韶峰专栏

• 基于深度学习与知识规则的食品安全行政裁量智能决策研究

  朱彤;杨柳;肖伟志;蒋都都;

  在数字化转型的背景下，如何高效、准确地做出行政处罚决定，成为当前行政执法中的关键问题.【目的】针对食品安全领域行政处罚决定书文本篇幅长、上下文结构复杂、自由裁量部分难以有效识别与分类，且传统文本分类方法适用性不足的问题，该文开展相关研究.【方法】提出了一种结合双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)与Lawformer模型，并融合关键特征(KF)的自由裁量分类方法.首先，通过Bi-LSTM模型识别行政处罚决定书中的自由裁量部分，以提取关键信息.然后，结合地区差异化裁量规则与关键词语义规则等知识特征，构建知识增强输入，并引入适用于法律长文本的Lawformer模型进行处罚结果分类.【结果】实验结果表明，Bi-LSTM与Lawformer模型的协同工作在行政处罚决定书的分类上具有较好的适用性，知识规则的融合也提升了模型的判别能力与解释性.【结论】该文提出的融合深度学习模型与领域知识规则的自由裁量分类方法，能够较好地适应食品安全领域行政处罚决定书的长文本特征，为行政处罚文书的自动化分析与智能决策提供了有效的技术支持，具有一定的理论价值和实际应用意义.

  2026年01期 v.48;No.192 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1060K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 静电纺丝制备Fe₇S₈/C纳米纤维及黏结剂对其储钾性能影响分析

  雷坤婷;丁燕怀;尹睿;刘烨;赵明海;张润景;胡特立;刘黎;

  【目的】Fe_7S_8具有理论比容量高、成本低的优点，是一类富有潜力的钾离子电池负极材料.然而其固有的低电导率和较大的体积膨胀严重限制了实际应用.黏结剂本身的力学性能及其与活性物质的相互作用对固态电解质(SEI)膜的形成起着关键的作用，稳定的SEI膜能够有效提高电池的循环稳定性.本研究通过使用不同黏结剂，改善了铁基硫化物负极SEI膜的稳定性，缓解了循环过程中由于体积变化引起的电极粉化和脱落等问题.【方法】采用静电纺丝法结合高温硫化制备了Fe_7S_8/C纳米纤维(Fe_7S_8/CNFs)负极材料，使用聚丙烯酸(PAA)和聚偏氟乙烯(PVDF)作为黏结剂制备不同的电极，分别命名为Fe_7S_8/CNFs-PAA和Fe_7S_8/CNFs-PVDF,并使用物理表征和电化学测试分析了PAA能够改善电池性能的原因.【结果】对比发现，Fe_7S_8/CNFs-PAA电极在100 mA·g~(-1)下循环150次后具有412.1 mAh·g~(-1)的可逆放电比容量，而Fe_7S_8/CNFs-PVDF电极仅有154.0 mAh·g~(-1).在2 000 mA·g~(-1)的大电流下，Fe_7S_8/CNFs-PAA电极可提供214.4 mAh·g~(-1)的高容量.即使在1 000 mA·g~(-1)下，经过1 000次循环后，仍能保持191.1 mAh·g~(-1)的可逆容量，而Fe_7S_8/CNFs-PVDF电极容量迅速衰减，仅为39.9 mAh·g~(-1).【结论】Fe_7S_8/CNFs-PAA优异的电化学性能主要是由于PAA黏结剂能实现Fe_7S_8活性材料间的稳定黏合，并促进电极表面SEI膜的形成，从而使Fe_7S_8/CNFs-PAA电极具有更小的电化学阻抗及优异的抗应变能力，有利于充放电时电子/离子的快速传输及循环稳定性的提升.

  2026年01期 v.48;No.192 13-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1915K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 过渡金属吸附及缺陷对碳纳米管电子结构调控的第一性原理计算

  王昕昕;曹觉先;

  【目的】碳纳米管(CNT)因其独特的高稳定性、极高的载流子迁移率和超薄结构是新一代超越传统硅基芯片的候选半导体材料.然而，在CNT制备的过程中不可避免地存在一定浓度的缺陷以及过渡金属残留，而CNT的结构缺陷及表面残留金属可能对其电子结构产生严重影响.【方法】该文采用第一性原理计算方法系统研究(16, 0)CNT的单空位(SV)缺陷、双空位(DV)缺陷、Stone-Wales (SW)缺陷以及残留金属(如Fe、Co、Ni和Cu等)对CNT电子结构的影响规律.【结果】研究结果表明，SV和DV缺陷形成能较大，而SW缺陷形成能较小相对容易形成，且不同类型缺陷均会在CNT禁带中产生缺陷能级，导致带隙减少.其次，过渡金属吸附在有/无缺陷的CNT表面均向CNT注入电子，严重影响其电子结构及带隙.重要的是，大部分情况下缺陷会导致过渡金属与CNT耦合增强，电荷转移增加.最后，Fe、Co和Cu与CNT耦合表现出明显的自旋极化，而Ni与CNT耦合则几乎不会产生自旋极化.【结论】研究为揭示过渡金属、缺陷与CNT相互作用机理，制备高质量的CNT提供了理论支持.

  2026年01期 v.48;No.192 27-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1533K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

“数学+”交叉学科研究·智能计算

• 基于无人机路径优化算法的高墩桥梁三维建模和裂缝检测方法

  殷新锋;傅鑫;全阳;黄胄;徐东风;

  【目的】该文介绍了一种针对山区高墩桥梁的无人机路径优化算法，旨在实现精细航线规划与快速建模.【方法】首先运用无人机五向航摄方法构建粗略倾斜摄影模型，随后采用改进蜣螂优化算法(TDBO)进行精细航线规划，生成精细化桥墩模型，进而评估模型精度.同时基于Matlab软件，开发自动化程序实现对桥墩表面裂缝的自动检测和定量分析.为验证该算法的有效性与裂缝识别方法的准确性，研究选取湖北某高墩桥梁为研究对象.【结果】结果表明：TDBO显著提高了桥梁三维建模的精确度，平面最大误差为0.059 m,中误差为0.051 m;高程最大误差为0.178 m,中误差为0.147 m.【结论】无人机裂缝识别程序展现出高精度，裂缝识别精度超过90%,宽度误差小于10%,且能准确定位裂缝.

  2026年01期 v.48;No.192 36-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1900K]
  [下载次数：640 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于机器学习的钙钛矿太阳能电池短路电流密度预测

  李雪菲;祁祥;

  【目的】钙钛矿太阳能电池凭借高效的光电性能和低成本优势成为光伏研究热点，但其短路电流密度(J_(sc))受材料组成、器件结构和工艺参数等多因素耦合影响，传统试错方法难以系统优化.该文旨在借助机器学习方法建立精确的J_(sc)预测模型，识别关键影响因素，助力器件性能优化与结构设计.【方法】基于471组钙钛矿器件实验数据，采用独热编码等方式对结构与工艺特征进行预处理，构建2 070维结构化数据集.选用岭回归、随机森林回归、梯度提升树(XGBoost)与K近邻回归4种典型回归模型进行建模，采用五折交叉验证评估预测性能.模型性能采用平均绝对误差(MAE)和决定系数(R~2)进行评估，并结合SHAP方法解释特征重要性.【结果】结果显示，XGBoost模型在精度和稳定性上表现最优，测试集MAE为0.06 mA??cm~(-2),R~2为0.81.SHAP分析揭示溶剂混合比例、钙钛矿带隙、热退火温度、电子传输层厚度等为J_(sc)的主要影响因素.其中溶剂工程表现出显著正向贡献，验证其在晶体成膜与载流子传输中的关键作用.【结论】该文构建的机器学习建模与解释框架可有效预测钙钛矿器件性能，并明确关键控制参数，为器件工艺优化提供数据支持与理论依据.数据驱动方法在光伏器件性能调控中具有广泛应用前景，未来可拓展至多目标优化与物理特征融合等更复杂任务中.

  2026年01期 v.48;No.192 52-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1063K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 限流三温辐射扩散方程组的限制型加性和乘性Schwarz预条件子

  岳孝强;周志佳;王毅扬;徐小文;

  限流三温辐射扩散方程组能够准确地描述辐射能量在介质中传播、散射、吸收和发射等物理过程.基于该类问题的保对称有限体元格式所满足的稳定性条件，该文为在文献[1]中提出的限制型加性和乘性Schwarz预条件算法，建立了相应的范数等价和数值域分析，由此证实了由它们“左”预处理的广义极小残差迭代算法在某对称正定矩阵定义内积下的最优收敛性，即达到收敛的迭代次数是与问题规模无关的.

  2026年01期 v.48;No.192 61-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 776K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

基础理论

• 负载型金属催化剂在硝基苯液相加氢合成苯胺中的应用研究进展

  曾政凯;龚浩强;蔡进军;

  【目的】苯胺作为一类重要的精细化工中间体已被广泛应用于医药、印染和农药等行业.基于硝基苯液相催化加氢过程生产苯胺是目前广泛采用的一种主流方法，开发一类具有高活性和高稳定性的催化剂是该领域的研究核心，明晰催化剂结构与性能的关联对高效合成苯胺至关重要.【方法】本文综述了负载型金属催化剂的制备方法及其在硝基苯液相加氢制苯胺中的应用进展，重点探讨贵金属、非贵金属及单原子催化剂的结构-性能关系，分析影响催化剂活性与稳定性的关键因素(如金属分散度、载体性质、界面效应等).【结果】研究发现，贵金属催化剂在温和条件下表现出优异活性，但成本较高；非贵金属催化剂通过杂原子掺杂、配位环境调控等策略可显著提升性能，具有工业化潜力.【结论】最后总结了提升催化加氢性能的可行路径(如双金属协同、载体形貌优化),并为其他硝基化合物加氢催化剂的设计提供参考.

  2026年01期 v.48;No.192 72-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1335K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 不同堆积模式的异构二维共价有机框架材料

  陈玉双;肖粤源;李龙玉;

  【目的】共价有机框架(COFs)是一类由C、H和N等轻质元素通过共价键连接而成的新型多孔结晶聚合物.近年来，拥有相同的化学结构但原子排列和物化性质不同的COFs异构体作为研究结构-性能关系的独特平台引起了研究者的广泛关注.本研究工作围绕COFs异构体的构建开展研究，为新型COFs材料的设计和合成提供了一定的借鉴意义.【方法】选用均苯三甲醛(TFB)和2,5-二甲基对苯二胺(BMPDA)为原料在不同的溶剂介质中制备了具有不同堆积模式的2D COF-942的异构体(COF-942-AA和COF-942-Inclined).在此基础上，对异构体进行了一系列的表征确定了结构，并对它们的形成机理进行了研究.【结果】通过研究发现COF-942-AA具有广泛的AA堆积方式，其形成机制可分为3个阶段：成核-生长-成熟.相比之下，COF-942-Inclined具有罕见的倾斜堆积方式，在反应初期(<30 min)可具有较高的结晶度和表面积(> 1 000 m~2·g~(-1)),这有利于开发在较短的反应时间内制备出具有高结晶度和比表面积的COFs材料.【结论】该项工作有利于开发在较短的反应时间内制备出具有高结晶度和比表面积的COFs材料.此外，由于倾斜堆积的结构特点，COF-942-Inclined具有更高的化学稳定性.同时也为研究多孔材料的结构-性能关系提供了一个平台.

  2026年01期 v.48;No.192 90-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1802K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 碳量子点辅助介孔SnO₂制备高效钙钛矿太阳能电池

  陈腋;刘钢;

  【目的】钙钛矿太阳能电池(PSCs)作为光伏领域最具发展前景的新一代光伏技术，以其制备工艺简单、成本低廉和光电转换效率高等显著优势受到广泛关注.在PSCs器件结构中，电子传输层(ETL)的性能至关重要，其载流子萃取能力和传输效率直接影响器件的光电转换性能.该文通过构建碳量子点(CQDs)复合传输层，有效提升了器件光电转换效率.【方法】该文创新性地提出了一种基于CQDs修饰的SnO_2反蛋白石结构(SIO)的复合电子传输层，通过界面工程策略显著提升了器件性能.【结果】系统研究表明，CQDs在SIO表面的有效附着能够：1)钝化界面缺陷态，降低非辐射复合损失；2)调控能级结构，使SIO导带位置上移，优化能级匹配；3)显著增强载流子萃取效率和电子迁移率.基于此优化结构制备的介观钙钛矿太阳能电池实现了22.95%的光电转换效率，同时展现出优异的长期环境稳定性.【结论】这项工作不仅为高性能ETL的设计提供了新思路，也为推动钙钛矿太阳能电池的产业化发展提供了重要参考.

  2026年01期 v.48;No.192 102-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 白炭黑接枝改性对天然橡胶复合材料性能的影响的分子模拟研究

  刘慕泽;曹鹏;廖鸿俊;黄任龙;宋奎;唐现琼;

  白炭黑因其优异的补强性能和化学稳定性，广泛应用于橡胶复合材料，但其表面亲水性限制了与非极性基体的相容性，影响了复合材料的性能表现.【目的】为改善白炭黑在非极性聚合物基体中分散性差的现象，从界面相互作用角度探讨了其接枝聚二甲基硅氧烷后对天然橡胶复合材料力学性能的影响.【方法】为增强其相互作用强度，基于分子动力学模拟，系统研究了不同接枝长度和密度的聚二甲基硅氧烷(PDMS)链对白炭黑与天然橡胶界面相互作用的增强作用及其微观机理.【结果】模拟结果表明，接枝链的长度和密度显著影响复合材料的界面结合力和整体力学性能，尤其在接枝密度为0.6至0.8 chain·nm~(-2)以及较长接枝链(如12或15单元)时，界面粘结性能和复合材料的力学表现显著提升.【结论】本研究为优化橡胶复合材料的界面设计提供了理论支持，具有重要的工程应用价值，可为高性能轮胎、工业密封材料及其他相关领域提供技术参考.

  2026年01期 v.48;No.192 113-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 1721K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 手性金属络合物催化α,β-不饱和羰基衍生物参与的不对称[3+2]环加成反应研究进展

  马得草;梁国平;滑广军;童婕;赵学辉;张益静;王海飞;

  【目的】羰基吡咯烷结构作为一类重要的五元氮杂吡咯环骨架，广泛存在于具有生物活性的天然产物和药物分子中，因此，发展一种简洁高效的方法构建此类骨架将具有重要的意义.手性金属络合物催化a, β-不饱和羰基衍生物参与的不对称[3+2]环加成反应，是有效构建羰基吡咯烷单元最有效的策略之一.【方法】本文系统综述了近年来各种金属Lewis酸与不同骨架的手性配体形成的手性金属络合催化体系，在底物普适性、对映选择性控制及催化模式创新等方面取得的系列突破.【结果】研究发现，优势催化体系主要聚焦于金属Ag(Ⅰ)、Cu(Ⅰ)/Cu(Ⅱ)等Lewis酸与轴手性联芳骨架、平面手性二茂铁骨架或者金鸡纳生物碱等骨架的络合，并展现出较好的催化活性，但参与反应的缺电子烯烃更多是二取代烯烃.【结论】因此，为了实现手性吡咯烷骨架的丰富多样性，还需要进一步开发更多廉价的优势络合物催化体系.

  2026年01期 v.48;No.192 126-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1796K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

工程技术

• 轨道车辆用抗侧滚扭杆结构轻量化优化设计与疲劳寿命研究

  赵荣国;胡滋琦;刘永林;文思博;陈珂;刘添鹏;刘文松;

  【目的】针对轨道车辆用抗侧滚扭杆结构在提升抗侧滚刚度和行车安全性的同时导致重量增加的问题，开展扭杆结构的轻量化优化设计研究，以期在满足强度与刚度要求的前提下降低结构的重量.【方法】基于德国机械工程研究委员会(FKM)标准，采用有限元方法进行扭杆结构的轻量化优化设计.首先，应用Creo和HyperMesh软件构建抗侧滚扭杆结构有限元模型，然后通过ABAQUS对其静强度、抗侧滚刚度和疲劳强度进行数值模拟.其次，采用正交数值试验方法，考察扭杆结构几何参数对抗侧滚刚度和强度因子(FOS)的影响；以结构几何参数为变量，FOS值为目标函数，建立二阶响应面模型，并利用Isight软件和多岛遗传算法，对刚度约束下的扭杆结构进行单目标多因素优化设计.最后，在极限载荷和不同循环载荷条件下，对抗侧滚扭杆结构分别进行静态和动态试验，以验证优化扭杆结构的强度和寿命.【结果】正交试验表明，扭杆结构几何参数对其刚度与FOS值有显著影响；优化扭杆结构的重量减轻了20.89%,而其静、动强度以及抗侧滚刚度符合设计标准；静强度与动强度试验验证表明，计算刚度与试验结果吻合，优化扭杆结构服役寿命满足设计要求.【结论】基于FKM标准和有限元方法的轻量化优化设计有效降低了抗侧滚扭杆结构重量，同时保证了其力学性能与服役寿命，为轨道车辆轻量化设计提供了可行方案.

  2026年01期 v.48;No.192 143-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1064K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于能量法的群桩桩基降水沉降计算研究

  乔彪;康炜炜;陈宾;尉振刚;张建林;石宇杰;

  【目的】地下水降水引起土体沉降，沉降土体在桩周产生负摩阻力，导致桩基沉降.常用的沉降算法以静力平衡为基础，而沉降过程中桩体受力并不平衡，应力时刻发生变化.【方法】提出基于能量法的桩基降水沉降计算方法，将桩侧摩阻应力随位移变化进行二重积分计算.以Dupuit公式获得降水曲线，以计算桩周土沉降量；以Cooke原理分析群桩效应下桩侧摩阻应力的传递系数；基于功能原理，建立桩体能量方程，通过迭代算法，得到降水桩基沉降量.【结果】对简化模型下的方程进行计算，讨论桩体参数、土体参数、降水参数等因素对桩基沉降的影响规律.【结论】利用该算法对某高铁桥墩降水沉降进行计算，解析解与实测值相对偏差仅8.02%,证明该方法的可靠性.

  2026年01期 v.48;No.192 156-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 981K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 驱动和检测一体集成微流控芯片的设计与制备

  李香江;刘凯;贺迎宁;

  【目的】即时诊断装备急需开发低成本、高集成度和便携的分析技术.而将驱动和检测功能集成在一块微流控芯片中是具有良好应用前景的方案.该文设计并制造了一种印刷电路板结合3D打印微流道的微流控芯片，将微泵与传感器集成在芯片内部，实现了可编程电解型微泵的功能.【方法】利用成熟的印刷电路板(PCB)工艺，在基板上直接制造电解微泵的驱动电极和电化学传感的三电极系统，并将PCB电极体系与3D打印的微流控通道层相结合，实现了微流控芯片传感器对过氧化氢的定量检测.【结果】该传感器在3～8 V电压下实现了28～218μL·min~(-1)的流速.利用循环伏安法成功检测到0.01～9 mmol·L~(-1)的过氧化氢，检测浓度和电流之间呈现良好的线性关系(R~2=0.996 82).【结论】本研究验证驱动和检测一体集成微流控芯片设想的可行性，为开发新一代便携式的生物化学分析系统提供了一种有前景的技术途径.

  2026年01期 v.48;No.192 170-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1167K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]

• 基于FLAC^3D与傅里叶级数的双线盾构开挖地表水平横向位移分析

  汪壮壮;杨晶晶;朱玉林;张敏;汪学清;江学文;

  【目的】为研究双线盾构开挖地表水平横向位移变化规律，【方法】依托成都地铁17号线小南街站-人民公园站(南-公)区间盾构工程，采用FLAC3D模拟了25组不同净距-埋深双线盾构开挖组合工况，并将各工况的地表水平横向位移数据进行了拟合与分析.【结果】结果表明：三角傅里叶级数前8项展开式能清晰地表达各工况的地表水平横向位移监测点数据的分布情况，拟合度较高.【结论】一定埋深条件下净距较小双线隧道盾构开挖土体移动存在“下沉区”和“挤压区”;随两隧道净距增加，埋深适当加大可减小地表水平横向位移.

  2026年01期 v.48;No.192 181-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 1733K]
  [下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
下载本期数据