摘要：石墨炔(GYs)是一种新型碳同素异形体,由sp和sp^(2)杂化碳原子组成.其中,石墨双炔(GDY)是目前研究和关注度最广泛的材料.其独特的sp杂化、均匀的孔隙和高度共轭的结构带来了优良的电子、光学和力学特性,其被广泛应用于电子器件、储能和转换、催化、气体分离、海水淡化等领域.然而,GDY材料仍然面临着诸多挑战,包括高结晶GDY的合成和快速无损的表征方法.本文就高结晶度GDY的设计、合成和结构表征进行了综述.本文还描述了GDY在各个领域的应用,为高度均匀的单晶GDY材料带来新的机遇.

摘要：针对大断面隧道初期支护拱架在承载时易发生平面外失稳的问题,本文通过开展单拱架全比尺试验和考虑纵向连接的拱框架结构的数值试验以及现场对比试验,对纵向连接与拱架组成的拱框架结构进行优化研究,使其横向上有足够承载能力、纵向上有较高稳定性。研究结果表明,单个拱架的破坏模式是局部面外失稳导致整体承载力丧失,考虑纵向连接的拱框架结构的平面内承载力和平面外稳定性都得到增强。通过调整纵向连接间距和拱架间距也可以调整初期支护拱框架结构和喷射混凝土的内力分担比,以充分发挥初期支护的承载能力,但纵向连接间距应小于1500 mm,拱架间距也应小于1200 mm。因而,在不改变初期支护现有结构形式的前提下,通过合理地布设纵向连接与拱架形成的具有空间承载效应的拱框架结构,不仅可以保证初期支护的承载能力,而且还提高施工效率和经济效益。研究成果可指导大断面隧道初期支护结构设计。

摘要：单原子和团簇催化剂在电催化领域,尤其是可持续能源存储和转化领域的重要性,得到越来越多地认可.单原子催化剂具有低金属负载和高原子利用效率的优点,但由于其表面自由能常常使得单个原子不稳定而发生聚集.团簇催化剂则因为其高原子利用率以及多样的活性位点,能够克服单原子催化剂在中间体吸附和活化等方面的局限性.钌基催化剂在电催化中有着十分重要的应用前景.然而,准确设计钌基单原子和团簇催化剂的几何和电子结构,并揭示它们之间的结构-性质关系,仍然面临着巨大的挑战.因此,我们对钌基催化剂进行了分类和比较(同源/异源),重点总结了钌基单原子和团簇在电催化领域的竞争和协同效应.近年来,钌基催化剂在析氢反应(HER)方面取得了显著进展,因此着重介绍钌基催化剂在HER中的应用,并涵盖了其他电催化反应、双功能反应(HER/OER、HER/HOR)和电化学有机反应.此外,本文还探讨了钌基单原子和团簇在HER过程中的催化机理.最后,我们指出了在复杂钌基催化剂的工业应用开发策略中所面临的挑战和前景.

摘要：以粗集料的力学指标、分形维数以及BPN作为研究对象进行数据采集,基于前馈神经网络算法与支持向量机算法,提出了一种新型路面抗滑性能预测模型.采用加速加载试验,记录沥青混合料在轮载作用下表面抗滑性能的衰减过程,并利用指数模型对轮载次数与BPN的数值关系进行拟合.通过灰色关联度分析和相关性分析,评估各项因素对沥青路面抗滑性的影响程度.基于主成分分析结果,设计了6种方案,用于前馈神经网络算法和支持向量机算法的训练、验证和测试.结果表明,不同类型集料呈现出不同的抗滑性能,石英砂岩最佳,玄武岩次之,石灰岩较差.磨光值与沥青抗滑性能衰减模型的关联性最高.前馈神经网络算法构建的模型表现更为稳定,R 2值约为0.8,展现出良好的预测能力.

摘要：研究Zr_(55)Cu_(30)Ni_(5)Al_(10)(摩尔分数,%)金属玻璃在深冷循环处理过程中的回春行为。实验发现,随着循环次数的增加,样品的回春程度更高,表现为更高的弛豫焓与更低的密度。回春程度经200次循环后逐渐饱和,这可能与非晶结构中有限的自由体积含量有关。同时,高循环次数下的样品硬度更低,塑性更好,这与其剪切转变区体积增大有关。此时,更低的剪切面形成能有利于多重剪切带的形成。此外,还发现自由体积含量与样品塑性应变及剪切转变区体积呈线性关系。分子动力学模拟结果还表明,在高冷速下回春程度高的样品会发生原子体积的饱和。

摘要：相变材料(PCM)具有优异的光学性质,在多种集成光子器件中极具应用前景,如光存储器、光开关和光神经形态计算器件.然而,由于集成光子器件相变材料光学性能评价标准的缺乏,新型相变材料的设计主要依赖于研究者的研究经验.本文基于相变光子器件的性能需求,引入材料品质因子(FOM2=Δk/kamor)来评价相变材料的光学性能,建立了针对损耗调制型相变光子器件相变材料的光学性能评价标准.FOM值的大小代表相变材料在构建高性能相变光子器件中的应用潜力,FOM值越大,相变材料应用于光子器件的限制就越小.在此基础上,本文基于光学带隙理论,建立了相变材料光学参数与FOM值之间的关系,开发了三种基于GST的新型光学相变材料.结果表明,氮等非金属元素掺杂可以提高GST的FOM值,有利于开发低损耗、高调制空间的损耗型相变光子器件和大规模损耗型相变光子阵列.除了FOM之外,相变材料的结晶温度也会影响器件的编程功耗、循环寿命和稳定性,这要求我们在实际应用场景中根据器件的需求选择合适的相变材料.总之,本文为相变材料的光学性能提供了评价标准,促进了集成光子器件应用中相变材料的定制设计.

摘要：空气稳定有机自由基的发现引起了人们对探究其在分子电子学和自旋电子学中应用的兴趣.这些自由基具有独特的开壳层电子结构,因而表现出特殊的电学特性.由于其较弱的旋轨耦合特性,也使得其成为自旋电子学的重要研究对象.此外,自由基还可以通过二聚、分子识别和机械互锁等分子间相互作用来构筑超分子器件.本文综述了空气稳定有机自由基在电子学及自旋电子学中的应用,通过详述其卓越的电磁性能来拓展启发分子设计的多样性.本综述还概述了超分子自由基的制备方法和相关性质的研究进展,拓宽了单分子研究的范围.此外,自由基介导的单分子反应是一个新兴的研究方向,本文也对该领域的未来发展方向进行了展望.通过阐明空气稳定有机自由基的应用潜力,本文将有望对分子电子学和自旋电子学的研究产生一定的指导意义.

摘要：随着全球温室气体排放的持续增长,二氧化碳(CO2)的高效转化与利用已成为应对气候变化、推动可持续发展的重要途径之一.在本课题组的前期研究中,以正丁烷为模型化合物,成功实现了H-ZSM-5分子筛催化CO2与正丁烷发生耦合反应.实验还发现,通过对H-ZSM-5进行Zn改性,可以显著提高其催化性能,这为CO2的高效转化和利用提供了新的研究方向.然而,目前关于Zn-ZSM-5催化剂中Zn物种的具体存在状态及其与耦合反应性能之间的关系尚不明确,这限制了高效催化剂的进一步设计.因此,深入探究Zn物种在Zn-ZSM-5催化剂中的存在状态及其与催化性能之间的关联机制,从而设计和开发更高效的CO2转化催化剂已成为当务之急.本文通过紫外-可见光漫反射光谱、X-射线光电子能谱和1H魔角旋转-核磁共振等多种技术系统地表征了Zn-ZSM-5分子筛中酸性中心和Zn物种存在状态的演变过程,讨论了Zn物种活性中心与耦合反应之间的构-效关系,阐明了耦合反应的机理.研究表明,Zn-ZSM-5分子筛中Zn物种主要以ZnO团簇、Zn-OH+和(Zn-O-Zn)2+的形式存在,且其含量随Zn负载量的变化而改变.其中,ZnO团簇及(Zn-O-Zn)2+物种的含量随Zn负载量的增加而上升,而Zn-OH+物种含量则先上升后下降,这是由于部分Zn-OH+物种转化为(Zn-O-Zn)2+物种.在CO2与正丁烷的耦合反应中,正丁烷的转化受到Brønsted酸位点的减少、Zn活性位点的形成以及粗晶ZnO物种的堆积等多种因素的影响.Zn-OH+物种是主要的CO2催化转化活性中心,而芳烃的生成则主要受Zn-OH+和(Zn-O-Zn)2+物种的影响.Zn-OH+和(Zn-O-Zn)2+物种均具有较强的脱氢性能,可通过脱氢路径促进芳烃的生成.Zn5％-ZSM-5(Zn负载量为5 wt％)样品表现出最优的催化性能:正丁烷转化率为94.71％,CO2转化率为30.43％,芳烃选择性为53.71％.原位实验进一步证实了内酯、羧酸和不饱和醛酮等含氧化合物作为中间体的存在.基于上述研究,我们提出了Zn-ZSM-5上CO2和正丁烷耦合的反应机理,主要包括以下三条反应路径:(1)在Zn-OH+物种的催化作用下,正丁烷和CO2首先被耦合活化形成内酯,随后经过一系列反应形成羧酸、酸酐和其他含氧化合物,最终通过复杂的反应生成芳烃.(2)部分CO2在Zn-OH+物种的催化下,通过逆水煤气变换(RWGS)反应以及与烃类化合物的干重整反应生成CO.这些CO随后在Zn-OH+物种的催化下与烯烃发生耦合反应,最终生成芳烃产物.(3)正丁烷在Zn-OH+和(Zn-O-Zn)2+物种的催化下,发生脱氢和异构化反应产生烯烃.部分烯烃可通过与CO耦合或烯烃发生聚合、环化、脱氢等过程生成芳烃产物.综上所述,本文深入探讨了CO2与正丁烷在Zn-ZSM-5催化剂上的耦合反应机制.通过系统研究,建立了催化剂中Zn物种与催化性能之间的构-效关系,并提出了耦合反应的具体路径.本文不仅有助于深入理解Zn-ZSM-5的催化作用机制,而且对于未来设计和开发更高效的催化体系具有重要的参考价值.

摘要：为探究再生沥青混合料(RAP)拌和过程中的均匀性特征变化规律,考虑拌和时间和RAP料老化程度因素,选择二氧化钛粉末作为RAP料示踪剂,在实验室内制备掺有质量分数40%RAP料的再生沥青混合料,并建立均匀性指标评价再生沥青混合料均匀性特征.通过计算机断层扫描技术(CT)获取沥青混合料数字图像,并对图像进行基于Mimics软件的组分识别,最终建立关于组分和结团的均匀性评价体系.结果表明:粗集料分布情况对混合料拌和均匀性的影响最大,其次是沥青和孔隙分布情况;延长搅拌时间有利于提高再生沥青混合料的拌和均匀性,然而拌和过程中形成的新结团又会阻碍拌和均匀性的改善.考虑组分和结团的均匀性评价体系可以有效揭示再生沥青混合料拌和均匀性特征变化规律,为建设高质量再生沥青路面提供参考.

摘要：近年来流感频发,针对传统靶点抗流感药物(如扎那米韦和奥司他韦)的耐药病毒大量出现,迫切需求开发新靶点、新作用机制的抗流感药物。本研究针对流感病毒血凝素(HA)底物结合位点附近的赖氨酸(Lys133和Lys222),设计了系列具有共价结合潜力的唾液酸类化合物(1a–1h)。活性研究表明该系列化合物对两种流感病毒HA蛋白的结合力较母体化合物唾液酸(SA)有明显提升,其中化合物1d与阳性化合物2,6-唾液酸乳糖胺(2,6-SLN)持平(KD=38.2和39.6μM);该系列化合物安全无毒(对MDCK细胞CC50>1 mM),其中化合物1d可有效抑制流感病毒在MDCK细胞中的复制。本研究提出了基于流感病毒HA的共价抑制新策略,深入发掘有望获得新型强效HA抑制剂。