自振荡凝胶的仿生运动

定向运动是生命体最基本的功能,是其进化、生存和繁衍的前提。近年来为了研究生命体的运动机制,许多人工系统被相继开发并用于模拟部分生命体的运动行为。在诸多人工仿生系统里,自振荡凝胶由于同时具有内部驱动产生动能、运动定向性、无缆化和环境自适应等性能而备受瞩目。本文介绍了自振荡凝胶仿生运动的化学-机械能转换的理论根源并综述了仿生运动模式研究近期的进展,在此基础上展望了自振荡凝胶运动研究面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

高可见光催化降解污染物和产氢活性的Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4异质结

随着人口增长和全球工业化进程加快,人们饱受环境污染和能源短缺问题的困扰.半导体光催化技术作为一种高效、可持续、环境友好、有潜力的新技术,在环境净化和能源开发方面有着广阔的应用前景.到目前为止,人们已开发出多种半导体光催化剂,并广泛应用于污染物降解、氢气制备和二氧化碳还原等领域.其中,化合物K4Nb6O17具有典型的层状结构、合适的电子能带结构、结构易改性以及良好的电荷传输性能等特点,在光催化领域得到了广泛研究.然而,单纯K4Nb6O17仍存在光响应范围窄、光生载流子复合率高等问题,限制了K4Nb6O17的进一步应用.因此,需要对K4Nb6O17进行改性,拓宽其光吸收范围,提高其光生载流子分离效率,从而提高其光催化活性.本研究通过简单焙烧法制备Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4(KCN)异质结光催化剂,其中石墨相氮化碳(g-C3N4)在复合材料中质量比约为50%.层状K4Nb6O17层板的电子结构通过N掺杂进行调控,拓宽其光响应范围,使其具有可见光响应;同时,形成的g-C3N4位于N-掺杂K4Nb6O17的外层以及内层空间,在这两种组分之间形成异质结,有利于提高光生载流子的分离效率.荧光光谱、时间分辨荧光光谱和光电化学测试表明,N掺杂和异质结的形成有利于增强光生电子-空穴对的传输和分离效率.通过在可见光照射下降解罗丹明B(RhB)和产氢来评估材料的光催化性能.相比g-C3N4(8.24μmol/h)和Me-K4Nb6O17(~1.30μmol/h),KCN复合材料光催化产氢效率(~16.91μmol/h)得到了极大提高,并显示出极好的光催化产氢稳定性能.对于光催化降解RhB体系,KCN复合材料也显示出较好的光催化活性和稳定性,并能很好地将RhB矿化.鉴于KCN复合材料具有较小的比表面积(9.9 m^2/g)且无孔结构,认为比表面积对光催化活性影响较小.因此,与单组分相比,KCN复合材料光催化产氢和RhB降解活性都得到了极大提高,活性的增强主要归功于N掺杂和异质结形成的协同效应,其中N掺杂可以拓宽光捕获能力,异质结形成可提高电荷载流子的分离效率.电子自旋共振(ESR)谱表明,在KCN降解RhB体系中,超氧自由基(·O2^?)、羟基自由基(·OH)和空穴(h^+)作为主要活性物质都参与了反应.结合实验结果可以推测KCN复合材料满足了Z型光催化体系,该体系具有高效的光生载流子分离效率和较高的氧化还原能力.     

物理有戏 游戏物理

回想走过的岁月,我和物理有缘。物理的奇、趣、神让我(自称为"吴姥姥"的小老太)至今仍陶醉不已。我常常对孩子们说,物理有戏呢,让我们尽情地游戏物理吧。小时候,和父亲一起做趣味题和趣味实验觉得无比开心。记得一次燃烧镁条,让我极为诧异,居然金属那么容易点燃,而且放出如此耀眼的光芒,我既奇怪又兴奋,到学校后,立刻绘声绘色地告     

把简单的事情复杂化叫文化,把复杂的事情简单化是效率——Mind Concert Academic Salon学术讨论侧记

"简单"与"复杂"是人们在剖析客观事物时所归纳出的两个极端属性,也是描述客观事物被人了解及掌握难易程度的感观印象。因此"简单"与"复杂"既有客观的一面,也有主观的一面,因人而异,因事而异。只要人类现代文明进程不被中止,"简单"与"复杂"将会是一个永恒的话题,争论也将永无休止。总体而言,简单是对事物的一种高度概括,只有真正抓住了事物的本质,越是简单平淡的表述,就越具有摄人心魄、令人永世难忘的魅力。     

石化厂区有毒气体泄漏在线监测平台的构建

针对石化厂区在生产过程中可能发生有毒气体泄露带来的生产安全问题,构建了石化厂区有毒气体在线监测平台。该平台是由PC监控中心、网络监控中心、ARM便携式终端、安卓手机客户端组成。实现对石化厂区中有毒气体及环境参数的实时、在线监测和预警,使生产管理人员掌握石化厂区的有毒气体实时动态信息,对可能引发危险事故的因素及时排除,把危险控制在始发阶段,以实现化工生产的安全、持续、高效进行。测试结果表明该平台能实现所设计的各项功能,并具有良好的稳定性、安全性和实用性。     

基于多模差分融合的高速车辆定位算法

针对车辆高速运动下定位延时大、精度低、稳定性差的问题,发挥GPS、RSSI和INS三种定位模式的各自优势,将GPS差分校准算法与RSSI测距相结合求解横坐标,将RSSI测距与INS惯导迭代算法相结合求解纵坐标,提出了一种适合高速运动车辆的多模差分融合精确定位算法。以四车道的高速路为场景进行了仿真实验,当车速为70km/h时,跟踪误差<1m,定位延时<0.2s。实验结果表明,该算法可实现车身级和车道级定位,在精确交通诱导、车辆防撞等智能交通领域具有应用前景和推广价值。     

一种改进的三帧差分运动目标实时检测算法

针对传统的三帧差分法提取的运动目标存在大量的噪声和空洞,提出了一种改进的三帧差分运动目标实时检测算法。该算法采用Surendra背景提取算法提取有效背景,对视频流中连续的三帧图像分别进行背景减除,得到的结果作为反馈对背景进行选择性更新,利用HSV颜色空间去除阴影后进行三帧差分,将差分结果进行“与”运行,通过将中间帧背景减除结果与“与”运算的结果进行“或”运算,这样可以得到运动目标的完整信息。实验结果表明,该算法能够快速、完整、准确地检测出运动目标,可有效应用于实时监控系统。     

微信平台辅助的农科有机化学实验课混合式教学实践

利用微信公众平台和移动网络辅助教学的优点,改革农科院校中非化学专业公共基础有机化学实验课传统教学模式,构建了“课前翻转教学,课中解惑内化,课后巩固提高”的三段混合式新型教学模式,并对此类教学模式的构建原则,特色微信公众平台建设、应用情况及注意事项进行实践研究。     

多模态教学模式在“食品理化检验”中的应用

基于学生自主学习能力的培养,为更好地帮助并引导学生理解晦涩难懂、枯燥抽象的知识点,以我校卫生检验与检疫专业65名学生为研究对象,将食品理化检验课程的部分章节内容采用多模态教学模式,其余内容采用传统讲授教学模式,课程结束后使用统一问卷进行调查,对多模态教学效果进行评价。结果表明2种教学模式在理解抽象实验技术或仪器、活跃课堂气氛、拓宽学习思路以及培养学习兴趣、自主学习能力和解决实际问题能力等方面均有统计学差异(p＜0.05),且有95%的学生建议继续采用多模态教学模式。教学实践及其效果评价证明多模态教学对理解抽象问题等有一定的促进作用,并可唤起学生学习兴趣、培养学生解决实际问题的能力、拓宽学习思路等。     

UKF-PID模式下动力定位海洋平台-立管系统的动力学分析

在强外界载荷下,在海洋平台-立管多体系统中的海洋平台和立管间的相互耦合作用会加强。从而导致整个系统的非线性增强。考虑到动力定位海洋平台-立管多体系统的强非线性,结合真实的海上施工工程背景和凝集质量法,基于Python镶嵌编程和OrcaFlexAPI模块的组成以及运用规则,对OrcaFlex进行了局部的二次开发,建立了一种基于无迹卡尔曼滤波的UKF-PID控制的动力定位平台-立管多体耦合系统。最终建立了无迹卡尔曼滤波模式下PID控制的动力定位海洋平台-立管刚柔多体模型,并对该模型在特定海洋环境下进行了动态仿真。计算结果对于具体工程实践有着一定的指导意义。