吉林大学化学学科国际化人才培养模式的探索与实践

吉林大学化学学科作为国家“双一流”建设学科,始终将一流人才的培养作为不懈追求发展的根本目标。充分利用海外优质教育资源,建设与实施多元化、特色化的海外优质课程和国际交流项目,通过搭建外延式实践平台,支持能力阶梯式增长,为培养具有创新意识、实践能力、国际竞争力和家国情怀的高素质人才构建了多层次、国际化的创新人才培养模式,培养了大批化学领域的杰出人才。     

基于稳定一致波长优选的综纤维素近红外分析模型传递

以实现纸浆材综纤维素含量的近红外分析模型在3台不同型号光谱仪上共享为目标,提出SWCSS-UVE及SWCSS-CARS联用算法。即分别利用竞争性自适应重加权采样算法（CARS）和无信息变量剔除（UVE）算法,减少SWCSS方法中入选的无信息或信息少波长的不利影响,以提高模型转移精度,并与单独的SWCSS和分段直接标准化算法（PDS）以及斜率截距（S/B）算法校正后的传递结果进行比较。结果表明,通过SWCSS-UVE方法最终可从稳定一致光谱信号中进一步优选出91个波长建立模型,该模型能同时应用于2台从机所测量光谱的分析,预测标准偏差（RMSEP）分别从模型转移前的2.0114和9.4518下降到了1.5919与1.6818,优于SWCSS, SWCSS-CARS和PDS以及S/B算法的结果。这表明SWCSS-UVE算法可以有效剔除SWCSS方法中包含的无效波长,简化模型传递过程,提高模型传递效率和稳健性。     

西堠门大桥北塔位岩体深部裂隙发育特征的综合勘察技术

在针对西堠门大桥北塔位（老虎山）岩体深部节理裂隙发育特征的勘察中,采用了钻探、孔内电视、声波CT、压水试验等综合性勘察手段,为大桥北塔位的基础设计及施工提供了准确详细的地质依据,也为今后大型工程深部地基基础的综合勘察提供了宝贵经验。     

应用“酶切连接”克隆法构建TALEs

TALEs是在植物病原菌黄单胞杆菌(Xanthomonas)上发现的一类天然的DNA结合蛋白,其重复域已经成为模块化构建单元,用于人工DNA结合蛋白的构建。人工TALEs能够用于多种基因工程操作,包括转录调节和基因组编辑。为了在常规分子生物学实验室稳定、经济地构建TALE-TFs和TALENs,本文采用TALE Toolbox试剂盒,运用PCR扩增和"酶切-连接"克隆法构建人工TALEs。结果表明,该构建策略是一种快速高效构建TALEs的方法,能够在1周内完成TALEs构建。     

一种低合金低温铸钢及其组织与性能

针对极地石油钻机用大钩对材料的性能要求,设计了一种含Cr、Ni低合金低温铸钢,考察了不同热处理工艺对材料组织、室温力学性能以及低温冲击韧性的影响.采用扫描电镜、X射线衍射和透射电镜等手段分析了低温铸钢试样的微观结构、相组成及断口形貌.结果表明:该低温铸钢经930℃炉冷 920℃油冷 680℃空冷热处理后,其显微组织为回火索氏体,其中铁素体呈等轴状,渗碳体已趋于团球化;-20℃冲击功达到57 J,冲击断裂机制为韧性断裂,-45℃冲击功为32 J,冲击断裂机制为不完全脆性断裂.在此热处理条件下,低温铸钢试样表现出优良的室温综合力学性能和较高的低温冲击韧性,达到了石油钻机用大钩所要求的材质性能.     

基于光纤光栅的可调谐半导体激光器

本文利用光纤光栅(FBG)形成外腔反馈及F-P半导体激光器的多模特性,得到波长稳定、可调谐的半导体激光光源,系统研究了不同反馈比率对激光器光谱特性的影响.通过向FBG施加轴向拉力和压力可实现10nm的波长调谐,得到一系列波长间隔0.94nm的激光输出,边模抑制比达35dB,光谱线宽小于0.2nm.     

近红外光谱技术结合4种算法分析尾巨桉-马占相思制浆原料的混合程度与主化学成分

为缓解我国木浆供应压力,满足混合原料制浆的实际需求,该文进行了近红外光谱快速分析混合制浆原料的研究。采集145个人为控制尾巨桉含量的尾巨桉-马占相思混合样品的近红外光谱,用常规方法测定其综纤维素、聚戊糖、Klason木质素含量。对原始光谱进行一阶导数与标准正态变换预处理后,分别运用偏最小二乘法、支持向量机法、人工神经网络法和LASSO算法建立尾巨桉、综纤维素、聚戊糖、Klason木质素含量分析模型。其中LASSO法建立的尾巨桉和综纤维素含量分析模型最优,预测均方根误差(RMSEP)分别为1.80%、0.60%;绝对偏差(AD)分别为-3.03%～3.17%、-1.03%～0.98%,模型性能可满足较精确的快速分析。偏最小二乘法建立的聚戊糖含量分析模型最优,RMSEP为0.75%,AD为-1.26%～1.33%;支持向量机法建立的Klason木质素含量分析模型最优,RMSEP为0.48%,AD为-0.82%～0.86%,两个模型性能适用于非精确性的分析。该研究为混合制浆原料的快速分析提供了可能,同时也证实了LASSO算法的适用性。     

海南制浆树种中主要成分的近红外分析与模型优化

为提高制浆树种的利用效率,缓解国内制浆造纸原料短缺的现状,降低行业污染与总体成本,尝试将近红外光谱技术用于海南省制浆树种的成分含量分析,以期根据实时所得成分含量相应调整工艺参数。用结构简单、易改装的全息光栅分光近红外光谱仪采集了海南省常见的适龄制浆树种（尾细桉、尾巨桉、尾叶桉、马占相思和粗果相思）共205个样本的近红外光谱,按传统实验室方法分析其主要成分--综纤维素和木质素的含量。选择合适的预处理方法与偏最小二乘法结合,建立了两种分析模型,并通过遗传算法剔除不相关的变量,筛选出特征波段,明确综纤维素和木质素的特征吸收,优化了模型。其中综纤维素分析模型建立时采用Savitzky-Golay 13点3倍平滑、矢量归一化和一阶导数预处理原始光谱,1 150.3～2 362.0 nm波段参与建模。筛选出的波段包含了1 188～1 196 nm之间CH₃中C-H伸缩振动的二级倍频吸收,1 742～1 633 nm区间内O-H伸缩振动的一级倍频,2 112 nm附近O-H变形振动、O-H伸缩振动的合频等纤维素的特征吸收;也包含了1 470～1 495 nm之间O-H伸缩振动的一级倍频,1 906和1 911 nm附近C═O伸缩振动的二级倍频等聚戊糖的特征吸收。模型RMSEP值为0.55%,绝对偏差范围为-0.91%～0.87%。木质素分析模型建立时采用Savitzky-Golay 13点3倍平滑、多元信号校正和二阶导数预处理原始光谱,1 137.6～1 872.5和2 131.0～2 424.1 nm波段参与建模。筛选出的波段包含了1 143 nm附近苯环C-H伸缩振动的二级倍频吸收和CH₃的C-H伸缩振动的二级倍频吸收,1 670～1 684 nm处苯环C-H伸缩振动的一级倍频,2 205 nm附近C-H、C═O伸缩振动的合频等木质素的特征吸收。模型RMSEP值为0.45%,绝对偏差范围为-0.76%～0.79%。两个模型的RPD值分别为4.71和3.47,均能满足制浆树种主要成分在线快速分析测定的工业需求。同时,本研究为制浆树种近红外表征体系的建立提供了理论依据,对近红外技术助力制浆造纸工业由自动化向智能化转变具有较为显著的意义。     

混合聚合物光纤光栅封装元件的温敏实验

用两种不同聚合材料按一定比例均匀混合后对光纤光栅进行封装处理,并对其进行了温敏实验.实验表明,光纤光栅封装元件在20 C～80 C常温区,具有良好的线性温敏性;而在100 C～300C高温区,则具有较好的温度不敏感性,与裸光纤光栅的温敏性接近.     

苯并二噻吩/苯并噻二唑ADA型光电化合物:氟取代的影响

在其组成的共轭基元上进行氟取代是有机光电材料功能修饰的常见策略之一.在前期苯并二噻吩/苯并噻二唑ADA型小分子光电化合物基础上,在两个苯并噻二唑基元上引入不同个数的氟取代基,考察氟修饰位置和个数对其基本性质、场效应晶体管和光伏性能的影响.研究表明,随着氟原子数目的增加,化合物的溶解性能降低,热稳定性提高,最高占有轨道和最低空轨道能级降低,但光谱吸收范围变化不大.有机场效应晶体管器件测试表明,当苯并噻二唑单氟代且位于外侧位点时,化合物的空穴迁移率有所降低;当苯并噻二唑双氟代时,迁移率得到了明显提高,达到0.27cm~2·V~(-1)·s~(-1).光伏器件研究发现,氟原子的引入提高了器件的开路电压,但活性层形貌变差,最终导致短路电流密度和电池效率下降.