摘要：随着大数据时代的到来,全球数据总量爆炸式增长。由于理论储存密度极高、保存时间长等天然优势,DNA被认为可以对海量数据提供稳定、低成本的存储。自概念提出以来,DNA存储技术在编解码算法、数据恢复及重复性读取等核心方面取得进展。但难以想象基于生物分子DNA的信息存储技术如何实现大规模、稳定的数字信息存储,任何报道的DNA信息存储原型系统的存储能力都与实际信息存储需求间存在巨大鸿沟。因此,DNA分子实现实用信息存储,除了需要解决最为核心的合成成本问题外,仍缺乏对存储不同文件的DNA进行稳定保存及高度集成的技术,并且面临海量数据存储时,需要为DNA文库设计适当索引实现特定文件检索,以及存在DNA生物分子存储设备如何与现有电子系统对接等问题。聚焦保存方式对DNA的物理存储密度和文件检索方式的影响,并介绍了文件检索方式以及自动化设备的开发的研究进展,以期促进物理存储密度高、文件选择性检索便捷的集成化DNA存储系统的开发,从而促进DNA数据存储的商业应用。

摘要：为保障高速列车的运行安全,高铁桥梁应具有足够的刚度,这势必会增大结构的地震反应。同时铁路组网,如川藏铁路,已经延伸到西部大震风险区。在高铁桥梁中建立第四级设防的分析方法。在振动台上测试了3个1/5和6个1/8缩尺的圆端矩形截面钢筋混凝土实体桥墩,并进行数值分析。试验结果表明,桥墩在峰值加速度为0.96g(原型0.32g,七度罕遇)以内的地震作用下,墩身仍保持较好的完整性和稳定性,桥墩的地震损伤程度不明显,混凝土桥墩试件没有出现明显的开裂和剥落现象,这表明按规范设计的桥梁具备较好抗震安全性。当地震强度增加到1.71g(原型0.57g,八度罕遇)时,桥墩顺桥向出现中等到严重损伤,而横桥向大多还处于中等损伤。但所有桥墩试件在强度为1.86g的巨震作用下不会发生倒塌破坏。研究表明,在相同地震动作用下,随着纵筋率提高,结构耗能总体呈增加趋势;随着地震设防水平增加,耗能随纵筋率的变化更加显著,试验桥墩可以承担更大的地震荷载。纵筋率对桥墩滞回曲线形状影响较大,增加纵筋率,耗能能力随之增大。需要强调的是,由于高铁桥墩不是按照延性设计,桥墩的体积配箍率均较低,研究表明其对桥墩的滞回性能的影响不明显。

摘要：随着电动汽车动力性与集成度的不断提升,电控功率模块热负荷问题日益突出,这对功率模块的热管理技术提出了更高的要求。功率模块液冷板的拓扑优化设计因其高换热量、低压降损失等特点,正在成为实现高热流密度散热的关键技术。为此,本文基于密度拓扑方法,构建了功率模块液冷板流道结构拓扑优化设计模型,通过流动与传热多物理场耦合,对液冷板的流道进行多目标拓扑优化设计。结果表明,基于拓扑优化的液冷板设计呈现出多层级仿生流道结构,该结构显著降低了压降损失,并提高了散热能力。与基准的传统翅片式液冷板结构相比,拓扑优化后的流道结构压降损失降低72.8%,液冷板最高温度降低33.28 K,为车用电控功率模块高性能液冷板提供了新的设计思路。

摘要：针对动态运动基元方法(DMP)在轨迹规划时忽略关节运动学约束,导致机械臂灵活度下降、轨迹跟踪精度低的问题,提出一种基于可操作性的改进版DMP(M-DMP)。该方法首先通过数值解确定冗余机械臂当前的可操作性梯度,并分别从末端速度分量和零空间分量调整动态运动基元的外力耦合项。然后设计了动态参数,能够自适应调节外力耦合项大小,保证机械臂运行时的灵活度。其次为解决原方法无法避障,以及避障过程中可能出现灵活度降低的问题,利用指数函数优化势力场后,将其与M-DMP结合实现避障。通过理论分析证明了M-DMP的稳定性。最后在多种场景下进行仿真和实物实验,结果表明M-DMP方法在避开障碍物的同时,降低了53.56%的轨迹跟踪误差,并将可操作性提高了27.69%。

摘要：高通量表征技术在金属材料分析领域具有重要应用价值,它能够实现对金属材料进行跨尺度的全域分析,评价材料表面宏观特性、微观不均匀性及局部缺陷。辉光放电溅射可沿样品表面的纵深方向,以大尺寸、平坦且快速的方式逐层剥蚀样品,再将暴露出真实显微组织的样品送至多种分析仪器中进行成分、性能、组织结构的分析,从而作为金属材料的高通量表征样品前处理环节的关键设备。在传统Grimm型辉光溅射源的基础上,本研究搭建了一种专为高通量实验设计的辉光放电溅射系统,该系统将辉光溅射尺度由mm级扩展至cm级,同时实验发现了大尺寸溅射会导致辉光放电强度及溅射速率降低这一现象。针对这一现象,结合通过COMSOL Multiphysics仿真计算的辉光放电电子运动轨迹、电子密度以及化学反应速率等结果,该研究提出了一种通过施加扫描磁场来增强辉光放电光谱(GD-OES)强度以及溅射速率的方法。实验选用T2紫铜样品来探究扫描磁场的增强效果,结果表明,应用扫描磁场增强装置可获得更强的光谱信号强度及更快的溅射速率。在保持放电电压和电流不变的前提下,Mo、Cu元素的光谱强度分别增至无磁场时的1.43~11.97倍和1.13~26.50倍。其中,Mo元素光谱强度最大值可达53421 Cts,Cu元素光谱强度最大值可达76948 Cts,分别是无磁场时的6.86倍、4.32倍。此外,该方法可以显著地提高溅射速率,当阳极筒孔径为?15 mm时,T2紫铜样品的溅射速率提高了4.35倍,最高可达2662.09 nm·min^(-1)。使用白光干涉仪和金相显微镜对溅射坑表面的平整度和显微组织图像进行了采集,结果显示磁场引入对溅射坑表面粗糙度未产生显著影响,同时能清晰地呈现样品的真实显微组织特征。综上,实验结果证实,应用扫描磁场增强装置可在确保溅射平整度不受影响的前提下,实现光谱信号强度和溅射速率的提升,为解决大尺寸溅射引起的低溅射速率问题提供了新方法。

摘要：气体润滑轴承由于其低摩擦、无污染、回转精度高等优点在超高速、精密仪器设备得到了日益广泛的应用,但较低的承载力严重制约了其发展和应用。表面织构设计是提升气体润滑轴承承载能力的有效途径之一,但其作用机理和影响规律尚不清晰。本文基于求解N-S方程分析了表面织构对于气体润滑承载的作用机理,并研究了表面织构尺寸参数和底部形状对于承载力的影响规律。通过数值实验发现,随着摩擦面的高速运动,当气体流过矩形织构时,由于惯性的存在,在织构处会产生非对称涡流。合理的涡流大小与位置是提升承载力的关键,且随着织构深度、壁面移动速度增加,非对称涡流在气膜发散处从无到有,再逐渐增大并向收敛处移动,承载力则先增大后减小,存在最佳设计尺寸。壁面移动速度越大、气膜厚度越小,对应的最佳织构深度越小。同时,对于织构底部形状的研究发现非对称三角形底部形状会获得更利于提升承载力的涡流,且对于固定织构最大深度,壁面移动速度越大,最优三角形底部形状的顶点越向收敛处移动,拓扑优化的形状也进一步验证了这一结果。本文的研究结果将为气体润滑性能提升与织构设计提供参考。

摘要：开发多活性位点绿色高效絮凝剂对构建低絮凝剂用量的高效固液分离过程、实现选矿废水高效处理与循环回用具有重要意义.本文为考察天然阳离子型线性高分子壳聚糖接枝阳离子型聚丙烯酰胺(Chi-g-CPAM)的絮凝性能,改变引发剂质量分数将壳聚糖、丙烯酰胺和二甲基二烯丙基氯化铵通过紫外引发水溶液聚合法进行接枝共聚,合成了分子结构不同的Chi-g-CPAM,使用石英晶体微天平(QCM-D)研究了其在SiO2芯片表面的吸附行为和后继原位絮凝高岭土的动力学,分析了絮体结构变化;并采用动力学方程拟合以揭示絮凝机理;最后进行了絮凝剂沉降性能试验.结果表明,长支链可增强絮凝剂对高岭土的架桥网捕作用,加快沉降;接枝率越高则有助于降低上清液浊度.引发剂质量分数为0.10%所合成的Chi-g-CPAM支链相对多而长,在SiO2芯片表面平衡吸附量最大,为(–11.68±0.40)Hz,吸附的第Ⅰ、Ⅱ阶段K值分别为0.1814和0.5054,吸附构象趋于向外伸展,后继所絮凝高岭土量少且絮体结构疏松,架桥、网捕和电中和作用协同使其在沉降试验中表现的沉降速率最大(12.18 m·h–1),上清液浊度最低(13 NTU).支链多而长的Chi-g-CPAM絮凝高岭土的过程复杂,准一级、准二级动力学和Elovich方程对其拟合效果均较好.引发剂质量分数为0.15%和0.05%时,对应所合成支链多而短、支链少而短的Chi-gCPAM在SiO2表面呈扁平的“列车式”吸附构象,架桥和网捕能力低,絮凝沉降性能差.多活性官能团絮凝剂的分子结构影响其在矿物表面的吸附构象,是决定其絮凝性能的关键因素之一.本研究对选矿大分子药剂的分子结构设计具有重要意义.

摘要：【目的】随着遥感分类解译技术的发展,复杂场景下自然资源遥感智能解译已成为研究的焦点。在这一背景下,遥感样本的获取和选择对提高解译的准确性和可靠性至关重要。我国地形地貌多样,气象条件复杂,地表结构细碎,导致复杂地表具有时空分异性,直接影响遥感样本的选择和质量。传统抽样方法所选样本对总体特征的代表性较差,进而影响解译效果。【方法】为解决这一问题,本研究总结了遥感分类标记样本抽样方法、多尺度形态转换扩充样本以及标记样本质量评估的关键要点,从理论上阐述了样本优选以减少偏差的必要性,并提出了基于地表复杂度的分区/层和加权样本优化方法。该方法通过考虑地形的复杂性和多样性,优化了样本的抽样过程,减少了因抽样偏差带来的解译误差。【结果】通过遵循这些要点和技术,可以获得高质量且有强代表性的标记样本,从而提高遥感分类建模解译精度和/或效益。本研究总结了3个基于复杂度的样本优选的实验结果,并为未来遥感智能解译技术的发展提供了坚实的理论和技术基础。【结论】这项研究对于通过样本优选推动复杂场景下遥感自然资源分类建模及智能解译的研究和实际应用具有重要的参考价值。

摘要：气候变化和人类活动的加剧导致全球范围内林火频发的严重形势,对森林生态系统构成重要威胁。为有效防范和减缓林火蔓延,科学构建林火阻隔带和阻隔体系至关重要。首先,本研究阐述生物防火林带的阻火机理,包括树种选择、结构设计和火环境调控等方面,并探讨防火林带的选址、宽度设计、树种配置和空间布局等关键因素。其次,综述工程阻隔带的类型、作用及可燃物清理方法,并重点分析林区道路的规划与设计。再次,回顾阻隔带阻火效果的关键影响因素,并评估其潜在有效性,同时进一步分析不同评估方法的适用性和局限性。最后,从个5个方面对未来研究方向进行展望:生物防火林带多层复合设计;工程阻隔带多元化规划布局;绿色高效低成本的阻隔带可燃物管理技术;生物防火林带阻火效果评估技术;阻隔带最佳宽度和密度阈值确定方法。

摘要：为满足对铝合金压铸件内部缺陷和关键位置的精确分割需求,提出一种铝合金压铸件X射线图像多任务分割算法。设计一种关键位置边界感知模块和局部参数共享编码器,提高对低相关性任务的特征提取能力。开发一种交互式注意力模块,探究关键位置及其边界区域特征交互融合机制。结果表明,提出的多任务缺陷分割算法可以对X射线图像中的缺陷和关键位置区域同时进行分割,且分割精度在mIoU指标上分别为42.3和82.5,满足实际需求。