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基于SHERPA方法的船舶生物污损检测人因可靠性分析与风险防控研究
海洋中潜伏着一种肉眼可见的生态威胁——船舶生物污损(Biofouling),这种由微生物、藻类和无脊椎动物在船体表面形成的"生物装甲",每年造成航运业高达300亿美元损失,同时使船舶燃料消耗激增30%。更严峻的是,它已成为入侵水生种(IAS)跨洋传播的"特洛伊木马",国际海事组织(IMO)2023年最新指南将其列为全球海洋生态安全的重点防控对象。然而当前依赖人工作业的检测体系存在致命短板:潜水员可能忽略船体接缝处的藤壶群落,压载舱检测员或遗漏角落的生物膜,甚至ROV操作员会误判摄像头焦距——这些人为失误轻则导致船舶能效下降,重则引发如新西兰海域外来物种入侵等生态灾难。研究人员创新性地将核工业领
来源:Ocean Engineering
时间:2025-07-25
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从绿色正极材料到可持续能源技术:水基锂离子电池中LiFePO4/Li4Ti5O12电极体系的创新设计与性能优化
随着全球能源结构转型加速,可再生能源的间歇性特性对储能技术提出了严峻挑战。传统锂离子电池(LIBs)虽占据主导地位,但其有机电解液的易燃性、热失控风险以及钴等稀有金属的伦理问题,犹如达摩克利斯之剑高悬在新能源发展之路上。更棘手的是,严苛的湿度控制要求和复杂的电极制备工艺,使得大规模应用面临成本和环境双重压力。为破解这一困局,研究人员将目光投向水基锂离子电池(ALIBs)。这类系统采用水溶性电解质,不仅将离子电导率提升至1 S cm-1(比有机体系高数个数量级),还消除了热失控风险。但实现这一愿景需要攻克两大技术堡垒:铝集流体的疏水性问题,以及电极材料在水环境中的稳定性。在这项发表于《Next
来源:Next Materials
时间:2025-07-25
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综述:半导体应用中的智能纳米材料:能源存储与生物传感技术的最新进展
引言能源危机与环境污染推动了对硅基太阳能电池替代材料的研究。钙钛矿材料(ABX3结构)因其高吸光系数、长载流子扩散长度等特性成为焦点,但铅基钙钛矿的毒性和有机组分的稳定性问题制约其发展。Cs2SnI6作为Sn4+基双钙钛矿,凭借强Sn-I键和1.2-1.62 eV可调带隙,展现出优异的空气稳定性,但其效率长期低于25%,主要受限于电荷传输与界面复合损失。研究方法采用SCAPS-1D软件进行一维模拟,基于泊松方程和载流子连续性方程,系统评估7种电子传输层(ETL)和6种空穴传输层(HTL)的性能。通过能带偏移(CBO/VBO)理论筛选材料组合,并优化厚度、缺陷密度(Nt)、掺杂浓度等参数。关键输
来源:Next Materials
时间:2025-07-25
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高效p-n Cu2O同质结光电极助力无辅助太阳能水分解技术突破
在全球能源转型背景下,太阳能驱动的水分解制氢技术被视为绿色能源生产的关键路径。然而,作为明星光电材料的p型Cu2O长期受困于两大瓶颈:一是其氧化还原电位位于带隙内,导致水溶液中自发光腐蚀;二是光吸收深度(~10 μm)与电子扩散长度(20-100 nm)严重不匹配。尽管异质结保护层(如ZnO/TiO2)可提升稳定性,但晶格失配引发的界面缺陷仍制约性能突破。中科院某研究所(根据国内惯例应补充具体机构名称)的研究团队另辟蹊径,通过精确调控电解液pH值,采用两步电位沉积法在铜箔上构建了p-n Cu2O同质结薄膜。这种结构凭借近乎完美的晶格匹配和相同电子亲和能,形成了高质量界面。实验显示,同质结内建电
来源:Next Materials
时间:2025-07-25
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随机格点动力系统不变测度的离散化:基于BEM方法的数值逼近与收敛性分析
在复杂系统建模领域,随机格点动力系统(SLDS)因其在神经脉冲传播、电路模拟等跨学科应用中的重要性而备受关注。然而,这类系统往往涉及无限维空间和非线性噪声,其长期动力学行为的数值模拟面临两大挑战:一是如何保证离散化过程保持原系统的统计特性,二是如何通过有限维计算实现无限维系统的有效逼近。针对这些核心问题,四川大学数学学院的研究团队在《Mathematics and Computers in Simulation》发表了创新性研究。他们聚焦于具有非线性噪声的随机反应-扩散格点系统,其控制方程包含离散拉普拉斯算子νA和双非线性项(fi,σi)。通过构建向后欧拉-马拉尤姆(BEM)离散格式,首次证明
来源:Mathematics and Computers in Simulation
时间:2025-07-25
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多域谱配点法在带孔曲域偏微分方程求解中的创新应用
在科学与工程计算领域,求解复杂几何域中的偏微分方程(PDEs)一直是重大挑战。传统谱方法虽在规则域中展现"指数收敛"优势,但面对带孔洞的曲域时,其应用常受限于几何适配性和边界条件处理。现有方法如虚构域法需构造人工边界,谱Galerkin法面临齐次化难题,而有限元法在精度上存在瓶颈。如何实现曲域问题的高效高精度求解,成为计算数学领域亟待突破的关键问题。针对这一挑战,研究人员提出了一种融合区域分解与坐标映射的创新谱配点法。该方法首先将带孔曲域剖分为多个子域,通过极坐标变换将各子域映射为规则区域,再线性变换至标准参考单元(−1,1)×(−1,1)。基于Legendre-Gauss-Lobatto(L
来源:Mathematics and Computers in Simulation
时间:2025-07-25
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基于Galerkin Mittag-Leffler方法的多维分数阶最优控制问题求解及不等式约束处理
在工程与科学领域,最优控制理论是优化动态系统的核心工具,而分数阶微积分的引入为描述具有记忆效应的复杂系统提供了新范式。然而,多维分数阶最优控制问题(MFOCPs)的求解面临两大挑战:一是传统整数阶方法难以处理非局部特性的Caputo导数;二是实际系统中普遍存在的不等式约束导致求解复杂度剧增。现有研究多聚焦于无约束或等式约束问题,对不等式约束的MFOCPs缺乏高效数值解法。针对这一瓶颈,研究人员开展了基于Galerkin Mittag-Leffler(G-M.L.M)方法的系统性研究。该团队首先建立了Mittag-Leffler多项式的Riemann-Liouville(R.L.)分数阶积分算子
来源:Mathematics and Computers in Simulation
时间:2025-07-25
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高阶线性隐式能量稳定方法在退化迁移率Cahn–Hilliard模型中的应用研究
相分离现象在材料科学、生物力学等领域广泛存在,其数学模型Cahn–Hilliard(CH)方程因非线性项和退化迁移率(degenerate mobility)导致数值求解困难。传统方法如凸分裂法(convex splitting)或稳定化方法虽能保持能量稳定性(energy stability),但往往局限于低阶时间精度。如何实现高阶、线性隐式且能量稳定的数值方法,成为计算数学领域的核心挑战。针对这一难题,研究人员通过标量辅助变量(Scalar Auxiliary Variable, SAV)重构方程,结合Runge–Kutta(RK)框架,创新性地引入松弛化参数(relaxation par
来源:Mathematics and Computers in Simulation
时间:2025-07-25
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基于多分数阶驱动-响应系统有限时间同步的图像加密新方法研究
在数字化浪潮席卷全球的今天,图像作为信息传递的重要载体,其安全性问题日益凸显。传统的整数阶混沌加密系统难以精确刻画实际通信中的非线性特征,而现有加密方案在抗干扰能力和密钥复杂度方面也存在明显不足。这些瓶颈促使科学家们不断探索更先进的加密技术,其中融合分数阶微积分(fractional-order calculus)理论的混沌系统因其独特的记忆效应和时空关联特性,正在成为信息安全领域的新宠。广西可信软件重点实验室的研究团队在《Mathematics and Computers in Simulation》发表了一项突破性研究。该团队创新性地将分数阶系统的理论优势与图像加密的实践需求相结合,构建了
来源:Mathematics and Computers in Simulation
时间:2025-07-25
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分数阶锥不变系统分布式时滞稳定性分析的Legendre伪谱元方法研究
在微分方程数值求解领域,消失延迟Volterra积分微分方程(VDVIDEs)因其在生物振荡、神经动力学等领域的广泛应用而备受关注。传统Runge-Kutta方法在求解此类问题时面临严峻挑战——当处理线性消失延迟模型φ'(z)=b(z)φ(qz)时,由于右端函数在网格点信息缺失,不得不依赖局部插值过程,这不仅降低计算精度,还可能导致数值不稳定。更复杂的是,随着计算区间延长或解呈现高振荡特性时,单步谱方法的计算效率会急剧下降。针对这些瓶颈问题,湖南大学国家超算长沙中心的研究团队创新性地提出了多步Legendre伪谱伽辽金法(MSLPSGM)。该方法通过将计算域划分为多个子区间,在每个子区间上采用
来源:Mathematics and Computers in Simulation
时间:2025-07-25
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基于Legendre伪谱元方法的高精度消失延迟Volterra积分微分方程数值求解框架
在计算数学领域,消失延迟Volterra积分微分方程(VDVIDEs)的求解一直是个棘手难题。这类方程在生物数学、控制理论等领域有重要应用,但传统数值方法如Runge-Kutta在面对线性消失延迟模型时往往捉襟见肘——由于右端函数在网格点信息缺失,不得不依赖局部插值过程,导致精度和效率双双受限。更棘手的是,当遇到长计算区间、高振荡解或陡梯度情况时,单步谱方法要么需要大量配点导致系统病态,要么完全失效。针对这些挑战,湖南大学的研究团队在《Mathematics and Computers in Simulation》发表了一项突破性研究。他们基于伪谱元方法的鲁棒性,创新性地提出了多步Legend
来源:Mathematics and Computers in Simulation
时间:2025-07-25
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硅基负极材料的形貌与碳包覆技术协同优化及其对锂离子电池电化学性能的影响
随着便携式电子设备和电动汽车的快速发展,锂离子电池(LIBs)作为核心储能器件面临严峻挑战。传统石墨负极的理论容量仅为372 mAh/g,难以满足日益增长的能量密度需求。硅(Si)因其高达4200 mAh/g的理论容量成为最具潜力的替代材料,但其在充放电过程中会产生400%的体积膨胀,导致电极粉化、固体电解质界面(SEI)不稳定等问题,严重制约实际应用。为突破这一技术瓶颈,Vitzrocell Co. Ltd.与韩国科学技术院的研究团队在《Materials Advances》发表重要研究成果。研究人员创新性地采用石油沥青(ZL-250M)作为碳源,通过溶剂提取法获得甲苯可溶组分,分别采用旋转
来源:Materials Advances
时间:2025-07-25
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基于扩散模型生成人脸数据库的映射式无载体隐写方法研究
在数字化时代,信息泄露如同隐形的风暴席卷全球,从个人隐私到国家安全无一幸免。传统的信息隐藏技术如LSB(最低有效位)和DCT(离散余弦变换)虽广泛应用,却因修改载体图像而容易被隐写分析工具检测。2015年Zhou等提出的无载体隐写(coverless steganography)技术虽避免修改载体,但面临两大瓶颈:一是需要海量图像覆盖所有可能的秘密信息段(例如16位信息需216张以上图像),二是构建秘密-图像索引数据库耗时巨大。针对这一挑战,研究人员开展了一项突破性研究。他们另辟蹊径,利用去噪扩散隐式模型(Denoising Diffusion Implicit Model, DDIM)的生成
来源:Journal of Visual Communication and Image Representation
时间:2025-07-25
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红外热成像技术在术后重症监护单元中评估手术相关压力性损伤的应用研究
手术患者术后发生压力性损伤(Pressure Injury, PI)是临床常见的严重并发症,不仅增加患者痛苦和医疗费用,还会延长住院时间。据统计,ICU患者PI发生率高达10%-59.2%,而手术相关PI在术后48-72小时内发生率可达5.12%-45.9%。更令人担忧的是,约9.1%-41.1%的PI患者会因伤口感染导致死亡。面对这一严峻形势,传统的Braden风险评估量表(BRAS)存在主观性强、灵敏度不足等问题,亟需开发更客观的早期预警方法。在此背景下,土耳其西部黑海地区大学健康应用与研究中心的研究团队开展了一项创新性研究,探索红外热成像相机(Infrared Thermal Camer
来源:Journal of Tissue Viability
时间:2025-07-25
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PVP调控合成V10O24·12H2O纳米片提升锌离子电池电化学性能的创新研究
随着全球对可持续能源需求的增长,水系锌离子电池(AZIBs)因其成本低、安全性高成为锂离子电池的重要替代方案。然而,正极材料性能不足制约其发展,其中钒氧化物V10O24·12H2O(VOH)虽具有高理论容量(292 mAh·g−1)和14 Å宽层间距,却面临合成工艺复杂、导电性差等挑战。广西壮族自治区光电材料与器件重点实验室的研究团队在《Journal of Energy Storage》发表研究,提出以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为调控剂,通过简易水热法合成VOH/PVP纳米片复合材料。该研究通过调控晶体生长动力学和氧空位浓度,显著提升材料电化学性能。关键技术包括:XRD和Raman表征材料结构
来源:Journal of Energy Storage
时间:2025-07-25
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波兰煤电向核电转型的厂址评估:基于技术与安全双维度的可行性研究
在全球应对气候变化的背景下,欧盟《绿色新政》要求成员国2050年前彻底摆脱化石能源依赖。作为煤炭依赖型国家的典型代表,波兰面临严峻挑战——2023年煤电占比高达60.3%,贡献了94.8%的能源相关CO2排放。然而,快速淘汰煤电不仅涉及巨额经济成本(预估2030年前需1350亿欧元),更关乎数百万煤炭从业者的生计。如何在确保能源安全的同时实现公正转型,成为波兰能源政策的核心难题。西里西亚工业大学的Łukasz Bartela团队在《Journal of Cleaner Production》发表的研究,创新性地提出"煤转核(Coal-to-Nuclear, C2N)"转型路径评估框架。研究团队
来源:Journal of Cleaner Production
时间:2025-07-25
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奥斯曼时期希腊特里卡拉陶瓷作坊的生产技术研究:揭示15-17世纪陶瓷制造传统
在奥斯曼帝国统治下的希腊,陶瓷考古研究长期以来面临着生产中心识别困难的问题。尽管15-19世纪的考古材料已积累数十年,但关于陶瓷生产技术的系统性研究仍然匮乏。特里卡拉作为色萨利地区的重要城市中心,在奥斯曼时期(15-17世纪)发展成为一个繁荣的行政和经济枢纽,但其陶瓷生产传统一直未被充分认识。位于塞浦路斯研究所考古科学实验室的研究人员对特里卡拉"Asklipieion"遗址发现的陶瓷作坊展开了深入研究。该作坊位于城市中心的拜占庭卫城脚下,出土于窑炉和垃圾坑中的釉陶、废品和三脚架,为理解当地陶瓷生产技术提供了直接证据。相关成果发表在《Journal of Archaeological Scien
来源:Journal of Archaeological Science: Reports
时间:2025-07-25
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异质原子掺杂碳-石墨烯分级网络负载Sn/MoO3柔性自支撑电极在锂/钾离子电池中的创新应用
随着智能手表、医疗贴片等柔性电子设备的普及,传统刚性电池已成为制约其发展的关键瓶颈。市场研究显示,全球柔性电池市场规模将在5年内增长2.4亿美元,但现有技术难以兼顾高能量密度与机械柔性。尤其当应用于动态弯曲场景时,电极材料的体积膨胀和结构破碎会导致容量急剧衰减。针对这一挑战,中国国家关键研发计划支持的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表创新成果。研究人员设计出具有"三明治"结构的SM-NPCF@rGO复合材料:内核是Sn-MoO3量子点(提供高理论容量和体积缓冲),中间层为N/P共掺杂碳纤维(增强导电性),外层包裹还原氧化石墨烯(rGO)形成三维导电
来源:Journal of Alloys and Compounds
时间:2025-07-25
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基于冠层温度遥感的杏仁树作物水分胁迫指数(CWSI)评估方法比较研究
在全球气候变化加剧水资源短缺的背景下,农业灌溉用水效率提升成为关键课题。杏仁作为高经济价值作物,其全球种植面积已超过360万公顷,但传统水分监测方法如茎水势(SWP)测量存在效率低、成本高等局限。冠层温度作为植物水分状况的敏感指标,通过作物水分胁迫指数(CWSI)量化可实现大面积快速监测,然而不同遥感技术间的精度差异和操作规范尚未系统评估。西班牙阿尔巴塞特地区的研究团队在2019-2021年间,选取两个商业杏仁园(Las Tiesas和Hellín)开展对照实验。通过设置充分灌溉(ND)、中度缺水(MD)和重度缺水(SD)三种处理,结合高精度CIMEL CE312-C2热辐射计、搭载FLIR
来源:International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation
时间:2025-07-25
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综述:人工智能与机器人在重症监护病房(ICU)中的创新应用综述
人工智能与机器人在ICU的变革力量重症监护病房(ICU)正经历一场由人工智能(AI)和机器人技术驱动的革命。从早期脓毒症(Sepsis)预测到机械通气优化,这些技术通过实时监测和数据分析,显著提升了临床决策的精准度。例如,深度学习算法可通过胸片识别肺炎,准确率高达95.4%,而AI驱动的呼吸机管理系统(如Vent AI)能将患者死亡率降低21%。机器人:从手术到消毒的全方位助手机器人不仅辅助血管介入手术和远程手术(如达芬奇系统),还通过紫外线(UV)消毒机器人(如UVD Robot)将ICU感染率降低40%。移动机器人(如Dr. Spot)甚至能无接触监测生命体征,减少医护人员暴露风险。挑战与
来源:Intelligent Hospital
时间:2025-07-25