基于高温化学转化的废旧锂离子电池资源化技术

鉴于废旧锂离子电池的环境危害性和资源化价值的双重属性,对其进行无害化处理并对其中的有价资源进行回收再利用具有十分重要的意义。目前电池资源化技术主要通过高温或常温条件下的化学转化实现。高温条件下,废旧锂离子电池中有价元素化学转化速率快、回收流程短、物料适应性强,易于实现工业应用,相关技术成为废旧锂离子电池资源化研究热点之一。本文基于物相化学转化方式的差异,系统分析了高温化学还原、熔盐化学焙烧以及短程材料再生等方法的物理化学机理、技术特征及研究现状,并对比了不同技术的优势和存在的问题。在此基础上,提出今后高温化学转化方法实现废旧锂离子电池资源化研究中需要考虑材料的短程清洁循环再生、深入研究其化学转化机理。基于绿色化学原理的工艺设计开发出低能耗、环境友好的资源化工艺路线,真正实现废旧锂离子电池的绿色处理和循环利用。     

基于电化学-热耦合模型研究隔膜孔隙结构对锂离子电池性能的影响机制

隔膜孔隙结构对锂离子电池性能具有重要的影响,本文提出了可准确描述充放电过程中锂离子电池内部复杂物理化学现象的电化学-热耦合模型,发现该模型较文献中模型的计算结果更接近实验测试数据.利用该模型探讨了隔膜孔隙率与扭曲率分别对锂离子电池性能的影响规律,发现减小孔隙率或增大扭曲率,电池输出电压、最大放电容量和平均输出功率均不断降低,电池表面温度和温升速度均不断升高;当孔隙率减小或扭曲率增大到一定程度时,放电初期电池输出电压均会出现先下降后回升的现象,且孔隙率越小或扭曲率越大,其下降的幅度越大、速度越快,回升所需时间也越长;要确保其不低于截止电压,隔膜扭曲率必须小于临界扭曲率(其下降至最低点刚好等于截止电压时的隔膜扭曲率).综合分析了放电过程中电池内部各电化学参量和产热量的动态分布规律,发现隔膜孔隙率和扭曲率主要影响放电末期电极膜片内部电化学反应以及其他放电时刻电解液中有效Li~+扩散(传导)系数.     

3D打印结合内固定模型库辅助复杂胫骨平台骨折精确化内固定手术

本研究旨在通过应用3D打印导航模板辅助复杂胫骨平台骨折内固定植入手术, 提高内固定手术的精确性. 采用5例正常膝关节尸体标本进行Schatzker V型骨折造模, 骨折模型进行CT扫描三维重建, 结合钢板模型库进行虚拟个性化内固定手术. 根据虚拟的优化内固定手术方案设计并3D打印个性化导航模板, 引导现实的骨折标本内固定手术. 通过虚拟术前规划(术前)和标本实验(术后)的螺钉长度、进钉点位置以及方向的对比分析来评估内固定效果, 结果提示本实验获得了优化、精确的内固定效果. 螺钉长度差异为(0.89±2.94)mm, p>0.05; x, y和z轴进钉点差异分别为(1.19±1.31), (1.73±1.31)和(1.22±0.88)mm, p>0.05; 冠状面(x-y)和横断面(x-z)的投影角差异分别为(2.99±2.98)°和(1.57±5.13)°, p>0.05. 以螺钉长度、进钉点位置和钉道投影角进行评估术前和术后的钉道差异, 结果提示二者无明显差异. 在钢板模型库和个性化导航模板的辅助下可以获得理想和精确的内固定植入方案, 提高个性化内固定手术的精确性和有效性     

相控阵超声缺陷检测数据压缩感知

为了解决超声相控阵信号采集、存储和传输中数据量大的问题,研究了压缩感知在相控阵无损检测信号和图像压缩重构中应用的可行性。首先使用5种贪婪算法对相控阵仿真信号进行压缩重构,根据百分比均方误差选取最优算法并考虑了噪声对精度的影响,结果表明压缩感知可以用低于奈奎斯特极限的测量点数准确重构原始图像;其次用人工缺陷回波信号进行实验验证,通过稀疏度计算选择适用相控阵信号的最优稀疏基,并通过5种传感矩阵的优化选择进一步提高了重构精度。实验结果尽管达不到仿真中的理想效果,但是能以少量测量值准确恢复图像,并能保证缺陷的识别,说明压缩感知算法可以有效提高相控阵缺陷检测效率。此外,在保持测量点数相同的情况下,仿真和实验都研究了不同采样率对重构精度的影响,当测量点数超过一定值时,证实了压缩感知实际与采样率无关。      

HIV-1整合酶链转移抑制剂的3D-QSAR、分子对接和分子动力学模拟研究

为了获得高活性、结构新颖的整合酶链转移(INST)抑制剂,本文采用Co MFA和Co MSIA两种方法对32个萘啶类INST抑制剂进行了三维定量构效关系研究,并建立了相关模型,其交叉验证系数分别为q~2=0. 809和q~2=0. 816,拟合验证系数分别为r~2=0. 998和r~2=0. 981,表明所建立的模型是可靠的且具有一定的预测能力。利用分子对接探讨小分子化合物与INST蛋白的相互作用模式,结果表明,萘啶类化合物主要通过疏水作用和氢键作用与INSTIs蛋白结合。最后通过分子动力学模拟进一步验证对接结果发现,对接的结合模式与分子动力学模拟得到的结果是一致的。本研究获得的综合模型和推论可以为开发有效的HIV INSTIs提供重要的理论信息。     

高产蛋白酶发酵乳杆菌RA3降低牛奶β-乳球蛋白抗原性的发酵条件优化

β-乳球蛋白是引起牛奶过敏最常见的物质.为降低其过敏原性,本实验将从新疆酸奶中筛选出的一株高产蛋白酶的发酵乳杆菌RA3用于制作酸奶.通过试验研究接种量、发酵时间、温度及后熟时间对降低牛奶中β-乳球蛋白抗原性及感官品质的影响.结果表明:接种量7%,发酵时间18 h,发酵温度39℃时,在不影响酸奶风味的同时最大程度地降低β-乳球蛋白抗原性,达75.2%.在此条件下发酵的酸奶和市售酸奶相比,总蛋白水解率较低,且过敏蛋白水解率较高,活菌数是其8倍,高达4.56×10~9cfu·mL~(-1).这株乳酸菌在酸奶发酵业具有很好的应用前景.     

基于从运动中恢复结构的三维点云孔洞修补算法研究

通过光栅投影法可以获取物体的三维点云数据,但是对于形貌复杂的被测物体,由于测量方式本身含有的一定缺陷,会导致所获取的点云数据出现孔洞区域,从而对后续处理造成影响。结合已有的从运动中恢复结构(SFM)算法,提出一种新的点云孔洞修补方法。首先,利用光栅投影法中得到的二维相位信息来提取三维点云孔洞区域的边界点;接着,将SFM获取的点云数据集与光栅投影法所采集的点云数据集进行配准,并提取出信息补充点;最后,在添加了补充点的点云数据集上,利用径向基函数计算曲面方程,修补孔洞。实验结果证明了该算法的稳健性,能较为有效地恢复复杂物体的表面信息。     

二维多相反应流的欧拉数值方法

本文研究二维多相反应流的数值模拟方法.对于非完全流体,考虑两种状态方程：刚性气体状态方程和JWL（Jones-Wilkins-Lee）型的状态方程.针对这些非完全流体,研究一种混合单元物理量重构法,它由单元内的已知物理量出发,应用单元内不同相的物理量之间的关系：混合密度与各自密度之间的关系、及混合内能与各物质内能之间的关系,再由温度与压强平衡条件,建立关于单变量的非线性方程,对所得方程通过"移动跟踪法"求解,得到单元内的压力、温度及声速等.再利用HLLC解法器,求解各个单元边界数值通量,从而构造一种高效的数值方法.数值结果表明：该算法能清晰地捕捉爆轰波的结构特征,胞格排列有序,三波点的特征明显.     

一维Gross-Pitaevskii方程的高阶紧致分裂步多辛格式

首先把一维Gross-Pitaevskli方程改写成多辛Hamiltonian系统的形式,把形式通过分裂变成2个子哈密尔顿系统.然后,对这些子系统用辛或者多辛算法进行离散.通过对子系统数值算法的不同组合方式,得到不同精度的具有多辛算法特征数值格式.这些格式不仅具有多辛格式、分裂步方法和高阶紧致格式的特征,而且是质量守恒的.数值实验验证了新格式的数值行为.     

利用声带动力学模型参数反演方法进行病变嗓音分类

提出一种声带动力学模型参数反演方法,从发声机理角度对声带病变嗓音进行有效区分。依据声带生理组织和伯努利定律构建声带动力学模型,确定模型优化参数向量,耦合声门气流获取模型声门波;利用迭代自适应逆滤波算法获得实际嗓音声门波作为目标声门波;采用遗传优化算法提出通过匹配目标和模型声门波特征参数实现模型参数反演。实验结果表明,表征声门波的各时频域参数匹配相对误差不超过2%;依据反演所获模型参数提出去除声门下压影响的平均归一化缩放系数,克服声带非对称性特征在区分病变嗓音方面的不足,实现病理嗓音的全面有效区分。