摘要：(S)-1-(2-氟苯基)乙胺是药物合成中重要的手性砌块,ω-转氨酶被认为是一种催化制备手性胺的绿色、高效催化剂。本研究通过基因挖掘手段从NCBI数据库获得来源于氧化亚铁假古布尔班克氏菌(Pseudogulbenkiania ferrooxidans)的新型ω-转氨酶(PfTA),对其进行半理性设计,得到一株酶活性提高的突变株Y168R/R416Q,其可高选择性催化2-氟苯乙酮合成(S)-1-(2-氟苯基)乙胺,反应10 h后产率达83.58%,对映体过量值(enantiomeric excess,ee)大于99%。与野生型(wild type,WT)相比,突变株Y168R/R416Q的比酶活提高了11.65倍,达到47.04 U/mg,催化效率kcat/Km提高20.9倍。分子对接和结构模拟分析表明,突变后酶的活性口袋拓宽,底物2-氟苯乙酮进入酶活性中心的空间位阻减小,从而有效提高了突变体的催化效率。

摘要：激光雷达是广泛应用于同时定位与地图构建(SLAM)的测距传感器,普遍基于旋转机制收集周围环境的几何信息。当扫描期间激光雷达发生移动时,生成的点云会产生运动畸变,降低SLAM系统的准确性。在激光雷达SLAM算法设计中,为使雷达运动的估计结果更为精确,文中提出一种基于正态分布变换(NDT)和轮式里程计的激光雷达运动畸变补偿算法。首先,使用轮式里程计以高频测量方式对雷达运动进行估计,可补偿部分运动畸变。其次,设计一种基于NDT配准算法的误差处理方法,通过对点云的精准匹配降低里程计漂移的影响,实现雷达运动精确估计,进而精准补偿运动畸变。文中采用数据集以及真实场景实验对提出算法进行测试。实验结果表明,与传统里程计辅助方法相比,提出的算法能够优化运动畸变补偿效果,降低轨迹累积误差并生成全局一致地图。

摘要：臭氧是一种环境友好型氧化剂,可直接用于消毒、杀菌和废水处理,对于维护和促进公共卫生安全至关重要.由于臭氧容易分解,不利于储存,因此需要现制即用.目前臭氧生成技术主要包括:电晕放电法和电催化臭氧生产(EOP)技术.相较于电晕放电法,EOP是一种本质安全的臭氧生产技术.然而,该工艺相较于电晕放电技术电能消耗量大,为了使其更具商业可行性,有必要开发高活性且低成本的电催化剂.此外,合理的电解槽设计对于实现高效EOP过程也至关重要.然而,目前研究主要集中在提高EOP催化剂活性方面,对电解槽的结构设计优化的关注较少.本文通过开发高效电催化剂进而将其应用于结构优化后的电解槽中,实现了更加高效的EOP过程.本文采用水热方法成功制备了一种具有较高EOP活性的方形氧化铅(PbO_(x)-CTAB-120)电催化剂.在标准三电极测试系统中,电流密度为50 mA cm^(-2)的测试条件下,法拉第效率(FE)可达20.7%,与商用β-PbO_(2)(17.1%)相比提高了21.1%.此外,设计了具有平行流场的可视化EOP电解槽,该可视化电解槽在传质和传热方面具有明显优势,有利于实现更加高效的EOP过程.将催化剂PbO_(x)-CTAB-120组装至可视化电解槽中,在1.0 A cm^(-2)的测试电流密度下,电解液为超纯水,该体系气态臭氧产量可以达到588 mg h^(-1)g^(-1)catalyst,比能量消耗(PEOP)为56 Wh g^(-1)gaseous ozone.体系臭氧产量约为商用β-PbO_(2)在传统电解槽中产量的2倍,并且PEOP降低率超过62%.原位18O同位素标记差分电化学质谱和密度泛函理论计算结果表明,PbO_(x)-CTAB-120电催化剂在EOP过程中遵循晶格氧机理路径,晶格氧迁移产生的氧空位能有效稳定OOH^(*)和O_(2)^(*)反应中间体,因此有利于催化剂在EOP过程中保持较好的反应活性和稳定性.同时,还利用先进的高速摄像可视化工具和计算流体力学(CFD)仿真模拟研究了平行流场EOP电解槽的运行过程和高效传质传热的原理.CFD模拟结果表明,与传统流场模型相比,平行流场对应的出口气泡停留时间更长,说明平行流场更有利于产物气泡从出口逸出,即气泡容易快速扩散,与实验结果一致.因此,PbO_(x)-CTAB-120电催化剂与新型可视化电解槽相结合,有助于在超纯水中实现较好的气态臭氧产率和较低比能耗.此外,二者的结合充分发挥了电催化剂的EOP活性和电解槽的传质特性所带来的优势,实现了反应性和传输性的协同增强,从而极大促进了原位有机污染物降解效率.综上所述,本文在制备高效阳极催化剂的基础上,同时利用优化电解槽结构实现了提升臭氧产率和降低过程能耗,为高活性电催化剂与优化的电解槽耦合以实现高效EOP过程及其有效应用提供参考.

摘要：机器学习算法模型为住宅低碳设计与优化提供了数据支持。然而，在碳排放预测与分析时，算法模型常被直接使用，而未考虑调参与寻优，且不同自变量数据集对模型预测效果的影响差异也有待明确。为揭示不同算法模型对寒冷地区住宅低碳设计的指导效果、向建筑师提供算法模型的选择依据，针对多元线性回归、分类回归树、随机森林、自适应增强算法、梯度提升回归树和多层感知机等在低碳设计中常用的算法模型进行寻优，对比分析不同算法和自变量数据集的适用性与预测性能。该文说明了算法模型寻优的目标边界、参数取值范围、寻优过程和论证方法。在37栋寒冷地区钢筋混凝土剪力墙结构住宅及其衍生方案的基础上，采用交叉验证和网格搜索，建立了120个建材碳排放预测模型和60个将稳态耗热量转换为动态耗热量的转化系数预测模型。对比结果表明：总体上，多元线性回归、随机森林和梯度提升回归树算法的碳排放预测性能更好。其中，随机森林和梯度提升回归树算法在误差控制方面表现更佳，但预测优度与多元线性回归算法相近，且可解释性较差。采用恰当的自变量数据集，如建筑总层数、建筑层高、建筑面宽与进深等形体尺度参数，标准层户数与卧室数等功能配置参数，以及采暖期室外平均温度、实际供暖天数、屋面和墙面传热系数的修正系数等城市气象参数，多元线性回归算法能够为寒冷地区住宅低碳设计与优化提供更直观、有效的指导。

摘要：船舶发动机轴瓦在受到炮弹攻击后处于极端工况,造成轴瓦失效破坏。传统的电镀镀层和磁控溅射薄膜因存在高污染、高成本等缺点,目前亟须寻求新的解决方案来提高轴瓦在极端工况下的耐磨性能。针对轴瓦因炮击而处于极端工况,设计了ZrO_(2)填充PTFE/PI-PAI的涂层材料,采用液体喷涂工艺在A370铝合金和CuPb22Sn2.5铜合金基体表面制备三种不同厚度涂层,研究涂层在不同润滑介质下的摩擦学性能。结果表明,涂层的摩擦学性能受到涂层硬度、润滑介质及基体支撑作用影响,涂层的硬度及弹性模量随厚度的增加呈现递减的趋势。涂层越厚,基体的支持作用越小。在油润滑工况下,铜合金基体上涂层摩擦因数及磨损率均小于铝合金,润滑油是涂层摩擦性能最主要影响因素。在海水工况下,涂层主要表现为磨粒磨损,并出现明显的犁沟现象。铜合金基体上涂层的摩擦因数高于铝合金,海水腐蚀和高频往复摩擦带来的冲刷作用是摩擦性能主要影响因素。在干摩擦工况下,涂层以黏着磨损为主。涂层的硬度受到基体支撑的影响,高频往复运动中硬质对磨球与硬质基体夹击软质涂层和接触压力是摩擦性能主要影响因素。通过涂层与合金摩擦因数对比,可知30μm涂层能够大幅度地降低轴瓦材料的摩擦因数,有利于提高船舶发动机轴瓦在极端工况的摩擦学性能。阐明了基体对不同厚度自润滑涂层的支撑机理,分析了涂层在极端工况下受到轰击后的摩擦学性能,确定了船舶发动机轴瓦涂层的最佳设计厚度。

摘要：氮化铝(AlN)陶瓷可用于高压大功率绝缘栅双极型功率管(IGBT)的封装,并以表面覆铜(Cu)的方式实现散热功能。但AlN和Cu存在巨大的物性差异,易在连接中残留较大的残余应力。针对AlN/Cu钎焊接头的残余应力进行有限元数值模拟研究,探究压力载荷、冷却速度以及钎料厚度对接头残余应力的影响规律。结果表明,在所研究的范围内,AlN/Cu钎焊接头中最大轴向应力均出现在AlN陶瓷棱边靠近钎料金属层处,最大剪切应力则出现在靠近外侧边的AlN陶瓷与钎料金属层界面处。压力载荷降低、冷却速度加快和钎料层厚度增加均会增大最大轴向应力和剪切应力,但应力分布较为一致。本研究可为大功率IGBT覆Cu AlN陶瓷基板的高可靠性封装提供理论指导。

摘要：随着大数据、人工智能等新兴技术的不断发展和应用,算法模型驱动的图形用户界面自动化和智能化趋势正以前所未有的速度改变着传统的依赖人工绘制的图形用户界面设计方式。用户界面自动生成不仅是解决人机交互设备多样化、功能复杂化、需求个性化等挑战的必然选择,也为人机协同的智能用户界面设计提供了新范式。为了进一步拓展开发人员和研究人员对图形用户界面自动生成前沿技术方法和应用案例的理解及应用,阐述了当前人机交互和人工智能交叉领域下的图形用户界面自动生成及智能评估相关技术的现状,分析了目前图形用户界面自动生成的技术路径、算法模型、设计方法以及评估框架,特别介绍了基于人工智能内容生成技术(AIGC)的图形用户界面自动生成技术进展及其对现有用户界面设计范式带来的新挑战,并总结了图形用户界面自动生成技术的发展趋势和机遇。

摘要：以杭州某基坑开挖渣土为研究对象,开展了24组大尺寸固结-直剪试验,研究了瞬时、阶梯型和斜坡型3种加载方式下高饱和度黏土固结过程抗剪强度的变化规律.结果表明,在上覆荷载作用下,土体产生瞬时压缩,压缩量随荷载的增大而增加;在3种加载方式下,当最终荷载相同时,最终沉降量较为接近;剪切曲线为应变硬化型,初始切线模量和最终剪应力均随固结度或上覆荷载的增大而提高;加载方式对初始切线模量有一定影响,对最终剪应力影响较小;抗剪强度随固结度的增长呈线性增大趋势,增大幅度随荷载的增大而显著;在3种加载方式下,当上覆荷载和固结度相同时,抗剪强度基本接近.基于试验结果,建立了高饱和度黏土固结过程抗剪强度预测模型,并利用本文试验数据和文献数据验证了其可靠性.模型分析结果表明:随着固结度的增长,抗剪强度包络线截距呈线性增大,而弯曲程度呈线性减小.在高饱和度废弃黏土堆填工程中,可采用本文建立的模型来预测不同堆填方式下土体固结过程的抗剪强度.

摘要：含有轴向裂纹的内压管,在热冲击作用下产生的热应力会使应力场发生变化,塑性极限内压也将发生变化.对热冲击下的外壁含有缺陷的超高压聚乙烯反应管的瞬态温度场和应力场进行有限元模拟.利用扩展有限元法,得到裂纹扩展过程中裂纹尖端的应力场云图.将单独内压作用时得到的塑性破坏压力值与PCORRC(Problem Context Opinion Reason Refutation Conclusion)准则的预测值进行一致性对比,验证有限元模型和采用的损伤失效准则的有效性.在热-力耦合场中,通过对裂纹前沿各位置的单元的瞬态应力以及反应管极限内压的分析,显示出瞬态温度效应对结构的承载力影响较大.热冲击下管子内壁的自增强作用使得具有外裂纹的反应管更容易产生塑性破坏.

摘要：半导体激光器的发射波长随工作电流和温度的改变而变化,从而影响输出激光的有效线宽和波长稳定性,无法满足固体激光器中增益介质对泵浦源波长和线宽的要求。使用自主研发的衍射效率为9.9%的878 nm反射式全息体布拉格光栅(volume Bragg grating, VBG)作为半导体激光器的反射腔镜,可以将激光发射波长锁定在设计的878 nm附近,输出线宽仅为0.3 nm,波长电流漂移系数为0.015 nm/A,温度漂移系数为0.007 5 nm/℃。利用波长锁定的半导体激光器作为泵浦源、自主研发的衍射效率为98.71%和94.32%的1 064 nm VBG作为前后腔镜以及掺杂浓度为0.3%的Nd∶YVO4晶体作为增益介质搭建全固态激光器,经过空间光路的调试,获得中心波长1 064.2 nm、线宽0.29 nm的连续稳定激光输出。