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2017年  第49卷  第6期

特约综述
环氧化物水解酶的研究进展
娄文勇, 赵莹, 彭飞, 宗敏华
2017, 49(6): 1-6. doi: 10.6054/j.jscnun.2017155
摘要:
环氧化物水解酶可高效率、高选择性地水解环氧化物成手性邻二醇,对光学活性的邻二醇的合成和光学活性的环氧化物的制备具有重要意义. 文章阐述了环氧化物水解酶的作用、来源、结构及其催化机制,进一步综述了环氧化物水解酶催化环氧化物水解、环氧化物水解酶的克隆表达等研究进展.
物理学与光学工程
基于二重加密的数字水印算法
占履军, 李昇, 张旭东
2017, 49(6): 7-11. doi: 10.6054/j.jscnun.2017156
摘要:
为了保护两人或者多人共有的版权利益不因单个人的泄密受到影响,本文提出了用Arnold置乱和采样置乱对水印图像进行了二重加密的方法,达到了共有图像版权保护的目的。论文还通过对二重加密与单次加密作比较,表明二重加密比单次加密的鲁棒性更好,但不可见性略差。
Bogoliubov-de Gennes对角化与Schur分解方法的等价性
张雨, 黄镇华, 李铭
2017, 49(6): 12-16. doi: 10.6054/j.jscnun.2017085
摘要:
本文以Kitaev的一维量子线模型为例,分别利用传统的Bogoliubov de Gennes对角化方法和Schur分解方法求解该模型的本征能量以及本征波函数,从理论分析和数值计算两个方面对两种方法进行对比。结果表明,BdG对角化方法得到的准粒子能量是能量本征值的两倍,而Schur分解方法可以直接得到准粒子能量。数值计算表明,两者是完全一样的。另外,在确定的参数下,两种方法得到的准粒子算符对初始的费米子算符的展开系数只相差一个常数相因子。所以,最后的结论是BdG对角化跟Schur分解两种方法是等价的。
电润湿电子纸多级灰阶研究与设计
易子川, 曾磊, 赖树发, 翟迪国, 李楠, 周国富
2017, 49(6): 17-23. doi: 10.6054/j.jscnun.2017158
摘要:
电润湿电子纸具有功耗低、广视角、响应速度快等优点。针对其存在的灰阶显示反射率低和显示不稳定的问题,提出一种基于脉冲宽度-振幅调制驱动波形设计方法和字符分解刷新方式的电润湿灰阶改进方案。首先,基于脉冲宽度-振幅调制设计驱动波形,并利用字符分解刷新方式扫描显示屏;然后,测试每一个电压值下显示屏的开口率,并得到电润湿的迟滞特性曲线,再根据韦伯定律结合迟滞特性曲线来划分灰阶。实验结果表明,该驱动方案得到了一个最大反射率70%、显示清晰的8级灰阶电润湿显示系统。
基于氧化石墨烯微加热器的微气泡研究
李宗宝, 刘绍静, 周瑞雪, 陈伊琳, 朱德斌, 黄雯, 邢晓波
2017, 49(6): 24-27. doi: 10.6054/j.jscnun.2017140
摘要:
氧化石墨烯具有良好的光热转换效率,能在微纳米尺度的区域内形成热梯度场。利用氧化石墨烯沉积在微纳米光纤表面可组成微加热器,输入红外光(ASE宽带光源产生的光),微加热器会加热周围液体,并在微纳米光纤上产生微热气泡和椭圆形微气泡,但两者产生的行为方式不同。结果表明,微热气泡直接形成于氧化石墨烯微加热器表面,而当微加热器置于气液交界面时,椭圆形微气泡则形成于微纳米光纤上。该研究结果加深了对微气泡物理行为的认识,对发展新兴的基于气泡的光热转化设备起到了推动作用。
材料学
硅烷偶联剂r-MPS的用量对ZrO2-SiO2填充齿科复合树脂性能的影响
顾凤龙, 张宝月
2017, 49(6): 28-33. doi: 10.6054/j.jscnun.2017159
摘要:
本研究的目的是研究硅烷偶联剂-MPS的不同用量对纳米ZrO2-SiO2混合填充齿科复合树脂的填充量和物理机械性能的影响. 以硅溶胶和乙酸锆为原料,在酸性条件下合成ZrO2-SiO2复合粒子,采用硅烷偶联剂-MPS对ZrO2-SiO2实现表面改性,与双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)和双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯(TEGDMA)树脂基质共混制备齿科复合树脂. 采用红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、热重法(TGA)、激光粒度分布仪(LPA)等实验手段对改性前后纳米ZrO2-SiO2的表面结构和在有机树脂基质中的分散稳定性进行分析. 结果表明,通过硅烷偶联剂-MPS表面改性后,无机粒子表面覆盖了硅烷偶联剂的有机官能团,降低了颗粒聚程度,使其在有机树脂中的分散性提高. 改性后的ZrO2-SiO2与树脂基质共聚,由此制得的复合材料的机械性能得到提高. 结论 表面处理增强了纳米ZrO2-SiO2与复合树脂基质的相容性,且对无机填料的填充量和复合树脂的机械性能有较显著的影响.
多边形结构富锂锰基正极材料的可控制备及性能
李亚杰, 侯贤华, 马少蒙, 黄媛, 汝强, 胡社军
2017, 49(6): 34-38.
摘要:
本文通过水热合成法成功制备了一种富锂Li1.166(Mn0.6Ni0.2Co0.2)0.834O2正极材料。并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和高精度电池测试系统分别对电极材料的结构、形貌和电化学性能进行了相应的表征和测试分析.结果表明,样品Li1.166(Mn0.6Ni0.2Co0.2)0.834O2具有较好的多面体结构特点以及优异的电化学性能,该电极材料相对于商用LiCoO2材料(约135mAh g?1)具有更高的充放电比容量,其值分别为363.8 mAh g?1 和 222.2 mAh g?1,首次库仑效率为61.1%.循环100周之后可逆放电比容量仍然可以达到235.5 mAh g?1.该富锂Li1.166(Mn0.6Ni0.2Co0.2)0.834O2正极材料在高能量密度动力电池发展中具有良好的应用前景和广阔的市场空间.
化学与环境
单微乳体系中钼酸锰纳米材料的原位生长热动力学研究
邱江源, 马玉洁, 万婷, 肖碧源, 覃方红, 黄在银
2017, 49(6): 39-45. doi: 10.6054/j.jscnun.2017165
摘要:
钼酸锰纳米材料在光电、催化、磁、机械领域具有重要的应用,现有研究显示其性能与形貌和尺寸具有显著的关系,因此研究纳米钼酸锰生长过程的规律和特征及对生长参数进行定量表征为实现可控合成满足特定需要具有重要的科学意义。但目前已经发展的研究纳米材料的生长过程技术方法,鲜有用通常的生长参数描述纳米材料生长过程的瞬时变化动态精细信息获取其生长的规律和特征。本文采用微量热技术获取了单微乳液法合成不同形貌尺寸MnMoO4纳米材料原位生长过程的特征热谱,结合FE-SEM技术探讨了不同反应参数对MnMoO4纳米材料形貌尺寸及原位生长过程热动力学行为的影响规律,利用热动力学方程获取了生长参数,并且与形貌进行关联,进一步诠释纳米材料的形成机理,最终为发展纳米材料的可控生长提供有力的科学依据。
苯甲酸锂、对本二酸锂及均苯三甲酸锂的电化学性能
刘祖妍, 林陆菁, 黄仲康, 叶永健, 陈晓钿, 曾荣华, 李卓曦
2017, 49(6): 46-51. doi: 10.6054/j.jscnun.2017161
摘要:
与传统的锂离子电池(LIBs)无机材料相比,有机电极材料因具有理论容量高、可再生、成本低、环境友好等优点已成为LIBs电极材料的热门研究方向. 然而有机材料易溶解在有机电解液中,阻碍有机电极材料的进一步市场化.本文通过含不同数量羧酸的苯甲酸、对苯二甲酸、均苯三甲酸分别与氢氧化锂进行简单中和反应生成相应的苯甲酸锂、对苯二甲酸锂、均苯三甲酸锂,作为有机负极嵌锂材料,并研究不同数量的羧基锂基团对这三种电极材料电化学性能的影响.研究结果显示苯甲酸锂、对苯二甲酸锂、均苯三甲酸锂电极材料在0.1C电流倍率下首次放电容量分别为~250、~340、~268 mAh g-1,50次循环后,其放电容量分别为~75、~100、~60 mAh g-1,表明对苯二甲酸锂电极材料循环前后放电容量最高.通过溶解性实验表明对苯二甲酸锂是最难溶解在有机电解液中.对苯二甲酸锂能够通过O-LiO-键作用形成二维大分子链的结构,能有效抑制溶解.从以上实验结果看出,对苯二甲酸锂电极材料是最有希望的LIBs有机负极材料.
Cd-HA-TiO2联合胁迫对小球藻致毒效应的研究
梁斯韵, 康园, 曾丽璇, 张秋云, 罗继文
2017, 49(6): 52-59. doi: 10.6054/j.jscnun.2017163
摘要:
以小球藻为受试生物,研究Cd-HA-TiO2联合暴露体系对小球藻的毒性作用.实验结果表明,Cd单独作用、Cd-HA和Cd-TiO2联合作用下,Cd的96h-EC50分别为:0.166、0.185~0.207和0.185~0.199mg/L,以上结果说明当HA或TiO2存在情况下,可以降低Cd对小球藻的生物毒性,这主要是由于HA或TiO2可以吸附水中Cd,降低体系中自由金属离子的浓度,进而减弱了Cd的生物毒性.但在Cd-HA-TiO2三者联合作用下,Cd的96h-EC50降低到0.063~0.089 mg/L.表明当HA、TiO2同时存在时,Cd对小球藻的生物毒性显著增强. 通过检测暴露后的丙二醛(MDA)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物(KAT)水平,发现Cd-HA-TiO2联合作用时,小球藻的CAT水平显著高于其他暴露条件(P0.05);细胞内Cd分布实验结果显示三者联合暴露显著促进了小球藻细胞内的Cd的生物累积量(P0.05).因此,小球藻的氧化性损伤(CAT水平)和Cd的生物积累水平可能解释了三者联合暴露导致Cd毒性显著增强的原因.
生物学与生物工程
NPR1和Defensin双价抗病基因过量表达载体的构建及其对沙田柚的遗传转化
穆一帆, 钟广炎, 高峰, 钟云, 胡敏伦, 闫化学, 姜波, 吴波
2017, 49(6): 60-64. doi: 10.6054/j.jscnun.2017072
摘要:
柑橘黄龙病是一种严重危害柑橘生产上的毁灭性病害,目前对该病尚无有效的防治方法.为了培育柑橘黄龙病抗性育种材料,本文分别从克里曼丁橘和荔枝品种三月红叶片中提取总DNA,根据已公布于NCBI中的基因序列设计引物,克隆获得了NPR1和Defensin基因序列。以pbi-121作为载体骨架,构建了NPR1和Defensin双价抗病基因过量表达载体(命名为ND-pbi121).通过根癌农杆菌介导的遗传转化,获得了6株PCR检测为阳性的导入了NPR1和Defensin基因的沙田柚植株.这一结果将为探究NPR1和Defensin基因的过量表达对柑橘黄龙病的抗性影响提供试材和技术基础.
3年观光木夏季光合生理特性初探
刘晓涛, 张泰劼, 李芸瑛, 彭长连
2017, 49(6): 65-70. doi: 10.6054/j.jscnun.2017030
摘要:
以盆栽三年生观光木为试材,利用便携式光合作用测量系统、叶绿素荧光仪及叶圆片氧电极等在夏季对其气体交换特性、叶绿素荧光参数及离体叶片的光合放氧等进行了测定.结果表明,观光木幼树叶片的光补偿点(LCP)为10.1 mol m-2s-1 ,光饱和点约为(LSP)为8 00mol m-2s-1 ,CO2补偿点(CCP)为50.72mol mol-1,CO2饱和点(CSP)为1200mol mol-1.夏季晴好天气下,观光木净光合速率(Pn)的日变化曲线呈双峰型,第1个峰出现在08:00,Pn为9.0molCO2 m-2s-1,第2个峰出现在16:00,Pn为4.6 molCO2 m-2s-1,12:00有明显的光合午休现象.在光合有效辐射较高的时段(10:00至14:00),观光木的Fv/Fm和PSⅡ均处于低水平,特别是在12:00时,PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ实际光化学效率(PSⅡ)降至最低值,表现PSⅡ活性明显下调,观光木叶片光合机构遭受严重的光抑制.观光木PSⅡ活性对强光的敏感性可能是其不耐高光的主要原因之一.
人工养殖鳄鱼油的提取与精制工艺研究
李慧, 张雅文, 罗翔宇, 赖天斌, 李海航
2017, 49(6): 71-76. doi: 10.6054/j.jscnun.2017032
摘要:
文中以人工养殖的鳄鱼脂肪为材料,根据传统淡碱水解工艺的提取原理,采用淡碱水解-乙醇萃取方法,对鳄鱼油的提取和精制工艺进行优化,并用气相色谱-质谱(GC-MS)分析检测精制鳄鱼油成分,结果显示:用优化后的工艺制备鳄鱼油,精制油得率达75%,色素和腥臭味得到有效脱除; 鳄鱼油中含 25 种脂肪酸,其中不饱和脂肪酸含量占油脂总量的65.4%,不含铅、汞、砷等重金属. 该方法简单、高效,制备成本低,适合大量提取制备.
区域发展与地理
洪水形成过程的协同性探究
汪丽娜, 陈晓宏
2017, 49(6): 77-83. doi: 10.6054/j.jscnun.2017025
摘要:
以武江流域犁市站历史上的53场洪水为例,选取17个时段洪量作为序参量,建立洪水过程协同性评价模型,分析洪水过程的协同性是否发生改变. 研究结果表明:尽管武江流域过去发生过较大的洪水,但是从洪水的协同性角度来看,4场大洪水(1968、1994、2002、2006年)形成过程未发生变异,总体上武江流域各场洪水的消退与涨水子系统的相干性不强,表现为洪水形成过程的协同性较差,与此同时在1963年和1991年洪水形成过程的协同性发生了较为明显的变异.
气候变化和人类活动对汀江径流变化的贡献
张杰, 张正栋, 万露文, 杨传训, 叶晨
2017, 49(6): 84-91. doi: 10.6054/j.jscnun.2017008
摘要:
基于汀江流域控制站溪口站19652012年日均径流量实测数据及长汀、上杭、永定气象站逐日降水、逐日气温资料,采用年段均值比较、5a滑动、趋势线分析和累积距平等方法,对流域近50年来的径流量序列进行分析,揭示径流量变化的趋势,判别径流量变化存在的2个突变年份,划分径流量变化的3个阶段. 应用改进后累积量斜率变化率比较法(SCRCQ)定量估算了近50年来气候变化和人类活动对汀江径流量变化的贡献率. 结果表明:(1)径流量总体呈现下降上升下降的波动,判别突变年份为1972、2001年,划分径流变化3个阶段为19651972年(A阶段)、19732001年(B阶段)、20022012年(C阶段);(2)与A阶段相比,B、C阶段气候变化对径流量变化的贡献率分别为65.1%、50.5%,而人类活动对径流量变化的贡献率为34.9%、49.5%,可见人类活动对径流量变化贡献日趋突出.
基于主成分分析的西藏自治区城镇化空间分布类型
余波, 刘松, 熊鹰, 曹永旺, 周春山
2017, 49(6): 92-100. doi: 10.6054/j.jscnun.2017129
摘要:
利用主成分分析法,选取表征西藏自治区城镇化特征的人口、产业、用地、社会和自然环境等方面的变量,提取了西藏自治区城镇化特征的主成分,再通过聚类分析划分了西藏自治区城镇化类型. 结论如下:(1)西藏自治区城镇化内容可归纳为7大主因子,援藏因子、消费因子、农业因子、自然因子、城建因子、二三产因子和教育因子,主因子体现了西藏自治区发展的特点;(2)2015年西藏自治区城镇化可划分为中心地服务型、农牧业生产型、二三产业发展型、援助依赖型、帮扶援建型、自然环境限制型和自然环境依托型等7种类型,不同类型的城镇化特征明显;(3)西藏自治区城镇化模式不同于全国大部分地区,城镇化建设不能照搬其他地区经验.
数学与应用数学
具有Mate-Finding Allee效应的时滞捕食-食饵系统的稳定性与分支分析
吴瑞雯, 刘秀湘
2017, 49(6): 101-106. doi: 10.6054/j.jscnun.2017066
摘要:
讨论了具有比率依赖功能性反应和食饵受到Mate-finding Allee效应制约的时滞捕食-食饵系统的稳定性和分支分析. 以时滞量为分支参数, 证明当时滞量穿过一些临界值时, 系统会在正平衡点处经历~Hopf~分支, 并给出相关的数值模拟结果; 给出当系统经历Bogdanov-Takens分支时滞量需要满足的限制条件, 进而表明时滞对系统有很重要的影响.
具有收获率的扩散捕食系统的8个正概周期解
姚晓洁, 秦发金
2017, 49(6): 107-112. doi: 10.6054/j.jscnun.2017168
摘要:
提出了一类具有收获率和Hassell-Varley功能反应的扩散捕食系统,通过利用重合度理论中的延拓定理和一些不等式分析技巧, 细致分析了该系统解的先验界的8种可能存在情形,从而获得了其至少存在8个正概周期解的充分条件.
二维不可压缩 Navier--Stokes--Landau--Lifshitz 方程组的整体强解
黄丙远
2017, 49(6): 113-118. doi: 10.6054/j.jscnun.2017167
摘要:
考虑了不可压缩 Navier--Stokes--Landau--Lifshitz 耦合模型在二维空间中的Cauchy 问题, 假设在初值密度满足$\rho_00$及初值能量具备$\|\rho_0^\frac{1}{2}\mathbf{u}_0\|_{L^2}^2+\|\nabla\mathbf{d}_0\|_{L^2}^2 \varepsilon_0$足够小的条件下, 利用能量方法证明了整体强解的存在唯一性.
计算机科学与软件工程
基于多模型融合的互联网信贷个人信用评估方法
白鹏飞, 安琪, Nicolaas Frans de Rooij, 李楠, 周国富
2017, 49(6): 119-123. doi: 10.6054/j.jscnun.2017170
摘要:
针对网络个人信用有效评分缺失的问题,分析了互联网信贷个人信用评估数据的特点,选用支持向量机、随机森林和XGBoost分别建立了信用预测模型,并对3种单一模型进行了投票加权融合. 基于互联网信贷数据的特点,在特征工程中对样本集特征进行了离散化、归一化和特征组合等处理. 为增加对比,对实验数据集进行了FICO评估核心Logistic回归分析. 实验结果表明:3种单一算法性能均优于Logistic回归,XGBoost表现优于支持向量机和随机森林模型,预测相对准确;投票融合模型的表现比单一模型更好,模型分辨能力更优秀,预测精度更高,更适用于互联网信贷个人信用评估.
基于分类算法的潜在好友推荐系统
丁蕊, 汤庸, 曾伟铨, 常超
2017, 49(6): 124-128. doi: 10.6054/j.jscnun.2017169
摘要:
提出了一种基于分类算法的潜在好友推荐系统. 该系统采用两步特征方法处理原始数据集,去除不相关特征项和冗余特征项,为分类器提供精简的特征集合;把学者潜在好友推荐问题转化为二分类问题,对比4个常用分类器在两步特征选择方法上的分类效果,并找出推荐效果最佳的分类器(决策树分类器),同时得出学术社交网络中区分度最大的6个用户特征信息. 使用来自学术社交网络学者网(SCHOLAT)的社交网络信息作为实验原始数据集进行测试,实验结果显示,相比传统方法,基于分类的推荐方法在准确率和F1值均有显著提升,体现了基于分类算法的潜在好友推荐系统的准确性和实用价值.