摘要：长大铁路隧道受特殊地质条件影响可采用分岔隧道建造。然而,列车高速穿越这种复杂构型的隧道时所引起的空气动力学效应尚不清楚。为此,本文采用三维、可压缩、非定常的雷诺时均模型,模拟研究了高速列车从不同方向通过分岔隧道时引起的气动效应。研究内容主要包括入口隧道结构为单线隧道(STE)和双线隧道(DTE)两个运行环境下的车体表面和隧道壁面的压力波动、列车气动力和周围流场特征等。研究结果表明,相比STE场景,DTE场景下车体表面和单线隧道壁面的压力峰峰值更大,并且气动阻力能耗也更大,头车的平均阻力增大19.2%。然而,STE场景下列车的侧向力波动更剧烈,其峰值相比DTE场景增加26%。本文的研究发现可为特殊铁路隧道的设计和建造提供有价值的空气动力学参考。

摘要：锂金属负极和碳酸酯类电解液之间不稳定的界面是限制高比能锂金属电池循环寿命的关键挑战.本文使用含苯环的双酚A乙氧基化物二甲基丙烯酸酯(BAED)交联剂调节聚(丙烯酸六氟丁酯)(PHFBA),设计了一种弹性人造固体电解质中间相(RASEI)来解决这个问题.刚性BAED分子可以对柔性PHBA基体进行调控,实现从600%伸长率到90%压缩率的卓越回弹性,并具有超过2 MPa的高杨氏模量.RASEI可以适应锂金属较大的体积变化,并确保电池运行过程中锂金属与RASEI之间的紧密接触,促进均匀的锂沉积并减少副反应.因此,经过RASEI修饰的Li‖Li对称电池可以在1 mA cm^(-2)和1 mAh cm^(-2)下实现超过500小时的长期循环.对循环后锂金属进行测试分析表明锂枝晶的生长得到了有效的抑制.此外,搭配20 mg cm^(-2)高阴极负载的NCM811软包电池在1 C下,经过200次循环后容量保持率超过85%.

摘要：四环素是一种广泛使用的抗生素,但它在环境中难以降解,而且会促使耐药细菌的出现.因此,迫切需要采取有效的措施对其进行检测和分解.在此背景下,我们设计了一种多肉状的ZnO/MOF/Fe_(3)O_(4)混合微型马达,用于动态检测和光催化降解四环素.我们使用微纳米加工和种子生长方法成功制备了具有多肉植物状结构的ZnO微型马达.在氧化锌马达阵列上,通过表面修饰,比如改变其表面电位、负载响应性检测功能MOF、磁性纳米颗粒和催化剂,最终得到了可用于动态荧光检测和高效降解的自驱动可控微马达.这种功能性微马达在环境检测和治理等方面具有很好发展前景.

摘要：联邦学习使得多个移动参与者在不透露其本地隐私数据的情况下联合训练全局模型。通信计算代价和隐私保护性能是联邦学习的关键基础问题。现有的基于秘密共享的联邦学习安全聚合机制仍然存在引入显著额外计算代价、隐私保护性能不足和应对参与者掉线能力脆弱等问题。本文致力于通过引入灵活高效的秘密共享机制解决上述问题。本文提出了两种新颖的隐私保护联邦学习方案,分别是基于单向秘密共享的联邦学习(FLOSS)和基于多发秘密共享的联邦学习(FLMSS)。与当前的相关工作相比,FLOSS通过动态设计秘密共享的内容和对象,在显著降低通信代价的同时保证高强度的隐私保护性能。FLMSS进一步降低额外计算代价并且能够提高联邦学习应对参与者掉线的鲁棒性,从而在隐私保护和通信计算代价之间取得令人满意的平衡。安全性分析和基于真实数据集的性能评估证明了本文提出的方案在模型准确度、隐私保护性能和通信计算代价方面的优势。

摘要：生物材料表面的物理性质,如拓扑结构,由于其易于加工和稳定的生物作用而受到广泛关注.虽然已有许多研究报道了材料表面拓扑结构与细胞的相互作用,但由于不同研究中使用的微结构和实验环境的多样性,生物材料表面不同微结构与细胞/组织行为之间的影响关系尚未得到很好的统一评价.在本研究中,我们设计了11种图案(三角形、矩形、圆形等),这些图案包含两种类型的形貌(微坑和微柱),这样一共得到22种表面拓扑结构.我们在体外和体内对这些微结构影响细胞和组织的生物作用进行了评估.我们的研究结果表明,由连续微坑形成的凹槽微结构促进细胞迁移效果相比其他微结构更强.其中,由三角形微坑组成的凹槽在体外对细胞迁移的促进作用最强.在大鼠皮下模型中,这种三角形微坑组成的凹槽结构减少了纤维组织的包封,促进了血管的形成.

摘要：Exclusive responsiveness to ultraviolet light (~3.2 eV) and high photogenerated charge recombination rate are the two primary drawbacks of pure TiO_(2). We combined N-doped graphene quantum dots (N-GQDs), morphology regulation, and heterojunction construction strategies to synthesize N-GQD/N-doped TiO_(2)/P-doped porous hollow g-C_(3)N_(4) nanotube (PCN) composite photocatalysts (denoted as G-TPCN). The optimal sample (G-TPCN doped with 0.1wt% N-GQD, denoted as 0.1% G-TPCN) exhibits significantly enhanced photoabsorption, which is attributed to the change in bandgap caused by elemental doping (P and N), the improved light-harvesting resulting from the tube structure, and the upconversion effect of N-GQDs. In addition, the internal charge separation and transfer capability of0.1% G-TPCN are dramatically boosted, and its carrier concentration is 3.7, 2.3, and 1.9 times that of N-TiO_(2), PCN, and N-TiO_(2)/PCN(TPCN-1), respectively. This phenomenon is attributed to the formation of Z-scheme heterojunction between N-TiO_(2) and PCNs, the excellent electron conduction ability of N-GQDs, and the short transfer distance caused by the porous nanotube structure. Compared with those of N-TiO_(2), PCNs, and TPCN-1, the H2 production activity of 0.1%G-TPCN under visible light is enhanced by 12.4, 2.3, and 1.4times, respectively, and its ciprofloxacin (CIP) degradation rate is increased by 7.9, 5.7, and 2.9 times, respectively. The optimized performance benefits from excellent photoresponsiveness and improved carrier separation and migration efficiencies. Finally, the photocatalytic mechanism of 0.1% G-TPCN and five possible degradation pathways of CIP are proposed. This study clarifies the mechanism of multiple modification strategies to synergistically improve the photocatalytic performance of 0.1% G-TPCN and provides a potential strategy for rationally designing novel photocatalysts for environmental remediation and solar energy conversion.

摘要：岩体强度与裂隙参数是反映工程岩体质量的基本参数,其准确获取是进行地下工程围岩分级与支护合理设计优化的前提。传统的岩体强度测试方法需要对现场围岩取芯并运至实验室测试,测试结果难以反映工程现场环境下的岩体力学性质,而对于岩体强度与裂隙参数的原位测试方法研究较少。本文基于能量守恒定律,建立了岩石切削能密度与随钻参数的关系式,构建了岩体等效强度随钻反演模型(ES-DP模型),系统开展了岩体数字钻进试验。结果表明,相对于传统测试方法,岩体等效强度随钻测试结果平均差异率为2.4%,验证了ES-DP模型对岩体等效强度测试的有效性。在此基础上,建立了岩体裂隙参数随钻识别模型,与实际测量结果相比,该模型测得的岩体裂隙位置与宽度平均精度分别为1.8和1.6 mm,测试精度较高。基于上述研究,本文提出了一种岩体强度-裂隙随钻识别方法,为实现地下工程围岩强度参数与结构特征的原位实时测试提供了新方法。

摘要：各向同性磁流变弹性体是一种将磁性颗粒随机掺入到聚合物基体中制备而成的智能材料。在磁场作用下,其模量发生快速、可逆、连续变化,在振动控制领域显示出良好的应用前景。实验结果表明,各向同性磁流变弹性体的动态力学行为具有很强的频率、应变幅值和磁场相关性。尽管上述行为对于其潜在应用具有重要的影响,但目前关于各向同性磁流变弹性体磁相关非线性动态力学行为的理论研究则关注不够。为准确评价各向同性磁流变弹性体的动态力磁耦合行为,并指导其相关产品的设计,本文建立了一个基于连续介质力学理论,反映各向同性磁流变弹性体磁相关非线性动态力学行为的本构模型。随后,开发了和本构模型对应的数值实现算法,并对模型的预测能力进行了验证。该模型有助于深入理解各向同性磁流变弹性体磁相关非线性动态力学行为的潜在力学机制。此外,该模型有助于指导基于各向同性磁流变弹性体产品的设计和应用。

摘要：高灵敏度的自驱动紫外探测器在许多应用中都大有可为.本研究提出了一种一维ZnO基同结光电探测器,它包括表面覆盖着Ag纳米线的锑掺杂ZnO微米线(AgNWs@ZnO:Sb MW)、MgO缓冲纳米层和ZnO薄膜.该探测器在0 V偏压下对紫外光非常敏感,其性能参数包括约7个量级的开关比、292.2 mA W^(-1)的响应度、6.9×10^(13)Jones的比探测率,以及微秒量级的快速响应速度(上升时间16.4μs,下降时间465.1μs).特别是10μW cm^(-2)的微弱紫外光时接近99.3%的外量子效率.此外,本文系统研究了MgO纳米薄膜和表面修饰AgNWs对探测器件性能增强的机理.作为自驱动光接收器,该光电二极管被进一步集成到能够实时传输信息的紫外通信系统中.此外,基于AgNWs@p-ZnO:Sb MW/i-MgO/n-ZnO的同质结9×9阵列显示出均匀的光响应分布,可用作具有良好空间分辨率的成像传感器.这项研究有望为设计高性能紫外光检测器提供一条具有低功耗和可大规模建造的途径.

摘要：将不同金属元素通过合金化形成二维材料(金属烯)对基础研究和纳米电子器件的实际应用具有重要意义,但目前鲜有金属烯材料是具有本征带隙的半导体.受离子晶体成键特征的启发,通过结构搜索、成键分析和高通量第一性原理计算,本文从2500多个双金属烯中筛选出一系列具有晶格动力学稳定和碱金属-金离子键的二维碱金属金化物双金属烯半导体.由于碱金属和金之间的大电负性差,其中32个碱金属金化物双金属烯是带隙范围为0.97~5.20 eV的半导体材料,而锂金双金属烯由于电负性差减小呈现出金属性.Bohn-Oppenheimer分子动力学模拟表明19个双金属烯在室温下结构稳定有利于实际应用.这项研究为设计双金属烯半导体提供了指导,并揭示了二维金属合金中成键行为和电子结构性质间的关联.