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2017年  第49卷  第4期

物理学与光学工程
基于拉曼光谱对人舌鳞癌动物模型建立的检测
钟会清, 张武, 侯雨晴, 苏成康, 刘智明, 姜雪梅, 郭周义, 刘宁湘
2017, 49(4): 1-4.
摘要:
建立人舌鳞癌细胞体外癌变模型, 采用激光共焦显微拉曼光谱仪对其进行检测,从分子层面对其进行分析. 方法: 通过培养CAL-27细胞,然后注射在裸鼠皮下成瘤,在通过激光共焦显微拉曼光谱仪和HE染色观察其癌变的情况. 结果:①正常皮肤组织的切片图上可见,其细胞层次清晰,整齐,但是肿瘤组织发现上皮异常增生,细胞多形性,结构层次非常不清楚;②采用共焦显微拉曼拉曼光谱技术并结合主成分分析法和线性辨别技术分类健康裸鼠和人舌鳞癌细胞体外癌变组织的拉曼光谱得到灵敏度为98.4%,特异性为95%,诊断率为96.7%,并发现该方法可以很好的对该动物模型进行在体的检测.
一种超低功耗模数转换器的设计与仿真
胡云峰, 易子川, 李琛, 周国富
2017, 49(4): 5-10.
摘要:
为了降低电子终端设备的功耗,文中提出了一种基于C-2C电容阵列DAC的超低功耗SAR ADC。首先,通过使用C-2C电容和三电平转换方案,文中的电容阵列DAC转换能耗相比传统结构降低99.41%,面积减少87.2%。接着,采用基于动态逻辑的逐次逼近寄存器(SAR)和两级全动态比较降低SAR ADC整体功耗。最后,SAR ADC在180nm CMOS工艺下进行设计与仿真。仿真结果表明:在1V电源电压,100kS/s的采样频率下,ADC的信噪失真比(SNDR)为61.59dB,有效位(ENOB)为9.93位,总功耗为0.188W,品质因素(FOM)值为1.9fJ/Conv.-step。文中设计的超低功耗SAR ADC适用于低功耗电子终端设备。
利用多模态光学脑成像研究前额叶静息态功能连接
黄雯, 李军
2017, 49(4): 11-15. doi: 10.6054/j.jscnun.2017121
摘要:
多模态光学脑成像包括近红外光谱及漫射相关谱,前者探测大脑皮层的血氧代谢水平,而后者测量皮层的脑血流.皮层血氧代谢和血流是不同的两类血液动力学参量,可以从不同方面反映大脑的神经活动强度. 本研究利用多模态光学脑成像测量了人脑前额叶的静息态功能连接. 10个正常成年人参加了实验测量,分别用近红外光谱和漫射相关谱在前额叶的相同位置记录了大脑8分钟的自发波动信号,测量覆盖区域包括左侧额下皮层及左背外侧前额叶. 低频段血氧代谢信号(包括含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白及总血红蛋白浓度)用来揭示基于血氧信号的静息态功能连接,而相同频段的脑血流信号用来确定基于脑血流的静息态功能连接. 两类血液动力学参量的静息态功能连接均揭示:背外侧前额叶区域内的连接大于背外侧前额叶与额下皮层之间的区域间连接,显示相邻的背外侧前额叶和额下皮层是不同的功能区域. 此外定量比较基于两类血液动力学参量的功能连接发现,基于血氧代谢的连接有更大的连接强度,表明在同一个功能区内,静息时血氧代谢信号的时间同步性更高.
非开放式电润湿系统的电流体动力学仿真
庄磊, 唐彪, 李发宏, 周莹, 李琛, 周国富
2017, 49(4): 16-22.
摘要:
本文聚焦以电润湿显示像素单元为代表的复杂非开放式油/水电润湿系统,通过理论建模与实验结合的方法对该两相微流体系的电流体动力学特性进行了研究。本文基于COMSOL仿真环境,提供的两相流相场与静电场,建立了包括油水动力粘度、界面张力、润湿性等重要参数的二维动力学仿真模型,并研究了该微流体系的光电响应特性。对比结果表明,通过层流两相流相场与静电场耦合方法成功模拟电润湿显示像素单元内的电流体动力学特性。导电液体的动力粘度值与油膜的光学响应时间正相关,但对像素最终的开口率大小影响较小;油/水界面张力值与油膜破裂时间正相关,且主导油/水界面的运动速度。该模型对深入理解和预测非开放式电润湿系统的动力学性能,加速相关的研发进程有重要意义。
材料学
高熔体强度聚丙烯的制备及其性能研究
郭亚光, 李彦涛, 杨丽庭, 张惠, 唐梓健, 李煦田
2017, 49(4): 23-27.
摘要:
聚丙烯(PP)因其优良性能广泛应用于诸多领域,但同时也有着韧性差,熔体强度低等缺点。而高熔体强度聚丙烯(HMSPP)是一种具有较高熔体强度、较好熔体弹性的聚丙烯树脂,它的发现拓展了聚丙烯在物理发泡、挤出涂布及热成型等领域的应用,多年来一直是聚烯烃研究工作的重点。本文以2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧)己烷(DHBP)为引发剂,采用多官能团单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)对市售聚丙烯(PP)进行接枝,同时加入支化促进剂二硫化四丁基秋兰姆(TBTDS)以提高接枝效率,成功制备了具有高熔体强度的聚丙烯并进行了配方优化。本文测定了接枝产物的熔体流动速率(MFR)及采用公式法计算熔体强度(MS)。通过红外光谱(IR)对所得高熔体强度聚丙烯的分子结构进行表征,结果表明单体已接枝在PP主链上,通过差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TG)方法,对所得高熔体强度聚丙烯的热性能进行分析和表征,结果表明接枝产物的熔融温度没有显著变化,耐热温度有所上升。拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等力学性能的测定结果表明接枝产物的力学性能有显著提高。
PVDF-g-PAA共聚物的制备及其改性PVDF膜
王献昆, 吕向红
2017, 49(4): 28-33.
摘要:
为了改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的亲水性,本文通过自由基聚合法,以水/乙醇混合溶液为溶剂,合成了以PVDF为主链,聚丙烯酸(PAA)为侧链的PVDF-g-PAA两亲性共聚物。通过改变丙烯酸(AA)浓度合成了三种不同接枝率的PVDF-g-PAA共聚物,红外(FT-IR)及热重分析(TGA)结果显示接枝率以AA单体浓度10%为最高。以PVDF-g-PAA共聚物为膜材料,采用浸没沉淀法制备膜,通过扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试和过滤实验考察膜的形貌及性能。结果表明,随着接枝率的升高,改性膜的平均孔径及孔隙率随之增大,接触角随之降低,表明其亲水性有很大的改善。在保持较好分离效果的基础上,改性膜的水通量及通量恢复率比原膜分别提高了3.78倍和0.76倍,表明其渗透性能及抗污染性能都有很大改善。
化学与环境
六钼酸/苄基三乙基氯化铵复合催化合成氧杂蒽二酮类衍生物
方宇, 罗君, 连朝美, 朱育林, 曾卓
2017, 49(4): 34-38.
摘要:
在六钼酸和苄基三乙基氯化铵的复合催化作用下,以芳香醛为原料,分别与1,3-环己二酮和5,5-二甲基-1,3-环己二酮在乙腈溶剂中,通过缩合反应高产率的得到一系列氧杂蒽二酮类衍生物;并在此基础上探讨了合成该类化合物的最佳反应溶剂、最佳催化剂、最佳稳定剂及其用量等,同时验证了该催化体系可重复使用四次而催化活性无明显降低。所有合成的化合物均已通过熔点、IR、1H NMR、13C NMR和MS等手段进行结构鉴定与表征,并提出了可能的反应机理。
莱克多巴胺新型分子印迹纳米管膜的研究及应用
陈忻, 陈晓刚, 潘嘉慧, 沈国权, 赵亮亮, 梁勇
2017, 49(4): 39-44.
摘要:
摘要:选取了甲基丙烯酸(MAA)作为功能单体,莱克多巴胺与MAA的比例为1:6. 本实验建立了基于表面引发原子转移自由基聚合 (ATRP), 在阳极氧化铝 (AAO) 膜上合成莱克多巴胺印迹聚合物纳米管膜的方法. 利用扫描电子显微镜 (SEM) 对MIP纳米管膜的形态进行表征, 结果显示, 在AAO表面成功修饰了MIP纳米管膜. 经过一系列的吸附实验, MIP纳米管膜, 相比NIP纳米管膜, 对莱克多巴胺及其类似物有更高的吸附容量和更好的选择性. 本实验建立了MIP纳米管膜萃取与HPLC联用, 针对β2-肾上腺素受体激动剂检测的方法. 莱克多巴胺(RAC)的线性范围是10-1000 μg/L, 克伦特罗(CLEN)、肾上腺素(EP)和多巴胺(DA)的线性范围为100-1000 μg/L, 特布他林(TER)的线性范围是200-1000 μg/L. 检出限的范围在0.074–0.25 μg/L. RSD范围是2.79-4.34%. 此方法成功应用于加标的猪肉样品中β2-肾上腺素受体激动剂的检测, 在两个浓度梯度下的加标回收率分别为86.32%-96.95%和87.84%-95.73%. RSD范围在2.67%-5.72%. 结果表明, 本实验建立的方法能对猪肉样品中β2-肾上腺素受体激动剂实现有效检测.
褐藻海带生物质残渣对水中Pd(Ⅱ)的吸附研究
邵华森, 李耀威, 陈提先, 刘健
2017, 49(4): 45-50.
摘要:
用乙醇处理褐藻海带得到其生物质残渣(Residue of Laminaria japonica,简称ROLJ),探讨了ROLJ对水溶液中Pd(Ⅱ)的吸附性能.实验考察了溶液pH、接触时间、温度和初始Pd(Ⅱ)浓度等因素对吸附效果的影响,并探讨了ROLJ对Pd(Ⅱ)的吸附动力学及等温吸附特性.结果表明:在pH为3~4范围内,吸附效果最好;吸附平衡时间为80min;吸附动力学符合伪二级动力学模型;Langmuir等温吸附方程能较好地描述Pd(Ⅱ)在ROLJ上的吸附特性,303 K 时ROLJ对Pd(Ⅱ)静态饱和吸附容量为294.12mg/g.热力学分析结果表明,实验条件下ROLJ对Pd(Ⅱ)的吸附反应是自发、吸热和熵值增加的过程.用0.1M HCl+5%硫脲溶液可洗脱回收Pd(Ⅱ),ROLJ是一种有应用前景的钯吸附回收材料.
复合光催化膜MoS2/Ag/TiO2同步降解有机物及产氢的研究
王熙, 董海太, 齐中, 李晓岩, 李来胜
2017, 49(4): 51-56.
摘要:
以玻璃纤维膜为基底制备了具有三元结构的新型MoS2/Ag/TiO2光催化膜. 该复合催化剂膜具有多层结构,能够在模拟太阳光和紫外光下进行产氢反应. 该光催化膜可以用于新型的双室光催化反应器中进行同步产氢与有机物降解. 在光催化过程中,氢气在反应器的阴极室产生,而有机物在阳极室进行降解. 当Ag负载量为1wt%, TiO2负载量为160wt%时,MoS2/Ag/TiO2复合催化膜的比产氢速率达到了最大值,在模拟太阳光下为产氢速率为85 mmol·h-1·m-2(产二氧化碳速率为88 mmol·h-1·m-2),能量转化较率最高可达0.85%,是纯TiO2 的2.3倍;在紫外光下产氢速率为68 mmol·h-1·m-2,是纯TiO2的1.2倍. 在光照下TiO2 和 MoS2同时受光的激发产生光生电子与空穴,由于Ag功函数比TiO2 的功函数低,电子从TiO2导带上转移至Ag再转移到MoS2价带上形成TiO2→Ag→MoS2 的电子传递模式.因此,能更有效的实现电子与空穴的分离,提高产氢的效率.
污泥回流比对双污泥BCR反硝化除磷效果的影响
钟悦升, 荣宏伟, 张朝升
2017, 49(4): 57-61.
摘要:
以模拟华南地区的城镇污水研究对象,开展了污泥回流比对双污泥BCR反硝化除磷的影响研究. 结果表明:使超越污泥和回流污泥的回流比分别控制为0.6、0.4和0.2时, BCR工艺对COD去除率的均值分别为89.98%、89.48%和82.38%,出水COD平均质量浓度分别为20.94 、21.67 、37.66 mg/L;而总氮的去除率均值则分别为79.94%、80.58%和65.47%,出水总氮平均质量浓度分别为5.72 、5.75 、10.85mg/L;总磷去除率的均值分别为88.81%、91.64%和77.06%,出水总磷质量浓度均值为0.76 、0.59 、1.62mg/L,新工艺改善了传统双污泥连续流工艺出水NH4+-N质量浓度偏高的缺陷. 工艺在超越污泥回流比和回流污泥回流比均是0.4时处理效果最佳. 由于好氧硝化池与中沉池合建,好氧硝化池中的NO3--N与中沉池中的DPB接触而发生反硝化吸磷的反应而使部分总磷在好氧硝化池中被去除.
生物学与生物工程
保幼激素和蜕皮激素对家蚕翅原基生长分化的影响
胡启豪, 刘学术, 马琼, 冯启理, 邓惠敏
2017, 49(4): 62-67.
摘要:
翅原基(Wing disc)是昆虫幼虫体内成虫原基的一种,经生长分化后最终形成成虫翅。翅原基是研究昆虫变态发育过程的一个理想系统。为探究发育过程中翅原基的生长变化,本文以家蚕翅原基为材料,通过离体和石蜡切片的方法观察了翅原基从5龄第3天至蛹期0天的形态变化,并通过注射外源蜕皮激素活性物质20E和保幼激素类似物Methoprene探究了昆虫激素对家蚕翅原基生长分化的影响。结果显示,翅原基在幼虫阶段发育缓慢,从5龄第6天起生长分化逐渐加快,且翅原基的形态发生了显著变化,原本附着于翅原基腔口处且呈团状的造血器官逐渐分散至消失,而由气管组成的翅脉逐渐形成。外源激素处理的结果显示,2μg剂量的20E可促进翅原基的生长分化,而2μg 的Methoprene抑制了翅原基的生长分化。上述结果暗示了,蜕皮激素和保幼激素共同调控了翅原基的生长分化,并最终实现了翅原基的变态发育。
调控根系对玉米幼苗生长及氮素利用的影响
许良政, 李诺
2017, 49(4): 68-72.
摘要:
在石英砂培养条件下,研究了切除种子根和阻止不定根下扎,对不同根系构成的玉米形态建成、氮素吸收和利用及吸收根补偿效应的影响。结果表明,玉米地上部形态建成随根系形态建成的抑制而抑制,反映为全株干物重随根的干物重、长度、表面积和体积的减弱而显著下降,根冠比减小。控制不定根扎入砂中但保留种子根(处理Ⅰ)及切除种子根且控制不定根扎入砂中(处理Ⅱ)的植株与对照相比,虽全株氮吸收量显著下降,但通过加强氮素在地上部分配利用及大幅提高氮素吸收效率而体现了较高的氮素利用效率。处理Ⅰ和处理Ⅱ的玉米吸收根表现出强烈补偿生长现象,但不同根系形态性状对吸收根补偿效应的贡献随根系间差异、特别是根的粗细差异而变化。与对照相比,处理Ⅰ植株和处理Ⅱ植株中,补偿效应最强的是根长、其次是根表面积、第三是根体积、根干物质重最弱;但处理Ⅱ与处理Ⅰ比较,根干物质重补偿效应最强、根长和根表面积相近居其次、根体积最弱。表明当玉米根体积差别大时,根长比根干物质重更能体现根系功能,而当玉米根体积相近时,根干物质重比根长对根系功能更有意义。
区域发展与地理
韩江流域参考作物蒸散量时空变化及其影响因素
万露文, 张正栋, 董才文, 杨传训, 张倩
2017, 49(4): 73-81.
摘要:
基于韩江流域12个气象站点1961—2013年的逐日气象数据,应用Penman-Monteith公式计算参考作物蒸散量(ET0),并利用Mann-Kendall检验、Kring插值、Pearson相关分析和敏感性系数等方法分析了韩江流域ET0的时空变化特征及其影响因素. 结果表明:(1)近53年来,韩江流域多年平均ET0为1 121.96 mm,整体呈下降趋势,速率为0.39 mm/a,在1967年左右发生突变. 全流域ET0的年内变化较为明显,夏季的贡献最大,占到全年的37%;年均ET0以广东最多,江西最少. (2)空间上,韩江流域ET0呈现“自东南向西北逐渐递减”、“三高一低”的分布格局,即韩江上游梅江源头地区、韩江三角洲以及梅潭河流域为明显的高值区,而汀江上游地区的值相对较低;四季ET0的空间分布与年高低值的分布格局基本一致. (3)韩江流域ET0对相对湿度呈负敏感性,对平均气温、日照时数和平均风速呈正敏感性,对相对湿度最为敏感,其次是平均温度,对日照时数和平均风速的敏感性相对较小. (4)风速的下降是该流域ET0减少的主要原因,其次是相对湿度. 本文为山区流域水循环研究奠定了一定的基础,可为区域水资源评价与管理提供参考依据.
基于ARIMA模型的广州市生态足迹动态变化过程
付开, 胡梦瑶, 徐颂军, 马娇娇
2017, 49(4): 82-87.
摘要:
为了解广州市生态可持续问题,运用生态足迹模型对广州市2003—2013年的人均生态承载力和人均生态足迹进行了模拟和分析,在此基础上运用ARIMA模型预测了2014—2020年的生态足迹变化趋势. 结果表明:2003—2013年人均生态足迹呈上升趋势,增幅达到6.7%,人均生态承载力呈下降趋势,人均生态承载力远远小于人均生态足迹,导致生态赤字状态,广州市处于严重不可持续发展状态;2014—2020年人均生态足迹呈上升趋势,2020年达到4.201 8 hm2/人,是2013年的1.02倍,人均生态承载力基本保持不变,人均生态赤字不断增大. 针对广州市严重不可持续发展的现状,提出加大环境生态保护力度、控制人口规模、优化产业结构和转变经济发展方式等实现广州市可持续发展的建议.
村落型遗产地居民旅游感知与态度的空间差异分析
陈慧, 李鹏, 王纯阳
2017, 49(4): 88-94.
摘要:
以世界文化遗产地“马降龙村落”为案例地,通过因子分析和回归分析对同一遗产地内,处于不同空间区域居民旅游感知与态度的差异进行了深入地剖析. 研究结果显示,在同一遗产地内部,居民旅游感知与态度也存在着明显的空间差异,具体表现在:核心区居民旅游感知与态度的各项公因子综合得分要明显高于缓冲区居民;影响居民旅游感知与态度的最重要因素是体现“空间”差异性的“核心区/缓冲区”变量;旅游业对村庄建设和经济发展的促进是影响居民旅游发展支持态度和社区满意度的主要因子. 旅游业参与制度的不公平性和村庄发展的不平衡则是造成马降龙村落遗产地居民旅游感知与态度存在空间差异的主要原因.
数学与应用数学
一种新型美式期权的自由边界问题
陈晓珊, 易法槐, 曹丽敏
2017, 49(4): 95-101.
摘要:
研究一种新类型的股票期权定价问题, 此类期权是当股票市场不利于普通的美式股票期权的时候, 提供了一个最低保障.将该金融问题转化为一个具有2条自由边界的抛物变分不等式,利用偏微分方程理论证明了该问题解的存在唯一性,并且得到2条自由边界的存在性、单调性和光滑性, 以及抛物变分不等式的解与最低保障之间的关系.
时间测度链上三点边值问题两个正解的存在性
魏嘉, 王静
2017, 49(4): 102-105.
摘要:
运用锥上的Avery-Henderson不动点定理,研究了时间测度链上一类非线性3点边值问题 至少2个正解的存在性, 其中, 表示时间测度链, , .并给出了与之相对应的线性3点边值问题解的一些性质,举例证明了所得结论的正确性.
与年龄相关的随机种群模型解的均方散逸性
张启敏, 李西宁, 杨莉
2017, 49(4): 106-110.
摘要:
讨论了一类与年龄相关的随机种群模型数值解的均方散逸性: 基于步长~$h$~受限制和无限制的两种条件, 利用倒向欧拉法和补偿的倒向欧拉法分析了该随机种群模型数值解的均方散逸性并加以证明, 最后得出补偿的倒向欧拉法更适合解决与年龄相关的随机种群模型数值解的均方散逸性问题.
弱奇异迭代积分不等式中未知函数的估计
黄春妙, 王五生
2017, 49(4): 111-114.
摘要:
给出了一类积分项外包含非常数项的非线性弱奇异迭代积分不等式,并利用离散 Jensen 不等式、H\"older 积分不等式、变量替换技巧和放大技巧等分析手段给出了该非线性弱奇异迭代积分不等式中未知函数的上界估计. 最后举例说明所得估计可以用来研究分数阶积分方程解的定性性质.
计算机科学与软件工程
基于图模型的云平台应用部署技术研究
郑伟平, 刘健敏
2017, 49(4): 115-121.
摘要:
为了实现与平台无关的应用部署,提出了一种基于“部署图”的应用部署方案,给出一个通用云平台应用部署体系,重点介绍了部署工具的设计与实现技术,并实现了一个原型系统,结合部署实例证明所提部署方案是可行的且具有平台无关、可视化、可复用等优点.
基于Web AppBuilder的虚拟校园系统设计与实现
黄植钦, 舒娱琴, 闫文豪
2017, 49(4): 122-128.
摘要:
以华南师范大学校园为研究区域,基于Web AppBuilder框架,结合ArcGIS Server地图服务、全景图技术和Cesium三维引擎库构建了一个网络虚拟校园系统. 该系统实现了校园全景漫游、三维场景可视化漫游和2.5维地图信息服务等功能. 实践证明了基于Web AppBuilder框架能快速实现虚拟校园系统二三维集成开发,有效降低WebGIS应用系统开发难度,并很大程度上提高了开发效率.