深度学习与“课程思政”协同效应的策略研究——以医用物理学为例

以医用物理学为载体,以深度学习为核心,以达成"课程思政"对课程和学生的要求为目标,探讨了深度学习与"课程思政"的内在联系,在提出课堂教学困境的基础上,讨论了实现深度学习与"课程思政"协同效应的策略,包括提高参与程度、完善学习过程、建构知识的意义和采用多元评价方式.     

基于移动可变形孔洞方法的超弹性结构拓扑优化

现有隐式拓扑优化方法在进行超弹性结构拓扑优化设计时，具有设计变量多、中间设计有限元分析存在严重的收敛性和设计结果无法直接导入CAD/CAE系统等问题。为解决这些问题，提出了一种基于移动可变形孔洞的显式拓扑优化方法来进行承受大变形的超弹性结构设计，材料本构采用常用的Mooney-Rivlin模型。首先，介绍了移动可变形孔洞方法的基本思想和可变形孔洞的显式描述方法；其次，构造了基于移动可变形孔洞方法的超弹性结构拓扑优化的数学列式，给出了相应的灵敏度结果；最后，通过数值算例验证了本方法的有效性。数值结果表明，该方法可以通过较少的设计变量和非常稳健的优化过程，给出边界由B样条曲线描述且可与CAD/CAE软件无缝连接的超弹性结构设计。     

CsSbSO4F2晶体的光学特性研究

通过溶液法合成了一种非中心结构长条状的CsSbSO₄F₂晶体.其晶体结构属于空间群Pna2₁,结构中[SbO₂F₂]与[SO₄]多面体共顶点连接形成了一维链状结构,Cs⁺填充在长链之间维持电荷平衡.利用Kurtz-Perry方法对晶体进行粉末倍频测试,表明CsSbSO₄F₂属于可相位匹配的物质,其倍频效应约为KH₂PO₄的0.65倍.紫外-可见光-近红外漫反射光谱显示,该物质的截止波长为233 nm.光学性能测试表明,CsSbSO₄F₂在紫外区域有潜在应用.     

193 nm氟化物增透膜的特性

 为了研制低损耗、高性能的193 nm氟化物增透膜,研究了基底和不同氟化物材料组合对氟化物增透膜的影响。在熔石英基底上,将挡板法和预镀层技术相结合,采用热舟蒸发方式制备了不同氟化物材料组合增透膜,对增透膜的剩余反射率和光学损耗等光学特性,以及表面粗糙度和应力等特性进行了测量和比较。在分析比较和优化的基础上,设计制备的3层1/4波长规整膜系AlF3/LaF3增透膜在193 nm的剩余反射率低于0.14%,单面镀膜增透膜的透射率为93.85%,增透膜表面均方根粗糙度为0.979 nm,总的损耗约为6％。要得到高性能的193 nm增透膜,应选用超级抛光基底。     

点阵式上转换板在激光光斑采集中的应用研究

 通过在镜头前加装上转换板,利用其快速的红外上转换功能可以提高CCD对于低频窄脉冲光斑的采集效率。然而在利用传统面阵式工艺制成的上转换板采集光斑的过程中,普遍存在因上转换材料内部漫反射及局部饱和效应造成的光斑形状和光强分布的失真。针对上述问题,提出了一种新的点阵式上转换板制作工艺,并设计了点阵式上转换板光斑采集成像质量对比实验。实验结果表明,点阵式上转换板对低频窄脉冲光斑有更好的采集效果。为评价点阵式上转换板所采集光斑的成像质量,建立了相应的评价模型。     

氟硼类荧光染料及其衍生物在肿瘤诊疗一体化中的应用

肿瘤是全世界发病率最高、死亡率最大的疾病之一.鉴于肿瘤的高风险与高死亡率,世界各地的研究人员致力于开发更精确快速的诊断策略和更有效的治疗方法来对抗,针对肿瘤的光学诊疗一体化技术应运而生.氟硼荧类化合物(BODIPY)因其优良的光学性质在肿瘤光诊疗中被广泛关注.详细介绍了BODIPY及其衍生物作为光敏剂、光热转化剂及显影剂在肿瘤诊疗(光动力治疗、光热治疗、光声成像)以及诊疗一体化中的应用,全面系统地评价了不同BODIPY结构以及其衍生物在肿瘤诊疗中的效果.这对于合理设计具有高单线态氧量子产率、高光热转化率以及良好的光稳定性和溶解性等优点的近红外BODIPY材料具有重要意义.     

基于箭形累积损伤的裂纹尖端力学:奇异性分级和多尺度分段

在适度的空间和时间尺度组合下,裂纹既可在几个月中蠕变几个纳米,也能在几秒钟内扩展10km.虽然裂纹的尖端没有实际的质量,但是它能通过激活周围的物质而处于高能量状态.依赖于材料的损伤方向,激活质量的减少和增加可发生在尺度转变之前或之后.每个尺度区的分段阈值被假定为与裂纹尖端速度的平方a~2和激活质量密度M的乘积有关:W=M_(↓↑)a_(↑↓)~2和D=M~(↓↑)a_(↑↓)~2.W和D分别被称为直接吸收和自耗散能量密度.正如下标/上标符号所示,激活的质量密度M_(↓↑)和M~(↓↑)与裂纹尖端速度a变化趋势相反,既可增加也可减少.a~2和M的互补效应隐含着常用于宇宙物理学建模的膨胀和/或收缩的物理过程.在用于尺度敏感的裂纹尖端的行为时,激活的质量密度有相同的解释.分段时的多尺度可以由…皮观、纳观、微观和宏观…组成.因此,形象地说,材料损伤过程可以通过裂纹扩展过程中非均匀的总体和局部能量的传递来模拟.疲劳裂纹扩展引起的材料损伤被用来阐释由大到小和由慢到快的尺度/时间序,热力学中的冷→热和有序→无序转换.这一过程正巧与宇宙演化的箭形方向相反,宇宙演化遵循小→大和快→慢,而热力学相反,遵循热→冷和无序→有序.为了表示由损伤萌生所造成的类裂缝型缺陷的不均匀性,提出了一个被称为裂纹尖端力学(crack tip mechanics,CTM)的新模式.涉及的范围是模拟原子列之间的界面裂纹或连续体中分叉的切口.假如需要的话,尺寸和时间的范围可以复盖从皮观到宏观甚至更大.虽然采用疲劳裂纹来说明CTM的基本原理,在宇宙物理学背景中与直接吸收和自耗散相关的膨胀和收缩的情况可以描述裂纹周围激活质量的行为,它们可看为能量的汇或源.奇异性被用来捕获能量的源或汇的特性,物理上,两者作为界面的一部分,从数学上看则是不连续的线的一部分.能量从一种形式变为另一种形式取决于能量吸收或耗散的箭形损伤时间,这之中牵涉到尺度分段和奇异性强度的联合应用.材料组分随时间的劣化是根据指定的设计寿命导出的,从而使材料的响应与加载率的时间历史匹配.2024-T3铝板的皮观/纳观/微观/宏观开裂模型用来说明什么地方可以增加结构的寿命部分.皮观/纳观/微观/宏观/结构系统的性能随时间劣化可以用9个尺度转变物理参数来描述:纳观/微观区有3个(μ_(na/mi)~*,σ_(na/mi)~*,d_(na/mi)~*),微观/宏观区有3个(μ_(mi/ma)~*,σ_(mi/ma)~*,d_(mi/ma)~*),皮观/纳观区有3个(μ_(pi/na)~*,σ_(pi/na)~*,d_(pi/na)~*).下标pi,na,mi,ma和struc分别表示皮观、纳观、微观、宏观和结构.只要知道两个相连的尺度敏感参数,在较低尺度的时间相关的局部物理参数就完成了分析连续体的形式论,虽然它们并不需要用实验来知道.更具体地说,根据皮观→纳观→微观→宏观分别有1.25/1.00/0.75/0.50的λ奇异性强度,皮观裂纹、纳观裂纹、微观裂纹和宏观裂纹的转变特征是从时间箭形的指定的寿命预期来确定的.附加的0.25强度的奇异性可用于结构元件.回想起来,λ=0.5相应于断裂力学中的应力分量与r~(0.5)成反比,r是与宏观裂纹尖端的距离.微观裂纹、纳观裂纹和皮观裂纹分别赋予r~(-0.75),r~(-1.0),r~(-1.25)的奇异性.箭形时间(以年为单位)取决于问题的定义.设备的关键部件可用1.5~±/2.5~±/3.5~±/5.5~±寿命分布和总寿命为13~±年(a)的皮观/纳观/微观/宏观尺度来设计运行.上标±表示多于或少于实际运行的时间.累进损伤被假定为发生在皮观→纳观→微观→宏观方向.同样的方案用于20年总寿命的2024-T3铝板的疲劳损伤,按照1.5~±/2.5~±/3.5~±/5.5~±/7.0~±的方式将它的寿命分布在皮观、纳观、微观、宏观和结构的尺度上,这样的指定只是满足在每个尺度范围内损伤内部材料结构所用的能量匹配,因此可以强制执行在总寿命的跨度内精确的时间相关的材料性能劣化过程.     

胍改性凹凸棒土对甲基橙的吸附

采用十六烷基胍改性凹凸棒土对甲基橙废水进行脱色处理,考察了吸附时间、吸附剂用量和染料浓度等因素对脱色效果的影响。 结果表明,十六烷基胍改性凹凸棒土对甲基橙废水具有很好的脱色性能,其对甲基橙废水脱色率达98%以上,与原凹凸棒土相比有显著提高。 平衡吸附量qe与平衡浓度ρe之间关系符合Langmuir等温吸附方程。 吸附热值小于40 kJ/mol,表观表现为物理吸附。