针对传统抗菌剂毒性高、易诱导耐药性等问题,以天然绿原酸和纳米纤维素为原料,通过酯化反应合成光活性纳米纤维素抗菌剂,并进一步研发光活性抗菌功能锦纶。研究表明,以硫酸为催化剂,在反应温度70℃时加入比例为1∶5的绿原酸与纳米纤维素,所制备的纳米纤维素抗菌剂抗菌效果最好;在可见光激发下,纳米纤维素抗菌剂对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果高达99%;在不同添加量的抗菌组分改性实验中,质量分数为1%的纳米纤维素抗菌剂与锦纶母粒熔融共混纺丝制成的光活性抗菌功能锦纶纤维性能最优;相比纯锦纶纤维,纳米纤维素抗菌剂的加入会降低锦纶纤维的强力与热稳定性;皂洗20次后抗菌锦纶织物仍保持较高的抗菌效能。该研究可为抗菌功能纤维和纺织品的开发提供一条绿色、天然的抗菌处理新途径。
噁唑环单元存在于各类天然产物和生物活性分子中,作为一类重要的合成砌块,在复杂分子合成领域得到了广泛应用。以甲基异腈(RCH_2NC)和酸酐((R~1CO)_2O)为原料,氯化亚铜(CuCl)为催化剂,开发了一种一锅法合成4,5-双取代噁唑化合物的新方法。该方法具有反应条件温和,催化剂廉价易得,适合克级制备等优点,且合成的4,5-双取代噁唑能更加方便地转化为2,4,5-全取代噁唑。
在巴拿赫空间中研究更具一般性的广义分裂不动点问题,构造了一种关于Bregman全局拟渐近非扩张映射的新迭代算法,并在适当条件下证明了该算法产生的序列强收敛于广义分裂不动点问题解集中的一点。最后,由上述结论给出了均衡问题与极大单调算子零点问题的算法强收敛定理。
考虑一类食饵具有恐惧效应和Allee效应的捕食-食饵模型,探讨系统平衡点的存在性和稳定性,利用数值模拟恐惧效应常数k和Allee效应常数m对种群动力学行为的影响。研究结果显示,恐惧效应会使捕食者在稳态下的种群密度减少,而Allee效应会使捕食者在稳态下的种群密度增加。
苯并噁嗪树脂具有许多优异的性能,但传统制备方法存在固化温度高、固化时间长等问题,限制其在许多领域的应用。结合漆酚的特殊结构和优异性能,采用紫外光固化的方法制备漆酚基苯并噁嗪树脂。首先,以漆酚、甲醛和伯胺(正丙胺和烯丙胺)为原料,按照1∶2∶1物质的量比制备2种漆酚基苯并噁嗪单体(UB-1和UB-2)。采用傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和核磁共振氢谱(~1H-NMR)表征UB-1和UB-2的结构,确定苯并噁嗪单体的制备条件。其次,在紫外光辐照下,UB-1和UB-2开环聚合得到漆酚基苯并噁嗪聚合物(UBP-1和UBP-2),通过ATR-FTIR分析单体开环聚合过程以及相应聚合物UBP-1和UBP-2的结构,通过电子顺磁共振(EPR)确定紫外光辐照后漆酚结构产生的苯氧自由基,利用附着力、柔韧性、抗冲击性能、热机械分析(DMA)和热重分析(TGA)等测试方法研究UBP-1和UBP-2的性能。研究结果发现,紫外光引发有效促进了漆酚基苯并噁嗪单体开环聚合,显著加快UB-1和UB-2的固化速度,突破苯并噁嗪树脂常规固化需要高温的局限性;UB-1和UB-2在紫外光下辐照150 s即可完全固化,所得UBP-1和UBP-2具有良好的物理机械性能、热稳定性和耐化学介质稳定性,且引入聚合反应活性基团能进一步提高漆酚基苯并噁嗪聚合物的性能。总体上,漆酚基苯并噁嗪树脂紫外光固化突破苯并噁嗪常规固化需要高温的技术壁垒,为拓宽苯并噁嗪树脂的实际应用领域提供了新思路,具有广阔的应用前景。
以氟仿为氟源、多聚甲醛为碳和氧源,通过单因素变量法开发了2,2,2-三氟乙醚合成新工艺。在强碱叔丁醇钾的作用下,通过亲核反应将氟仿和多聚甲醛转化为三氟乙醇钾,接着引入对甲苯磺酰氯将三氟乙醇钾高选择性地合成2,2,2-三氟乙醚。结果表明,新工艺合成的2,2,2-三氟乙醚含量达99.5%,总收率87.3%,也采用核磁共振氢谱、氟谱和碳谱对2,2,2-三氟乙醚的结构进行了确认。新合成工艺具有原料易得、步骤简单、操作简便、副产物少、生产安全环保、成本低廉等优势,且易于产业化,具有一定的应用前景。
针对数字孪生背景下工业机器人避障问题,提出一种基于Unity的快速扩展随机树(RRT)避障改进算法,以解决传统RRT算法存在冗余节点过多和碰撞占比过高的问题。首先,初选树节点并计算障碍信息,利用双超平面采样空间限制工业机器人选取可能的障碍点。其次,采用混合高斯模型采样策略,引入冯·米塞斯-费希尔混合模型自适应调整步长,以达到兼具避障与导向的综合性能。最后,利用贪心剪枝和三次B样条曲线对避障路径进行后处理。经Unity三维仿真验证,改进算法的性能优于RRT、RRT*及GBRRT(Goal-Bias RRT)。与GBRRT相比,该算法在简单和复杂环境下的迭代次数分别减少了47%和59%,碰撞占比分别降低了53%和41%,在提升避障有效性的同时大幅降低了碰撞重选频次。
针对现有基于可逆神经网络的图像水印算法在嵌入容量、视觉隐蔽性与鲁棒性之间难以兼顾的工程难点,以及训练阶段失真覆盖不全的问题,提出了一种改进的图像数字水印算法。首先,引入加/解密模块,利用Arnold变换对水印图像进行像素级置乱,从源头切断空间相关性,显著提升嵌入与提取过程的安全性。其次,构建抗攻击模块,在编码器与解码器之间嵌入复合噪声层,以高斯噪声与JPEG压缩为核心扰动,扩展训练失真支撑集,强化对抗鲁棒性。最后,通过减少可逆块数量并优化内部结构,实现网络轻量化,兼顾容量与效率。在DIV2K、COCO和Tiny ImageNet上的大量实验表明,改进算法在保持高不可见性的同时,对高斯噪声与JPEG压缩均表现出优于HiNet与Baluja方法的鲁棒性,验证了其在安全传输中的有效性。
针对电子系统设计实验教学中存在的软硬脱节、时空受限及测控手段匮乏等问题,提出一种项目驱动型“口袋实验室”方案。该方案构建了由“口袋测试设备+嵌入式实验板+基础实验模块”组成的便携式硬件架构,通过集成示波器与信号源,实现了泛在化环境下的自主调试,并通过磁吸式模块设计实现电子系统的高效搭建。实践表明,该模式有效提升了学生的学科竞赛表现与系统设计能力,深度契合工程教育专业认证的人才培养要求。
分别采用高温固相法与化学还原法制备了NaBaPO4:Ce3+,Er3+荧光材料与银纳米颗粒。通过物理混合的方法实现了银纳米颗粒修饰的NaBaPO4:Ce3+,Er3+荧光材料的制备。基于贵金属表面等离激元特性,实现NaBaPO4:Ce3+,Er3+宽带量子剪裁发光增强。为解释荧光增强机理,采用有限时域差分算法数值模拟了银纳米颗粒周围电场空间分布。