DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 讨论 COPD可以在祖国医学“痰饮”、“咳嗽”、“喘证”、“肺胀”等病中去探寻，目前临床上常归属于肺胀范畴。中医认为本病病位主要在肺，迁延日久影响脾、肾、三焦等脏腑，其基本病机为本虚标实，本虚为肺脾肾三脏之虚衰，标实为外邪侵袭引起痰浊、水饮、血瘀、气滞而致病。因其本虚标实基本病机，故治疗上多采取“祛邪扶正”之法。急性发作期多以祛邪为主，如清热化痰、疏风散寒，缓解期则多健脾、补肺、温肾等治则。 祖国医学素有“百病皆生于痰”之说，痰既是致病因素又是病理产物。COPD之本多属肺脾肾三脏之虚，又肺脾肾之虚实与痰浊的产生最为密切，明·李中梓《医宗必读·痰饮》概括为：“肾为生痰之根，脾为生痰之源，肺为贮痰之器”。肺虚气化不利以致水液滞留凝聚为痰；脾虚水湿不运痰浊由生；肾虚不能蒸化，上泛为痰。经云：三焦者，决渎之官，水道出焉。所以水运失职，湿聚成痰，痰饮阻滞气机，以致肺不能宣发肃降则出现咳嗽、气喘等症。COPD急性加重期多为外感邪气引动伏痰，痰与外邪合而致病，外邪以邪热多见，即寒邪外侵久则又郁而化热，故而古代医家多提出痰热病机，如宋·杨士瀛《仁斋直指方论·病机赋》：“痰因火动，有因火而生痰，有因痰而生火”。又如明·虞博《医学正传·痰饮论》：“盖肺气郁则成热，热盛则生痰”。故而也说明痰热壅肺为COPD的主要证型，众多文献资料亦表明 [ 6 ] [ 7 ] ，痰热壅肺证是AECOPD患者临床最常见的证型，治法以清热化痰宣肺为主。 目前，随着人类疾病谱的改变，生态平衡的失调，环境的恶化，医源性、药源性疾病的激增，人口老龄化的来临，医学模式的转变，导致医疗费用呈直线上升趋势，使人们越来越重视回归自然，保健养生，绿色消费，且部分西药具有依赖性及副作用，使人们望而怯步，然而中医药具有价格低廉、副作用小、依赖性轻等西药所不具备的优点，故而发展中医药成为必然的趋势及焦点。贵州省是一个高原山区省份，地处我国西南地区的东南部，属亚热带气候，境内河流纵横，雨量充沛，资源丰富，非常适宜药用动植物的生长繁殖。贵州民族医药苗药同中草药资源一样，均属天然药物资源，包括植物类、动物类和矿物类。据20世纪初普查统计，全省药用动、植、矿物资源共有4294种，其中蕴含民族医药约1500余种，常用的约500余种，上升为国家药品标准的民族药(苗药)有154种。贵州民族医药历史悠久，疗效确切，极具开发推广价值。本研究选取贵州民族苗药紫金牛、铁扫帚为研究对象，旨在开发出具有防治COPD的新药物。 苗药紫金牛、铁扫帚均具有清热止咳化痰的作用，是贵州苗族止咳化痰平喘民间验方中的主要药物。据记载，紫金牛，又名矮地茶，不出林，平地木等，为紫金牛科植物紫金牛的干燥全草，全株及根均可入药，性平，味辛，微苦，归肺、肝两经，具有止咳平喘，清利湿热，活血化瘀的作用 [ 8 ] ，且还具有解毒止痛、舒筋活络等作用。铁扫帚，又名夜关门、铁马鞭、三叶公母草等，为豆科一年生草本植物，全草或带根全草入药，性平，味甘，微苦，归肺、肝、肾三经，具有止咳祛痰，清热利湿、消食除积、散瘀消肿等作用 [ 9 ] ，且还具有补肝肾而益肺阴作用。紫金牛、铁扫帚均属本省地道药材，民间临床经验表明对慢性阻塞性肺疾病有较好效果，且我科长期临床应用也有良好的清热化痰止咳之疗效。本实验通过前期动物实验研究表明，苗药紫金牛、铁扫帚煎剂具有减轻气道炎症，抑制气道重塑的作用，故而将其应用于临床，进一步证实其药用价值。 使用有效剂量苗药紫金牛、铁扫帚联合西医常规方法治疗慢性阻塞性肺疾病急性加重期痰热壅肺型患者，其疗效优于单纯西医常规治疗，可以改善患者的咳嗽、咳痰、喘息、胸闷、食欲减退、精神倦怠等中医证候，可以改善患者肺功能及血气等情况，值得临床推广使用。
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user: 摘 要 本文采用共混的方式将常规PET切片与聚丙烯酸共混制备了亲水性聚酯，利用TG、DSC等手段测试了共混聚酯的热性能，发现其与常规聚酯相比，共混聚酯的热性能比较稳定，其中熔点有所降低，能在生产中降低一定的加工温度。在力学性能方面，共混聚酯的性能先升高后降低。通过对共混聚酯的抗静电性能表征上，发现共混聚酯的抗静电性能能够达到10 9 Ω·m，远高于常规PET材料。 关键词 :PET，聚丙烯酸，力学性能，抗静电性 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 聚酯(PET)是目前国内包装行业所使用的最多的一类热塑性树脂 [ 1 ] ，因其具有优异的热性能、力学性能、耐磨性能而受到市场的青睐 [ 2 ] 。但由于PET材料本身的绝缘性能 [ 3 ] ，且分子结构中缺乏亲水基团 [ 4 ] ，所以PET的吸湿性非常差(0.4%左右)，其表面电阻率能够达到10 15 Ω·m，在低湿度环境下很容易聚集电荷 [ 5 ] 。也正是由于静电吸引，所以在PET片材的加工中很容易吸引灰尘，从而影响产品的外观 [ 6 ] 。 目前对于聚酯抗静电改性有涂覆 [ 7 ] 、共聚 [ 8 ] [ 9 ] 和共混 [ 10 ] 三种方式。其中涂覆法是在PET片材表面通过涂覆抗静电剂来达到抗静电效果，这种方式可以做到10 6 Ω·m，但是在运输和吹塑过程中常常会因为片材的磨损或者形变而丢失抗静电性；共聚方法常常使用的方式是在共聚过程中加入聚乙二醇(PEG)，形成PET-PEG共聚物，这种方式要求PEG的分子量要超过2000以上，添加比例也要达到20%以上才会有较为明显的抗静电效果，也正是由于聚醚链段的引入，共聚酯分子会变得非常柔顺且不易结晶，所以这种方法目前也只是处于研究阶段，很难进行中试放大，共聚法目前被认为是聚酯改性中最具潜力的一种改性方式，但鉴于目前国内外在对抗静电方面的共聚改性上面并没有太大的突破；因此共混成了目前使用最多的一种方式。共混通常是在聚酯中混入炭黑、金属粉末、导电纤维以及抗静电剂等 [ 11 ] ，通过这种方式均能得到不错的抗静电效果，例如李雪莲 [ 12 ] 等人制备了石墨烯改性的抗静电PET，其中石墨烯质量分数为2.0%时，抗静电PET的玻璃化转变温度、熔点、冷结晶温度、熔融结晶温度、分解温度以及拉伸强度分别得到了较大的提高，质量比电阻降至2.074 × 10 8 。但掺入这些材料后，PET本身会变得不透明，因此在透明PET片材的使用领域就受到了极大的限制，本文旨在寻求一种可以在保持PET透明性的基础上增强其抗静电性的方法。
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user: 2. 实验部分 2.1. 主要实验原料 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，牌号：WP-66151，宜宾普什； 聚丙烯酸(PAA)，工业级，河南德泰化工产品有限公司。 2.2. 主要设备及仪器 同向双螺杆挤出机，HPL27/40，成都先锋塑胶装备有限公司； 海天注塑机，MI1600/540，海天塑机有限公司； 傅里叶变换红外光谱仪，TENSOR 27，BRUKER公司； 热重分析仪(TGA)，TG209F1，德国耐驰公司； 差热扫描量热仪(DSC)，DSC214，德国耐驰公司； 万能试验机，XLD-10L，承德金建公司； 摆锤冲击实验机，XJC-10，承德金建公司； 表面电阻测试仪，ACL-380，美国； 透光率/雾度测试仪，SGW-820，上海仪电物理光学仪器有限公司。 2.3. 样品制备及表征 将PET树脂和聚丙烯酸在160℃下干燥4个小时，然后以一定比列混合均匀，再在双螺杆挤出机中挤出造粒，得到亲水性共混聚酯。最后将得到的共混聚酯在130℃下烘干4小时后经注塑机制成标准样条和色板，注塑温度260℃~280℃。其中按照聚丙烯酸的添加量将样品编号1# (0%)，2# (1%)，3# (2%)，4# (3%)，添加量均按质量百分比。 红外表征在样品经过乙醇和去离子水充分洗涤后通过红外光谱仪压片后测量； TG在氮气氛围下测试，流速为10 mL/min，升温范围为50℃~700℃，升温速率为10℃/min； DSC在氮气氛围下测试，流速为50 mL/min，升温速率为10℃/min，从第一次升温从30℃~280℃，然后降至50℃后再升至280℃； 力学性能测试参照GB/T1043.1-1993测试其冲击性能，参照GB/T1040-2006测试其拉伸性能； 吸水率(S)测试，采用真空烘箱在160℃下将共混聚酯粒子烘干4小时，各取出20 g记为m1，将其分别置于装水的烧杯中一段时间后取样，用滤纸吸去表面的水后后称重记为m2，则吸水率S = (m2 − m1)/m1； 表面电阻、透光率和雾度在室温干燥环境使用相应仪器直接测量色板得出。
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user: 3. 实验结果与讨论 3.1. FTIR分析 由于PAA含有大量的羧酸基团，在与PET进行高温共混时会发生一定程度的交联反应，形成支化PET，如图1所示。同时PET的缩聚和水解是互为可逆的反应，所以PAA也会导致PET的降解，在后文的力学性能的表征中有得到验证。 图1. 共混聚酯的反应式 图2是1#和2#的红外分析图谱，通过对比可以看到纯PET与共混聚酯的红外光谱极其相似。两组样品中都不难发现：其中730 cm −1 和1500 cm −1 两处是属于苯环的伸缩振动；在1100 cm −1 处可以看到C-O-C键的伸缩振动峰；在1250 cm −1 处为-COO-基团的特征峰；特别的2#样品在2800 cm −1 处1250 cm −1 处出现了极其明显特征峰为亚甲基，显然这是属于PAA的特征峰。 图2. 1#和2#样品的红外谱图 3.2. 热性能分析 通过图3的TG曲线得知共混聚酯和纯PET有着类似的热失重现象，可以看到四种样品均只有一个热失重平台，这说明聚酯样品在降解过程中只有一个热分解阶段，在共混过程中，PAA与PET的结合良好。通过对热重图像的整理如表1所示，共混聚酯的起始热失重温度Td和最大热失重温度Tdm都有所下降，这是因为PAA的加入导致共混聚酯的热稳定性有所下降。 图3. 共混聚酯TG曲线 Table 1 Thermal properties of blended polyeste 配方编号 Td/℃ 50%/℃ Tdm/℃ Tg/℃ Tm/℃ 1# 402 425 452 82.1 249.8 2# 393 422 452 70.4 232.7 3# 387 420 451 69.8 229.6 4# 379 419 446 69.6 229.2 表1. 共混聚酯的热性能 如图4所示分别为四组样品第二次结晶后的DSC曲线，从图中可以看到，四种样品都只出现了一个熔融峰，且随着共混聚酯中PAA的添加，共混聚酯的玻璃化转变温度(Tg)和熔点(Tm)均较明显的降低了10℃~20℃，但并没有随着PAA含量的变化发生变化。与纯PET相比，可以发现共混聚酯的冷结晶温度发生了一定幅度的右移，说明了随着PAA的加入，共混聚酯的结晶性越来越差，这是因为PAA的引入会破坏PET分子结构本身的规整性，这也是玻璃化温度发生了降低，熔点降低的主要原因。 图4. 共混聚酯DSC曲线 由TG和DSC可以共同看出：共混聚酯的熔点发生了小幅度降低，热稳定性却没有发生太大的变化，能够在生产加工中降低一定的加工温度。 3.3. 力学性能分析 表2是不同PAA含量的共混聚酯的力学性能，由表可以看到：随着PAA含量的增大，共混聚酯的拉伸和冲击强度先升后降，但是断裂伸长率下降的非常明显。可以认为在PAA的添加的过程中，PET可能发生了交联与降解两种不同的现象，交联使得样条的强度上升，而降解使得材料发脆导致性能下降；另外当PAA含量较多的时候，共混聚酯内的PAA分散性较差导致样条受力不均匀。从图中我们可以看到共混聚酯的断裂伸长率呈现的是一直下降的趋势，这是因为与纯PET相比，共混聚酯内部含有缺陷，共混聚酯的内部分散的并不是特别均匀，对于拉伸实验来说，一旦出现这种缺陷，随着拉伸的过程持续进行，缺陷将会被放大，当受力很不平衡时，样条将会被拉断。 Table 2 Mechanical properties of PET composites with different content of PA 配方编号 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/% 简支梁缺口冲击强度/KJ∙m −2 1# 60.1 611.2 8.03 2# 64.5 430.1 8.55 3# 55.3 210.7 7.1 4# 38.0 103.4 4.2 表2. 不同PAA含量的PET复合材料的力学性能 3.4. 吸水性、抗静电、透明度和雾度分析 由表3可以看出来与常规聚酯相比，共混聚酯的吸水率提高了不少，与之对应的抗静电性能得到了极大的提升，完全达到了PET片材的对于抗静电的要求(10 9 Ω·m~10 11 Ω·m)，显然是由于高吸水性PAA的引入增强了PET本身的亲水性，从而提高了材料的抗静电性，通过2#、3#和4#的对比可以看出对于抗静电性的这种提升也是有一定的限度的。同时随着PAA含量的增加，共混聚酯的透明性下降也比较严重，这是由于PAA的存在改变了PET本身的规整性，导致其分子结构发生改变，共混聚酯的结晶性发生变化，从而降低了PET的透明性；同时PAA (1.442)相PET (1.655)相之间的折光系数的差异导致透明性变差。因此如何在不降低物理和光学性能的情况下提升PET的抗静电性仍是目前市面上亟待解决的一个难点。 Table 3 Antistatic， haze and transparency of PET with different content of PA 配方编号 吸水率/% 表面电阻/Ω∙m 透明度/% 雾度/% 1# 0.6 10 15 90 1.4 2# 1.8 10 10 83 10.2 3# 2.6 10 9 68 19.3 4# 3.7 10 9 56 32.7 表3. 不同PAA含量的PET抗静电性、雾度和透明度
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user: 4. 结论与展望 1) 在共混聚酯的热分析中，聚丙烯酸的加入对于共混聚酯的热稳定性降低不明显，对玻璃化转变温度和熔点有10℃的降低，还会降低PET的结晶能力，但是添加量在1%时与纯PET相比差异并不是太大； 2) 在力学性能分析中，随着聚丙烯酸的加入，材料的性能先上升后下降，其中1%含量的PAA共混聚酯表现出良好的力学性能； 3) 在抗静电和透明度的测试表征中，很明显PAA的引入会极大的提升PET的抗静电性，但是对PET材料本身的透明度和雾度也会有较大的影响，因此如何在不降低物理和光学性能的情况下提升PET的抗静电性仍是一个难点。
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user: 摘 要 水系固态锌离子电池(ZIB)因具有安全、柔性和低成本的特点，在可穿戴电子设备能源领域备受关注。开发具有高锌离子迁移率的固态电解质是水系固态锌离子电池研究的热点之一。本文以明胶、过硫酸钾、丙烯酰胺和 N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为原料，采用自由基聚合反应，将聚丙烯酰胺枝接到明胶上，制备得到一种高机械强度和锌离子迁移率(0.37 mS·cm −1 )的水系固态凝胶电解质。并以水热法制备得到的α-MnO 2 为正极材料，电沉积法合成的锌为负电极，组装得到三明治构型的水系固态锌离子电池。在3333 mA/g电流密度下首次放电比容量达到231.5 mAh/g，307 mA/g电流密度下最高比容量达314 mAh/g。 关键词 :纳米α-MnO 2 ，锌离子电池，固态电解质 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 环境和能源问题日益突出，因而新型绿色能源及装置的开发和使用成为当前的研究热点 [ 1 ] [ 2 ] 。随着柔性可穿戴电子设备的发展，人们对其能源存储设备提出了更高的要求，柔性、安全兼具高电化学性能和低成本的电池成为研究的焦点 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 。当前，多种电化学储能设备(铅蓄电池、锂离子电池和超级电容器等)由于其固有的不足，例如体积笨重、价格昂贵、能量密度低等，这些极大地限制了它们在柔性电子设备上的实际应用 [ 7 ] - [ 13 ] 。相比传统的刚性电池，柔性器件所需的柔性储能设备还需具备良好耐磨损性和耐弯折性，因而其安全问题更加严重 [ 14 ] 。自锌/二氧化锰电池发明以后，凭借其高能量、功率密度和低成本以及环境友好等特点，迅速引起了人们的广泛关注 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] 。最近，据文献报道，研究者们将此经典的锌/二氧化锰一次电池转变成了一种高度可逆的二次电池，即锌离子电池。锌离子电池被认为是锂离子电池最具竞争力的替代品之一 [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] 。 水系固态锌离子电池有望解决有机电解质和刚性电池的固有安全问题，并且由于具有较高的能量与功率密度等特点，其在柔性设备储能装置领域展现出极大的应用潜力。然而，由于高锌离子导电固态电解质的缺乏，水系固态锌离子电池一直难以实现优异的电化学性能。针对此问题，本文以ZnSO 4 、MnSO 4 、明胶、过硫酸钾、丙烯酰胺和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为原料，采用自由基聚合反应，将聚丙烯酰胺枝接到明胶上，开发制备得到一种高机械强度和锌离子迁移率的水系固态电解质。在此基础上，以水热法合成的α-MnO 2 为正极材料，电沉积法制备得到的锌为负电极材料，组装得到三明治构型的水系固态锌离子电池。在3333 mA/g电流密度下首次放电比容量达到231.5 mAh/g，307 mA/g电流密度下最高比容量达314 mAh/g。
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user: 2. 实验部分 2.1. 水系固态凝胶电解质的制备 采用自由基聚合法制备水系固态凝胶电解质，其制备流程如图1所示。首先，将2 g明胶(照相级，阿拉丁)加入到20 mL的2.77 mmol/L K 2 S 2 O 8 (分析纯，阿拉丁)、ZnSO 4 (1 mol/L)和MnSO 4 (0.1 mol/L)的混合溶液中，在60℃下油浴加热并搅拌至完全溶解。然后，加入2.11 mol/L丙烯酰胺(分析纯，阿拉丁)和4.86 mmol/L N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(化学纯，阿拉丁)，并在40℃下搅拌2 h，得到水系固态电解质。接着，将洁净100％棉织物(2 cm *2 cm)放入胶体溶液中在60℃下搅拌2 h~3 h，取出织物将其浸泡在1 mol/L ZnSO 4 和0.1 mol/L MnSO 4 混合溶液中10 h~12 h，得到电解质混合隔膜，待用(制备得到的电解质溶液如图2(a)，冷却后凝胶电解质如图2(b)所示)。 图1. 水系固态电解质的制备流程图 图2. (a) (b) 水系固态凝胶电解质；(c) 电池组装示意图 2.2. 正极材料的制备 采用简易水热法制备二氧化锰纳米棒，组装正极。首先，配置0.08 mol/L Mn(CH 3 COO) 2 ·4H 2 O (分析纯，阿拉丁)溶液，并将此溶液滴加入80 mL的0.1 mol/L KMnO 4 溶液中，搅拌0.5 h后。然后，取上述混合溶液75 mL加入到100 mL的反应釜中，在120℃下分别保温9 h、12 h、15 h、18 h、21 h、24 h，反应结束后在自然条件下冷却。接着，采用离心分离法对反应后的溶液进行处理，得到黑色粉末并将其放置在60℃的真空干燥箱中12 h。最后，按照MnO 2 :乙炔黑质量比75:25混合，并将其涂敷在2 cm *2 cm的泡沫镍片上，在60℃下真空干燥处理12 h，得到正极。 2.3. 负极材料的制备 采用电沉积法制备锌电极。首先，剪取2 cm *3 cm铜箔(锂电池级)使用去离子水、无水乙醇清洗数次。然后，以铜箔作为阴极，纯锌片(99.994%主成分含量)作为阳极，采用双电极法(安捷伦E3631A恒流源仪)，在0.01 A/cm 2 电流密度下沉积3000 s，得到负极。 2.4. 锌离子电池的组装 在空气中，按照MnO 2 正极、电解质混合隔膜和锌负极顺序依次叠放组装得到锌离子电池，组装示意图如图2(c)所示。
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user: 3. 材料表征 二氧化锰的XRD分析及形貌表征 图3描述的是采用水热法在不同反应时间(9 h、12 h、15 h、18 h、21 h、24 h)下合成的MnO 2 的XRD图谱。从图中可以看出，所有样品的XRD图谱在12.75˚、18.06˚、28.64˚和37.77˚四处有明显的衍射峰，分别对应着晶面(110)、(200)、(310)和(121)，与标准卡片α-MnO 2 (PDF#72-1982)的四个主峰相对应。这表明本文中采用水热法合成的产物是MnO 2 ，且其主相为四方相，即α-MnO 2 。图4(a)、图4(b)为不同放大倍数下α-MnO 2 的SEM图，图中样品为水热反应9 h制备得到的α-MnO 2 。从图中可以看出，水热法合成的α-MnO 2 形貌为纳米棒，其直径约40 nm，长度约2 μm。 图3. 不同反应时间(9 h、12 h、15 h、18 h、21 h、24 h)下水热法合成的MnO 2 的XRD图谱 图4. 不同放大倍数下MnO 2 的扫描电子显微镜(SEM)图
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user: 4. 电化学性能测试与分析 图5(a)为样品组装成标准纽扣电池通过电化学工站(上海辰华公司CHI660e)两电极测试方法下在1 mV/s、2 mV/s、5 mV/s的扫描速率下形成的循环伏安曲线，正极为α-MnO 2 材料(正极连接工作电极)，负极使用铜箔镀锌材料(负极连接对电极和参比电极)，电压窗口为0.9 V~1.85 V。锌离子电池的能量存储原理涉及到Zn 2+ 在α-MnO 2 2 × 2孔道中嵌入与吸附过程，其电池反应机理可以表示为 [ 22 ] ： MnO 2 + 1 2 Zn + 1 6 ZnSO 4 + x 6 H 2 O → MnOOH + 1 6 ZnSO 4 [ Zn ( OH ) 2 ] 3 ⋅ xH 2 O 图5. (a) 锌离子电池在不同扫描速率下的循环伏安曲线；(b) 样品在不同电流密度下进行的恒电流充放电曲线；(c)样品交流阻抗的Nyquist曲线，插图为高频区放大图及电路模拟等效图 不同扫描速率下的CV曲线显示出明显的氧化还原峰，与基于水系电解质的传统锌离子电池CV曲线基本相同(如图5(a)所示)。还原峰的位置为1.25 V，主要原因是α-MnO 2 转变成MnOOH以及Zn随之被氧化成Zn 2+ ；氧化峰的位置为1.7 V，其形成则主要归因于MnOOH转变为α-MnO 2 并伴随Zn 2+ 还原成Zn。图5(b)描述的是锌离子电池在307 mA/g (1C)、615 mA/g (2C)和1.535 A/g (5C)电流密度下的恒电流充放电曲线，可以看出电池具有明显的充放电平台，根据比能量计算公式1 (C为比容量(mAh/g)，I为放电电流大小(mA)，t为放电时间(h)，m为活性物质的质量(g))计算得到其对应的比容量分别为314 mAh/g、222.4 mAh/g和197.2 mAh/g。这说明该电池拥有良好的比容量及倍率性能。电化学阻抗谱可以用来较好地解释锌离子电池良好电化学性能的起因，如图5(c)所示。从该图可以明显地看出，电化学阻抗谱主要由两部分组成：中高频区域的半圆和低频区域的斜线。半圆展现的是SEI膜和界面电荷的传输特性，而斜线描述的是Zn 2+ 在电极材料中的扩散行为。我们采用Zview软件，对电化学阻抗数据进行拟合，得到拟合电路图，如图5(c)中插图所示。拟合后，得出R s 和R ct 值分别为4.9 Ω和71 Ω。对其电化学阻抗谱分析，公式(2) (d为电池隔膜厚度(cm)，R s 是指欧姆电阻(Ω)，R ct 是指界面电荷转移电阻(Ω)，A电池隔膜面积(cm −2 ))计算求得离子电导率为0.37 mS∙cm −1 。 C = I · t / m (1) σ = d ⋅ ( R c t − R s ) − 1 · A − 1 (2) 本文采用简易水热法，以Mn(CH 3 COO) 2 ·4H 2 O和高锰酸钾为原料，制备得到的长约2 μm和直径约40 nm的α-MnO 2 纳米棒，并以此作为正极材料；采用电镀法，以铜箔为基底，得到电镀锌作为负极材料；采用自由基聚合反应法，将聚丙烯酰胺枝接到明胶上，制备得到水凝胶，作为固态电解质。在此基础上，组装得到水系固态锌离子电池。在307 mA/g电流密度下，获得高达314 mAh/g的比容量，展现出良好的电化学性能，在柔性电子储能电源领域具有极大的应用潜力。
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user: 摘 要 针对纳米机器人在密闭空间条件下工作，含能工质获取困难、持久性较差等问题，本文构建了密闭空间下含能工质再生循环的纳米燃料电池系统。通过对纳米机器人所受外界的外作用力进行仿真，验证了基于葡萄糖的纳米生物燃料电池功率输出能够完全满足纳米机器人的运动需求，并得出在微观尺度下，纳米机器人体积尺度、形状大小及液体温度都对纳米燃料电池的功率密度有着极大影响。 关键词 :纳米生物燃料电池，循环系统，纳米机器人，纳米技术 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 伴随着扫描隧道显微镜的发明，人类步入了微观世界。随着微纳领域科学和MEMS领域技术的飞速发展，大量纳米级的传感器机器人被发明出来 [ 1 ] ，这些纳米机器人在军事、医疗等方面发挥了举足轻重的作用。而纳米机器人往往在一些密闭空间的条件下工作，由于其体积微小导致携带的含能工质有限，而含能工质一旦消耗完毕，就需要通过外界进行补充，使得纳米机器人续航效能十分低下。 为解决纳米机器人能源持久性问题，本文构建了可循环式的纳米生物燃料电池系统，利用密闭工作环境内的葡萄糖作为含能工质持续为纳米机器人供能，利用光合反应原理对反应剩余物(主要是CO 2 、H 2 O)进行循环再生，实现了纳米机器人的含能工质循环自供能。最后，计算了在密闭空间下，不同温度条件对燃料电池效率输出和纳米机器人运动能力方面的相互影响。
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user: 2. 纳米机器人 随着纳米材料的发展，纳米级的传感器也得到了极大的发展，传感器能感知各种信号，如PH值、速度、力的变化以及空间维度的变化等，这些信号的变化将会通过传感器发送给纳米级控制器，由纳米级控制器做出决策，控制纳米机器人的各种动作，实现纳米机器人的智能化。纳米机器人(如图1)由纳米控制器、纳米级分子发动机、纳米燃料电池，纳米传感器等构成。 图1. 纳米机器人 阳极反应： C 6 H 12 O 6 + H 2 O → C 6 H 12 O 7 + 2 H + + 2 e − 阴极反应： 1 2 O 2 + 2 H + + 2 e − → H 2 O 总反应： C 6 H 12 O 6 + 1 2 O 2 → C 6 H 12 O 7 其中鞭毛是仿照大肠杆菌和人类精细胞而做的，相当于整个分子机器人的螺旋桨。已有研究证明，当鞭毛逆时针旋转的时候，大肠杆菌会向正向方向移动，当鞭毛顺时针旋转的时候，大肠杆菌会受到前进的阻力而发生翻转，鞭毛的旋转方向取决于纳米芯片给它的信号 [ 2 ] 。
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user: 3. 纳米生物燃料电池 3.1. 发电原理 燃料电池是一种将化学能转化为电能的能量转化装置，按照电化学原理，将存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，该过程是一个氧化还原反应过程。燃料电池由阳极、阴极、电解质和外部电路所构成。其中燃料通入阳极，氧化剂通入阴极，燃料在阳极放出电子，电子流经外电路通向阴极并于氧化剂结合生成离子，在电场作用下，通过电解质迁移到阳极于燃料发生反应，构成了一个闭合回路，形成电流。 中国科学院潘曹峰等人已经利用模板辅助压力注入法和电纺丝法等途径成功制备了Nafion纳米线 [ 3 ] ，研究证明质子可通过此纳米线，使得纳米燃料电池有了一种新思路。纳米燃料电池原理如下：纳米线横跨阳极区和阴极区，在两个电极之间加一根纳米级的二氧化硅棒，用以分隔阳极区和阴极区，分别在阳极和阴极加入对应的催化剂，将燃料通入燃料槽，阳极区生成的H + 通过纳米线到达阴极区，并与阴极区的氧化剂氧气生成水。室温下，该纳米燃料电池的最大电流密度(Id)约为1.21 μA/μm 2 (零负载时取得，相当于4.19 μA)，最大功率约为0.33 μW，在333 K下的性能有明显提高，开路电压增加约100 mV，最大电流密度增加约3倍，而最大功率约为1.66 μW [ 4 ] 。 由于上述的纳米燃料电池阳极和阴极采用相同催化剂，所以其阴极和阳极必须严格隔开，否则就不能发生氧化还原反应发电，且催化剂采用Pt/C等，催化效率不高，且反应太过于剧烈。基于纳米燃料电池的上述缺点，同时功率密度又要求不太高，可运用生物能源作为含能工质，制成纳米级的生物燃料电池。由于纳米机器人现阶段主要应用于生物体内，可使用生物主要能量来源且广泛存在于生物体内的葡萄糖作为含能工质，为燃料电池提供能量来源。以葡萄糖作为底物的生物燃料电池的化学反应方程为： 阳极反应： C 6 H 12 O 6 + H 2 O → C 6 H 12 O 7 + 2 H + + 2 e − 阴极反应： 1 2 O 2 + 2 H + + 2 e − → H 2 O 总反应： C 6 H 12 O 6 + 1 2 O 2 → C 6 H 12 O 7 (葡萄糖酸) 由于纳米机器人在密闭环境中，都是整体浸入在体液或血液中获取葡萄糖进而反应出能量，很难做到像传统燃料电池一样，使阳极和阴极独立分开反应。因此根据生物学和化学原理，选用强选择性的酶作为阴阳极，在体液或血液中各自吸附目标对象进行反应，进而制作成单腔室结构的纳米生物燃料电池。结构如图2。 以葡萄糖催化酶和胆红素氧化酶为例，葡萄糖催化酶只能催化葡萄糖在阳极的氧化反应，不参与阴极氧化剂的还原反应；同理，胆红素氧化酶只催化氧化剂在阴极的还原反应，不参与葡萄糖在阳极的氧化反应。相对于传统催化剂而言，这种以葡萄糖催化酶和胆红素氧化酶形成的纳米生物燃料电池，放入含能工质液体中就能反应输出电能，具有反应条件温和，催化效率高，且对环境友好等优点。同时，单腔室结构简单，还有利于进一步缩小电池体积。在纳米生物燃料电池性能方面，采用最佳浓度1 wt%偏酸性的的葡萄糖溶液作为燃料，工作温度为60℃~70℃，则测得的开路电压210 mV，短路电流35 μA，最大功率为2.7 Μw [ 5 ] 。 图2. 单腔室结构纳米生物燃料电池 3.2. 自供能循环再生设计 由于采用葡萄糖作为含能工质，化学反应后生成CO 2 和H 2 O。为实现纳米机器人自供能循环再生，可参考植物光合作用，进行葡萄糖的可逆生成反应。植物通过根茎吸收水分，加上叶片吸收二氧化碳，在光合作用的反应下，可生成葡萄糖和氧气，通过体内枝干的通道汁液，不断循环给植物全身提供能量物质。化学方程式可表示为： H 2 O + CO 2 → 光 C 6 H 12 O 6 + O 2 纳米生物燃料电池利用葡萄糖化学反应释放出电能，生成CO 2 和H 2 O。通过仿叶绿体的装置，利用阳光或者紫外线的光合作用又重新生成葡萄糖和氧气，可供燃料电池继续反应发电。该循环再生方法无需外界提供额外的电能、添加物等，真正实现了含能工质在密闭空间下的循环再生。纳米生物燃料电池含能工质的循环利用原理如图3所示。 图3. 循环原理图
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user: 4. 应用仿真 4.1. 纳米机器人受力分析 假设纳米机器人在液体中以速度v匀速向前运动，则纳米机器人会受到与运动方向相反方向的液体粘性阻力F 液 。同时机器人是纳米级别，不仅要考虑常规受力，还要将微观上的布朗运动考虑在内 [ 6 ] ，即也会受到与机器人运动方向相反的布朗力F Br 。考虑纳米机器人体积和自身质量都很小，其所受重力和 浮力暂且不予以讨论。如图4所示。得到公式 F 驱 = F B r + F 液 。 图4. 纳米机器人受力分析 其中，布朗力具有不确定性，其估算方程为： F B r = ζ 12 π μ K B T R Δ t 式中，ζ表示高斯分布随机变量(标准正态分布)；μ表示流体粘度(Pa·s)；K B 表示玻尔兹曼常数(J/K)；T表示热力学温度(K)；R表示颗粒半径(m)；Δt表示时间步长(s)。 纳米机器人在液体中运动，为简化计算，假设纳米机器人形状为球形，根据斯托克斯公式，所受的粘滞阻力为： F 液 = 6 π η v r 式中，π表示圆周率；η表示流体的粘性系数；v表示物体速度；r表示球形物体的半径。 由于相关参数为已知条件，可求得球体纳米机器人在液体中，前进速度与驱动力的相互关系。且从上述公式可看出，驱动力还会受到纳米机器人大小、环境温度的影响。 4.2. 仿真计算分析 采用纳米生物燃料电池方式进行推进。若纳米机器人工作环境为温度 T = 333   K 的最佳工作温度，在水中运动，此时纳米燃料电池最大功率为 P m = 1.66   μ W 。在此温度下，水的粘性系数η约为0.4688 × 10 −3 Pa·s，水的粘度系数μ为0.4688 × 10 −3 Pa·s，时间步长 Δ t = 10 ~ 13   s ，由于ζ ≤ 1，这里要使布朗力最大，则ζ取1，玻尔兹曼常数 K B = 1.380649 × 10 − 23 J / K 。若纳米机器人工作在室温25℃ (298 K)下，工作介质依然看成是水，此时纳米燃料电池最大功率为 P m 1 = 0.33   μ W ，查水的粘度表可知，25℃时，水的粘度μ为0.8937 × 10 −3 Pa·s，粘性系数 η = 0.8937 × 10 − 3 Pa ⋅ s ，其他数值与温度为333 K时一致。若纳米燃料电池输出功率全部用于分子发动机，实际功率 P 3 = P m 1 ⋅ η 1 ⋅ η 2 ，则 P 3 = 0.2244   μ W ；根据有关资料，纳米燃料电池到分子发动机会有功率损失，效率 η 1 = 85 % ，从分子发动机到鞭毛也会有功率损失，效率 η 2 = 85 % 。在不同温度和不同功率下，对纳米机器人速度进行计算，计算结果如表1。数据关系如图5所示。 Table 1 Nano robot speed table under different condition R (nm) V/(m/s) (T = 333K， 100%功率用于驱动) V/(m/s) (T = 333 K， 30%功率用于驱动) V/(m/s) (T = 298 K， 100%功率用于驱动) V/(m/s) (T = 298 K， 40%功率用于驱动) 50 43.8441 21.3959 12.112 6.5031 100 31.0025 15.1292 8.5645 4.5984 150 25.3134 12.3529 6.9929 3.7545 200 21.9221 10.6979 6.0560 3.2515 250 19.6077 9.5685 5.4167 2.9083 300 17.8993 8.7348 4.9447 2.6549 350 16.5715 8.0869 4.5779 2.4579 400 15.4569 7.5260 4.2822 2.2992 450 14.6147 7.1320 4.0373 2.1677 500 13.8647 6.7660 3.8302 2.0565 表1. 不同条件下纳米机器人运行速度表 图5. 在不同条件下，纳米机器人的V-R图 根据纳米机器人的前进动力和燃料电池功率需求的计算，燃料电池自供能动力输出完全能够满足使用条件。此外通过仿真计算和图表数据，还得到如下结论： 1) 尺寸是影响纳米机器人速度的一个重大的因素。纳米机器人的速度随着尺寸增大而减小，且在100 nm~200 nm范围内，其减小率较大，在400 nm以上时，尺寸对其速度的影响较小。 2) 温度不仅影响着纳米机器人的受力，还对纳米燃料电池的功率有着巨大影响。机器人所受的阻力来自于液体粘性力和布朗力，温度影响液体的粘性系数，温度越高，粘性系数越低，液体粘性力会减小，但是根据布朗力的公式，温度在295 K以上时，温度增加，布朗力减小。另外，温度在333 K以下时，纳米生物燃料电池的功率随温度的升高而升高。温度越高，质子传导率越高，但是酶的活性仅在一定范围内随温度升高而升高，温度过高，酶会失去活性，从而不能产电。综合以上所有信息，温度在333 K时，纳米生物燃料电池的功率最佳。另外，在295 K~333 K范围内，其所受的液体粘性力和布朗力会随着温度的升高而减小。 3) 纳米机器人的形状对纳米燃料电池功率输出也存在影响。由于上述纳米机器人按球体进行仿真计 算，根据纳维-斯托克斯公式，其液体粘性阻力计算方程为 ，可见π是影响动力的一大因素。因此，考虑将纳米机器人设计成仿真鱼的流线型状，可大大减少液体粘性阻力，从而降低燃料电池功率 消耗，其前进速度也会大大提高。
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user: 5. 结束语 纳米机器人具有较强的研究价值，其微小的尺寸使其在医疗、军事、微电子领域具有巨大的应用场景。针对纳米机器人能源持久性问题，采用纳米生物燃料电池是一个很好的研究方向。文中对纳米生物燃料电池的功率输出可行性进行了详细的分析计算，为燃料电池应用到纳米机器人提供了理论验证。同时，还从原理上验证和构建了基于葡萄糖的可循环含能工质的纳米生物燃料电池，解决了纳米机器人在密闭条件下，动力自供能持久输出的问题。今后，在燃料电池的稳定输出、微生物光合循环及纳米机器人精确控制驱动等方面还有待进一步研究。
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user: 摘 要 全球气候变暖问题日益凸显，人类活动导致温室气体大量排放是主因，人们积极采取措施应对以减缓和适应气候变化的影响。工业化、城市化程度不断加深，城市是人们生产生活活动的主要场所，加之工业化和城市化是经济社会发展必然的要求和趋势，由此低碳城市建设成为气候政策之一。分级制试验是中国独特的治理方法，于今有近百年历史，既保证了由上到下层层落实国家政策的渠道，又提供了地方社会治理创新的可能。以青岛低碳城市试点工作为例，对中国低碳城市建设做分级制试验考察，解析低碳城市试点如何运作，低碳城市建设如何发挥作用，助推气候变化、国际减排压力和低碳发展等问题的解决。发现低碳城市建设是分级制试验在气候治理领域和城市治理领域的应用；央地关系决定了低碳城市建设方向，分级制试验鼓励了政策创新；分级制政策试验服务于国家大政方针，与同领域和相关领域融合，共同致力于社会发展。 关键词 :低碳城市，分级制试验，气候政策实施，青岛 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 人类正受到全球气候变暖的威胁，采取措施应对。科学数据显示，自19世纪末以来，地球平均表面温度上升了0.9℃，冰川融化、海平面上升、极端天气频发等影响已经并将继续产生 [ 1 ] [ 2 ]。究其原因，由人类活动导致温室气体，尤其是二氧化碳的大量排放为主因 [ 3 ] [ 4 ]。直到20世纪80年代，人们逐渐认识到气候变化的事实和潜在问题，开始积极应对。1988年，世界气象组织和联合国环境规划署建立政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change， IPCC)，每五年出版评估报告，为世界各级政府提供气候政策科学依据。1992年5月9日，联合国大会通过《联合国气候变化框架公约》(United Nations Framework Convention on Climate Change， UNFCCC)，终极目标是把大气中温室气体浓度维持在稳定水平，且在一定时间框架内实现，确保全球生态系统自然地适应气候变化 [ 5 ]。1994年3月21日，包括中国在内的150多个国家共同签署，公约生效。时至今日，在该框架下，签署国即缔约方针对减排目标、具体措施等问题开展了数十轮国际气候谈判，并作出减排承诺。2015年，气候变化大会通过《巴黎协定》，主要目标为将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，前工业化时期水平之上1.5℃以内。 与此同时，“低碳”概念应运而生。2003年，英国政府发布《我们的能源未来——创造低碳经济》能源白皮书，率先在经济领域引入“低碳”一词。2007年，日本提出建立“低碳社会”。2008年，联合国环境规划署对个人“低碳生活方式”提出建议。在一系列低碳倡议中，低碳城市建设是以城市为空间载体、行动载体，顺应国际潮流、发展趋势的举措。随着工业化、城市化的不断推进，城市成为人们生产和生活活动的主要场所，工业化和城市化又是经济社会发展必然的要求和趋势，因此，建设低碳城市，从源头着手治碳，意在减缓和适应气候变化的影响，城市成为了落实气候政策的主体。 中国在世界减排中一直扮演着积极角色。中国向世界承诺，到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放(碳强度)比2005年下降40%~45%，截至2017年底，就已下降46%，提前3年完成目标 [ 6 ]。成绩的背后是减排措施的体现，其中低碳城市建设发挥着至关重要的作用。2008年1月，世界自然基金会(WWF)将上海和保定作为试点城市，启动“中国低碳城市发展项目”，从此拉开了中国低碳城市建设的序幕。国家发改委分别于2010年、2012年和2017年三次批复，共在87个城市开展低碳城市试点工作。 气候变化不仅是自然科学问题，也是不断注入社会科学和社会力量的发展问题 [ 7 ]。从治理角度讲，试点是中国治理的传统，低碳城市试点是气候治理和城市治理的传统实践，是分级制试验理论的实际应用。2018年，IPCC发布最新评估报告，指出全球升温1.5℃可能在2030~2052年间就出现，强调要加快治理的步伐 [ 8 ]。中国政府也承诺，二氧化碳排放在2030年左右达到峰值并争取尽早达峰，2030年碳强度比2005年下降60%~65% [ 9 ]。从可持续发展之路，升级到“绿水青山就是金山银山”生态文明建设之路，中国在发展征途上做着环境优先的抉择。面对气候变化的严峻考验、碳排放的国际压力和低碳发展的现实需要，值得解析中国低碳城市试点如何运作，低碳城市建设如何发挥作用，助推这些问题解决的，进而清晰低碳城市发展路径。青岛作为第二批低碳试点城市和山东省新旧动能转换综合试验区的核心城市，具有良好的研究背景。本文将以青岛为例，用分级制试验理论考察低碳城市试点工作，管窥中国低碳城市建设，以期为相关研究提供经验事实。
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user: 2. 分级制试验理论 Table 1 Process of experimentation under hierarchy in Chin 阶段 环节 “先试先行” (也称“典型试验”、“先行试点”) ——启动政策 试点，开始第一 轮次试点工作 1. 选点： 1) 方式——主导方自行选择，或各地各部门主动申请，得到批准； 2) 标准——有能力和条件，考虑要素有经济社会发展状况、改革实践能力等； 3) 平衡——入选点分布均衡。一要有代表性，二要优先考虑将试验点自身发展与整个试点内容结合。 六环节先后顺序不绝对，实际中某些环节可能跳过，或同时实施；部分工作在推广阶段会省略。 2. 组织：在发起层(国务院、部委、省级政府)和实施层(试点所在地区或部门)分别建立专门 负责试点工作的组织。 3. 设计：通常，启动方(国务院、部委)以“试点指导意见”形式发布“试点总体方案”， 试验方据此并结合自身情况，制定具体“实施方案”。 “实施方案”更为细化，启动方会根据试点工作特点，对其内容结构提出专门性要求。 4. 督导：根据“总体方案”和“实施方案”，对试验点进行指导，调研，定期检查，督促，了解工作情况。 有时建立专门督促指导机制，主要形式有派出督导组展开调研、举办试点工作培训会和 培训班、建立专门性委员会等。 5. 宣传：试验点的相关业务部门与宣传部门配合进行舆论宣传，贯穿整个试点过程。 宣传内容有试点意义、指导思想、基本原则、主要任务、政策措施、阶段性成果等。 目的是坚定信心，增进共识，争取社会各界的理解支持。 6. 评估：试验点完成一定时间段的试点任务时，对工作情况进行阶段评估和验收，为下一阶段的推广工作提供参考和指南。 评估结果较好的试验点，可能会被树立为典范和示范，成效不明显的，提出整改意见，甚至调整和处理试验点。 “由点到面”(也称“逐步推广”， “点面结合”， 在第一阶段试点 工作基础上， 逐步扩大试点 范围) 7. 部署：对扩大试点范围统筹安排。 推广时，不会“一步到位”全面推开，而是“点面结合、边试边推”。 8. 扩点：增加新的试验点，开展新一轮试点工作。 扩点方法包括重点扩点(在重点地区扩大范围)和普遍扩点(在全国各地全面扩大范围)。 出于稳妥，一般先重点扩点，再普遍扩点，即先选择一定数量的地区或部门作为新试验点，然后逐渐选择一定百分比的地区或部门作为新试验点。 9. 交流：新试验点和已有试验点就工作业务等问题进行学习交流。 两种形式：试点经验交流工作会，到有典型性、示范性的试验点学习考察。 10. 总结：全部试点工作结束时，回顾整个试点工作，系统分析实施完成情况。 表1. 中国分级制试验过程 来源：根据周望“两阶段十环节”整理。 分级制试验(experimentation under hierarchy)是德国学者韩博天(Sebastian Heilmann)从央地互动角度研究中国经济转型时提出的观点 [ 10 ]。他认为，中国的央地关系不同于联邦制国家，央地之间没有垂直的权力制衡关系，但在经济转型中，中国实现了经济腾飞的同时，还能坚持体制不动摇，跟相同体制国家有着明显的制度灵活性的不同，跟不同体制国家有着极大的制度创新和适应能力的差异，这得益于政策试验的工具、方式、过程、特点有其独特性，这种独特的政策试验，独特的政策制定模式，也是独特的治理机制就是分级制试验。具体来说，中央允许并鼓励地方根据当地情况探索解决问题的方法，正式或非正式地支持“试点”(“experimental points”)展开工作，成功的经验会被总结成“典型经验”(“model experiences”)，在全国范围内推广，倘若这些经验经得住推广检验，就会被吸收到中央制定的政策中。这种“由点到面”(“proceeding from point to surface”)的方法，给予了地方解决问题的空间，保证了中央有关典型经验的最终控制权 [ 11 ]。有别于传统的政策制定过程，分级制试验的政策制定步骤，是在试验的基础上，先在执行政策过程中进行政策创新，再起草正式的法律条文或规章 [ 10 ]。周望 [ 12 ] 把这一治国理政策略和政策方法论工具的整个运作过程归纳为“两阶段十环节”，如表1所示。 中国分级制试验土生土长，有近百年历史，自土地革命时期一直发展演变至今 [ 11 ] [ 13 ]。学者们将试验工具分为立法试验、试验区和试点三种类型。其中，“‘试点’是中国政策过程中最为典型和普遍的一种政策试验方式，它是指在一定时间段和一定范围(特定的地域、政府部门或企事业单位)内所进行的一种局部性政策试验活动。” [ 14 ] 中国低碳城市建设正是采用分级制试验中的试点工具进行的，下文将对照“两阶段十环节”，重点梳理青岛低碳试点工作，解析低碳城市试验过程。
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user: 4. 讨论与结论 分级制试验源于中国百年之久，中国特色的政治体制为其提供了发展的肥沃土壤，不但国家层面的要求能够层层下达，而且地方层面的创新能力并不缺少。本文以青岛低碳城市试点工作为例，通过宏观解析、微观观察，印证了分级制试验在气候治理领域和城市治理领域的应用。首先，央地关系决定了低碳城市建设的方向，分级制试验鼓励了政策创新。地方制定的“具体方案”是自上而下层层分级，落实国家层面要求的结果，是在“总体方案”的部署和指导下制定，有的放矢；而政策试验的“试验性”，给予了地方因地因时制宜的自由发挥，给予了中央创新政策的无限可能。一张一弛的结合，既保证了中央的总体方向，又激活了地方的创新思维，正如韩博天所说，政策试验并非放任自流 [ 42 ]。其次，分级制试验服务于国家大政方针。体现在两个方面，一是与同领域融合，低碳城市倡导的低碳理念，跟创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，“绿水青山就是金山银山”理念等有机融合在一起，共同致力于生态文明建设；二是与相关领域融合，现有实践来看，城市低碳发展规划编制和其他规划相融合，与“国民经济和社会发展规划、城市总体规划与土地利用规划中涉及到低碳发展的相关内容统一起来，最终在城市低碳发展规划这个平台上得以体现和加强”，“低碳发展规划的目标和任务也影响其他总体规划的编制” [ 43 ]。 诚然，分级制试验为低碳城市建设和气候治理带来了治理路径，但这只是宏观上的积极成果，有学者指出，低碳城市建设中复杂多维的工作任务难以细化区分，往往导致政策失效 [ 44 ]。分级制试验中，地方是如何进行每一阶段的每一环节的、有何问题、如何解决，地方层面的各部门、组织团体等分别怎样落实、有何挑战，在政策网络中发挥何种作用，各部门组织又是如何联系，这些问题还有待进一步研究。
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user: 摘 要 随着“节能减排”概念的不断推广，光伏能源正逐渐受到重视，各地政府纷纷建立邻里供电试点。本文以镇江为例，采用调查问卷的形式收集数据，通过主成分分析方法，得出影响邻里供电的多种因素，主要有：屋顶基本条件，邻里供电的了解情况，个人基本条件，光伏政策了解情况，邻里供电的卖电意向，邻里供电的普及情况，家庭收入，市民进行邻里供电的合作形式。 关键词 :邻里供电，主成分分析，影响因素 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 我国是以煤炭为主的能源消耗大国，新能源的开发与利用程度还有所不足，所以推进新能源的广泛应用和能源结构的改善显得尤为重要。在我国颁布的《可再生能源中长期发展规划》和《太阳能发展“十三五”规划》等规划中对光伏发电提出了大量的政策扶持，这为光伏走进普通居民家中提供了一定的条件。我国太阳能资源十分丰富，但是大型的光伏电站将会占用大量的土地资源。在李博等人的研究中，回顾了2016年的光伏产业发展，其中大型地面集中电站的占比已高达86.36%，而分布式等新型的总额仅占据13.18%，故而分布式建设的容量空间十分之大，并具有十足的发展潜力 [ 1 ] 。因此，利用屋顶面积建设分布式光伏电站，大规模实施邻里发电，将对缓解我国的能源问题有极大贡献。陈述将分布式光伏发电与集中式光伏发电做出对比，发现分布式光伏发电具有可就近供电，减少运输损耗，充分利用建筑物表面积、节省土地资源等优势 [ 2 ] 。 然而推广邻里供电依旧存在着很多棘手的问题。张素芬、付红娟在研究北京市分布式光伏发展激励政策时，发现我国对于屋顶产权问题的划分并不明确，并提出了一系列的制约、管理建议 [ 3 ] ；熊若晨基于83份有效问卷调查了南昌市的邻里供电意愿，发现我国居民对于邻里供电所知甚少，国家政策很难实现其真正的作用 [ 4 ] 。为解决这些问题，宣晓伟针对居民分布式发电推广的问题提出建立稳定市场、加强执行力度的建议 [ 5 ] ；张驰对我国分布式发电现状做出研究，提出我国建设发展分布式光伏发电项目的两大重要意义，打破光伏行业局限性，确保国内能源安全，并提出了促进分布式光伏发电产业发展的措施 [ 6 ] ；袁见对于中国太阳能光伏产业政策效应进行了详尽的研究，并针对我国现状，提出了对现有政策有效的改进方法 [ 7 ] 。光伏产业在我国的稳速增长，不仅仅是光伏发电技术的不断进步、基础设施的不断完善、光伏产业所带来的经济效益与日俱增、还与政府对于光伏发电上网的补贴推广政策有着密不可分的关系。 综上所述，影响我国居民邻里供电意向的因素种类繁多且复杂，且随着地域的改变，影响因素也各有不同。因此，本文意图使用SPSS主成分分析对这些因素进行整理、分析，找出因素中最为重要的几类因素，并提出相应政策建议。
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user: 2. 数据整理 此次研究关注的问题是邻里供电意向的意愿，对此通过对江苏省镇江市京口区、丹徒区、润州区发放问卷，以保障数据的随机性、普遍性，本次项目问卷发放200份，有效回收178份，以期通过本次调查了解镇江市居民邻里供电的意向。 2.1. 调研地点的选择 调研地点的选取为城市小区。城市小区是城市化最为普遍的建筑，是城市人口普遍的聚集地，同时小区上的屋顶存在着闲置的情况十分普遍，如果能将小区屋顶有效的利用起来，将会是对能源效用的大大提升。 2.2. 问卷设计内容 问卷综合了上述参考，并结合镇江市的特征，选出了18个基本因素。在进行问卷设计的时候，按照由简到难、由浅到深的顺序排列问题，因此，最后的数据整理和分析也依此顺序，问卷调查的内容大致分为以下五个方面(见表1)： Table 1 Questionnaire indicator statemen 序号 一级指标 二级指标 代码 取值 指标取值说明 1 个人情况 性别 X1 实际值 按实际值取值 受教育情况 X2 实际值 按实际值取值 家庭月收入 X3 实际值 按实际值取值 家庭月用电量 X15 实际值 按实际值取值 2 房屋条件 房屋类型 X4 实际值 按实际值取值 屋顶闲置 X5 实际值 按实际值取值 3 发电条件 光照时长满意度 X6 0~9 最不满意~最满意 光照强度满意度 X7 0~9 最不满意~最满意 4 光伏了解程度 周围居民是否使用过光伏发电 X8 0~9 没有人使用过~周围有人使用 意愿发电方式 X9 0~9 独自发电~合作发电 对光伏发电的了解情况 X10 0~9 不了解~十分了解 5 基础设施情况 意愿安装光伏设备的价格 X11 0~9 价格低~价格高 意愿维护光伏设备的价格 X12 0~9 价格低~价格高 卖电价格 X13 0~9 价格低~价格高 光伏设备预期寿命 X14 0~9 预期寿命低~预期寿命高 选择买家类型 X16 0~9 私人~国家 6 政策了解 对光伏发电政策的了解程度 X17 0~9 不了解~十分了解 意愿了解邻里发电的途径 X18 0~9 了解途径少~了解途径广泛 表1. 问卷指标说明表 2.3. 调研数据的整理 数据指标中X1到X5和X15是实际取值，具有较强的客观性；X7~X19是通过分析数据取出的值，具有较强的主观性，但是因为样本数量足够多，因此也能反映居民对于邻里发电意向的影响因素的实际评价。其中实际取值指标的取值情况说明在整体上符合正态分布，中间值的取值均在60%~90%之间，因此这些实际指标值具有有效性，将这些数据进行整理得到表2。 根据实地调研数据整理出来的X7~X19的取值整理，各个指标均值的前后3~4个相邻取值的集中度皆高于50% (表略)，非常符合正太分布，因此，这些评价指标值的取值也是有效的。 Table 2 Sample basic characteristic statistic 序号 指标 代码 实际取值范围 数据状态说明 1 性别 X1 男或者女 男生有52人，占67.5%。 2 受教育情况 X2 中学及以下；大学；硕士及以上 学历在大学及以上的人数占80.3%。 3 家庭月收入 X3 0~3万 家庭月收入在1万至3万占62.3%。 4 家庭月用电量 X15 0~500千瓦时 家庭月用电量超过150千瓦时占72.8%。 5 房屋类型 X4 具有顶层；没有顶层 房屋情况具有顶层的有34.8%；不具有顶层的占比65.2%。 6 房屋闲置面积 X5 0~100平米 房屋具有顶层的情况下，屋顶闲置情况占83.9%，且屋顶闲置情况下，屋顶闲置面积超过20平方米的情况占比65.4%。 表2. 样本基本特征统计表