13)C等分析化验资料,对研究区各洼槽各小层的烃源岩进行了丰度、类型和成熟度评价,深入分析了铜钵庙组原油... 详细信息

海拉尔盆地乌尔逊凹陷白垩系铜钵庙组勘探获得突破,是资源潜力较大的新层系。通过TOC、热解、R_(o)、族组成、色谱、色质、δ^(13)C等分析化验资料,对研究区各洼槽各小层的烃源岩进行了丰度、类型和成熟度评价,深入分析了铜钵庙组原油地球化学特征,定量计算了原油来源,并预测了下步有利勘探方向。研究结果表明:①海拉尔盆地乌尔逊凹陷铜钵庙组整体发育TOC平均值为1%、类型以Ⅰ—Ⅱ_(2)型为主的中等烃源岩,其中铜二段泥岩也可见Ⅰ型烃源岩,洼槽区R_(o)为0.6%~1.5%,处于成熟阶段。②研究区铜钵庙组原油可分为乌北铜三段原油、乌南铜三段原油和乌南铜二段原油3类。乌北铜三段原油高饱和烃,姥植比高,饱和烃与芳烃δ^(13)C偏重,C_(27)重排甾烷和三环萜烷含量高。乌南铜三段原油具有高饱和烃、饱和烃与芳烃δ^(13)C偏轻,C_(27)重排甾烷和三环萜烷含量中等。乌南铜二段原油饱和烃含量低,奇偶优势比(OEP)值高,饱和烃与芳烃δ^(13)C轻,C_(27)重排甾烷和三环萜烷含量低。③研究区铜钵庙组3类原油均来源于南屯组南一段泥岩和铜钵庙组泥岩的二元混合,乌北铜三段原油与乌北南一段烃源岩更接近,乌北南一段泥岩的贡献比例为62.9%;乌南铜三段原油与乌南南一段烃源岩更接近,乌南南一段泥岩的贡献比例为59.5%;乌南铜二段原油与乌南铜二段烃源岩更接近,乌南铜二段泥岩的贡献比例为75.4%。④乌北和乌南洼槽发育厚度大于200 m的暗色泥岩,可为铜三段油藏和铜二段油藏供烃,乌北洼槽和乌东斜坡带为乌尔逊凹陷铜钵庙组下步甩开勘探的有利区带。

关键词：烃源岩评价油源对比贡献比例碳同位素地球化学特征铜钵庙组白垩系乌尔逊凹陷海拉尔盆地

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MXene基纳米酶在疾病诊疗中的研究进展

复合材料学报 2025年

作者：张铭哲周雯静冯珂珂徐佳邵敬伟福州大学化学学院福建省肿瘤转移药物干预重点实验室

MXene是一种具有独特物理化学性质的新型2D层状材料，在催化、传感、储能以及疾病诊疗等领域具有广阔的应用前景。随着纳米技术发展和探索的深入，MXene纳米酶的特性被发现并得到快速发展，尤其在疾病的诊疗中展现出显著优势和巨大应用... 详细信息

MXene是一种具有独特物理化学性质的新型2D层状材料，在催化、传感、储能以及疾病诊疗等领域具有广阔的应用前景。随着纳米技术发展和探索的深入，MXene纳米酶的特性被发现并得到快速发展，尤其在疾病的诊疗中展现出显著优势和巨大应用潜力，有望为该领域的科技进步和产业发展带来新的突破。在本篇综述中，我们总结了MXene纳米酶在疾病诊疗中的研究进展。首先介绍了MXene的制备方法，表面改性以及类酶活性；其次重点阐述了MXene基纳米酶在生物传感、生物成像、抗菌、癌症治疗以及其他疾病的诊疗等方面的应用。最后总结讨论了MXene纳米酶在疾病的诊疗中的研究现状、潜在应用以及未来发展面临的新挑战和新机遇。MXene纳米酶将会成为未来疾病诊断治疗的重要材料。

关键词： MXene 疾病诊疗制备工艺表面改性纳米酶

基于PET机制的黄酮探针用于检测细胞内生物硫醇

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化学通报 2025年第1期 103-108页

作者：赵永梅李炀龚慧媛谢京娇罗稳河南应用技术职业学院制药工程学院河南大学天然药物创新与转化重点实验室

本文基于光诱导电子转移机制，以6-甲氧基萘甲醛为起始原料设计合成了一个新的“关-开”型荧光探针MF-DBS用于识别生物硫醇。该探针可被生物硫醇选择性催化水解，生成具有强荧光发射的黄酮母核MF。该探针具有较大的斯托克斯位移、高选... 详细信息

本文基于光诱导电子转移机制，以6-甲氧基萘甲醛为起始原料设计合成了一个新的“关-开”型荧光探针MF-DBS用于识别生物硫醇。该探针可被生物硫醇选择性催化水解，生成具有强荧光发射的黄酮母核MF。该探针具有较大的斯托克斯位移、高选择性、高灵敏度、良好的生物相容性和抗干扰能力，能够在生理条件下进行识别，并且可以用于细胞内的生物硫醇检测和活细胞成像。另外，该探针可制成试纸对生物硫醇进行快速检测。

关键词：黄酮荧光探针合成生物硫醇

掺杂磷烯二维纳米材料对草甘膦吸附机理的研究

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原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 58-64页

作者：王群周乃武单正莉覃庆雨刘钰佳王梅梅青刚孙玉希绵阳师范学院生命科学与技术学院绵阳621006 绵阳师范学院化学与化学工程学院绵阳621000 绵阳师范学院光致功能材料重点实验室绵阳621006 曲阜师范大学生命有机分析重点实验室曲阜273165 北京市食品风味化学重点实验室北京100048

草甘膦是世界上普遍使用的除草剂之一,被广泛使用在农田和非农田杂草的防治.由于草甘膦类除草剂的大范围应用,其对动植物的危害性逐渐受到人们的关注.磷烯二维纳米材料与草甘膦之间相互作用机理的研究对草甘膦的检测及去除具有重大的意... 详细信息

草甘膦是世界上普遍使用的除草剂之一,被广泛使用在农田和非农田杂草的防治.由于草甘膦类除草剂的大范围应用,其对动植物的危害性逐渐受到人们的关注.磷烯二维纳米材料与草甘膦之间相互作用机理的研究对草甘膦的检测及去除具有重大的意义.本研究将采用基于密度泛函理论方法考察本征及Al,Ca,Ti及Fe金属原子掺杂的磷烯对草甘膦的吸附,通过吸附能,差分电荷密度,布居电荷分析本征及金属原子掺杂磷烯对草甘膦的吸附机制,从分子和原子水平上研究它们之间的详细机理.研究结果有望为掺杂磷烯材料在草甘膦吸附方面的应用提供有意义的理论参考.

关键词：磷烯掺杂磷烯草甘膦密度泛函理论

木质素基炭材料的制备及其在锂硫电池中的研究进展

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化工学报 2025年

作者：石孟琪王欢王守娟席跃宾孔凡功齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室/制浆造纸科学与技术教育部重点实验室广州大学化学化工学院

木质素作为自然界储量丰富的芳香族高聚物，其结构中富含羟基、羧基、醚基等多种官能团，这些官能团可以使木质素通过简单温和的化学活化制备多孔炭材料，该炭材料通常具有较大的比表面积和多孔结构，有利于硫的负载和电解液的渗透，因... 详细信息

木质素作为自然界储量丰富的芳香族高聚物，其结构中富含羟基、羧基、醚基等多种官能团，这些官能团可以使木质素通过简单温和的化学活化制备多孔炭材料，该炭材料通常具有较大的比表面积和多孔结构，有利于硫的负载和电解液的渗透，因此也引起了研究专家们的浓厚兴趣。近年来，关于木质素基多孔炭在储能装置特别是锂电池中的研究层出不穷，由于锂硫（Li-S）电池展现出高理论比能量、环境友好、成本低廉等优势，它被看作是超越锂离子电池能量密度极限的最有潜力的备选电池之一。文章综述了木质素基多孔炭的制备方法以及在锂硫电池中的应用，并对木质素基炭材料的未来应用前景进行了展望。

关键词：木质素炭材料复合材料锂硫电池

改性技术对酵母蛋白功能特性与结构的影响研究进展

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核农学报 2025年第2期39卷 360-368页

作者：韩朝玮朱绪春周麟依彭宁赵焱安宁刘红芝北京工商大学食品与健康学院/老年营养与健康教育部重点实验室北京100080 酵母功能湖北省重点实验室湖北宜昌443003

酵母因蛋白质含量丰富、富含人体必须的氨基酸且营养价值高,是天然优质的蛋白来源。但是,溶解性等功能特性限制了酵母蛋白在食品领域的广泛应用。本文从物理改性、化学改性、生物改性3个方面综述了改性技术对酵母蛋白功能特性与结构的影... 详细信息

酵母因蛋白质含量丰富、富含人体必须的氨基酸且营养价值高,是天然优质的蛋白来源。但是,溶解性等功能特性限制了酵母蛋白在食品领域的广泛应用。本文从物理改性、化学改性、生物改性3个方面综述了改性技术对酵母蛋白功能特性与结构的影响,分析目前存在的问题并进行展望。本文旨在拓宽酵母蛋白的应用范围,填补因全球动物和植物蛋白人均需求量和年需求量增加导致的市场缺口,为保障全民健康提供支撑。

关键词：酵母蛋白修饰改性功能特性结构表征

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结合旋转自监督和CLIP指导的长尾数据联邦学习

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计算机工程 2025年

作者：刘海军付晓东昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明理工大学云南省计算机技术应用重点实验室

现实世界的数据通常遵循长尾分布，假设全局数据分布平衡的联邦学习方法难以对长尾数据中的尾类数据进行准确分类。为此，现有研究为全局模型重新训练一个平衡的分类器来缓解长尾数据带来的影响，但未考虑平衡模型的特征提取器和如何让... 详细信息

现实世界的数据通常遵循长尾分布，假设全局数据分布平衡的联邦学习方法难以对长尾数据中的尾类数据进行准确分类。为此，现有研究为全局模型重新训练一个平衡的分类器来缓解长尾数据带来的影响，但未考虑平衡模型的特征提取器和如何让模型的特征提取器学习高质量的图像特征，导致全局模型性能不佳。因而为了使模型在特征学习阶段没有偏见地学习高质量的图像特征，文中提出了一种结合旋转自监督和对比语言-图像预训练（Contrastive Language-Image Pre-training，CLIP）指导的联邦学习，通过使用旋转自监督学习来指导本地客户端地训练，减少长尾数据对客户端模型造成的影响并使模型更高质量地学习图像中的特征，同时，利用CLIP对模型的正常训练以及旋转后的图片进行指导，将CLIP中丰富的知识转移到客户端模型中，进一步提升特征提取器的性能。在不同长尾分布下的CIFAR-10数据集和CIFAR-100数据集上对该方法进行了测试，并与其他联邦学习方法进行对比，实验结果表明，与现有方法相比，本文的方法可将全局模型的分类准确率提升2.35%到4.72%。

关键词：联邦学习长尾分布数据异构自监督学习对比语言-图像预训练