留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2021年  第53卷  第4期

物理学与光学工程
基于非富勒烯受体IEICO-4F的倍增型有机光电探测器
王建彬, 曾夏辉, 周笔, 余华梁, 周赢武
2021, 53(4): 1-7. doi: 10.6054/j.jscnun.2021051
摘要:
以非富勒烯材料O-IDTBR和IEICO-4F为电子受体,采用溶液法制备结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶O-IDTBR/Al和ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶IEICO-4F/Al的2种倍增型有机光电探测器. IEICO-4F器件在波长400 nm和790 nm处的最高外量子效率(EQE)分别达7 220% 和1 610%. 在-15 V偏压下,IEICO-4F器件EQE大于100%的光谱响应范围(300~840 nm)比O-IDTBR器件(320~740 nm)宽120 nm. 与-15 V偏压下的O-IDTBR器件相比,IEICO-4F器件在波长400、510、600、790 nm处的EQE(2 630%、1 220%、1 900%、409%)分别提升1.7、1.2、0.5、24.5倍以上. 此外,IEICO-4F器件在400、510、600、790 nm处的探测灵敏度(4.8×1012、2.8×1012、5.2×1012、1.5×1012 cm·Hz1/2·W-1)分别是O-IDTBR器件的3.2、2.5、1.8、30.6倍. 结果表明:采用吸收与P3HT更互补(带隙更窄)的非富勒烯材料IEICO-4F为电子受体,有利于提升倍增型有机光电探测器的性能(特别是器件对近红外光的响应与探测能力),并拓宽器件的光谱响应范围.
基于Jerk流形正则化深度极限学习机的电能质量复合扰动识别
赵晨, 李开成, 林寿英, 曾子莹, 林炜鑫
2021, 53(4): 8-16. doi: 10.6054/j.jscnun.2021052
摘要:
为了有效利用电能质量复合扰动识别中存在的大量难以标注的实测样本,提出了一种基于Jerk流形正则化深度极限学习机(DJRELM)的半监督扰动学习方法. 算法通过堆叠嵌入Jerk流形正则化的极限学习机自编码器(JRELM-AE)实现在复合扰动特征自动提取的同时保持数据内部流形结构. 分类层通过阈值预测极限学习机和Jerk正则化半监督极限学习机的结合将多层网络扩展到多标签半监督分类应用. 实验结果表明:该方法在不同噪声环境下的分类准确率均高于几种基于极限学习机的监督学习、半监督学习算法、传统多层极限学习机和深度卷积神经网络,具有理论意义和实用价值.
双凹面聚焦超声波场中悬浮粒子操控原理与实验仿真
唐小煜, 严雅琳, 黎廷丰, 朱琳琳, 黎铭, 蔡伟博
2021, 53(4): 17-23. doi: 10.6054/j.jscnun.2021053
摘要:
为提高聚焦超声波场的悬浮能力以及拓宽悬浮粒子的移动区域, 研究了超声波场中声压大小的计算公式以及凹球面阵列中阵元的延迟时间与聚焦点位置的关系式, 并运用COMSOL多物理场软件进行仿真验证. 通过搭建双凹球面超声波阵列悬浮装置, 控制发射极信号相位实现了悬浮粒子在竖直方向上的移动, 实验中粒子的运动轨迹与仿真结果有较好的一致性. 结果表明:双凹球面超声波阵列声场声压更强、聚焦性更好, 且可通过对阵元相位信号的控制实现悬浮粒子在二维平面的移动.
化学与环境
Na+掺杂LiNbO3∶Pr3+荧光粉的制备及应力传感性能
董其铮, 杨富鹏
2021, 53(4): 24-30. doi: 10.6054/j.jscnun.2021054
摘要:
采用高温固相法制备了Na+掺杂的荧光粉Li1-xNaxNbO3∶Pr3+. 在不改变晶体结构的条件下,掺杂Na+提高了荧光粉Li1-xNaxNbO3∶Pr3+蓝色光激发的发射强度,其最佳掺杂计量比x=0.05. 将荧光粉负载到铝合金板上,对金属板施加拉力时,LiNbO3∶Pr3+的光致发光强度随应力的增大发生骤增现象. 随着x的增加,骤增现象逐渐消失,因为Na+的掺杂改变了Pr3+周围的不对称性,影响了LiNbO3∶Pr3+的力诱导发光特性.
K2FeO4石墨化生物质多孔炭的制备及其电容性能
陈妹琼, 郭文显, 陈蒙蒙, 张敏, 程发良
2021, 53(4): 31-39. doi: 10.6054/j.jscnun.2021055
摘要:
采用K2FeO4浸泡和热处理相结合的方法制备了石墨化柚子皮多孔炭(GSPC). 通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)对材料的形貌和组成进行表征. 使用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)和恒流充放电法(GCD)研究了GSPC的电容性能. 结果表明:石墨化后材料的比表面积由75.91 m2/g增大到619.78 m2/g,孔容积由0.192 cm3/g增大到0.425 cm3/g;GSPC具有出色的双电层电容性能,在1 A/g的电流密度下,比电容达254 F/g,且具有优异的倍率性能(7 A/g的电流密度下,电容保持率为74%). 此外,GSPC电极在100 mV/s下循环10 000次的比电容没有衰减,具有优异的循环稳定性. 此研究可为开发廉价的高性能生物质炭基材料提供新思路.
铁柱撑蒙脱石表面介导的Fe(Ⅱ)还原体系对邻硝基苯酚的高效去除
卢鹏澄, 魏燕富, 吴宏海, 张璇, 陈静
2021, 53(4): 40-48. doi: 10.6054/j.jscnun.2021056
摘要:
通过引入铁氧化物并煅烧处理对蒙脱石进行优化设计,成功合成了铁柱撑蒙脱石复合催化剂(FPMt).采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、N2吸附-脱附(BET)等分析方法对FPMt样品结构与表面性质进行表征,以邻硝基苯酚(2-NP,22 μmol/L)作为代表性污染物研究FPMt的还原催化活性. 结果表明:与蒙脱石相比,FPMt表面电子传输活性得到明显提高,原因是引入赤铁矿的FPMt吸附位点增多同时酸位减少,从而显著增强材料表面的还原催化活性. 除溶液pH和Fe(Ⅱ)浓度外,催化剂的结构完整性、赤铁矿的结晶度等均为影响催化剂还原活性的重要因素. 最后提出了FPMt表面络合态Fe(Ⅱ)的还原催化活性显著提高的介导机制.
生物学与生物工程
拟南芥BLI基因调控植物衰老的研究
高璐, 黄瑞华, 张盛春
2021, 53(4): 49-54. doi: 10.6054/j.jscnun.2021057
摘要:
BLISTER(BLI)蛋白是多种应激反应的调节因子,可以促进植物对环境的适应性. BLI蛋白通过抑制IRE1蛋白以维持植物的正常生长,缺失BLI蛋白的拟南芥植株出现多种发育缺陷表型. 文章以拟南芥bli突变体为实验材料,通过细胞生物学及遗传学方法检测其衰老相关表征,发现bli突变体植株早期出现叶片黄化、叶绿素含量下降、离子渗透率升高等一系列衰老表型;与此同时,bli突变体体内衰老相关基因表达上调,光合作用相关基因表达下调,表明BLI蛋白参与植物衰老过程;外源施加ROS导致野生型Col-0植株中BLI基因表达量减少; GUS显色结果表明BLI在植株各组织器官中均有表达,为进一步解析BLI调控衰老的分子网络提供了思路.
循环荷载对小叶锦鸡儿根系力学特性的影响
杨东旭, 刘静, 王勇轶, 袁亚楠
2021, 53(4): 55-60. doi: 10.6054/j.jscnun.2021058
摘要:
为了探究干旱、半干旱生态脆弱区植被根系承受循环荷载后的固土效能,以1.00≤d≤4.00 mm径级范围内的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)直根段为对象,采用TY8000伺服式强力机研究承受50次循环荷载后的根系抗拉力学特性. 结果表明:1.00≤d≤2.00、2.00 < d≤3.00和3.00 < d≤4.00 mm直根段承受单次荷载极限力30%的循环荷载后,极限力分别为(134.42±14.17)、(285.24±27.65)、(420.24±27.36) N,较单次荷载分别增加了48.20%、42.71%、29.07%;承受单次荷载极限力70%的循环荷载后,极限力分别为(70.53±10.3)、(155.15±21.04)、(287.84±22.65) N,较单次荷载分别减少了22.23%、22.37%和11.58%. 承受循环荷载后,各径级抗拉力及抗拉强度与单次荷载的差异具有统计学意义(P < 0.05). 试验根极限抗拉力和极限抗拉强度与其直径分别呈幂函数正相关、负相关,说明适度的循环荷载会对根系固土能力有促进作用,过度循环荷载会对根系造成损伤,降低其抗拉特性. 灰色关联分析发现:直径、加载次数、加载速度均对根系力学特性产生影响.
甘薯渣酶解制备高纯度结晶葡萄糖和可溶性膳食纤维的研究
石帅帅, 席毅, 倪贺, 吕镇城, 陈兆贵, 李海航
2021, 53(4): 61-67. doi: 10.6054/j.jscnun.2021059
摘要:
研究了甘薯渣酶解法制备葡萄糖及结晶生产高纯度结晶葡萄糖的工艺. 新鲜甘薯渣加入1倍体积的水混匀,加入20 U/g的耐高温α-淀粉酶,90 ℃下液化60 min,冷却至室温后按300 U/g加入糖化酶,60 ℃下酶解6 h;酶解液加入1%的大孔树脂吸附除去杂质;糖溶液减压浓缩至葡萄糖质量分数为70%,65 ℃下加热30 min,加入1%的葡萄糖晶种,超声处理20 min后在4 ℃下结晶48 h;结晶出的葡萄糖用少量95%乙醇洗涤2次,真空烘干,所得葡萄糖的纯度为99%以上,结晶回收率达到90%. 水解后剩余的甘薯渣加入150 U/g的纤维素酶,在pH 5.5、40 ℃下反应180 min. 可溶性膳食纤维得率由2%提高到20%. 该研究为甘薯渣的高效和高价值利用、减少资源浪费和环境污染提供简单而实用的方法.
地理科学与技术
基于多特征参数的OMI遥感产品气溶胶分类研究——以广东省为例
郑仰成, 黎丽莉, 王云鹏
2021, 53(4): 68-75. doi: 10.6054/j.jscnun.2021060
摘要:
为了解决气溶胶分类精度低和特征参数冗杂的问题,基于OMI(Ozone Monitoring Instrument)遥感产品的气溶胶特征参数,利用随机森林算法,将广东省2014年的气溶胶类型划分为沙尘型气溶胶(Desert Dust, DST)、生物质燃烧型含碳气溶胶(Carbonaceous Aerosols Associated with Biomass Burning, CRB)和硫酸盐型城镇-工业气溶胶(Sulfate-based Urban-industrial Aerosols,SLF)3种类型. 并统计分析随机森林以及特征参数的重要性,将分类结果的空间分布与OMI气溶胶类型产品的空间分布进行对比. 结果表明:(1)随机森林算法仅需少量训练样本点即可达到97%以上的总体分类精度. (2)通过计算不同气溶胶特征参数在随机森林分类过程中的重要性高低,得到重要性排名前六的特征参数依次为α指数、UVAI、RI388、RI354、SSA500、AAOD500,表明在分类过程中,气溶胶粒径分布和吸收能力起到了最关键的作用. (3)3种气溶胶类型的空间分布显示,SLF型气溶胶为广东省最主要的气溶胶类型;DST型和CRB型气溶胶在珠三角地区占比最高,在粤东、粤北地区的占比最低.
区域科技创新资源配置效率测度——以珠三角为例
罗珊, 孙熹寰
2021, 53(4): 76-83. doi: 10.6054/j.jscnun.2021061
摘要:
为提高珠三角科技创新资源配置效率,推动粤港澳大湾区创新协同发展,采用非期望产出的超效率SBM模型,对珠三角9市2014—2018年的科技创新资源配置效率进行测度,运用Malmquist指数进一步评估效率的动态变化,并就资源整合提出建议. 结果表明:(1)科技创新资源主要集中在广州、深圳、佛山等经济发展水平较高的城市;(2)工业污染对科技创新资源配置效率的提高具有一定的抑制作用;(3)珠三角科技创新资源配置效率总体较高, 其中深圳市领跑,江门、肇庆市居后;(4)由Malmquist指数分解来看,技术进步是决定科技创新资源配置效率差异的重要因素.
数学与应用数学
从属于指数函数的星像函数子类的四阶Hankel行列式
张海燕, 汤获, 马丽娜
2021, 53(4): 84-90. doi: 10.6054/j.jscnun.2021062
摘要:
\begin{document}$\mathcal{A} $\end{document}表示单位圆盘D={z\begin{document}${\mathbb{C}} $\end{document} ∶ |z| < 1}内解析且具有如下形式 的函数族. 文章研究了在单位圆盘D上与指数函数有关的解析函数类Se*: 的四阶Hankel行列式H4(1), 得到其上界估计.
若干类芳香族化合物的改良Sombor指数
黄宇飞, 刘合超
2021, 53(4): 91-99. doi: 10.6054/j.jscnun.2021063
摘要:
Sombor指数族(普通Sombor指数、约化Sombor指数和改良Sombor指数等)在模拟烷烃的熵和蒸发焓方面显示出良好的预测和判别能力, 可应用于化合物热力学性质的模拟, 具有重要的化学应用价值. 针对4类常见的芳香族化合物——随机苯链、随机聚苯链、随机亚苯基链和随机斯皮罗链, 通过递归计算的方式研究了改良Sombor指数的数学期望, 进而分别给出了这4类芳香族化合物的改良Sombor指数的极值与极图刻画.
计算机科学与软件工程
一种高效的嵌入式系统固件局部更新方法
黄鑫, 吴跃前, 王德明
2021, 53(4): 100-106. doi: 10.6054/j.jscnun.2021064
摘要:
为了解决资源紧缺型嵌入式系统(Resource-scarce Embedded System,RSES)在固件更新时所存在的效率低问题,提出了一种高效的固件局部更新(Efficient Local Firmware Update,EL-FU)方法:新的局部固件先由调试器写入内存,然后由驱动程序写入外存中预留的局部更新区域,最后由调试器进行调试. 该方法通过修改操作系统,增加了更新触发、固件更新、目录添加和提醒4个模块(仅增加了约3 KB代码),实现了不需要使用烧写工具、不需要打包整个固件、仅利用调试器就可以更新局部固件的功能. 测试了在某资源紧缺型的蓝牙音频片上系统(内核为MIPS32 M4K,内存为128 KB)上使用EL-FU方法更新固件后,系统的可靠性和稳定性,并比较了在该系统使用EL-FU方法和传统JDO-FU(JTAG Debugger-based Overall Firmware Update)方法更新固件的效率,同时比较了在该RSES和某资源丰富型嵌入式系统(Resource-rich Embedded System,RRES)更新相同大小固件的效率. 测试结果表明:应用了EL-FU方法的RSES具有可靠性和稳定性;在RSES上采用EL-FU方法的固件更新效率远高于采用JDO-FU方法的;在RSES上使用EL-FU方法更新固件可以克服运算和内存资源少的限制,获得与RRES相近的固件更新效率.
基于流量模式的Q-学习路由及其连接调度
姚铭明, 曹霑懋, 黄启嵩, 单志龙
2021, 53(4): 107-114. doi: 10.6054/j.jscnun.2021065
摘要:
为解决无线网状网中因多条路径同时传输数据而引起网络性能降低的问题, 提出了一个基于流量的Q-学习路由与调度方案(QRST): 针对每一个路由请求, 首先采用强化学习中的Q-学习算法寻找路径; 然后根据找到的路径结合信道分配完成组合调度, 以启发式的方法尽可能为每个时隙使用网络资源分配路径的连接. 并在不同网络资源配置和多种流量请求下进行虚拟计算实验, 以验证该方案的正确性和有效性. 实验结果表明: 与COSS方案和AODV方案相比,采用QRST方案的无线网状网在吞吐量、激活链路数量和传输完成时间等网络性能上有较好的表现.
高等教育
“一研两网三室四模式多实践平台”手持技术数字化化学实验教学体系的构建与应用
钱扬义, 邓峰, 肖常磊, 罗秀玲
2021, 53(4): 115-120. doi: 10.6054/j.jscnun.2021066
摘要:
随着新课改的进行,高等师范院校化学师范生培养的要求也逐渐提高,为了解决高师院校实验教学“如何建立手持技术数字化化学实验教学体系”的问题,促进21世纪创新型师范生的人才培养,基于师范院校本科生知识与能力培养的研究与实践,制定了“七知识七能力”的化学师范生能力培养框架,创建了“一研两网三室四模式多实践平台”手持技术数字化化学实验教学体系. 该研究在高等教育师范人才培养方面具有指导和示范作用.
基于“一生一优课”的教育硕士课程实践教学模式探索
赵萍, 尤利华, 刘秀湘
2021, 53(4): 121-128. doi: 10.6054/j.jscnun.2021067
摘要:
针对教育硕士培养过程中课程实践教学薄弱的现象,提出“一生一优课”的教学模式,明确课程实践教学的具体任务和教育硕士研究生的学习目标,开设教育硕士论坛并将其搭建成为校内与校外导师的交流平台、研究生课程理论学习与实践反思的融合平台和“一生一优课”的展示平台. 对华南师范大学学科教学(数学)教育硕士研究生开展的教学实践表明:“一生一优课”的开展促进了教育硕士研究生课程中理论与实践的融合,促进了大学与中学的深入沟通与交流,促进了教育硕士研究生的高效实践教学,取得了良好的教学成效.