黑龙江大学自然科学学报

 

本期栏目

综述

  • 生物质增材制造技术研究进展

    张爱天;邹莉;戴贵鑫;郭艳玲;

    生物质增材制造技术作为一种新兴的绿色制造方法，在现代工业领域展现出巨大的发展潜力。本文系统地梳理和综述了生物质增材制造技术的研究现状、工艺特点、材料体系及应用领域。介绍了目前生物质增材制造主要采用的四种技术路线：熔融沉积成型、薄片叠层成型、墨水直写成型和选择性激光烧结，每种技术都具有独特的工艺特点和应用优势，能够满足不同应用场景的需求。阐述了生物质增材制造技术在医疗卫生、包装工业、建筑工程和能源领域取得的显著进展，展望了生物质增材制造技术的发展趋势。随着相关研究的深入和技术的不断进步，生物质增材制造技术将在更多领域发挥重要作用，推动制造业向更加绿色和可持续的方向发展。

    2025年06期 v.42 631-642页 [查看摘要][在线阅读][下载 860K]

数理科学与信息技术

  • Filiform李代数Rn上的泊松和转置泊松代数结构

    生玉秋;

    应用李代数和线性代数的理论和方法从矩阵视角研究filiform李代数R_n上的泊松和转置泊松代数结构。首先描述R_n上的泊松代数结构，然后给出R_n上的1/2-导子的具体的矩阵形式，进而刻画R_n上的转置泊松代数结构，最后说明R_n上存在非平凡的Hom-李代数结构。

    2025年06期 v.42 643-648页 [查看摘要][在线阅读][下载 346K]

  • 嵌入实例权重的属性加权朴素贝叶斯算法

    彭萍;杨柳;胡桂开;

    朴素贝叶斯算法是一种基于属性条件独立假设的分类算法，具有结构简单，高效和稳健等优点。然而，属性条件独立性假设在实际中很难实现。为降低该假设对算法性能的影响，基于结合学习算法思想提出了一种嵌入实例权重的属性加权朴素贝叶斯算法。首先将实例样本转化为属性值频率数据；其次利用熵值法构建实例权重；然后，基于包装法将实例权重嵌入到属性权重计算中，提出一种新的属性加权算法；最后，利用UCI(University of California Irvine)数据集对不同属性加权算法进行比较。实验表明：提出的算法较经典属性加权算法具有更好的效率。

    2025年06期 v.42 649-657页 [查看摘要][在线阅读][下载 515K]

  • 二阶过程下非异构多机械臂脉冲控制与指数同步研究

    綦泽川;艾晓辉;

    研究了非异构多机械臂系统中的脉冲控制、指数同步及其切换机制。非异构多机械臂系统可以视为一种复杂网络结构，并引入二阶矩和基尔霍夫矩阵树分析方法。针对多机械臂系统的非线性耦合特性，提出了一种基于脉冲控制策略的同步方法，并结合Markovian切换机制分析了系统在不同工作状态下的同步性能。通过系统构建与数值模拟，验证了该方法在应对不同机械臂之间参数不一致及系统切换过程中保持指数同步的有效性。研究结果表明，脉冲控制结合指数同步与切换机制能有效提高非异构多机械臂系统的协调性与稳定性，为复杂多任务环境下的多机械臂协作提供了新的解决方案。

    2025年06期 v.42 658-668页 [查看摘要][在线阅读][下载 1224K]

  • 谱延迟修正超弱局部间断Galerkin方法的稳定性分析和误差估计

    毕卉;张永糠;王治骁;

    研究双调和方程谱延迟修正超弱局部间断Galerkin方法的稳定性和误差估计，在空间上采用具有交替数值通量的超弱局部间断Galerkin方法，时间上采用基于二阶Crank-Nicolson/Adams-Bashforth方法的谱延迟修正格式。利用能量技术，构造合适的差分算子和特殊的试验函数，证明了谱延迟修正与超弱局部间断Galerkin方法耦合格式针对双调和方程的无条件稳定性和最优误差估计，并通过数值实验验证了理论结果。

    2025年06期 v.42 669-680页 [查看摘要][在线阅读][下载 525K]

  • 二维对流Brinkman-Forchheimer方程全局解的存在性与正则性

    胡薇;刘瑞宽;

    讨论了二维对流Brinkman-Forchheimer方程全局弱解的存在性。利用T-弱连续算子方法，得到了该方程全局弱解的存在唯一性，并进一步提高了弱解的正则性。

    2025年06期 v.42 681-688页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]

  • 阿尔茨海默症的Aβ-tau蛋白动力学分析与最优控制

    李晋丽;张永鑫;董明岩;曹歆;

    阿尔茨海默症(Alzheimer's disease, AD)是一种以认知能力下降和记忆障碍为主要特征的神经退行性疾病，其典型病理特征包括β淀粉样蛋白(β-amyloid, Aβ)斑块沉积和tau蛋白过度磷酸化。基于Aβ促进tau蛋白磷酸化的机制，构建了一个新的数学模型，用以刻画AD的发病过程。首先，运用动力学理论分析了模型平衡点的存在性和稳定性；其次，运用最优控制理论设计了针对抗Aβ的药物干预策略；最后，通过数值模拟验证了理论分析的合理性，并分析了药物在短期与长期治疗下的干预效果。结果表明，增加药物剂量可以提高治疗效果，并且治疗时间与干预效果呈正相关，提示延长治疗周期有助于增强疗效。本研究结果为AD药物干预策略的优化提供了理论依据。

    2025年06期 v.42 689-698页 [查看摘要][在线阅读][下载 1099K]

化学与材料科学

  • N,N-双[(二苯基膦基)甲基]-2-吡啶胺Ag(I)配合物的合成、晶体结构及光催化降解罗丹明B性能

    侯川兵;郭桂熊;张帅;高成杰;李中峰;韩洪亮;金琼花;

    合成了两种新的Ag配合物[Ag_2(bdppmapy)_3Br_2](1)与[Ag_2(bdppmapy)_3I_2](2)(bdppmapy=N,N-双[(二苯基膦基)甲基]-2-吡啶胺),通过单晶X射线衍射、红外光谱、热重分析进行结构表征。两种晶体均属单斜晶系C 2/c空间群，配合物1的中心原子Ag与两个bdppmapy的P原子螯合配位，中间通过一个bdppmapy桥联，形成一个双核中性配合物。配合物2的结构与配合物1类似。利用配合物光催化降解水介质中的罗丹明B (Rhodamine B, RhB),配合物1和2在光照120 min后对RhB的去除率分别为82.6%和100%,表明其具有良好的光催化降解能力。

    2025年06期 v.42 699-706页 [查看摘要][在线阅读][下载 794K]

  • 基于Fe-Ti纳米管的高效催化体系在NH3选择性催化还原中的应用

    孙悦;张志平;

    针对传统Fe基催化剂在NH_3选择性催化还原(NH_3 selective catalytic reduction, NH_3-SCR)反应中存在的活性组分易团聚、低温活性不足及反应温度窗口狭窄等缺陷，提出了以高比表面积和强结构稳定性的TiO_2纳米管为载体，通过纳米管结构特性调控Fe物种的分散度与化学态，构建新型Fe_mTiO_x纳米管复合催化体系。设计并通过水热法制备了一系列Fe_mTiO_x(m=0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3)纳米管催化剂，系统探究了Fe修饰对催化剂表面结构、酸性和氧化还原性能的影响规律及其与NH_3-SCR活性的关系。通过X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、H_2程序升温还原(H_2 temperature-programmed reduction, H_2-TPR)、BET (Brunauer-Emmett-Teller)测试、NH_3程序升温脱附(NH_3 temperature-programmed desorption, NH_3-TPD)及X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)等多种表征手段，揭示了Fe的引入显著优化了TiO_2纳米管的物理化学性质。实验表明当m=0.2时，Fe_(0.2)TiO_x催化剂展现出最优异的NH_3-SCR性能，在270～480℃的宽温域内实现了100%的NO转化率，且其活性显著优于纯TiO_2纳米管。该性能提升归因于其高比表面积、丰富的表面酸性位点及较强的氧化还原能力。本研究不仅为Fe-Ti基SCR催化剂的理性设计提供了关键实验依据，同时为开发宽温高效脱硝催化剂提供了新策略。

    2025年06期 v.42 707-715页 [查看摘要][在线阅读][下载 1160K]

环境科学与生命科学

  • 大豆根际土壤溶磷细菌的筛选与鉴定及其溶磷能力分析

    王文锴;张敏;谭义雯;接伟光;

    采用选择培养法从迎茬大豆植株根际土壤中分离得到8株具有溶磷能力的细菌(P-1～P-8),对其进行形态学、生理生化特征以及16S rDNA序列鉴定，并在蒙金娜固体培养基上进行溶磷能力测定，其中，P-2细菌为醋酸钙不动杆菌，且溶磷能力优于其他细菌。P-2细菌在NBRIP(National Botanical Research Institute's phosphate)液体培养基中对磷酸钙的溶磷能力最强，对植酸钙次之。培养96 h后，其对磷酸钙的溶磷量达到最高，为279.9 mg·L~(-1)。P-2细菌对磷酸钙的溶磷能力受pH变化影响较为明显，在培养120 h、pH为9.0时的溶磷量最大，可以达到282.5 mg·L~(-1),随后培养液中溶磷量逐渐降低。盆栽试验结果表明，接种P-2细菌显著提高了大豆苗期生物量。本研究可为开发溶磷菌肥提供优良的菌种资源。

    2025年06期 v.42 716-724页 [查看摘要][在线阅读][下载 830K]

电子科学与通讯工程

  • 柔性管道螺旋缠绕分布式光纤漏点定位方法

    曹国昕;刘子耕;杨姗;张弘扬;熊一帆;刘绪钊;李昂;王莹莹;刘盛春;

    针对保障石油与天然气管道运输安全，应对柔性管道泄漏实时监测与精确定位的技术难题，提出了一种基于分布式光纤温度传感与螺旋缠绕布设的监测方法。该方法将传感光缆与管道进行一体化集成，构建了基于拉曼散射的分布式测温系统；通过解析泄漏引发的温度场时空演化特征，构建了以温度响应速度为核心的泄漏识别与定位模型。与水池环境下的实验结果表明：该系统能有效捕捉泄漏导致的温度场突变，单点与多点泄漏的定位误差分别低至1.6%和1.9%。所提出的方法能够对柔性管道泄漏的分布式监测与定位，为油气运输管道的安全保障提供了有效的技术解决方案。

    2025年06期 v.42 725-733页 [查看摘要][在线阅读][下载 11080K]

  • 基于几何相位的异轴可调双焦距超透镜

    冯恒利;高亚臣;张澜;史文强;

    聚焦技术凭借其精确调控电磁波空间分布的能力，成为微波器件设计的关键技术之一。然而，传统多焦点超透镜在焦点位置调控方面仍存在局限。本文通过几何相位原理并结合复振幅算法，设计了一个异轴分布和一个双焦距的双焦点超透镜。第一个超透镜对19.5 GHz右旋圆偏振(Right-hand circularly polarized, RCP)波可产生焦距为255.0 mm且分别位于+x和+y轴的两个焦点。第二个超透镜在RCP波入射时会产生两个不同高度的焦点，两个焦点的焦距分别为180.0和255.0 mm。由此可知，通过调节超表面的几何相位分布可以灵活调节双焦点的分布位置和焦距。鉴于超表面在调控电磁波波前方面的独特优势，所提出的方法有望为微波聚焦技术开辟新的应用路径。

    2025年06期 v.42 734-739页 [查看摘要][在线阅读][下载 7184K]

  • 基于DNA修饰的开腔式光纤高灵敏汞离子传感器

    刘雨晴;刘舒锦;张晶;陈雪峰;于秀娟;

    光纤传感器凭借微型化、高灵敏度和抗电磁干扰等优势，在环境检测与生物医学领域备受关注。本研究报道了一种基于脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid, DNA)功能化修饰的光纤生物传感器，通过构建干涉型光纤开腔结构并结合表面功能化技术，实现对汞离子的高灵敏特异性检测。该传感器基于马赫-曾德干涉原理，采用光束传输法对关键参数进行数值仿真。开展了折射率传感实验测试，传感器的折射率灵敏度高达-16 263.82 nm/RIU。为实现对汞离子的特异性检测，对光纤开腔表面修饰聚赖氨酸(Poly-L-lysine, PLL)和探针DNA序列。实验结果表明，该生物传感器对汞离子的检测灵敏度为-1.11 nm/pmol,线性检测范围为0.01～1.00 pmol·L~(-1),且表现出优异的特异性识别能力，可有效区分汞离子。本研究通过光纤开腔结构设计与DNA功能化修饰的协同创新，研制出具有高灵敏度和特异性的汞离子检测传感器，为环境污染物监测和生物医学诊断提供了新的技术手段。

    2025年06期 v.42 740-748页 [查看摘要][在线阅读][下载 2601K]

  • 改进YOLOv9的轻量化虫害检测模型

    荚恒飞;朱福珍;巫红;

    针对真实场景中虫害体积小、分布密集导致的错检和漏检问题，提出了一种基于改进YOLOv9 (You only look once version 9)的轻量化虫害检测模型。通过在YOLOv9的骨干网络中引入轻量化特征提取模块，显著降低模型参数量的同时，保留了关键特征信息，提升了模型特征提取的速度和精度。在YOLOv9的颈部网络中引入了改进的位置卷积模块，该模块能够有效增强模型对目标位置信息的感知能力，从而提高了检测精度。采用基于最小点距离的边界相似性比较度量损失函数(Minimum point distance based border similarity comparison metric loss function, MPDIoU)作为模型的边界框回归损失函数，通过优化边界框的回归性能，进一步提升了模型的定位精度，并加速了模型的收敛速度。在大规模多目标的标准化农作物害虫数据集(Large-scale multi-target standardized dataset of agricultural pests, Pest24)验证了本模型的改进效果，相比于YOLOv9,此方法的模型参数量降低了20.0%,并且平均精确率(Mean average precision,mAP)提升了0.4%,达到了75.0%。

    2025年06期 v.42 749-756页 [查看摘要][在线阅读][下载 4850K]