DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 侦察卫星应用信息链体系结构设计内容与方法 从系统角度来看，侦察卫星应用信息链由用户系统和侦察卫星系统组成的复杂系统，具有复杂体系结构的特征，因此侦察卫星应用信息链体系结构设计可借鉴体系结构设计的理论与方法。 DoDAF (department of defense architect framework)为描述体系结构提供了一种规范化的描述框架结构，为体系结构设计或开发提供了指南 [ 10 ] 。DoDAF设计的视图产品主要有三种：全视图(all-views， AV)、作战视图(operational view， OV)、系统视图(system view， SV)、技术视图(technical standards views， TV)。本文主要从作战视图角度研究侦察卫星应用信息链体系结构设计。 虽然DoDAF提供了产品的规范描述，但没有提供具体的设计方法和实现途径，因而需要引入其他的建模方法与工具。目前，体系建模方法主要有三种：结构化建模方法、面向对象的建模方法和基于活动的建模方法，三种方法有各自的优缺点。相比较而言，基于活动的建模方法比较适合本文的研对象。 SA (System Architect)软件是一款综合性的建模工具，具有多种功能，如业务流程建模、数据建模、对象建模及业务流程仿真等多种功能，在国防、军工、航天等部门得到广泛的应用 [ 11 ] [ 12 ] 。本文主要利用SA软件中的基于活动建模功能模块来建立侦察卫星应用信息链体系结构模型。
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user: 4. 侦察卫星应用信息链体系结构视图实现 4.1. 侦察卫星应用信息链作战活动过程描述 以支持武器目标打击任务为例，侦察卫星应用信息链作战过程为：作战用户的主要作战活动是根据作战任务信息向一体化任务指控中心提出侦察需求，一体化任务指控中心的主要作战活动是根据上级作战命令和作战用户的请求对侦察卫星系统、中继星系统和测控系统作出侦察任务作规划与指挥。地面测控中心主要作战活动是根据侦察任务规划对测控站进行调试、任务指派、完成侦察卫星和中继卫星测控任务。侦察数据接收中心主要作战活动是是根据侦察任务规划对地面站进行调试、任务指派、完成侦察卫星数据接收任务。中继星数据接收中心主要作战活动是根据侦察任务规划对中继星地面站进行调试、任务指派、完成中继星数据接收任务。卫星侦察监视系统主要作战活动是根据测控指令完成状态调整和 图2. 侦察卫星应用信息链体系结构模型 目标侦察任务。中继星主要作战活动是根据测控指令完成状态调整和数据中继任务。信息处理中心主要作战活动是对侦察卫星数据进行处理、制作情报产品和分发情报信息。 4.2. 侦察卫星应用信息链体系结构设计 在侦察卫星应用信息链体系结构设计中，主要设计产品有信息链作体系概念图OV-1、信息链节点连接图OV-2、信息链节点信息交换矩阵OV-3、信息链节点角色配置图OV-4、信息链活动节点树模型OV-5、信息链作战规则模型OV-6a、三元关联矩阵。下面按照按照OV-1- > OV-4- > OV-5- >三元关联矩阵- > OV-2- > OV-6a的顺序依次介绍。 1) 侦察卫星应用信息链作战概念图OV-1 根据侦察卫星应用信息链作战活动过程描述，支持武器目标打击任务的侦察卫星信息链的作战概念图OV-1，如图3所示。作战概念图OV-1主要指明作战背景、作战任务、作战节点等内容。 2) 侦察卫星应用信息链作节点角色配置图OV-4 侦察卫星应用信息链节点角色配置图OV-4表明了侦察卫星应用信息链的人员组织的关系以及节点的人员角色配属关系，如图4所示。依据作战活动对侦察卫星应用信息链的需求，可以确定作战节点中的主要角色。信息处理中心主要角色有管理人员、情报接发人员、情报综合分析人员、图像判读人员、综合分析人员、产品制作人员等。地面测控中心主要角色有管理人员、任务规划人员、地面站操作人员。中继星数据接收中心主要角色有管理人员、任务规划人员、接收站操作人员。侦察卫星数据接收中心主要角色有管理人员、任务规划人员、地面站操作人员。一体化化任务指控中心角色主要有需求管理人员、情报分析处理人员、任务规划人员、系统分析人员、指挥员等。 3) 侦察卫星应用信息链活动节点树模型OV-5 侦察卫星应用信息链活动节点树模型OV-5用来表明实现作战任务需要的作战活动，作战活动之间的关系，以及活动的输出流或输入流。图5为侦察卫星应用信息链作战活动节点树模型，其作战活动包括需求综合、资源调度、数据获取与接收、信息处理、信息分发与应用等活动，而每一项活动可以进一步分解，形成不同的层级关系。 4) 建立作战活动、作战节点和角色之间的关联 在作战活动图、作战活动模型、组织关系图的基础上，建立(作战活动，作战节点，作战角色)三元关联矩阵关系，如表1所示。三元关联矩阵表述了作战活动在哪些节点上发生以及由谁完成的问题，为建立侦察卫星应用信息链节点连接图奠定了基础。 5) 侦察卫星应用信息链节点连接图OV-2 (图6) 侦察卫星应用信息链节点连接图OV-2确定了侦察卫星应用信息链节点，说明了侦察卫星应用信息 图3. 侦察卫星信息链的作战概念图OV-1 图4. 侦察卫星信息链的作战组织关系图OV-4 Table 1 Correlation matrix of three element 作战节点 作战活动 作战用户 一体化任务控制中心 地面测控中心 中继星管控中心 地面站管理中心 侦察卫星 中继星 地面接收站 中继接收站 信息处理中心 提出情报保障需求 X 汇总情报保障需求 X 发送侦察任务需求 X 分析侦察任务需求 X 制定卫星侦察需求 X 转发卫星侦察需求 X 接收卫星侦察需求 X 汇总卫星侦察需求 X 分析卫星侦察需求 X 制定卫星侦察申请 X 提交卫星侦察申请 X 受理侦察申请 X 分析侦察申请 X 制定侦察计划 X 生成任务指令 X 上注任务指令 X 生成中继接收指令 X 下达中继接收指令 X 生成地面站接收指令 X 下达地面站接收指令 X 数据获取 X 数据中继 X 数据接收 X X 影像通用处理 X 图像校正 X 立体影像制作 X 专题影像制作 X 影像产品确认 X 电子通用处理 X 辐射源精细分析与判读 X 电子产品确认 X 产品分发 X 侦察卫星信息接收 X 威胁判读与态势分析 X 制定作战计划 X 作战指令下达 X 接收作战指令 X 实施作战行动 X 表1. 三元关联矩阵 图7. 侦察卫星应用信息链作战规则模型OV-6a 链节点之间的连接关系和信息交换需求关系，标示了侦察卫星应用信息链节点上发生的活动和活动的执行者。在作战活动、作战节点和角色之间的关联矩阵关系基础上，利用SA软件可以生成侦察卫星应用信息链节点连接图OV-2。 6) 侦察卫星应用信息链作战规则模型OV-6a (图7) 侦察卫星应用信息链作战规则模型OV-6a是在OV-5、OV-2、OV-4静态模型的基础上，融入时间模型、资源模型后形成的逻辑动态模型，通过运行结果的统计可以发现结构的薄弱环节与瓶颈，从而为结构优化提供指导。
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user: 5. 结束语 本文基于DoDAF体系结构描述方法和基于ABM体系结构建模方法，采用SA软件工具完成了侦察卫星应用信息链体系结构建模，对侦察卫星应用信息链的组成和任务从宏观上进行了描述和分析，设计了侦察卫星应用信息链的体系结构产品。这些研究成果对完成侦察卫星应用信息链的顶层设计、评估优化以及工程实现具有较高的指导意义和参考价值。
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user: 摘 要 以渐开线球齿轮齿盘机构为研究对象。通过SolidWorks建模，基于ADMAS仿真环境，对该机构的运动进行了仿真分析。通过研究球齿轮齿盘机构喷泉机的运动特性，为该机构在喷泉机上的应用提供了一种新的思路，并且分析了实际中可能产生误差的原因，为提高轨迹运动的精度提供了参考借鉴。此外，对球齿轮齿盘机构在其他领域上的应用具有一定参考价值。 关键词 :球齿轮，齿盘，运动学，喷泉机 Copyright © 2017 by authors 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 上世纪八十年代出现了世界上第一种双自由度齿轮传动机构—Trallfa球齿轮，但该齿轮加工难度大、承载能力低，精度不高，并没有得到推广应用 [ 1 ] 。九十年代国防科技大学潘存云教授发明了一种新型的双自由度齿轮传动机构—渐开线球齿轮机构，克服了离散齿球齿轮存在的传动原理误差和难以加工的缺陷 [ 2 ] 。球齿轮齿盘传动传动是球齿轮传动的一种特殊形式，与齿条传动类似。该机构可以实现球面运动和平动之间的相互转换，迄今为止还没有其他机构能实现该运动形式。球齿轮齿盘机构的运动规律符合喷泉机的运动特性，本文将该机构应用在喷泉机上，设计出漂亮的水花，供人们的观赏。 目前，对球齿轮传动的相关研究主要集中于球齿轮的曲面方程的推导、运动分析、传动理论及接触分析、加工原理、加工方法以及装配误差 [ 3 ] 。潘存云教授对球齿轮啮合原理、杰出特性等进行了系统介绍，并对其运动规律进行深入分析。首先提出一种可实现精确运动的球齿轮传动机构——三自由度机器人柔性手腕机构，并提出三种比较简单的加工球齿轮方法：仿形法车削加工、仿形法铣削加工和范成法车削加工，为球齿轮的加工奠定了基础 [ 4 ] 。建立了新型球齿轮齿廓曲面的参数方程，推导了球齿轮机构中齿轮的环形齿面方程、啮合方程以及共轭齿廓曲面方程 [ 5 ] 。姚其水教授等对潘存云关于球齿轮的参数方程进行简化和补充，方便了建模过程 [ 6 ] 。目前球齿轮传动设计的定向平台能够应用在定向、导航、适量推进、轮腿复合机器人等系统中，在航空航天、武器研制、机器人等领域具有广阔的应用前景 [ 7 ] 。 球齿轮齿盘机构的传动形式比较简单，只需要对齿盘进行两个方向的输入，就可以输出相应的球齿轮的转动，且输出轴负载小，有利于提高其动态性能 [ 8 ] 。喷泉机的喷头部分运行速度不高，可以考虑用PLC控制电机，进而驱动齿盘运动，从而带动球齿轮及其喷头做各种不同轨迹的运动。喷头大致分为直流喷头、涌泉喷头、集束喷头和旋转喷头等，喷出的水形各异 [ 9 ] 。根据设计要求，可以在球齿轮末端加装各种喷头，同时喷出不同的水花。 本论文通过SolidWorks建模、ADAMS仿真，以研究其运动形式和规律 [ 10 ] 。在仿真环境中对球齿轮输入设定的轨迹，来观察齿盘的运动规律；然后将齿盘的运动参数转化为电机的转动参数，最后用PLC进行编程，控制喷泉机的喷头按照设定轨迹运动。
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user: 2. 喷泉机原理分析 2.1. 渐开线球齿轮形成原理 渐开线球齿轮齿面的形成原理可用图1予以说明。C为基圆，K-K为发生线，N、S为基圆与旋转轴的两个交点，发生线K-K与旋转轴始终在基圆平面P内。当发生线K-K在基圆上作纯滚动，并随基圆平面P一起绕旋转轴作回转运动时，发生线上任一点的轨迹便形成了球齿轮的齿面，基圆上所有点的轨迹的集合称为基球。显然，在过旋转轴的任意剖面内的齿廓曲线均为渐开线，所有渐开线的集合构 图1. 渐开线球齿轮齿面的生成 成为一个环状曲面。极轴端部的球齿轮为一柱状回转体的球形齿轮为中凸齿轮，极轴端部为一回转凹坑的球形齿轮为中凹齿轮。 当其中一个球齿轮的齿数为无穷多时，其分度球半径亦将趋于无穷大，则球齿轮演变成齿盘，球齿轮机构演变成球齿轮齿盘机构。其中球齿轮做球面运动，齿盘做平面运动，如图2所示。 2.2. 喷泉机驱动机构分析 图3所示为喷泉机驱动部分的实物图，以圆环中心为原点建立空间直角坐标系。1为X向上的驱动电机1，2为Z向上的驱动电机2，3为喷泉机的底座。4为滑块a，5滑块b，滑块b在滑块a上沿Z轴运动，滑块a在底座上沿X轴运动。6位支架，7为圆环，8为球齿轮，9位齿盘。圆环与支架铰接，球齿轮通过横轴与圆环铰接，球齿轮可以在空间内做两自由度的转动，且转动中心位于圆环的中心位置。齿盘与球齿轮啮合，且齿盘通过螺丝固连在滑块b上，齿盘随滑块b在XOZ平面内做两自由度的平动。球齿轮顶部可以根据设计加装不同类型、不同数目的喷头，跟随球齿轮一起转动。 电机1、2驱动滑块带动齿盘与球齿轮啮合运动，将齿盘的平动转化成球齿轮的转动。给电机1、2输入给定的参数，使得球齿轮带动喷头按照设计的轨迹运动，从而使喷头喷出不同轨迹的水形。 2.3. 喷泉机控制原理分析 喷泉机运行速度不高，但对运动精度要求较高，采用PLC控制步进电机的方式来控制喷泉机的运动。步进电机试讲电脉冲信号转变为角位移或者线位移的开环控制元件，在正常运转情况下，步进电机的转速和角位移仅取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载的影响。即给步进电机一个脉冲信号，电机相应的转过一个步距角。通过KGLWIN软件对PLC进行编程，对步进电机输入给定的脉冲信号频率和脉冲数，从而输出需要的电机转速和角位移，实现球齿轮带动喷头按照设计的轨迹运动。图4为控制流程图。
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user: 3. 喷泉机运动学模型 建立如图3所示的固定坐标系[O，X，Y，Z]，O为球齿轮转动中心，在球齿轮转动过程中，O的坐标始终不变。定义球齿轮极轴的末端中心点为P，OP长度为 ；球齿轮中间齿的中心点为Q，OQ长度为 ；齿盘中间齿中心点为M。定义球齿轮极轴与OY轴的夹角为偏转角 ，规定偏离初始位置转动为正，反之为负；极轴在XOZ平面内的投影与0Z轴正方向的夹角为方位角 ，规定逆时针转动为正，反之为负。初始状态下θ = 0，α = 0，极轴与XOZ平面垂直；运动时 ， ，极轴的运动范围限定在一个圆锥内，且啮合传动过程中存在约束关系： (1) 式中： 表示齿盘位移， 表示OQ长度，即球齿轮节球半径。 图2. 球齿轮齿盘机构三维模型图 图3. 喷泉机驱动部分实体图 图4. 控制流程图 为了方便分析，可以理解在球齿轮和齿盘啮合的每一个瞬间，为齿轮与齿条的啮合。球齿轮有两个方向的转动自由度，齿盘有两个方向的平动自由度，球齿轮齿盘机构就具有四个独立自由度。根据自由度计算公式可得该机构的自由度为2，原动件也为2，因此该机构具有确定的运动。在此规定：已知齿盘的位移 、 ，求解球齿轮极轴的相关参数的过程为正运动求解；已知球齿轮极轴的偏摆角和方位角，求解齿盘的相关参数的过程为逆运动求解。 3.1. 正向运动模型 如图5所示，P’为P点在XOZ平面的投影。给定齿盘位移 、 ，可以求出对应的方位角α和偏转角θ。 图5. 方位角α和偏转角θ示意图 (2) 式中： 表示Z轴位移， 表示X轴位移。 已知OP长度L = 15 mm，可求出P点坐标： (3) 、 、 分别表示P点在X、Y、Z轴上的坐标。 3.2. 逆向运动模型 给定球齿轮末端P点的偏转角和方位角，如图5所示，可以根据式(1)、式(2)反求齿盘的位移 、 ： (4) θ表示偏转角，α表示方位角，r表示球齿轮节球半径。 、 确定以后，就可以推算出驱动电机的转动参数，然后输入PLC中进行控制，就可以让喷泉机按照设定的轨迹运动。
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user: 4. 喷泉机驱动机构建模 渐开线球齿轮以及齿盘在ADAMS的数据库里没有标准件，直接制作比较困难，因此先通过SOLIDWORKS软件生成各个零部件后进行装配，然后导入到ADAMS中。 4.1. SolidWorks生成零部件 第一步生成球齿轮。从设计库的TOOLBOX选取Gb、动力传动、正齿轮，设置具体参数，生成极薄的标准正齿轮。选取其中连续7个齿进行拉伸切除，然后截取轮齿部分再进行拉伸切除。在第4个齿的中间标示中心线，以中心线为轴进行旋转拉伸，然后在末端圆面再进行拉伸，生成球齿轮三维模型图，如图6所示。 第二步生成齿盘。从设计库的TOOLBOX选取Gb、动力传动、齿条，设置具体参数，生成极薄的标准齿条。选取其中连续6个齿进行拉伸切除，在第3个齿和第4个齿的中间位置标示中心线，以中心线为轴旋转生成齿盘三维模型图，如图7所示。 第三步依次生成其他零部件：支架、圆环、滑块、底座等。 图6. 球齿轮三维模型图 图7. 齿盘三维模型图 4.2. ADAMS添加约束 将SolidWorks生成的零件保存为Parasolid格式，然后导入到ADAMS中。然后对零部件进行连接，添加相应约束关系：底座与大地是固定副连接，滑块a与底座是移动副连接，滑块b与滑块a是移动副连接，球齿轮和齿盘是接触力连接，球齿轮和圆环是旋转副连接，圆环和机架是旋转福连接，机架和大地是固定副连接。
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user: 5. 仿真分析 通过设计球齿轮末端P点的轨迹，然后将运动参数输入ADAMS仿真环境进行仿真，可以得出齿盘运动规律，继而求出电机的变化规律，然后用PLC进行编程控制。 5.1. P点做圆周运动 z设计球齿轮的运动轨迹为：球齿轮极轴沿X正向偏转30˚，然后绕OY轴顺时针转动一周。其中步骤①运行1 s，步骤②运行6 s，运动轨迹如图8所示： 图8. P点做圆周运动轨迹图 用ADAMS输入P点的运动轨迹，采用一般驱动进行仿真运动，可以得到M点在X轴、Z轴坐标。在ADAMS中对P点的X、Z向位移分别编程： X—if(time-1:15*sin(30d*time)，15*sin(30d*time)，15*sin(30d)*cos(60d*(time-1))) Z—if(time-1:0，0，15*sin(30d)*sin(60d*(time-1))) 将仿真结果与理论计算的结果进行对比，如图9、图10所示。其中图9表示M点在Z轴方向上的仿真结果与理论结果，蓝色的是理论值，红色的是仿真值；图10表示的是M点在X轴方向上的仿真结果和理论结果，蓝色的是理论值，红色的是仿真值。 5.2. P点做螺旋上升运动 设计球齿轮的运动轨迹为：球齿轮极轴沿X轴正向偏转10˚，然后绕OY轴顺时针转动两周，同时P点沿Y轴正方向上做匀速直线运动，最后回到原点。步骤①运行1 s，步骤②运行24 s。P点运动轨迹如图11所示： 在ADAMS中对P点的X、Z向位移分别编程： X—if(time-1:15*sin(10d*time)，15*sin(10d*time)，sin(10d)*(15-15*cos(10d)-15*(1-cos(10d))*(time-1)/24)*cos(30d*(time-1))/(1-cos(10d))) Z—if(time-1:0，0，sin(10d)*(15-15*cos(10d)-15*(1-cos(10d))*(time-1)/24)*sin(30d*(time-1))/(1-cos(10d))) 将仿真结果与理论计算的结果进行对比，如图12、图13所示。其中图12表示M点在Z轴方向上的仿真结果与理论结果，蓝色的是理论值，红色的是仿真值；图13表示的是M点在X轴方向上的仿真结果和理论结果，蓝色的是理论值，红色的是仿真值。 5.3. 结果分析 图式表明，M点的理论值与仿真值误差极小，因此本文所建立的模型是有效的，产生误差的原因是在ADAMS的装配过程中产生了误差。基于本文的模型，在后续的工作中可以在球齿轮顶部加装喷头装置，然后考虑水的重力、空气阻力、出水口处水的压力以及速度等因素，设计出不同轨迹的喷泉。
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user: 6. 结论 1) 提出了一种基于球齿轮齿盘传动的新型喷泉机，建立了喷泉机的运动学模型。 2) 求出了球齿轮齿盘机构的运动规律，通过ADAMS仿真实验，验证了模型的有效性，为控制喷泉运动提供了理论基础。 图9. M点在Z轴理论值与仿真值变化曲线 图10. M点在X轴理论值与仿真值变化曲线 图11. P点做螺旋上升运动轨迹图 图12. M点在Z轴理论值与仿真值变化曲线 图13. M点在X轴理论值与仿真值变化曲线 3) 结合喷泉机实物的相关参数，对喷头轨迹进行设计，反求出了电机的变化规律，为采用PLC控制电机驱动喷泉机提供了依据。
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user: 摘 要 在双创背景下，高校的实践教学模式的改革与创新一直是备受关注的问题。本文章以厦门理工学院为研究对象，通过引导学生以赛为学的方法，应用型本科学科竞赛与创新项目相结合，研究如何改革传统教学模式，推动实践教学模式，培养高校人才的教育问题。 关键词 :学科竞赛，创新，教学模式 Copyright © 2017 by authors 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 在国家提倡“大众创业，万众创新”的背景下，国家愈来愈重视高校大学生的创新能力和综合实践能力，因此对于如何培养高校人才，在何等环境条件下培养何等人才，成为了许多高校及每位高校教师值得进一步思考并且研究的问题。本研究以厦门理工学院学子为教育中心，以应用型本科学科竞赛与创新项目为推动实践教学改革的核心，探索新教学模式的改革。
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user: 2. 传统教学模式存在的主要问题 虽然新课程改革已经全面实施，但目前大多数的数学课堂教学仍然没有摆脱传统教育思想的束缚，依旧存在着教条化、统一化、静态化、孤立化和脱离学生的现实生活 [ 1 ] 等主要问题，从而导致学生身心发展的藩篱，使学生缺乏动手能力和创新能力。 2.1. 传统教学模式的教条化 在高校教学课堂上，依旧还是实施教师教，学生听的模式。教师教什么内容，学生就学习什么内容，一切跟着教师的教学步伐走，从未怀疑过教师教学内容的真实性。这种传统的教学模式，不仅限制了学生的学习思维，也束缚了学生的学习能力。 2.2. 传统教学模式的无差异化 在教育学中，一直强调因材施教，要求注重学生的个体差异，但是传统教学模式却一直无视学生的个体差异。用统一的教学方案，统一的教学标准，统一的试卷答案来培养“高等人才”，这无疑使每一位学生都从统一的模子雕刻出来，并不是国家所想要的高等教育人才。 2.3. 传统教学模式的空洞化 传统教学注重书本知识的传授，脱离了学生的实际生活，使得教学知识不生动，学生学习起来也相对比较吃力，并且容易遗忘。以至于不懂得原理，又为了应付考试，学生只能死记硬背教学内容，这也是教师不愿看到的。
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user: 4. 取得成果分析 4.1. 对于学校 厦门理工学院是一个以“项目带动”方式引导学生参加各类学科竞赛，围绕学生主体、教师主导、企业参与、氛围营造、品牌引领等环节，构筑“一个目标”、“六个结合”、“三项保障”为一体的学科竞赛体系，实现竞赛活动系统化、长效化和品牌化。在此基础上，我校还率先成立福建省高校大学生创新创业园区，经过七年多的摸索和实践，构建了以“大学生创新创业园”为载体的校企共同参与的集学科竞赛、创业与职业发展教育、创新创业训练计划以及创新创业研究为一体的创新创业教育体系。 全国性学科竞赛和创业项目多数是面向全国大学生的群众性科技活动，并且内容紧扣教学内容与教学环节，注重理论联系实际，体现了基础教学知识与综合能力的结合、设计计算与制作测试的结合、某一专业基本内容与多专业内容的结合、传统思想与新型思想应用的结合。 4.2. 对于学院 作为数学专业的学院，在每年组织和参加数学建模以及数学学科竞赛的同时，更应紧密联系人才培养模式，推动实践教学模式的改革。并可以通过竞赛成绩的取得，来体现学校在人才培养模式、教育教学的改革方向和教学效果，尤其是在实践教学改革方面的成果。
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user: 5. 总结 过去一成不变的教学模式弊端已逐步显露，高校的实践教学模式需要的是不断的改革与创新，通过应用型本科学科竞赛与创新项目相结合，改革传统教学模式，推动实践教学模式，培养高校人才。
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user: 项目来源 校级项目。项目号：JGY201648。项目名称：应用型本科学科竞赛与创新项目联合推动实践教学模式改革的研究。
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user: 摘 要 本文通过介绍众多研究者对青藏高原地区多年气候变化的研究成果，归纳出了该地区从末次间冰期(125~75 ka BP)到2014年来的气候变化趋势和气候突变状况。通过分析尹云鹤等对青藏高原地区的气候变化的预测模型 [ 1 ] ，总结出了该地区未来几十年内气候变化的趋势。分析表明：从末次间冰期(125~75 ka BP)到2014年来，青藏高原气候变化的总体趋势是气温升高且区域性特征增强。在末次间冰期，青藏高原气候变化剧烈，降温迅速且升温缓慢；到了近代，气温有加速上升的趋势，降水量波动变化较小，降水增加主要体现在春季和冬季。根据SRES A1B、A2、B2等不同情景预测的结果表明青藏高原地区在21世纪向湿暖方向发展，降水量增加并在21世纪中期达到最大值。 关键词 :青藏高原，气候变化，气温，降水 Copyright © 2017 by authors 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 气候预测是一个世界难题，作为继南极，北极后的地球“第三极”，青藏高原气候变化对全球特别是亚洲的气候变化有很大的影响，被誉为全球气候变化的“驱动机”和“放大器”。从19世纪末到20世纪80年代，全球的平均气温上升大约0.6℃ [ 2 ] ，以全球变暖为标志的全球环境变化对全球生态系统以及人类社会有巨大的影响，这引起了众多各界人士、政府的广泛关注。而在全球变暖的形势下，研究者们对青藏高原气候变化的研究尤为重视，这主要是由于三江(长江，黄河，澜沧江)源区地处青藏高原腹地，三江源对我国长江和黄河中下游地区经济、生态等可持续发展有重要的作用，素有“中华水塔”之称 [ 3 ] 。整个青藏高原分布在中国境内部分的面积约为257万平方千米，平均海拔在4000~5000米，主要包括西藏自治区，四川省西部，云南省部分地区及青海省的大部分地区，新疆维吾尔自治区，甘肃省部分地区。 近年来我国学者运用多种方法，以研究青藏高原气候变化特征、原因、趋势为主，分析预测百年内该地区气候变化。总体来看，前人的研究多集中在气候变化的平均特征等方面，对不同气象要素的区域差异研究较少，同时气象资料的时间局限性也使得研究结果有所差异。本文集合多位研究者多年来关于青藏高原地区气候的研究成果，系统地总结出了该地区从百万年前到21世纪各气候要素(气温、降水)的变化趋势，对年际、季节、空间气候变异特征进行了统计分析，并预测出了百年内青藏高原地区气候变化的趋势。
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user: 2. 研究方法 气候变化是一个十分复杂的问题，随着时间尺度的变化，气候变化同时存在线性与非线性变化。线性变化主要包括趋势变化和周期变化，非线性变化主要表现为突变现象和气候相对稳定性。通过结合众多研究资料可以发现，对青藏高原地区近2000年的气候周期性检测方法主要有：对古气候的分析主要是通过那个时期的冰芯(古里雅冰芯，格陵兰冰芯，敦德冰芯)，树轮，沉积物，冰川活动，孢粉等队气候进行检测，比如王苏民等根据对希门错沉积物综合分析发现湖泊色度对水温变化敏感，由此反应了青藏高原2000年前古气候变化 [ 4 ] 。近代气候检测主要是通过气象站收集数据，再通过某种或几种方法模型来处理数据，最后直观反应变化特征。近年来，青藏高原地区主要气象站已有65个，虽然气象站观测数据能够帮助我们分析并预测气候状况，但是由于气象站数据时间尺度短，所以在研究中差异性是存在的。 近代气候检测方法主要分为趋势检测和突变点检测。其中趋势检测主要是用来研究一段时间内气候的一个均值状态。突变点检测主要是研究气候非线性变化。气候突变是普遍存在的。它是气候中的一个重要现象，但直到现在也还是没有对它的严格定义。气候突变主要分为4类，1) 均值突变：气候从一个平均值到另一个平均值的剧烈变化；2) 方差突变：气候从一个方差状态到另一个方差状态的变化；3) “翘翘板”式反向振荡突变；4) 转折突变：在某一时段持续减少(增加)，然后在某点开始持续增加(减少)。而检测方法主要包括低通滤波法，滑动t检测法，Cramer法，Mann-Kendall法，R/S分析和Spearman法。低通滤波法是通过消除高频信号，使气候长期变化更有效表现，但由于不能直接给出突变点的位置，所以置信度低。Mann-Kendall非参数检验法，其优点是不用遵从特定的分布，不受少数异常值的干扰，更适合类型变量和序列变量的分布特征分析 [ 5 ] 。R/S分析主要用于判定一段时间序列是否存在趋势性成分及未来的变化趋势 [ 6 ] 。
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user: 摘 要 克氏针茅草原是旱生禾草草本群落，其旱生适应性强，在温带半干旱大陆性气候的锡林郭勒盟有广泛分布。坡向是重要地形因子之一，对克氏针茅草原植被特征和构成的影响较显著。本文选取阿巴嘎旗北部那仁宝拉格苏木阿拉坦陶高图嘎查坡向与对应植物为研究对象，基于数字高程模型(DEM)提取了研究区地形的坡向和实地调研样地数据，分析了二者的相关关系。结果表明：坡向的影响较明显，种的平均盖度为阴坡 > 半阴坡 > 半阳坡 > 阳坡，而相同坡向之间差异不明显，种的平均高度为阳坡 >半阳坡 > 半阴坡 > 阴坡，而相同坡向之间差异不明显。其优势种在阴坡上以禾本科的羊草、克氏针茅、碱茅、糙隠子草，莎草科的寸苔草，豆科的小叶锦鸡儿为主，半阴坡由禾本科的克氏针茅、羊草、冰草，莎草科寸苔草和菊科冷蒿构成，阳坡主要由禾本科的克氏针茅、羊草、糙隠子草、冰草，旋花科的阿氏旋花，藜科木地肤构成，而半阳坡则由禾本科的克氏针茅、羊草、芨芨草、糙隠子草，旋花科的阿氏旋花和菊科丝裂蒿构成。总之，克氏针茅草原不同坡向对草地群落植物种构成起着重要作用。 关键词 :克氏针茅草原，坡向，植被特征，植被构成 Copyright © 2017 by authors 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 克氏针茅草原属于丛生禾草草原，在内蒙古高原地区主要集中于典型草原地带 [ 1 ] 。植被作为地理环境的重要组成部分，与一定的地形、气候、土壤、地貌条件相适应，受多种因子的制约 [ 2 ] ，地形因子是山区植被分异的主要因子 [ 3 ] ，地形因子还表现在生物多样性分布、群落结构甚至物种的能量结构上 [ 4 ] ，而微地貌、土壤特性、光照及微立地结构的变化是造成植被小尺度异质性的非生物因素 [ 5 ] 。地形也是影响植被特征的重要因素，通过其海拔、坡度、坡向等要素来影响或改变着草地资源的优势种类的分布和组成。地形因素作为非地带性因素中最重要的因素之一，是植被格局的重要塑造力量 [ 6 ] 。利用地形特征的差异性来解释植被空间分布规律和构成，已经在景观和群落不同尺度的植被格局分析中引起学者关注，逐渐成为植被生态学研究的一项指标 [ 7 ] ；而坡向是最重要的地形因子之一，不同坡向因光照、水分、温度、土壤等差异使植被特征和构成不同 [ 8 ] [ 9 ] 。本文从嘎查区域不同坡向与相关对应的植物关系入手，以数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)为基础，结合不同地形条件下的取样数据，探讨了不同坡向对植被特征和构成的影响。
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user: 2. 研究区概况 本项目研究区为内蒙古锡林郭勒盟阿巴嘎旗北部那仁宝拉格苏木阿拉坦陶高图嘎查(44˚35'N~113˚55'E， 44˚57'N~114˚15'E)，该嘎查历来以纯牧业为主要发展，牧民的经济来源依靠牧业收入，全嘎查2015年人口221人，共有53户39个牧户浩特，劳动力为105人。该嘎查地处锡林郭勒波状高平原北部，地形以低山高平原岗洼地为主，地势由东北向西南倾斜，呈波状起伏 [ 10 ] ，海拔为1241~1483 m。气候属中温带大陆性气候，年平均温度0.5℃，最大温差超过50℃，年平均降水量220~230 mm，降水集中在5~8月。草地植被以克氏针茅(Stipa krylovii)和羊草(Leymus chinensis)为基础，谷状洼地上生长有芨芨草(Achnatherum splendens)等 [ 10 ] 。
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user: 3. 数据来源与研究方法 3.1. 数据来源 本论文数据来源是课题组在研究区进行调研的草场群落样地调查的一手资料与数字高程模型DEM采用ASTER GDEM 30m产品。根据研究区空间尺度与空间分析方法，本研究所用数据模型统一为30 m分辨率栅格数据，采用Beijing_1954，高斯-克吕格19N度带投影。草地群落样地资料数据为2010年8月份数据。 3.2. 研究方法 3.2.1. 取样法 在阿拉坦陶高图嘎查境内采用数字高程模型DEM作为取样底图，分别在不同地形因子条件下的草原群落进行了取样调查。在实地调查基础上，于2003、2007和2010年8月上中旬，在植物构成不同的阴坡、半阴坡和阳坡、半阳坡四种生境上，各设置了3个样地，共计12个样地(表1)。以上样区中进行了样方调查法，主要调查植物种类、盖度、频度、高度、密度等参数，并计算物种优势度，即优势度 = (相对盖度 + 相对密度 + 相对频度 + 相对高度)/4。 3.2.2. 重分类 重分类是对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输入。作者依据克氏针茅草原地形特点，利用分类功能对坡度栅格图、坡向栅格图进行重新分类。坡向分类：采用嘎查海拔图，首先进行表面分析提取坡向，坡向值变化范围从0˚~360˚，其中0˚代表为正北方向，坡向值按顺时针方向增加，90˚为正东方向，180˚为正南方向，270˚为正西方向。在ArcGIS的3D Analyst工具栏菜单中选择surface analyst下的aspect命令，生成研究区的坡向图。由于研究区位于地球北半球，太阳直射的坡面为南面，所以本文将坡面坡类的坡向值分为4坡类，其中315˚~45˚为阴坡，45˚~135˚为半阴坡，135˚~225˚为阳坡，225˚~315˚为半阳坡(如图1和图2)。 Table 1 Different aspect to the sampling location and habitat of Alatantaogaotu gach 坡类与坡向 位置 生境与 群落名称 高度(m) 坡类与坡向 位 置 生境与 群落名称 高度 (m) 阴坡 (315˚~45˚) 44˚41'15“N， 114˚11'45“E 西北向缓岗 顶羊针草原 1263 阳坡 (135˚~22˚) 44˚49'23“N， 114˚4'3“E 东北向岗 顶羊针草原 1342 44˚41'11“N， 114˚11'42“E 缓岗坡下羊 草芨芨草滩 1252 44˚49'42“N， 114˚4'51“E 缓岗斜坡 羊针草原 1330 44˚49'30“N， 114˚4'11“E 缓岗斜坡 羊针草原 1382 44˚49'42“N， 114˚4'8“E 缓岗斜坡 羊针草原 1338 半阴坡 (45˚~135˚) 44˚41'20“N， 114˚11'46“E 缓岗斜平地 羊针草原 1263 半阳坡 (225˚~315˚) 44˚53'32“N， 114˚4'33“E 宽洼地羊 针草原 1413 44˚49'25“N， 114˚4'6“E 缓岗斜坡 羊针草原 1340 44˚53'48“N， 114˚4'28“E 宽岗间谷 地羊针草原 1388 44˚53'26“N， 114˚4'24“E 东向岗顶 羊针草原 1426 44˚53'42“N， 114˚4'27“E 缓岗谷边 羊针草原 1395 表1. 阿拉坦陶高图嘎查不同坡向取样位置与生境 图1. 坡向图 图2. 坡向与坡类分类 3.2.3. 数据分析 用Excel进行数据处理及制图。SPSS16.0软件的One-Way ANOVA分析坡向对植物群落特征和生物量、草养分和水分特征的影响(F-检验)，并将数据表示为均值±标准误(Standard error of mean)。
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user: 4. 不 同坡向与草地植被相关分析 4.1. 不同坡向草地植物群落特征分析 克氏针茅草原不同坡向的日照时数和太阳辐射强度都不同，阳坡辐射收入最多，其次为半阳坡，再次为半阴坡，最少为阴坡。向光的阳坡和背光的阴坡，温度和草群特征有很大的差异，这主要是由于地表获得热量取决于坡向所致。从表2可知，坡向对草地植物高度、盖度均具极显著影响。阳坡草地植物群落的高度显著高于阴坡和半阴坡((P < 0.001)和(P < 0.01))，分别为后者的1.5，1.4倍而半阳坡草地植物群落也显著高于阴坡(P < 0.01)，为后者的1.36倍，和半阴坡没有显著差异；阴坡草地植物群落的盖度显著高于阳坡、半阳坡(P < 0.01)，前者分别为后者的1.6倍，而半阳坡草地植物群落盖度也显著高于阴坡(P < 0.01)，阴坡与半阴坡没有显著差异。这说明，四种生境的草地群落 主要植物平均高度和盖度存在差异。 4.2. 不同坡向与草地主要植物种的优势度 由表3可知，阴坡草地群落构成以莎草科、豆科、百合科，禾本科的植物为主，其优势种为寸苔草、小叶锦鸡儿，亚优势种为多根葱、羊草，主要伴生种为糙隐子草、碱茅等；半阴坡草地群落构成为菊科、禾本科、莎草科，其主要优势种为冷蒿、克氏针茅，亚优势种为羊草、冰草，伴生有糙隐子草、寸苔草；阳坡草地群落构成以禾本科、旋花科、百合科、藜科，其优势种为克氏针茅、羊草亚优势种为阿氏旋花、冰草，主要伴生有细叶葱、木地肤；半阳坡草地群落结构为禾本科、百合科、菊科，主要优势种为克氏针茅、羊草亚优势种为多跟葱、丝裂蒿，主要伴生植物为阿士旋花、芨芨草。阴阳坡草群由于坡向土质及阳光的照射不同其一二年生、多年生灌木半灌木或草本、旱生或中生种类都不同，可以知道在中纬度 Table 2 Relationship between altitude and cover degree of different slopes and plant communities in 201 坡类与坡向 平均高度(cm) 显著性 平均盖度(%) 显著性 阴坡(315˚~45˚) 7.185 ± 0.151 NS 10.682 ± 1.083 NS 半阴坡(45˚~135˚) 7.418 ± 0.206 9.789 ± 0.483 阴坡(315˚~45˚) 7.185 ± 0.151 *** 10.682 ± 1.083 ** 阳坡(135˚~225˚) 10.503 ± 1.157 6.791 ± 0.442 阴坡(315˚~45˚) 7.185 ± 0.151 ** 10.682 ± 10.083 ** 半阳坡(225˚~315˚) 10.126 ± 1.249 8.502 ± 0 .324 半阴坡(45˚~135˚) 7.426 ± 0.084 ** 9.789 ± 0.483 ** 阳坡(135˚~225˚) 9.976 ± 0.85 6.791 ± 0.442 半阴坡(45˚~135˚) 7.426 ± 0.084 NS 9.789 ± 0.483 NS 半阳坡(225˚~315˚) 9.572 ± 0.909 8.502 ± 0 .324 半阳坡(225˚~315˚) 9.572 ± 0.909 NS 8.502 ± 0 .324 NS 半阳坡(225˚~315˚) 9.572 ± 0.909 8.502 ± 0 .324 表2. 2010年不同坡向与植群的高度与盖度关系 Note: NS，*，** and *** mean no significant difference， and significant differences at 0.05， 0.01 and 0.001 levels， respectively; the same below. 注：NS，*，**和***分别表示差异不显著(P > 0.05)以及在P < 0.05、P < 0.01和P < 0.001水平上差异显著，下同。 Table 3 Characteristics of average grass group in the first six kinds of plant species in different slope direction and dominance value in 2010 (DV ≥ 0.01 坡类 植物学名 植物中称 生活型 平均优势度(DI) 阴坡 Carex duriuscula 寸苔草 多年生 0.134 ± 0.007 Caragana microphylla 小叶锦鸡儿 多年生 0.132 ± 0.03 Allium polyrhizum Turcz 多根葱 多年生 0.099 ± 0.002 Leymus chinensis 羊草 多年生 0.073 ± 0.03 Cleistogenes squarro sa 糙隐子草 多年生 0.042 ± 0.04 Puccinellia distans 碱茅 多年生 0.029 ± 0.03 半阴坡 Agropyron cristatum 冷蒿 多年生 0.102 ± 0.06 Stipa krylovii 克氏针茅 多年生 0.092 ± 0.03 Leymus chinensis 羊草 多年生 0.087 ± 0.05 Cleistogenes squarrosa 冰草 多年生 0.074 ± 0.05 Convolvulus ammannii 糙隐子草 多年生 0.085 ± 0.02 Artemisia frigida 寸苔草 多年生 0.048 ± 0.03 阳坡 Stipa krylovii 克氏针茅 多年生 0.259 ± 0.05 Leymus chinensis 羊草 多年生 0.142 ± 0.02 Allium tenuissimum 阿氏旋花 多年生 0.084 ± 0.05 Agropyron cristatum 冰草 半灌木 0.064 ± 0.01 Kochiaprostrata. 细叶葱 多年生 0.043 ± 0.02 Carex duriuscula 木地肤 一年生 0.024 ± 0.02 半阳坡 Stipa krylovii 克氏针茅 多年生 0.118 ± 0.03 Leymus chinensis 羊草 多年生 0.111 ± 0.05 Allium polyrhizum Turcz 多根葱 多年生 0.097 ± 0.08 Artemisia adamsii 丝裂蒿 多年生 0.049 ± 0.05 Convolvulus ammannii Desr. 阿士旋花 多年生 0.037 ± 0.04 Achnatherum splendens 芨芨草 多年生 0.034 ± 0.03 表3. 2010年不同坡向对应的优势度前六种植物种的平均草群特征 (DV ≥ 0.01) 地区，阳坡受日射较多，温度较高，水分蒸发较快，便会发展较耐旱的阳生植物群落；相反地，阴坡因接受的日射较少，温度较低，土壤湿度较大，便会发展中生的耐阴的植物群落。
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user: 5. 结论 本文通过利用2010年样地调研数据与阿巴嘎旗北部阿拉坦陶高图嘎查的ASTER GDEM数据，对不同坡向与植被特征进行了研究。坡向通过改变光照、温度，间接影响了土壤水分的含量和分布，进而对草群结构特征产生影响。本研究中的阳坡和阴坡、半阳坡和半阴坡草地植物高度、盖度差异很大，是由于阳坡和半阳坡的光照强，土壤温度高，水分蒸发大，因此有利于个体植株较大的禾本科植物的构成，如克氏针茅、冰草、芨芨草、羊草等；阴坡和半阴坡上由于光照相对弱，土壤温度低、土壤蒸发量小、湿度大，有利于个体植株较小的寸苔草和百合科的多跟葱等生长。据此认为，草地植物群落分布格局是物种对环境适应的结果，不同坡向因生境条件的差异导致草地植物构成及其生活型有差异，可导致物种多样性的差异。形成这种现象的原因主要与草地表面上热量、水分的分布密切相关。从而，阳坡和半阳坡的优势群是禾草，阴坡和半阴坡的优势群是莎草和杂草。阳坡和半阳坡，阴坡和半阴坡优势功能群的改变，也是资源利用策略改变的一种反应。本研究草地植物构成及其相关指标因坡向不同而差异明显，不同坡向间的差异，则主要是与微地形对地面太阳辐射的改变而导致的水分和温度因子的差异以及二者的相互作用相关。 总的来说，坡向等微地貌因子影响着植物特征及构成。地形地貌因子可作为克氏针茅草原植被特征和构成研究的重要因子之一，可解释地形地貌与草群变化之间的关系，对克氏针茅草原生态学研究和利用及草地综合利用改善有一定的参考价值。
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user: 摘 要 本文运用微乳液法，以柠檬酸和脲为原料成功制备出荧光碳点(CA-FCD)。对其结构和荧光性能研究结果表明：CA-FCD为无定型结构，颗粒尺寸为9.0 nm，CA-FCD在200~400 nm处有多个激发峰，其发射峰位置恒定在440 nm处，具有显著的荧光特性。该CA-FCD也展现出优异的荧光稳定性：在低浓度(0.01~0.120 mg/ml)条件下，CA-FCD受荧光物质自吸收和浓度效应影响较小；CA-FCD适合在中性及碱性(pH > 6)条件下工作；CA-FCD还具有超强的紫外耐久性(浓度为0.12 mg/ml时其半衰期为1250 min)。另外，通过原位聚合法以聚苯乙烯包覆该CA-FCD，成功得到了核–壳式结构的纳米荧光复合微球，其颗粒尺寸约为210 nm，但CA-FCD的紫外特征吸收峰发生了改变。 关键词 :荧光碳点，发光性能，微乳液法，聚合 Copyright © 2017 by authors 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 碳纳米材料，主要包括碳纳米管、富勒烯及石墨烯等，在生物传感、纳米技术和药物分离领域有很普遍的应用，引起了人们广泛的关注 [ 1 ] [ 2 ] 。荧光碳点(FCD)作为新型的荧光碳纳米材料，具有良好的发光性能与小尺寸特性，而且还具有很低的生物毒性与无光眨眼性能。近年来，随着纳米科技的日益发展，荧光纳米材料被广泛应用于显示技术、半导体照明、激光器以及细胞的荧光标记 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。荧光碳纳米颗粒的合成方法非常多，总结起来有两类 [ 6 ] 合成方法，包括自上而下 [ 7 ] [ 8 ] 和自下而上 [ 9 ] [ 10 ] 两种方法。自上而下的方法包括：激光灼烧法、电弧放电法、电化学法、机械粉碎、球磨或化学氧化法。自下而上的方法包括；灰烬的氧化或腐蚀法、热解有机物法、微波合成法、超声法以及掺杂法等。荧光碳纳米材料是近十年来新兴的荧光材料，纵观众多与荧光碳纳米颗粒相关的文献，研究多集中在用不同原料及不同制备方法得到的FCD的光学性质的研究，其他性质研究较少；FCD的发光机理不明确，还存在很多争论。目前的研究都把创新点儿集中在碳源的寻找，制备方法的优化，FCD性能的优化以及对FCD相关应用 [ 11 ] 的探索等方面，没有关于使用高聚物包覆荧光碳点的报道。聚苯乙烯高分子微球具有比表面积大、吸附性强、凝集作用大及表面活性强等特性。单分散聚苯乙烯微球在多个领域有着广泛的应用前景，尤其是在生物医学 [ 12 ] [ 13 ] 、生物检测 [ 14 ] 和纳米器械 [ 15 ] 等领域的应用，关于以其为基的纳米复合材料的研究是一个热点研究领域。 本文运用微乳液法使用柠檬酸和脲合成荧光碳点(CA-FCD)，并研究了其微观形貌和结构，重点研究了其荧光稳定性包括吸收稳定性、pH稳定性和紫外耐久性。同时，也尝试采用原位聚合法，使用聚苯乙烯包覆CA-FCD，形成复合荧光纳米微球，并对复合物的相关性质进行了初步探索。
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user: 2. 实验 2.1. 实验药品和仪器 试剂：苯乙烯和十二烷基硫酸钠为化学纯；过硫酸钾、碳酸氢钠和环己烷为分析纯；一水合柠檬酸(国药集团化学试剂有限公司，纯度99.5%)；脲(国药集团化工试剂有限公司，纯度99.0%)。 仪器：荧光分光光度计F-4500 (日本日立)；场发射扫描电子显微镜SJ-4500 (日本JEOL)；X射线粉晶衍射光谱仪D/max-2550PC (日本Rigaku)。 2.2. 实验 2.2.1. 荧光碳点的合成 本实验采用微乳液法合成一种水溶性的荧光碳点。称取一定量的柠檬酸、脲及表面活性剂，加入一定比例的去离子水和油相，放置在搅拌器上搅拌1.5 h，让体系形成稳定的乳液体系，再将其转移到高压反应釜中，在一定温度下反应一定时间。待反应结束时取出反应釜水浴冷却至室温。取一段透析管，泡在去离子水中2 h；量取一定量的碳点原液放入透析管中，透析48 h，得到处理后的碳点样品。制备过程如图1所示。 2.2.2. 荧光聚苯乙烯微球的制备 首先称取一定量的十二烷基硫酸钠和碳酸氢钠于60 ml的蒸馏水搅拌溶解，将其和5 ml透析过的碳点同时加入三口烧瓶中。用循环水式多用真空泵抽真空，通入N2，然后取一定量的提纯过的苯乙烯溶液，加入三口烧瓶中，继续通N2保护，搭建冷凝回流反应装置，水浴加热体系。最后称取一定量的过硫酸钾溶解于20 ml蒸馏水中作为引发剂，当体系温度升至75℃时，缓缓加入引发剂，保持体系温度为75℃~ 80℃，反应4 h，即可得到荧光纳米复合微球。 2.3. 表征和测试手段 使用日立F-4500荧光分光光度计和日本分光株式会社V-530紫外分光光度计测试得到荧光光谱和紫外可见吸收光谱。使用日本JEOL SJ-4500场发射扫描电镜、日本HitachiH-800透射电子显微镜和日本Rigaku X射线粉晶衍射光谱仪分别测试得到FSEM图、TEM图和XRD图谱。
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user: 3. 实验结果及讨论 3.1. CA-FCD的结构和基本荧光性能 3.1.1. CA-FCD的微观形貌和结构 图2(a)是CA-FCD的XRD图谱，从图2(a)可以看到碳点XRD的峰型比较平缓为“馒头峰”，这说明CA-FCD是无定型结构。图2(b)是CA-FCD的TEM图，从图2(b)中可以看到CA-FCD颗粒尺寸为9.0 nm。 3.1.2. CA-FCD的基本荧光性质 图3(a)是CA-FCD稀溶液置于350 nm的紫外光源下的图片，CA-FCD发出了明亮的蓝色荧光，具有良好的发光性能。图3(b)是CA-FCD的激发和发射图谱：其中黑色曲线是荧光碳点的激发曲线(EM = 450 nm)， 图1. CA-FCD的制备 图2. 微乳液法合成CA-FCDs的XRD图谱(a)及透射电子显微镜图(b) 图3. CA-FCD稀溶液在350 nm紫外灯照射下的图片(a)及CA-FCD的荧光图谱(b) (Bandpasses of slits: 2.5/5 nm， EM = 450 nm， EX = 258 nm， 300 nm， 386 nm) CA-FCD有三个分别位于258 nm、300 nm、386 nm处的激发峰；红色、粉色、蓝色三条曲线是以此三个激发峰为激发光源得到的发射曲线，可以看到发射峰位置都处于440 nm处且曲线的荧光强度非常接近，CA-FCD具有显著的荧光稳定特征。 3.2. CA-FCD的稳定性 3.2.1. CA-FCD的吸收稳定性 图4(a)是不同浓度条件下CA-FCD的荧光发射图谱，从中可知CA-FCD的荧光强度随着浓度的变化而变化，浓度越大荧光越强。图4(b)是CA-FCD稀溶液荧光强度与浓度的关系图，从中可知CA-FCD的荧光强度与浓度接近线性正相关，说明其受荧光物质自吸收和浓度效应的影响较小。 3.2.2. CA-FCD的pH稳定性 图5(a)是不同pH条件下CA-FCD的荧光发射图谱，从中可知CA-FCD的发射峰稳定于440 nm处， 图4. 不同浓度下(EX = 300 nm) CA-FCD的荧光曲线(a)及其荧光强度与浓度关系曲线(b) 图5. 不同pH条件下CA-FCD的荧光发射图谱(a)及其荧光强度与pH的关系图(b) 不随pH变化而变化；荧光强度大小受到pH的影响。图5(b)是CA-FCD的荧光强度与pH的关系曲线，从其中可知当pH在1.0~6.0时CA-FCD的荧光强度较弱，且pH越低其荧光强度越弱；当pH大于6时其荧光强度较强，说明CA-FCD适合在中性及碱性条件下正常工作。 3.2.3. CA-FCD的紫外耐久性 将CA-FCD放置于紫外光源(EM = 350~400 nm， 45 w， 三基色)下进行持续照射，每隔1 h测试其荧光强度。图6(a)是不同浓度条件下CA-FCD的荧光强度与照射时间的关系图，从中可知CA-FCD的衰减速率恒定。图6(b)是CA-FCD浓度与半衰期的关系图，从图6(b)可以看出其半衰期与CA-FCD的浓度呈线性正相关，其中CA-FCD浓度为0.12 mg/ml时其半衰期为1250 min，具有超强的荧光耐久性。 3.3. 原位聚合法合成荧光纳米复合物 图7(a)是荧光纳米复合物与CA-FCD的紫外可见吸收图谱，从中可以看到CA-FCD的紫外特征吸收峰为345 nm，而合成复合物后这一特征吸收峰消失，说明CA-FCD发光性能发生了改变。图7(b)是纳米 图6. 不同浓度CA-FCD荧光强度随时间变化的曲线(a)及半衰期与浓度的关系(b) 图7. 荧光纳米复合物紫外可见吸收图谱(a)及其FSEM图(b) 荧光复合物的FSEM图，从中可以看荧光纳米复合物微球尺寸均一，分散性良好，颗粒尺寸约为210 nm；荧光纳米复合物具有核–壳式结构，说明聚苯乙烯成功包覆了荧光碳点。
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user: 4. 结论 本文运用微乳液法，以柠檬酸和脲为原料成功制备出荧光碳点(CA-FCD)。其结构和荧光性能研究结果表明：CA-FCD是无定型结构，颗粒尺寸约为9 nm，CA-FCD在200~400 nm处有多个激发峰，其发射峰位置恒定在440 nm处，具有显著的荧光特性。稳定性研究表明：在低浓度(0.01~0.120 mg/ml)条件下，CA-FCD受荧光物质自吸收和浓度效应影响较小；CA-FCD适合在中性及碱性(pH > 6)条件下工作；CA-FCD还具有超强的紫外耐久性(浓度为0.12 mg/ml时其半衰期为1250 min)。另外，通过原位聚合法以聚苯乙烯包覆CA-FCD，成功得到了核–壳式结构的纳米荧光复合微球，其颗粒尺寸约为210 nm，CA-FCD的紫外特征吸收峰发生了改变。微乳液法制备的CA-FCD的显著的荧光特性、优秀的吸收稳定性、pH稳定性和荧光耐久性使它在相关领域拥有巨大的应用潜力。本文创新性地尝试使用高聚物合成了荧光纳米复合物，探索了研究荧光碳纳米材料的新领域。
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user: 致 谢 在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师周兴平老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，周老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了周老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢！