大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连 116086
为了研究浑浊水体对成像质量的影响，利用单次Mie散射理论和蒙特卡罗法，在融合几何光学成像的基础上提出一种理论分析方法。该方法分析不同波长的点光源在不同粒径不同浓度的浑浊水体环境传输时的成像特征。结果表明：波长分别为456 nm、524 nm、620 nm的点光源经相同的水体环境和无散射环境进行偏振成像传输时，波长为456 nm的点光源的成像效果最好；波长为456 nm的点光源经过散射粒径大小分别为1 μm和2 μm的浑浊水体时，线偏振光的成像效果优于圆偏振光，圆偏振光优于自然光；当穿过散射粒径为3 μm、4 μm、5 μm的浑浊水体时，自然光成像效果最好，线偏振光成像效果最差。从理论上分析了不同波段的点光源经过不同水体进行偏振成像传输的成像效果，为水下偏振成像技术提供了新的思路和方法。
偏振传输 可见光波段 蒙特卡罗法 水下成像 偏振保持性 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411013
与传统注浆料相比, 防漏高强注浆料具有防漏和高强两大特性, 但其过快的凝结速度严重影响施工质量。为了解决凝结速度过快以及泌水问题, 研究了羟丙基甲基纤维素(HPMC)和硼砂对防漏高强注浆料凝结温度、凝结时间、保水率、抗折强度和抗压强度的影响。结果表明: 当HPMC掺量在0.20%~0.30%(以下掺量均为质量分数)时, 硼砂掺量的增加会导致最高凝结温度上升以及恒温时间缩短; 掺入HPMC不仅可以提高浆料的保水率, 且对注浆料具有一定的缓凝效果, 与硼砂同时使用时能增强注浆料的缓凝效果; 随着硼砂掺量的增加, 浆液结石体的抗折强度和抗压强度呈先增大后减小的变化趋势, HPMC可以减弱硼砂对浆液结石体强度的影响, 但是, 随着HPMC掺量的增加, 浆液结石体强度逐渐降低。当硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时, 防漏高强注浆料能够在保证良好力学性能条件下获得更好的工作性能, 此时, 初凝时间达到1 h以上, 3 d抗压强度达到36.58 MPa。增加HPMC掺量会导致钙矾石(AFt)晶体由柱状向针状转变, 片状单硫型水化硫铝酸钙(AFm)逐渐减少, 使结构松散, 硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时, AFt晶体呈柱状且分布均匀, 相互之间具有较多的搭接点, 结构更为致密。
硼砂 羟丙基甲基纤维素 防漏高强注浆料 凝结时间 保水率 抗压强度 微观测试 borax HPMC leak-proof and high-strength grouting material setting time water retention rate compressive strength microscopic test
1 生态环境部核与辐射安全中心北京 100082
2 国家环境保护核与辐射安全审评模拟分析与验证重点实验室北京 100082
反应堆压力容器内熔融物滞留是先进反应堆设计严重事故缓解措施中的重要选项之一，在维持反应堆压力容器的完整性，包容堆芯熔融物方面具有重要作用。确保熔融物滞留有效性的关键是保证下封头内壁热负荷不超过下封头外壁面换热能力，而且在整个过程中不发生结构失效，即下封头剩余壁厚能够实现熔融物的承载。应用ASTEC程序，基于大型先进压水堆的设计，针对反应堆压力容器内熔融物滞留系统运行过程中冷却剂热工参数、下封头外壁面临界热流密度和最终下封头厚度进行计算分析，通过研究熔池对下封头的熔蚀和剩余厚度，判断下封头残留厚度对于熔融物的包容，评估系统的有效性。结果表明：在下封头较上部位置的部分区域内，换热较为剧烈，其中热流密度最大值出现在熔融物分两层的交界处，事故过程中下封头内壁将被熔融物金属层熔化，剩余厚度满足包容要求，但是最终剩余厚度十分有限。
严重事故 ASTEC 反应堆压力容器内熔融物滞留 临界热流密度 Severe accident ASTEC In-vessel retention Critical heat flux
膜分离技术凭借其独特的优势，如能耗低、分离效率高和无相变等特点，在海水淡化和废水处理领域引起了广泛关注。以商品化的尼龙微孔滤膜为底膜，采用真空抽滤法将氧化石墨烯(GO)与多巴胺改性埃洛石(D-HNTs)的混合分散液抽滤成膜。通过测试复合薄膜的纯水通量、亲水性、截留性能等筛选出两者成膜的最佳比例，并进一步探索该复合薄膜在液体过滤方面的应用。结果表明：随着D-HNTs在复合薄膜中比例的不断增大，复合薄膜层间传输通道变大，其中，当GO与D-HNTs的质量比为6:4时，GO成膜完整，在0.1 MPa的跨膜压，对甲基蓝的截留率为97.28%，纯水通量达到123.14 L/(m2·h)。此外，还以牛血清蛋白作为污染物进行3次循环污染实验，该复合薄膜的水通量恢复率能够达到96%以上，展现出优异的抗污性能。
氧化石墨烯 埃洛石 复合薄膜 截留率 液体过滤 graphene oxide halloysite composite film retention rate liquid filtration
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 浙江方远建材科技有限公司, 台州 318000
为探究不同酯类单体对缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能的影响规律和作用机理, 采用不同分子结构酯类单体作为改性原料制备不同缓释型聚羧酸减水剂, 并通过水泥浆体经时流动度、Zeta电位、总有机碳、电导率、傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱等测试分析其宏观分散性能及分散保持性能与微观结构的变化规律及作用机理。结果表明: 采用单酯类单体(丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲酯)和双酯类单体（马来酸二甲酯）作为功能单体改性的缓释型聚羧酸减水剂分散保持性能较为优异, 4 h时流动度相比初始流动度仍有所提升, 同时相比未改性空白组, 4 h 时流动度显著提升, 后期分散性能更为优异。主要机理为: 碱性环境下酯基在水泥浆体中缓慢水解出锚固基团羧基阴离子, 发挥分散作用; 不同分子结构的酯类单体位阻效应和基团电负性存在差异, 导致水解速率和水解程度不同, 从而使各种缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能存在差异。
酯类单体 分子结构 缓释型聚羧酸减水剂 分散性能 分散保持性能 水解速率 水解程度 ester monomer molecular structure slow-release polycarboxylate superplasticizer dispersive performance dispersion retention performance rate of hydrolysis degree of hydrolysis
针对目前基于Morse理论的三维点云拓扑特征提取算法难以删除“伪特征”点，简化后存在噪声特征线的问题，提出了一种基于分段线性Morse理论的三维点云特征提取与简化算法。首先计算函数指标，对特征点进行提取，以各特征点为顶点所包含的三角形为一个集合，计算该集合中两两相邻的三角形法向量的点积，将其最大值作为该点权重，并设置合适的阈值去除“伪特征”点；其次通过特征点生成特征线，完成下降Morse复形的构建；最后选择特征线上不同点的函数指标值，分别计算持续值和考虑特征线实际留存价值的保留系数，两者结合对原有“持续值”法进行改进，得到新的特征线重要性度量指标，并基于该指标实现对三维点云拓扑特征的简化与表达。结果表明，相较其他算法，所提特征提取算法显著减少了“伪特征”点提取，使下降Morse复形构建的时间效率提高了70.37%，点云压缩率提高了22.48%。新的特征线重要性度量方法能获取更简洁、连续且结构完整的特征线，且特征提取与简化过程表现出较强的抗噪性。
分段线性Morse理论 权重计算 保留系数 拓扑简化 三维点云 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1828005
安徽建筑大学电子与信息工程学院, 安徽 合肥 230601
城市绿植为城市生态系统提供自净功能, 起到净化空气以及滞尘降尘等多种环境保护作用, 而滞尘等因素也会对绿植产生影响。为了研究滞尘对城市绿植叶片光谱特征的影响, 采集了四种常绿绿植 (八角金盘、石楠、香樟和玉兰) 叶片样本, 使用高光谱激光雷达系统获取高光谱点云数据, 分析了滞尘对叶片光谱特征的影响。分析结果表明: 对于不同种类叶片, 滞尘对可见光波段反射率均有较大影响; 对于同种类叶片, 滞尘对近红外波段的反射率差异影响较大, 可见光波段的反射率差异为 1.21%～3.41%, 近红外为 1.76%～8.49%; 线性四点内插法计算和光谱导数分析表明滞尘对四种叶片的红边位置无显著影响; 四种叶片的叶面水含量指数 (LWI) 对滞尘的响应程度最小 (均小于 3.7%), 而比值植被指数 (RVI) 对滞尘的响应程度最大 (除香樟外, 均大于 20.0%), 红边指数 (SDr)、 简单比值指数 (SR) 和叶面叶绿素指数 (LCI) 的响应程度稳定性较差。进一步建立了滞尘植被指数和响应程度的线性相关性拟合模型并进行了检验, 其中以 LCI 为自变量建立的模型为最稳定拟合模型, 可表示为 b = -1.527a + 0.6597, 决定系数约为 0.88。
滞尘 高光谱激光雷达 反射率 植被指数 dust retention hyperspectral lidar reflectance vegetation index 大气与环境光学学报
2022, 17(4): 420
兰州石化职业技术大学应用化学工程学院, 兰州 730060
沸石基缓释肥料不仅显著提高了化学肥料的利用率, 而且具有改良土壤、保持土壤水分、保护生态环境等诸多优点, 在农业可持续发展中具有广阔的应用前景。本文综述了近年来沸石基缓释肥料的缓释机理和应用研究现状。总结缓释机理发现, 沸石对阳离子(NH+4、K+)养分的缓释主要是利用沸石对阳离子良好的吸附和离子交换性能, 而沸石对阴离子(NO-3、PO3-4、SO2-4)养分的缓释则需要对沸石表面进行阳离子改性。此外, 沸石与磷矿在土壤中的结合可以促进有效磷的溶解, 进而促进植物生长。应用研究表明, 影响沸石基缓释肥料性能的因素主要包括: 沸石的类型和粒径、沸石的施用剂量和方法、土壤质地和结构以及肥料的类型和来源等。结合目前的研究现状, 对沸石基缓释肥料进行经济性评价, 加强工艺开发及应用示范是未来重点研究的方向。
沸石 缓释肥料 缓释机理 养分利用率 土壤改良 土壤保水 zeolite slow release fertilizer slow release mechanism nutrient use efficiency soil amendment soil moisture retention
1 郑州大学物理学院(微电子学院)，郑州 450052
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
3 中国科学院大学，北京 100049
高性能功能材料在诸多领域具有广泛的应用前景，是人们一直关注的研究热点。高压可以有效地改变物质的原子间距和成键方式，是获得新型功能材料的重要途径。在碳材料的高压研究中，许多有趣的功能碳材料，如光学透明碳、高强度弹性碳和超硬非晶碳等，已经通过不同的碳前驱体合成。本文简要介绍了作者近年来在低维碳基纳米复合材料高压研究中取得的进展，基于设计的不同低维碳前驱体，高压下截获了具有超硬特性、新型压致共价聚合及发光增强的碳材料。
高压 富勒烯 碳链 碳点 压致聚合 荧光增强 卸压保留 功能材料 high pressure fullerene carbon chain carbon dot polymerization luminescence enhancement ambient retention functional material
1 安徽农业大学资源与环境学院, 安徽 合肥 230036
3 中国林业科学研究院林业研究所, 北京 100091
减少叶面滞尘对茶树叶片水分有效光谱信息提取的干扰, 有利于建立更加稳健的茶树叶片水分高光谱估算模型。 以“舒茶早”为研究对象, 通过田间随机采集鲜叶样品, 测定叶片原始光谱反射率、 含水量以及滞尘率。 比较分析滞尘对茶树叶片原始光谱的影响, 分别基于归一化计算与比值计算方法构建新波段植被指数, 并利用相关系数法筛选叶片水分含量相关性最高的新波段植被指数, 结合相对变率分析获取滞尘对叶片水分估算影响不敏感的待选指数。 通过分析不同滞尘条件下新建植被指数和已有水分指数与滞尘的响应关系, 筛选出滞尘影响下茶树叶片水分估算的最优植被指数, 最终构建茶树叶片水分估算的高精度模型。 结果表明: (1)位于711~1 378 nm波段范围的叶片光谱反射率受滞尘影响呈现显著降低的趋势, 随着滞尘率增大光谱反射率减小, 且无尘叶片反射率与有尘状态反射率具有明显聚类现象, 相同状态下的不同叶片反射率差异性极显著。 (2)新波段植被指数、 已有水分指数与茶树叶片含水量之间的相关性以及基于该指数构建的茶树叶片水分估算模型的精度, 在滞尘影响下均呈现明显的下降趋势。 (3)在滞尘混合状态下, 以1 298和1 325 nm为中心波段的新建比值植被指数对滞尘敏感性最低, 且与叶片含水量相关性高, 为最优植被指数, 其建立的茶树叶片水分高光谱估算模型具有较高的预测精度(y=0.245x-0.241, R2=0.854, RMSE=0.001), 并且实测值与预测值具有较好的一致性。 因此, 该研究可为茶树的水分精细化管理提供依据, 并可为基于高光谱信息构建复杂环境条件下的水分估算高精度模型提供新思路。
滞尘 高光谱模型 植被指数 叶片水分含量 Dust retention Hyperspectral model Vegetation index Water content of tea leaf 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3532
