化学化工与环境科学

• 基于Fe₃O₄@C纳米粒子的光子晶体水凝胶薄膜的柔性应变传感器（英文）

  庄严;龚开;姜子实;王强;李鹏;

  颜色变化作为视觉信号反馈最直观的方式，常被生物体用来传递信号和抵抗天敌。受变色龙皮肤结构色变化的启发，研制了一种可用于柔性应变检测的光子晶体水凝胶薄膜。采用Fe_3O_4@C纳米粒子作为光子晶体单元，利用其在磁场作用下可在水凝胶中自组装成一维链状结构，通过紫外光固化技术，成功制备具有明亮结构色的柔性光子晶体水凝胶薄膜。由于薄膜的结构色会随着光子晶体的带隙变化而发生改变，该薄膜在机械拉伸作用下会产生协同的颜色变化。所制备的柔性薄膜结构颜色明亮，应变响应宽达120%,并实现了从红色(λ=730 nm)到紫色(λ=400 nm)的颜色动态变化。此外，制备的该薄膜具有灵敏度高、响应时间短、稳定性好等特点。柔性应变检测的优异性能归功于水凝胶膜的柔性大变形和良好的光学特性以及光子晶体高度可调谐光栅结构。这项工作为视觉响应应变传感器的发展提供了一种通用的方法，并在机械传感器、可拉伸光学和诊断方面提供了更广阔的应用前景。

  2024年03期 v.15;No.56 1-9+121页 [查看摘要][在线阅读][下载 5060K]
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• 废弃松子壳模板合成的Co₃O₄纳米粒子交联网络及其储锂性能

  张萌;张现发;高山;

  近年来，设计合成纳米基元组装的多级结构Co_3O_4负极材料可有效改善储锂性能，然而，目前所报道的相关工程策略仍存在操作复杂、产率低和重现性差。基于此，利用废弃松子壳作为生物质模板，采用简单的钴盐浸渍和空气煅烧的方法可控地制备出具有介孔和大孔的Co_3O_4多级结构，这种交联网络形貌是由尺寸约30 nm的均匀纳米粒子交联组成。作为锂离子电池(LIBs)负极材料，Co_3O_4电极在0.1～5 A·g~(-1)下具有好的倍率性能，特别是在1 A·g~(-1)下，其经过1 000次充放电循环后的可逆容量仍高达897.3 mAh·g~(-1),进而显示出作为长寿命LIBs的应用潜力。

  2024年03期 v.15;No.56 10-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 5172K]
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• 秸秆衍生多孔碳的制备及其在电化学吸附水中铜离子方面的应用

  李清阳;刘金桥;汪立学;万家峰;

  由于重金属离子对水环境的污染及人类健康的危害较大，重金属离子的净化技术正受到前所未有的重视。电容去离子作为一种新兴的水处理方法，具有快速、简便的优点，能有效从水溶液中去除重金属离子。以玉米秸秆为碳源，KOH为活化剂，通过一步高温碳化法制得了玉米秸秆衍生多孔碳(Corn Stover Porous Carbon, CSPC)材料。制备的CSPC材料表面粗糙，具有丰富的孔道结构及较大的比表面积，使其具有良好的电容去离子性能。在最佳的操作条件下，该电极材料对铜离子电极吸附量可至6.17 mg·g~(-1),具有良好的循环稳定性。

  2024年03期 v.15;No.56 18-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 5940K]
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电子与机电工程

• 基于Focal Loss和时空特征提取的网络入侵检测算法研究

  王震;佟志勇;杨自恒;

  在网络入侵检测领域中，由于网络流量特征提取不充分和网络数据分布不均衡的问题，入侵检测系统的识别率受到了明显的影响。提出一种基于Focal Loss并能够从时序和空间两维度进行提取特征的网络模型。在时序方面，主要采用双向门控循环单元(BiGRU)模型进行特征的提取，随后通过Transformer-Encoder的多头注意力机制重新分配特征权重，增强了模型对关键特征的关注度。在空间特征方面，主要采用Inception模块并引入残差思想，有效的提取网络中的空间特征。将这两个维度的特征融合，并通过分类器进行分类。为了缓解模型聚焦多数类别样本的问题，整个模型使用焦点损失函数(Focal Loss)进行参数的更新。通过在CICIDS2018和UNSW＿NB15两个数据集上进行大量实验，有效证明了提出的模型在准确率、精确率、召回率、F1值上均优于现有其他方法。

  2024年03期 v.15;No.56 27-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 7348K]
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• 基于邻居监督和自适应增强的图对比学习

  李浩然;杨艳;钟颖莉;

  针对大多图对比学习方法中对输入图进行随机增强和损失函数中忽略考虑图的同质性假设的问题，提出基于邻居监督和自适应增强的图对比学习框架。该框架利用输入图中节点特征向量的中心性进行自适应增强生成2个视图，避免随机增强对重要的节点和边进行删除。利用针对图结构数据的邻居监督图对比损失函数指导框架学习，采用网络拓扑结构作为监督信号定义对比学习中的正负样本，允许每个锚点有多个正样本。所提框架在3个引文数据集上进行节点分类实验，实验表明，其在分类准确性方面优于很多基线方法。

  2024年03期 v.15;No.56 36-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 2938K]
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• 基于正负样本选择的异质图对比学习

  宋笑笑;刘勇;金虎;

  对比学习应用于异质图能有效避免训练过程中对标注数据的依赖性，无需依赖大量带标签样本的前提下，依旧能够提取异质图中复杂的结构和丰富的语义，在节点分类和节点聚类等任务上表现出优越的性能。现有的异质图对比模型直接基于元路径构造对比视图，用来捕获对象之间的语义以及序列关系。此类方案忽略了网络的局部结构，目标节点没有完全融合所有一阶邻居节点的信息。同时，局限于单一的正样本，无法区分负样本的正确性，使模型出现梯度消失或者学习内容不全。为解决上述问题，提出基于正负样本选择的异质图对比学习模型。该模型先构造了网络模式视图和元路径视图，用来保持异质图的局部结构和高阶结构；以网络模式视图中的节点为锚点，在元路径视图中构造正负样本，依据样本的相似性来学习负样本的权重；实验证明提出的模型优于当前的基线方法。

  2024年03期 v.15;No.56 45-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1322K]
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• 可穿戴盲文识别装置研制

  闫振东;李天宇;李丹妮;窦雁巍;刘红梅;

  设计了一款基于柔性压力传感器阵列的可穿戴盲文识别装置，以满足视障人士和盲人的信息交流。装置由柔性4×4压力传感器阵列、数据采集模块、上位机软件、语音播报模块和电源构成。该装置中的压力传感器采用二维纳米材料石墨烯油墨，利用精密印刷工艺制作而成，能准确感知压力信号。信号采集模块基于STM32f103c8t6微控制芯片和可靠的电路设计，实现对16个传感点压力信号的采集、转换和计算。上位机软件接收蓝牙传输的数据，实时显示传感点压力值和压力分布映射。语音播报模块对传感点压力分布映射进行盲文信息识别，结果以语音形式播报。该装置可有效识别英文字母和简单的单词。

  2024年03期 v.15;No.56 54-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 7560K]
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• 新型林区土壤温差发电装置性能研究及其仿真

  陈欣瑶;张兴丽;陈宏远;孙壮志;刘博文;靳炜钰;

  随着林区无线物联网技术的快速发展，林区特殊环境影响下的供电需求迫在眉睫。基于Seebeck效应设计了一种新型的林区温差发电装置，通过实验和有限元分析相结合的方法，研究了新型林区温差发电装置在不同温差下的发电性能。研究结果表明：在室外温差为13℃时，室外温差发电装置产生的最大瞬时电压为2.5mV。对温差发电装置上的温差发电片进行有限元仿真研究，当温差发电片两端温差达到2℃时，一个温差发电片两端产生0.172 mV的电压。分析仿真模拟图显示温差发电片内部温差分布均匀；温差发电片产生的电势在边缘处相差最大。将数值模拟计算结果与实验结果进行比较，两者结论一致。

  2024年03期 v.15;No.56 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 4499K]
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水利与土木工程

• 中俄“东北—远东”地区交流干线沿程踏察及研究

  姚昊;戴长雷;于淼;N.R.Maximov;赵印;

  在全球气候变暖的大背景下，北极地区的冰盖正在加速融化，使得开发北极航道成为可能，“亚美寒区”和“冰上丝绸之路”也随之成为世界各地不同领域专家学者关注的焦点。2017—2024年，中国黑龙江大学、俄罗斯东北联邦大学、俄罗斯科学院西伯利亚分院麦尔尼科夫冻土研究所和远东分院水生态研究所、美国阿拉斯加大学、中国水利学会、河海大学世界水谷研究院等域内学术机构，结合前期工作基础，以“亚美寒区水文地理暨冰上丝绸之路”为主题，推出系列会议，并成功组织8次学术研讨会。以近期开展的第8次“亚美寒区水文地理暨冰上丝绸之路”踏察研讨会为基础，对“冰上丝绸之路”和“北极航道”陆河联运路线进行实地踏察及分析其可行性，总结会议内容，提出发展建议。

  2024年03期 v.15;No.56 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K]
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• 冻融循环作用下二灰盐渍土无侧限抗压强度研究

  王润泽;孙静;季雨航;刘宇轩;

  我国盐渍土分布较广，盐渍土在冻结状态下的工程性能随冻融循环的发展逐渐恶化，影响盐渍土地区工程的安全运营及其耐久性。以黑龙江省大庆市盐渍土为研究对象，通过无侧限抗压试验，研究不同冻融循环次数下石灰、稻壳灰掺量对盐渍土无侧限抗压强度的影响。结果表明：冻融循环使应力-应变曲线的轴向应力峰值对应的应变变大，为应变软化型，弹性模量变小，0次和1次冻融循环弹性阶段突出，3次冻融循环后压密阶段明显。随着冻融循环次数的增加，原状土和二灰土的无侧限抗压强度均先小幅提升后大幅降低，1次冻融循环时强度最大，1～5次冻融循环处于快速劣化阶段，5次冻融循环后达到稳定阶段，建议将5次冻融循环的无侧限抗压强度作为强度稳定值。石灰6%和稻壳灰8%时无侧限抗压强度提升效果最大，在0、1、3、5、7和9次冻融循环下的无侧限抗压强度加强系数分别为4.32、3.50、4.83、3.63、3.39和3.31,二灰的提升效果优于单灰，单稻壳灰优于单石灰。

  2024年03期 v.15;No.56 78-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 7913K]
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• 列车周边场地振动模拟分析的波场叠加方法

  沙桐;王福彤;闫雷雷;詹俊涛;

  列车运行引起周边土体振动，干扰周边环境。振动体系复杂，区域广，频率高，数值模拟的计算量大。为提高仿真计算效率并保证波场频率成分可控，提出一个利用数值基本解叠加计算波场的新方法。并行计算移动简谐荷载作用下的轨道-场地系统的动力响应(基本解)。在动态轮/轨力的频谱上选取与场地振动研究目的相应的主要频段，在该频段中采样确定一系列谐振移动荷载的幅值。以各个幅值作为权重叠加基本解，得到单一轮对作用下的波场。考虑列车各轮轴间距和车速的影响，错时、错位叠加单一轮对作用下的波场，得到整列车作用下的波场。算例结果显示，模拟得到的场点振动与观测试验数据十分接近。与传统方法相比，新方法的计算效率高，能够按需控制频率成分，快速实现对感兴趣频段的三维波场模拟。

  2024年03期 v.15;No.56 88-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 5014K]
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生命科学与生物工程

• 甘露聚糖底物对干酪乳杆菌HDS-01生长及产甘露聚糖酶的影响

  石景军;那金;杨若兮;赵丹;

  甘露聚糖酶在纺织、医疗、食品等工业领域备受关注，微生物是甘露聚糖酶生产的主要来源。乳酸菌(Lactic Acid Bacteria, LAB)甘露聚糖酶水解β-1,4-糖苷键连接骨架的甘露聚糖制备产生的甘露低聚糖(Mannan Oligosaccharides, MOS),是生物安全性高的潜在益生元。作为诱导物的甘露聚糖底物，是影响乳酸菌产酶的最重要因素。为了提高乳酸菌产酶水平，评估3种甘露聚糖底物魔芋粉(Konjac Glucomannan, KGM)、角豆胶(Locust Bean Gum, LBG)和瓜尔胶(Guar Gum, GUAR)对干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)HDS-01生长、产酶及所得低聚糖的影响。当L.casei HDS-01处于含有0.2%葡萄糖的KGM培养基的发酵条件下，生长及产甘露聚糖酶最好，生物量最大为9.41 Log(CFU·mL~(-1)),酶活达到33.16±0.92 U·mL~(-1)。通过高效液相色谱法(High Pressure Liquid Chromatography, HPLC)检测甘露二糖、甘露三糖和甘露四糖3种低聚糖的出峰面积计算产物浓度，最大分别为0.63±0.005、0.32±0.020和0.26±0.019 mg·mL~(-1)。为L.casei HDS-01甘露聚糖酶的扩大生产提供了依据，也为甘露低聚糖制备奠定了基础。

  2024年03期 v.15;No.56 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K]
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• 甜菜主栽品种立枯病抗性鉴定及其生理响应的研究（英文）

  刘佳慧;谢婉婷;孙新可;陈昭;欧泳芳;司毓菡;刘永龙;王丽华;王宇光;

  为丰富我国甜菜立枯病抗病种质资源，探究其响应立枯病的生理机制，研究利用前期分离纯化得到的立枯丝核菌对112种甜菜主栽品种进行接种，统计上述品种的出苗率、发病率及死亡率，并测定过氧化物酶(Peroxidase, POD)活性。结果表明，112种甜菜主栽品种根据抗性水平分为抗病、高抗、中抗、中感、高感、感病6个级别。抗病品种发病率≤40%,40%<高抗品种发病率≤50%,50%<中抗品种发病率≤60%,60%<中感品种发病率≤70%,70%<高感品种发病率≤80%,感病品种发病率>80%。依此标准划分出抗病品种5个，高抗品种9个，中抗品种9个，中感品种20个，高感品种21个，感病品种48个。此外，研究发现抗病品种的POD活性与感病品种具有显著差异。研究结果为合理选育抗立枯病甜菜品种提供理论参考，对甜菜选种育种以及国内甜菜种植产业的发展具有一定参考价值。

  2024年03期 v.15;No.56 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 2232K]
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• 《黑龙江大学工程学报(中英俄文)》稿约

  <正>本刊现为全国首家中英俄多文种学术期刊。《黑龙江大学工程学报(中英俄文)》办刊宗旨:立足本校,面向全国,服务教学与科研,反映工程科学与技术的最新科研成果,促进校内外学术交流,为黑龙江大学工科学科发展服务,为经济建设和社会发展服务。定期栏目:化学化工与环境科学、电子与机电工程、水利与土木工程、生命科学与生物工程等。不定期栏目:寒区工程与水资源、科技期刊研究、科技动态、读者与编者等。读者对象主要为高等学校师生、科研人员和工程技术人员。

  2024年03期 v.15;No.56 113页 [查看摘要][在线阅读][下载 457K]
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• 王强教授简介

  <正>王强,男,1966年生,工学博士,教授,硕士研究生生导师。现任黑龙江大学物理科学与技术学院院长,黑龙江省物理学会副理事长,黑龙江智能材料与结构系统学会监事,《黑龙江大学工程学报(中英俄文)》编委。王强教授1987年7月毕业于黑龙江大学物理学专业,获学士学位;1993年7月毕业于哈尔滨建筑工程学院工程理论研究所,获硕士学位,同年到黑龙江大学物理系任教;2000年受聘为副教授;2003年9-12月,俄罗斯远东国立大学物理系访问学者;2005年9月-2006年7月,清华大学破坏力学教育部重点实验室访学;2007年7月获哈尔滨工业大学工程力学专业博士学位,同年10月受聘为教授。

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