摘要：传统的液栅型石墨烯场效应管虽然灵敏度高,但是石墨烯沟道极易被污染,致使器件的稳定性减小,不能被重复利用.为此,我们设计制造了一种顶栅石墨烯离子敏场效应管,以化学气相沉积生长的石墨烯为沟道,通过原子层沉积在石墨烯表面沉积绝缘层Hf O_2/Al_2O_3,其中Al_2O_3作为敏感膜,Hf O_2/Al_2O_3作为石墨烯及电极的保护膜.经过一系列的电学表征和测试发现,相较于液栅型石墨烯场效应管,顶栅石墨烯场效应管具有更高的信噪比、更好的稳定性.为了利用顶栅石墨烯进行生物分子的检测,我们将单链DNA修饰在Al_2O_3表面,成功检测到了修饰DNA前后的信号差异,并结合荧光修饰的表征验证了顶栅石墨烯场效应管用于生物传感器的可行性.

摘要：建立一种新的未硫化橡胶力学行为的描述方法。为了充分研究未硫化橡胶在不同变形模式下复杂的应力-应变行为,设计了3种不同的力学特性实验:单轴拉伸、压缩与剪切试验。发现未硫化橡胶的应力-应变关系表现出很强的非线性和率相关性。提出结合Yeoh应变能函数的广义Maxwell粘超弹性模型,拟合分析表明试验结果与模拟结果一致性较好。发现与硫化橡胶一样,必须采用多工况下的实验数据才能得到变形协调的粘弹性本构模型。实验结果和建立的本构模型有助于工程师更好的理解未硫化橡胶的力学行为,为橡胶的制造过程仿真提供理论基础。

摘要：辐射输运方程的数值模拟在天体物理、武器物理和惯性约束与磁约束聚变等研究中都起着非常重要的作用.在实际问题中,背景介质的不透明度系数决定了辐射光子在其中的传输行为.光性薄(不透明度系数小)的介质对辐射光子是透明的,光子与背景介质的相互作用弱,光子传输具有输运传播性质;而光性厚(不透明度系数大)的介质对辐射光子是不透明的,光子与背景介质的相互作用强,光子传输具有扩散性质.因此在辐射输运方程的计算中,如何设计既能得到光子输运传播性质又能捕捉光子扩散传播性质的渐近保持离散格式是目前一个非常活跃和前沿的研究方向.本文简要介绍近几年在辐射输运方程的渐近保持统一气体动理学格式(unified gas kinetic scheme,UGKS)研究方面的进展.本文主要以灰体辐射输运方程为例,详细介绍UGKS的构造方法并给出其渐近分析.同时,结合角度有限元方法和球谐函数展开的方法,介绍如何减弱/去除基于离散纵标法的UGKS具有射线效应的问题,以及相应的改进渐近保持格式.此外,也介绍了将渐近保持的UGKS应用拓展到考虑流体运动的完全辐射流体力学方程组.最后,用一些数值例子验证了格式的渐近保持性和保正性等性质.

摘要：小批量定制化的现代木结构建筑在我国具有广阔的应用前景，建筑机器人等新兴建造技术的发展有望使小批量定制生产成为当前木结构建筑建造的有效模式。通过四川崇州道明竹里和江苏省园艺博览会木结构主题馆两个实践案例，对木结构建筑的小批量定制化生产与建筑机器人建造工艺进行了初步探索。竹里项日通过参数化设计技术与工厂定制生产的结合，成功将小批量定制化生产模式应用于乡村建筑建设，江苏省园艺博览会术结构主题馆项目则利用建筑机器人木构建造工艺，验证了小批量定制化模式在大跨度公共建筑建设中的应用潜力。随着我国对现代木结构建筑的大力推广，木结构建筑的小批量定制化生产将个性化需求、定制化设计与建筑机器人建造工艺进行全流程信息整合，有望为现代木结构建筑带来全新的实践模式。

摘要：针对自动厚度控制(Automatic Gauge Control, AGC)系统存在外部干扰的鲁棒稳定性问题,根据传统积分滑模和高阶滑模理论,设计基于拟连续高阶滑模控制方法的厚度控制器。利用Lyapunov稳定性理论,证明所设计控制器的稳定性。将该厚度控制器应用在某板带轧机自动厚度控制系统进行仿真,并与传统滑模控制方法进行对比分析。仿真结果表明:该控制器可以在有限时间内实现对期望厚度的稳定跟踪,并有效减小滑模控制的抖振问题,具有强鲁棒性,其控制效果优于传统滑模控制。

摘要：中红外傅里叶多组分气体分析仪已逐渐成为环境污染检测,工业生产过程监控的有力工具。文中基于自行研制的PFTS型中红外傅里叶多组分气体分析仪,介绍了相应的中红外傅里叶多组分气体分析软件系统构成和设计方法,并重点描述了软件系统的主要模块:光谱连续采集,光谱识别与具基线自补偿能力的多组分浓度分析方法的实现原理和具体算法。现提出的设计方法对光谱研究人员开发产品化的多组分气体分析软件有一定的借鉴之处。

摘要：以最大化时间驱动型传感器网络的生命周期为目标,基于Inter-Flow网络编码,提出了多Sink环境下编码感知的交叉路径任播路由协议CodeMesh.首先分析多跳无线网络下单播流间编码条件,提出并证明了多Sink任播网络模型下的编码规则;进而提出多流编码簇的概念,以及确定编码簇个数和优化编码簇成员的方法;定义了统一量化编码和非编码路径代价,并综合链路质量、负载平衡和编码收益的路由度量;最后设计了兼具反应式源路由和主动式路由特点的任播编码路由协议.CodeMesh充分利用Sink节点丰富的计算和通信资源,将路由优化与重构、路由更新与维护与周期性数据收集过程相结合,大大降低了路由开销.部署于实验床平台的实验结果表明,CodeMesh能够有效寻找到具有最多编码机会的路径,从而减少数据传输次数,提高网络传输效率,同时平衡节点负载和能耗,延长整个网络的生存时间.

摘要：目的现代离心血泵通常设计有二次流道,以此来避免流动死区并降低血栓形成的风险。由于二次流道的存在,高心血泵中二次流和淄流的强度一般都较高:传统的泵设计理论对带有二次流道的血泵将不再适用。对于这类血泵而言,通常不存在设计变量和主要水力学参数之间的经验关系。通过改变主要设计变量,优化带有二次流道的离心磁悬浮血液泵的水力学和溶血性能,重点是降低湍流和二次流动的强度。方法以前期课题组研发的离心式臌悬浮血泵为基础。

摘要：可再生能源发电的间歇性与低可控性时常导致电力供需不匹配,进而引发弃风现象.电转气(Power-to-gas,PtG)技术可利用多余电能电解水产生的氢气(H_(2)),可与二氧化碳(CO_(2))人工合成甲烷(CH_(4)),与地质储存技术相结合,有望成为未来有效储能技术选择之一.然而,将CO_(2)与CH_(4)两种流体储存于同一储层中,流体间的混合问题难以避免.若分别储存于不同储层,大量CH_(4)用作垫层气将导致大量能源损失.因此,创新地提出了一种利用水力连通储层进行地质储能的新模式.利用油气藏软件MUFITS建立包含井筒‒储层注采系统的三维多相流模型,研究利用水力连通储层进行地质储能的过程及储层中流体运移规律,并通过CO_(2)与CH_(4)生产井的采出量对该储能模式的优势进行量化分析.研究发现,在垫层气注入阶段,注入流体迅速上移,并沿上覆盖层横向运移,CO_(2)饱和度空间分布范围处于可控范围.此外,按照既定的注采速率,CO_(2)目标储层较CH_(4)目标储层的压力响应更为缓和,可借助CO_(2)的易压缩性削弱储层整体压力激增.利用水力连通储层间压力的相互作用,对CO_(2)与CH_(4)均有明显的增产效果.

摘要：河流水系、交通网络与城镇聚落的发展、演化的相关性是区域系统韧性研究中的重要切入点。京杭大运河在历史上扮演了南北交通大动脉的角色,带动并影响了沿线城市的发展。通过历史文献分析,利用核密度分析、缓冲区分析等地理信息空间分析方法,对清中后期以来不同时期运河沿线城市聚落及南北水陆交通网络空间分布特征、演化过程、耦合关系及相互作用机制进行探究。随着区域自然环境、行政区划等要素的演化以及现代高速交通网络的建设与发展,大运河与沿线交通网络及城市聚落之间的演化过程表现出双向选择、协同发展的动态关系。由此,将运河沿线城市归纳为5种类型:相互促进型、自身优势型、交通驱动型、运河依赖型和新兴交通型。在演化过程中,韧性成为运河沿线城市顺利优化转型并融入新的区域发展体系、重塑城市新生的关键属性。