DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 天然气水合物作为一种新能源，已经引起了政府、各大公司和高等院校的广泛注意，他们纷纷开设相关研究部门和新学院以加强水合物方面的研究。有关水合物的开发也随即成为热点。天然气水合物，简称水合物，又称“可燃冰”，是由水和天然气在高压低温环境条件下形成的冰态、结晶状笼形化合物(图1)。天然气水合物主要分布在深水(>300 m)的海洋地下和永久冻土带，天然气水合物常常以甲烷水合物为主，其包络的气体以甲烷为主，与天然气组成非常相似，这种化合物分子量小，化学成分不稳定。分子式M·nH 2 O。 海洋天然气水合物资源量十分巨大，通常是陆地冻土带的一百倍以上 [ 1 ] [ 2 ] 。天然气水合物的显著特点是分布广、储量大、高密度、高热值。1 m 3 天然气水合物可以释放出164 m 3 甲烷气和0.8 m 3 水，所以天然气水合物，特别是海洋天然气水合物被普遍认为将是21世纪的替代能源。因此，了解天然气水合物的开采尤为重要。 天然气水合物开采的基本思路都是首先考虑如何使储藏在沉积物中的天然气水合物分解，然后再将天然气采至地面。一般来说，人为地打破天然气水合物稳定存在的温度压力条件，即相平衡条件，造成其分解，是目前开采天然气水合物中天然气资源的主要思路。
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user: 3. 结论与展望 (1) 综合应用热激发法与降压法是目前水合物藏开采较为经济的方法。热激发开采法在解决其热利用效率上还有很长的路要走，目前的局部加热，不利于水合物藏的大规模开采；降压法对水合物藏本身有明显的限制，但却是一种适于大规模开采的技术。 图3. CO 2 分子置换天然气水合物中CH 4 分子示意图 (2) 水合物抑制剂法是常见开采方法中研究较弱的一种方法，可以降低初始输入能源，但其作用缓慢，费用太高。因此，水合物抑制剂法作为水合物藏的开采方法，还需要进行大量的研究。目前，已在这方面做了一些尝试，试图找出更经济有效的新型抑制剂。 (3) 目前如何提高置换速率和置换效率和开采安全性是CO 2 置换CH 4 水合物研究的难题。 (4) 天然气水合物藏的各种开采方法，不论是常见的水合物开采方法，还是最近提出的开采新方法，都是从技术可行性角度出发提出的，开采天然气水合物的经济可行性还是困扰人们的一大难题。现阶段天然气水合物藏还没有找到一种经济可行的开采方法，仍处在研究阶段。但可以确定的是将多种原理和方法联合开采是今后的发展趋势，也必将展现出诱人的前景。
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user: 摘 要 本文研究一类具有分布时滞的三阶非线性泛函微分方程解的渐近行为，利用推广的Riccati变换和Young不等式，通过积分平均方法，获得了泛函微分方程一些新的振动性判据，改进和推广了最近文献中的一些结果。 关键词 :三阶中立型微分方程，振动准则，Riccati变换，Young不等式 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 本文讨论如下非线性泛函微分方程 ， (1) 解的渐近行为。本文将假设如下条件成立： ， ，且满足 ;(2) 且满足 ； 为两个正奇整数之比。 ，满足 ， ；记 ， ； 关于 在区间 内单调递减，满足 及 ； 且存在一个正常数 使得： . 称 是方程(1)的解，是指存在 ，使得 ， ， 并且在 满足方程(1)。本文仅考虑方程(1)中，满足 的解。 称方程(1)的解是振动的，若它在 上有任意大的零点，否则称它为非振动的，若它的每一个解 是振动的或满足 ，那么方程(1)称为弱振动。 近年来，对于泛函微分方程的解的振动性研究受到了国内外学者的广泛关注(见文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] )。 但是关于三阶中立型时滞微分方程的振动性结果相对较少。在文 [ 4 ] [ 5 ] 中，作者在 的假设下 给出了方程(1)振动的若干充分条件。在文 [ 6 ] 中，作者在 的情形下研究了方程(1)振动行为。本文的目的是在条件(2)下，利用推广的Riccati变换及Young不等式，运用积分平均方法，得到新的关于方程(1)解的振动准则，改进和推广文献 [ 5 ] [ 6 ] 中的相关结果。
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user: 2. 主要引理 引理1 设 是方程(1)的一个最终正解，那么当 充分大时， 必满足下面三种结构之一： (I) ； (II) ； (III) 。 证明：设 是方程(1)的一个最终正解，当 充分大时，有 ， 那么 是单调递减的，故当 充分大时， 定号的，由于 ，则有 或 . 若 ，则 是单调递减的，故当 充分大时， 定号，即： 或 。下面我们证明当 充分大时仅有： 。 事实上，如若不然，则 ，而 。由泰勒公式可知，当 充分大时， ，这与 矛盾。 因此，当 充分大时， 最终有结构(I)或(II)或(III)。■ 引理2若 是方程(1)的一个最终正解，设 满足结构(II)，如果 ，(3) 则有 。 引理2的证明完全类似 [ 5 ] 引理2的证明，因而省略证明。 ■
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user: 3. 主要结论 记 ，称二元函数 是属于 类函数，如果 满足 (i) ， ； (ii) ，存在 ， ，使得 . 定理1，若假设条件及(3)成立，并且存在 以及 ， ，满足： ，(4) 其中 ， ， 。那么，方程(1)的任何解 或者是振动的或者 。 证明：假设方程(1)存在非振动解 ，则 为最终正解或最终负解.不失一般性，假设 为最终正解(若 为最终负解，用相同的方法得到同样的结论)。我们不妨假设对一切 有， 。 由引理1可知， 有结构(I)或(II)或(III)，若 有结构(II)。那么由引理2有 . 下面我们分别讨论 具有结构(I)或结构(III)的情形。 情形1：不妨假设当 时 满足结构(I)，即： 。 显然 是单调递增函数，且 。则有 . (6) 由假设条件得到 . 由于 是单调递减函数且 时 即 ， (7) 两边同时对 在区间 上积分，可得 ，则 是单调递减函数。因此，当 时，有 ，即对任意的 ，有 . (8) 将(8)式两边同时对 在区间 上积分，可得 ，即 . (9) 由(8)、(9)得：对任意的 . (10) 取 ，则有 .(11) 记 . (12) 由(11)式，有 . 则对任意的 有 . (13) 而 . 令 ，由Young不等式得 ， 即 . (14) 联立(13)式，有 .(15) 利用 的单调性，对任意 . 因而可得如下不等式： . 这与(4)矛盾。 情形2：假设当 时， 满足结构(Ⅲ)，即： 。 同情形1，由于 是单调递减函数，则当 时有 即： ， 两边同时对 在区间 上积分，可得 ，则 是单调递减函数，即 . (16) 由(6)，(9)得 ， 结合(16)，因而有 . 用情形(1)取 ，则有 . 类似于情形1的证明，我们可以得到与(4)矛盾，因此方程(1)振动。■ 定理2 若假设条件及(3)成立，并且存在 ，对任意 有 ， (17) . (18) 并且 ， (19) ， (20) 其中 如定理1所定义， ，则方程(1)的解振动或趋于零。 证明：情形1：若 满足结构(I)，由假设对任意的 根据定理1的证明中定义 如(12)及 ，由(13)有 ， 则 ， (21) 由(15)，有 有： 。 记 . 由(19)、(21)，则有 . (22) 现在假设 ， (23) 由假设可知，存在 ，使得 . (24) 由(23)式可知，对任意正常数 ，存在 ，使得对任意 有 . 那么，对任意的 . 由(22)式可知，存在一个 。使得对任意的 ，有 . 故 . 由于 是任意正常数，因此 . 又完全类似 [ 4 ] ，有 . 这与(22)矛盾，所以 . (25) 由(20)式 . 这与(19)式矛盾。 情形2：假设 满足结构(Ⅲ)，由定理1的证明结果与情形1的证明类似，我们可以得到相应的结论。 ■
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user: 摘 要 基于算子分裂思想，本文提出了求解Allen-Cahn方程的两种高效算子分裂格式。首先将此方程分裂为线性项与非线性项两个部分：对线性部分，通过二阶中心差分法与四阶紧致差分法分别进行数值计算，并利用傅里叶方法给出了稳定性的分析；对非线性部分进行精确求解。最后，通过数值算例比较两种算子分裂格式的数值解差异以及运行效率，而且验证了两种格式满足能量递减规律。 关键词 :算子分裂算法，热传导方程，帕德逼近，四阶紧致差分格式，能量递减 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 Allen-Cahn方程是一类非齐次半线性泊松方程。1979年，为了描述晶体中反相位边界运动，Allen和Cahn [ 1 ] 引入了Allen-Cahn方程。该方程是材料科学中描述流体动力学问题和反应扩散问题的一类重要方程，且在描述生物种群的竞争与排斥现象 [ 2 ] 、河床的迁移过程 [ 3 ] 等许多扩散现象的研究中也提出同样的数学模型。对Allen-Cahn方程的研究是在上个世纪七十年代以后开始的。 设基本能泛函为E(u)，是由u离开物相的惩罚项F(u)和扩散项∇u决定，可表示为： (1) 其中 关于u求导得到 。作图得F(u)的图像如图1所示。从而 为图像的稳定点，也是极小值点。 图1. 的图像 通过对式(1)进行变分、Taylor展开从而可得到如下Allen-Cahn方程： (2) Allen-Cahn方程广泛运用于处理各种问题，例如图像分析 [ 4 ] ， [ 5 ] ，平均曲率-流量 [ 6 ] ，和晶体生长 [ 7 ] 。人们在对Allen-Cahn方程进行数值计算时，采用算子分裂算法 [ 8 ] 进行方程的求解计算，能够将一个复杂的算子分裂成几个较简单的子算子之积，从而把一个复杂的数学物理问题分裂成一些简单的问题来求解。它既适用于典型的双曲型方程和抛物型方程，也适用于更为复杂的方程的初边值问题，且分裂后的方程更加容易求解、格式灵活、稳定性好。 经典的算子分裂格式有Marchuk-Strang分裂格式、Trotter-Lie分裂格式 [ 9 ] ， [ 10 ] ， [ 11 ] ， [ 12 ] 以及对称加权分裂格式 [ 13 ] ， [ 14 ] 等。本文采用二阶精度的Marchuk-Strang算子分裂格式 [ 15 ] ，将原始方程分裂为线性部分和非线性部分。其中线性部分的数值解算子记为 ，非线性部分的精确解算子记为 ，则上述问题可通过以下三步格式进行求解，即 (3) 该算子分裂算法的主要优点是算子 与算子 可以分别通过不同的数值计算方法进行求解。这里我们对线性部分 采用构造差分的方法，实验证明Crank-Nicolson格式 [ 16 ] 是最为稳定，且误差值是最小的。本文采用的高精度有限差分方法是紧致差分法。最后，通过数值实验比较了两种格式数值解差异及运行效率。
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user: 2. 算子分裂法求解Allen-Cahn方程 2.1. 两种求解Allen-Cahn方程的高效算子分裂方法 运用算子分裂方法 [ 17 ] 求解Allen-Cahn方程数值解具体过程如下： 1) 计算前半步算子 ，其中 ； 2) 计算完整一步算子 ，其中 ，且 ； 3) 计算后半步算子 ，其中 ，且 ； 在Allen-Cahn方程 中，根据上述算子分裂算法，可将方程分解为： 热传导方程 (4) 和非线性方程 (5) 因此，Allen-Cahn方程的求解可通过3个子步实现 [ 18 ] ，即： (6) 或者 (7) 其中热传导方程 可通过下文2.3及2.4节的格式计算得到。非线性方程 可通过如下解析式 [ 19 ] 得到： (8) 2.2. 二阶中心差分格式计算热传导方程 取空间节点数为N，空间步长为 ，空间节点可表示为 。取时间节点数为M，时间步长为 ，时间节点可表示为 。同时记 。 令： (9) 则方程(4)有如下CN格式： (10) 容易验证上式精度为 ，进一步化简可得： (11) 为进一步验证格式的有效性，将对其做收敛性分析。 定理1. 差分方程按谱范数稳定的充分必要条件是对于任意均成立 ， ，均成立： 证明： 令 ，式(11)可化为： 利用Fourier方法，令 ，得： 由此得到增长因子： 从而 ，此格式无条件稳定。 由于 是精确求解，所以此定理表明整个分裂算法的格式都是稳定的。 2.3. 四阶紧致差分格式计算热传导方程 上文2.2节所用格式得到的精度为 ，为了提高计算精度，本节引入如下四阶帕德逼近格式： (12) 结合(12)及CN格式，可得求解 的如下高阶紧致差分格式： (13) 容易验证上式精度为 ，进一步可化简得： (14) 为进一步验证格式的有效性，将对其做收敛性分析。 定理1. 差分方程按谱范数稳定的充分必要条件是对于任意均成立 ， ，均成立： 证明： 令 ，式(14)可化为： 利用Fourier方法，令 ，得： 由此得到增长因子： 从而 ，此格式无条件稳定。 由于 是精确求解，所以此定理表明整个分裂算法的格式都是稳定的。
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user: 4. 结论 本文利用算子分裂算法将Allen-Cahn方程分解为两个子问题，然后用二阶中心差分格式和四阶紧致差分格式求数值解，并利用傅里叶方法给出了稳定性的分析。最后，通过数值算例比较两种格式的误差和CPU时间及验证其数值解满足能量递减规律。在本文中对算子分裂算法列出了详细的计算步骤，通过第一个算例对两种算子分裂格式的优缺点进行了细致的比较，对比分析之后，我们发现采用格式CII-BAB的误差最小，且能有效减少计算时间。通过第二个算例，说明不论采用哪种格式进行迭代计算，得到的能量函数都满足递减的规律，其数值解也呈现对应的变化。本文对Allen-Cahn方程的求解方法，也能为我们今后解决同类问题提供了简单的途径和有力的支持。
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user: 摘 要 钛金属具有优异的机械性能和良好的生物相容性，是医用植入材料的理想备选材料。通过阳极氧化手段在钛金属表面制备有序的纳米管结构能够调控多种细胞在其表面的粘附和生长行为。本研究以丙三醇，氟化铵为电解液制备出均匀有序的二氧化钛纳米管薄膜(TNT)，制得的TNT管径约为100 nm。随后分别在300℃、450℃和600℃ 3个不同温度下进行热处理，得到三种不同晶型的纳米管薄膜。经过血小板粘附、平滑肌细胞增殖等一系列评价表明300℃热处理得到的锐钛矿晶型结构的TNT能够有效的抑制平滑肌增殖，600℃热处理的金红石晶型为主的TNT能够有效的抗血小板粘附。本研究可以为钛纳米管阵列在心血管植入材料中的应用提供理论支持。 关键词 :二氧化钛纳米管，热处理，生物相容性，血小板，平滑肌细胞 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 冠心病是目前全球死亡率最高的疾病，随着生活水平的提供，冠心病的发病率也逐年升高，大大威胁着人类的健康和生命 [ 1 ] 。运用微创介入治疗技术在冠脉狭窄部位植入血管支架是目前治疗冠心病的一种有效的手段 [ 2 ] 。然而，晚期血栓和再狭窄等并发症的发生影响了血管支架介入治疗的临床远期疗效，因此解决血管支架临床应用中晚期血栓和再狭窄依然是支架开发中的一大难题 [ 3 ] 。血管支架植入过程中血管内皮的损伤和炎症导致的平滑肌细胞增生和支架材料的血液相容性不足是再狭窄和晚期血栓发生的一个主要因素 [ 4 ] [ 5 ] 。因此血液相容性良好，同时能够抑制平滑肌细胞增生的支架材料是开发心血管器械的理想材料。 钛具有良好的机械性能，优异的抗腐蚀性能和良好的生物形容性，被作为医用植入材料进行大量的研究 [ 6 ] 。用阳极氧化技术可以在钛金属材料表面制备高度有序的纳米管结构，纳米管的管径为20250 nm，深度可达到1 mm。有研究表明在钛表面的氧化钛纳米管阵列(TNT)，能够更有效的促进成骨细胞的粘附和增殖等 [ 7 ] ，TNT还可以抑制白细胞的激活和炎症因子的分泌 [ 8 ] ，具有较低的免疫原性。Peng等研究发现，TNT还可以选择性的促进内皮细胞的增殖和迁移，同时抑制平滑肌细胞的生长和限制平滑肌细胞的尺寸 [ 9 ] 。这些研究表明，这种特殊结构的氧化钛纳米管在新型支架材料或心血管植入器械的开发中具有很大的应用前景。热处理温度对二氧化钛纳米管的晶型结构和表面特性均有一定的影响 [ 10 ] ，细胞在不同晶体结构和表面特性材料表面的生长行为差异很大 [ 11 ] [ 12 ] 。但是目前尚未见关于不同热处理温度对于TNT表面血管细胞生长行为影响的研究。本研究采用3个不同温度对阳极氧化法制得的TNT薄膜进行热处理，研究不同的热处理温度对TNT表面特性、晶体结构和生物相容性的影响。
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user: 2. 材料 钛箔，纯度99.5%，厚度50 μm，由陕西宝鸡有色金属有限公司提供；氯化铜、氟化铵，分析纯，由成都科龙试剂有限责任公司提供；所用血液由成都市血液中心提供。
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user: 3. 方法 3.1. 氧化钛纳米管薄膜的制备 将钛箔用剪刀剪成4 cm × 5 cm的片材，并依次用丙酮、无水乙醇、去离子水在超声清洗设备中超声清洗各5~10 min，每种试剂清洗三次，除去表面油渍污渍，密封保存备用。 按照如表1所示的浓度配制电解液，以钛箔为阳极，对阴极为石墨，将电压设置为20 V进行阳极氧化处理3 h。 3.2. 热处理 将经过阳极氧化后的样品通过300℃、450℃、600℃的高温处理4个小时，取出样品分别用丙酮、酒精和去离子水超声清洗3次每次3 min，烘干保存备用。 3.3. 薄膜表面形貌，晶体结果和化学组成性能评价 本文采用Perkin Elmer 16PC型X射线光电子能谱仪，对样品表面各种元素的百分含量进行测量；采用Quanta200型环境扫描电子显微镜(荷兰FEI公司)，对样品的表面形貌进行表征；本文采用X射线衍射仪(X-Ray Diffraction，XRD，型号：荷兰PhilipsX’ Pert Pro)对材料的晶体结构类型进行分析，采用小角度掠射(0.5)，扫描范围20˚~80˚，扫描步长0.03˚。 3.4. 血小板粘附与激活 取新鲜人血并于1500 r/min离心15 min，取上清液，获得富板浆(PRP)；各取富板浆50 μL滴加至样品表面，放入恒温水浴过37℃孵育1 h；孵育结束后用PBS清洗样品三次，洗去表面物理吸附的血小板；清洗结束后再用2.5%的戊二醛溶液室温固定过夜；将固定好的样品用PBS洗净吹干，进行P选择素染色观测血小板粘附和激活情况。 LDH法检测血小板粘附定量分析：在各样品表面加入60 μL PRP，并在37℃孵育45 min后用PBS清洗样品表面三次。随后在样品表面滴加40 μL的Triton-X-100 (稀释到1%)处理5 min后，取出25 μL的裂解液加入预先加有200 μL NADH和丙酮酸钠的96孔板中，用酶标仪读取其在340 nm处的吸光度。 3.5. 平滑肌细胞生长行为评价 将取自于人脐动脉的平滑肌细胞分别滴入装有样品的24孔板中，并置于恒温细胞培养箱中培养1 d和3 d。之后，取出样品，吸取细胞悬液，每孔加入350 μL含有10% (体积分数)CCK-8试剂的M199全液。恒温培养箱中孵化4 h后，溶液移入96孔板中，用酶标仪读取其在450 nm处的吸光度。 取出培养平滑肌细胞不同时间的样品，用磷酸盐缓冲液洗去未粘附的细胞，用2.5%的戊二醛溶液固定。在样品表面滴加50 μL罗丹明试剂，避光静置15 min，清洗3次，避光保存。用荧光显微镜观察平滑肌细胞并拍照。
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user: 4. 结果与讨论 4.1. 氧化钛纳米管薄膜材料学分析 XPS检测结果如图1所示，经过阳极氧化后钛金属表面出现了C1s、Ti2p、O1s、F1s的光电子峰，其中C和F的引入可能是由于电解液中存在丙三醇和氟化铵，而在阳极氧化的过程中电解液的组分会参与钛纳米管的形成过程，因此出现了C和F的光电子峰。 Table 1 The composition of the electrolyt 试剂 氯化钠 氟化铵 丙三醇 去离子水 浓度 0.58 g 1.5 g 120 ml 30 ml 表1. 电解液成分 图1. TNT表面XPS结果 SEM的检测结果显示，钛金属作为阳极在丙三醇和氟化铵的电解液中经过4个小时的氧化过程，在其表面形成了氧化钛的纳米管阵列(图2)。由图a可以发现经过阳极氧化处理获得的纳米管的内径约为80~100 nm，管壁约为20 nm左右。随后对获得的钛纳米管分别进行300℃、450℃和600℃的退火处理。通过退火后的扫描电镜照片可以看出，不同温度的热处理后钛纳米管的结构依然存在，表面形貌、管径和管壁的尺寸变化不大。 XRD结果表明(图3)，经过阳极氧化制得的纳米管阵列在退火前没有出现锐钛矿、金红石或板钛矿的衍射峰，证明该方法制得的TNT没有晶体结构是无定型结构，经过300℃热处理后，XRD的结果中出现了锐钛矿晶型的衍射峰，说明经过300℃热处理后，纳米管阵列由无定型结构转变为锐钛矿结构。从450℃热处理后的XRD结果可以看出，450℃退火后氧化钛纳米管中同时出现了锐钛矿和金红石两种晶型结构，其中锐钛矿的晶型结构含量较高，为主要的晶体结构。从600℃热处理的结果可以看出，600℃退火后氧化钛纳米管的结构中同时存在锐钛矿和金红石两种晶型，其中金红石结构含量较高。XRD的结果说明，通过热处理可以使阳极氧化获得的无定型结构的钛纳米管转变为具有一定晶型的钛纳米管阵列。在退火温度较低时，形成的为锐钛矿晶型，而随着退火温度的升高，则逐渐出现金红石型的晶体结构，热处理温度越高金红石的含量越高。这是由于锐钛矿晶型为亚稳相，而金红石晶型为热力学稳定相 [ 13 ] 。当退火温度升高时，晶体表面的表面能升高，金红石相在锐钛矿相的界面成核然后逐步扩散至锐钛矿相内部 [ 14 ] 。这种转变过程是很缓慢的，因此随着温度升高呈现出金红石相逐渐的趋势。 4.2. 血小板粘附和激活评价 随后，对阳极氧化获得的四种纳米管表面的血小板粘附和激活情况进行了评价，其中图4(a)为各样品的免疫荧光染色，图4(b)为各样品的LDH检测结果。从免疫荧光染色的结果(图4(a))可以看出平板钛金属、未热处理和300℃热处理的钛纳米管表面有大量激活的血小板粘附，并且血小板呈现出大量聚集的状态，证明这三种样品表面的血小板激活程度较高。而450℃和600℃热处理的纳米管表面血小板的激活数量相比与其他三个样品较少，600℃热处理的纳米管表面血小板的激活数量最少。LDH血小板粘附数量检测的结果如图(4(b))所示，看以看出未热处理的TNT表面粘附的血小板的数量明显低于平板钛表 图2. TNT与300℃、450℃、600℃不同温度热处理后TNT的SEM结果(A：TNT；B、C、D分别为300℃、450℃、600℃热处理后的TNT) 图3. 热处理前与300℃、450℃、600℃不同温度热处理后的XRD结果 图4. 热处理前与300℃、450℃、600℃不同温度热处理后血小板粘附与激活结果。((a) 免疫荧光染色；(b) LDH分析) 面粘附的血小板的数量。而300℃热处理的TNT表面粘附的血小板的数量相比与未热处理的TNT明显增加。而450℃热处理的TNT表面血小板的粘附数量明显少于300℃热处理的TNT表面。600℃热处理的TNT相比与其他4种样品表面血小板的粘附数量最少。血小板免疫荧光染色和LDH检测的结果表明通过不同温度的退火可以调控TNT表面血小板的粘附数量和激活情况，退火温度越高血小板粘附和激活的数量均越少。这可能与不同退火温度得到TNT的晶型不同有关，其中金红石含量高的TNT表面血小板粘附和激活的数量均较少。 4.3. 平滑肌细胞染色和CCK-8结果 样品表面平滑肌细胞罗丹明染色和CCK-8检测结果如图5所示，可以看出培养1天时，相比于平板样品，纳米管表面的SMCs数量明显较少。培养3天时，于1天的荧光照片相比，各样品表面的细胞数量均有所增加，其中平板Ti样品表面的基本被SMCs覆盖，而300℃退火处理的TNT表面的SMCs跟其他样品相比数量较少。培养5天后，平板钛表面的SMCs变得更为细长，同时呈现多层生长的状态。未热处理的TNT表面的SMCs呈现聚集且多层生长的状态，样品表面部分区域无SMCs覆盖。而三种不同温度处理的TNT表面的SMCs显示出不同的生长情况。300℃退火处理的TNT表面的SMCs数量明显少 图5. 热处理前与300℃、450℃、600℃不同温度热处理后的平滑肌细胞染色和CCK-8结果(A：TNT；B、C、D组分别为经过300℃、450℃、600℃热处理后的TNT试样) 于另外两组热处理样品。而600℃退火处理的TNT表面基本被SMCs所覆盖。从CCK-8的结果可以看出，培养1天时，与平板钛相比，TNT样品表面的SMCs增殖活性均低于平板钛表面。而三种不同温度退火处理的TNT表面SMCs的增殖活性以此为600℃ > 450℃ > 300℃。不同时间点的样品表面的SMCs生长情况与1天的生长规律一致。SMCs培养的结果说明TNT的热处理温度能够影响其表面SMCs的生长行为，这可能与不同温度退火处理得到的TNT薄膜的晶型不同相关。研究表明，不同晶型的氧化钛其表面血浆蛋白的粘附行为不同，没有经过热处理的氧化钛表面在12 h后有比热处理过后的氧化钛表面更少的蛋白吸附量 [ 15 ] 。因此这三种退火温度得到的TNT可能通过调控血浆蛋白在其表面的粘附行为来干预SMCs的生长。 血栓及再狭窄是目前心血管材料临床应用中的两大难题，影响了心血管器械的远期疗效。材料表面血液相容性不足是心血管材料表面血栓产生的一个主要因素 [ 16 ] 。血小板与心血管材料相互作用是研究材料血液相容性的一个重要方面。因此血小板的粘附和激活行为是评价材料血液相容性的一个重要指标 [ 17 ] 。而再狭窄的产生则是由于血管中膜层的SMCs的过度增生和向内膜层的迁移 [ 18 ] [ 19 ] 。上述血小板粘附和激活结果和SMCs增殖结果表明，高温600℃热处理得到的金红石晶型的TNT表面粘附和激活的血小板数量更低，可能具有减少由于血小板活化而引起的凝血行为，具有更好的血液相容性。而300℃退火处理得到的TNT表面SMCs具有较低的增殖能力，能够减少SMCs的过度增殖，减少血管内膜的增生，对于减少内膜增生而引起的血管再狭窄具有积极的作用。以上研究结果表明锐钛矿相的TNT具有更好的血液相容性，而金红石相的TNT能够抑制SMCs的增殖有利于抑制再狭窄。
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user: 5. 结论 本研究对采用阳极氧化方法制备的TNT进行300℃、450℃和600℃三个不同稳定的热处理，得到了三种不同晶型的TNT薄膜，300℃退火得到的锐钛矿型的TNT表面具有良好的血液相容性，而600℃退火得到的金红石晶型为主的TNT能够抑制SMCs的增殖对于抑制再狭窄具有积极的作用。本研究通过改变TNT薄膜的晶型来调控其表明的血液相容性和细胞生长行为，可以为TNT的在心血管器械中应用提供支持。
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user: 摘 要 根据调整锚链的型号、长度和重物球的质量，确定浮标的吃水深度和游动区域及钢桶的倾斜角度的极小值。本文分为两个部分对系泊系统的设计作系统的研究。首先，在考虑单一参数变化的情况下，运用隔离法依次对传输节点的各个结构进行受力分析，其中，锚链可近似看成一条悬链线，利用泰勒级数展开进行公式处理。其次，在综合考虑风力、水流力和水深的情况下，由力和力矩的平衡条件建立模型，确定出锚链型号、长度、重物球的质量，并分析求解不同参数变化下钢桶、钢管的倾角，锚链形状，浮标的吃水深度和游动区域。最后，运用MATLAB对各个非线性方程组编写算法以及提供图形描述，并对整个模型进行了合理性检验与客观的优缺点评价，以及在其他领域的推广使用，并提出了在受力分析上的改进，提高了模型的实用性与现实性。 关键词 :系泊系统，悬链线方程，泰勒级数展开，静力平衡 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 目前常见的海洋结构物定位方法有两种：一为动力定位，二为用锚链系泊定位。但是锚链系泊定位由于其结构简单、工作安全可靠、经济性好等优点，成为在海洋中对移动式海洋结构物定位的主要形式。目前在海上油田开发、船舶防风以及援救打捞作业场布置中都有十分广泛的应用。在舰艇防风方面，单点系泊具有安全度高、位置精确、标志明显、系泊方便等特点，在援救打捞作业场布置中，利用浮筒系泊系统，给救援工作的开展既能节省时间提高效率，又能提高系统的稳定性，尤其对救援周期比较长、需频繁进出作业场的情况，其优点就特别明显。2016年全国大学生数学建模竞赛A题是通过确定在不同条件下锚链的型号、长度和重物球的质量，使得浮标的吃水深度和游动区域及钢桶的倾斜角度尽可能小，从而实现对系泊系统状态的分析。本文基于悬链线方程，在对锚链的处理中，将其近似看成一条悬链线，并利用泰勒级数展开进行公式处理。同时以分析系泊系统的静力平衡状态为主线，逐步建立理论递推模型。
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user: 2. 单个参数变化时的理论递推模型 漂浮于海平面上的浮标，在恒定的风力作用下将产生漂移运动，但由于系泊系统的牵制作用，浮标漂移至一定距离后，一定会处于某一静力平衡状态 [ 1 ] 。假设浮标在海平面上的运动为定常和慢漂运动，忽略系泊系统本身的动态效应。可以运用隔离法依次对传输节点各个结构进行受力分析，其中将上面的钢桶和钢管分别作为刚体来处理，将下部的锚链简化为悬链线，画出各自对应的受力分析图，并列出静力平衡方程组。每个结构所求的变量夹角均可以用浮标的倾斜角度和吃水深度 表示出来，为了避免复杂性，可以将这些方程提取出来，再构造一投影方程与之联立。符号说明见表1。 首先对浮标进行受力分析。假设系泊系统对浮标的拉力始终与浮标的轴线平行，以浮标质心为原点建立平面直角坐标系，具体受力见图1。由图1可列静力平衡方程： 其中， ， 为物体在风向法平面的投影面积， 为风速。由于浮标迎风面可近似认为是矩形，故 。 对于浮力： ， ， ， ， 为浮标排开水的体积， 为浮标总高度， 、 见图1所示， 为浮标底面圆半径， 为浮标的底面面积。 根据以上公式，可求得： (1) 故， (2) 对钢管1进行受力分析。其受力为浮力 、重力 、拉力 与 ，钢管1的倾角为 。以钢管1的质心为坐标原点，建立平面直角坐标系，具体受力见图2。 由图2可列静力平衡方程： 其中， ， 为钢管1排开水的体积。 由此可求得： (3) 因为 与 、 与 互为作用力与反作用力，大小相等、方向相反，由公式(1)得： (4) 同理，对钢管2、3、4进行受力分析，其受力分析图、所列静力平衡方程均与钢管1的相似，在此不再赘述，所求结果分别为： Table 1 Symbol descriptio 符号 说明 α i (i = 1， 2， 3， 4) 第i节钢管的倾斜角度 α 5 钢桶的倾斜角度 h c 浮标的吃水深度 ρ h 海水的密度 表1. 符号说明 图1. 浮标受力分析图 图2. 钢管1受力分析图 对钢管2有： (5) (6) 对钢管3有： (7) (8) 对钢管4有： (9) (10) 对钢桶进行受力分析。其受力为浮力 、重力 、拉力 与 ，重物球对其的拉力 ，钢桶的倾角为 。以钢桶的质心为坐标原点，建立平面直角坐标系，具体受力见图3。忽略重物球的浮力，其对钢桶的拉力即为自身的重力。 由图3可列静力平衡方程： 其中， ， 为钢桶排开水的体积。 由此可求得： (11) 因为 与 、 与 互为作用力与反作用力，大小相等、方向相反，由公式(1)、公式(3)、公式(5)、公式(7)、公式(9)得： 其中， (12) 对锚链进行受力分析。忽略其在水中的浮力，受到重力 、拉力 与 ，锚链末端与锚的链接处的切线方向与海床的夹角为 。以锚链与锚的链接处为坐标原点，建立平面直角坐标系，具体受力见图4。 由图4可列静力平衡方程： 求得： 图3. 钢桶受力分析图 图4. 锚链受力分析图 (13) 因为 与 、 与 互为作用力与反作用力，大小相等、方向相反，由公式(1)、公式(3)、公式(5)、公式(7)、公式(9)、公式(11)得： (14) 锚链曲线方程可近似为悬链线方程 [ 2 ] [ 3 ] ，即 (15) 其中 为锚链的线密度， 为最低点处受水平向左的拉力。 对悬链线方程进行求导以及利用弧长公式整理得： (16) 令 ，根据泰勒公式对式(16)进行展开。 由 ， ，泰勒展开式中保留前三项得： 将其带入公式(16)，整理得： (17) 当 时，用泰勒展开近似求解为： 对整体进行受力分析可得： 将锚链、钢桶、四节钢管、与浮标的吃水深度向竖直的y轴进行投影，得一投影方程： (18) 其中 表示钢桶的长度， 表示每节钢管的长度。 联立公式(2)、公式(4)、公式(6)、公式(8)、公式(10)、公式(12)、公式(14)、公式(18)，可得到非线性方程组。 由题目所给信息： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 利用MATLAB [ 4 ] 对以上8个公式组成的非线性方程组编程求解。 对于12 m/s风速对应的求解：对应于上述非线性方程组的所有未知数的取值见表2。 将所求得的数据带入公式(15)，可得锚链形状为： 利用MATLAB绘出其图形 [ 5 ] ，见图5。 浮标的移动区域为一半径为R的圆，由公式(17)求得 ；四节钢管与钢桶在水平面上的投影长度为： ， ， ，故浮标的移动区域为 的圆。 对于24 m/s风速对应的求解：对应于上述非线性方程组的所有未知数的取值见表3。 将所求得的数据带入公式(15)，可得锚链形状为： 利用MATLAB绘出其图形，见图6。 浮标的移动区域为一半径为R的圆，由公式(17)求得 ；四节钢管与钢桶在水平面上的投影长度为： ， ， ，故浮标的移动区域为 的圆。 对于36 m/s风速对应的求解：对应于上述非线性方程组的所有未知数的取值见表4。 Table 2 The resulting data of 12 m/s wind spee α/rad α 1 /rad α 2 /rad α 3 /rad α 4 /rad α 5 /rad α 6 /rad h c /m 1.4673 0.0181 0.0182 0.0183 0.0184 0.0191 0.4260 0.8256 84.07˚ 1.037˚ 1.043˚ 1.049˚ 1.054˚ 1.094˚ 24.41˚ 0.8256 表2. 12 m/s风速对应的结果 Table 3 The resulting data of 24 m/s wind spee α/rad α 1 /rad α 2 /rad α 3 /rad α 4 /rad α 5 /rad α 6 /rad h c /m 1.4325 0.0508 0.0509 0.0510 0.0511 0.0551 0.1765 0.9168 82.08˚ 2.91˚ 2.92˚ 2.92˚ 2.93˚ 3.16˚ 10.11˚ 0.9168 表3. 24 m/s风速对应的结果 Table 4 The resulting data of 36 m/s wind spee α/rad α 1 /rad α 2 /rad α 3 /rad α 4 /rad α 5 /rad α 6 /rad h c /m 0.4429 0.1280 0.1287 0.1293 0.1299 0.1374 0.9065 0.2526 25.39˚ 7.34˚ 7.38˚ 7.41˚ 7.45˚ 7.82˚ 51.62˚ 0.2526 表4. 36 m/s风速对应的结果 图5. 风速为12 m/s 时的锚链形状示意图 图6. 风速为24 m/s 时的锚链形状示意图 将所求得的数据带入公式(15)，可得锚链形状为： 浮标的移动区域为一半径为R的圆，由公式(17)，求得 ；四节钢管与钢桶在水平面上的投影长度为： ， ， ，故浮标的移动区域为 的圆。 对钢桶和锚链分别进行受力分析，根据所得的变量之间的关系表达式(见公式(12)、公式(14)、公式(2))，结合题目要求即钢桶的倾斜角度不超过5度，锚链在锚点与海床的夹角不超过16度。考虑其极限情况，取等号可以得出钢桶的倾斜角与重物球质量的关系式。由此可得方程组(19)。 (19) 通过MATLAB 编程即可求解重物球质量不应小于 。
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user: 3. 多个参数变化时的数学模型 为给出考虑风力、水流力和水深情况下的系泊系统设计，分析不同情况下钢桶、钢管的倾斜角度、锚链形状、浮标的吃水深度和游动区域，取风向与水流方向一致的情形进行分析，当风速和水流速度同时达到最大值时，各自相应的力也是最大值。对系泊系统采用“先整体后隔离”的思想，对各个结构进行受力分析，并列出静力学平衡方程，在第一个模型的基础上，可推出模型二的非线性方程组 [ 6 ] [ 7 ] 。在风速，水速达到极限值时，考虑到水深在16 m到20 m之间，不同型号对应的链长，即可求出不同水深时所对应的钢桶、钢管的倾斜角度、锚链形状、浮标的吃水深度和游动区域。 我们取风的方向与水流方向一致的情形进行分析，当风速和水流速度同时达到最大值时，各自相应的力也是最大值。在综合考虑水流力的情况下，即在只考虑风力 时对各个结构的受力分析的基础上，又增加了一个过质心的水平方向的水流力 。可知，在各个结构的平衡方程中，力矩方程和竖直方向的方程均不改变，只是水平方向的平衡方程发生了改变。因此： 浮标水平方向的平衡方程为： 四个钢管水平方向的平衡方程为： 钢桶水平方向的平衡方程为： 锚链水平方向的平衡方程为： 其中 ， 且联立由仅考虑风速的公式(1)，(3)，(5)，(7)，(9)，(11)，(13)，(18)，可推出综合考虑风速，水流速度的非线性方程组(20)。其中， 为布放海域的实测水深， ， ， ， 。 考虑锚链型号与长度，重物球的质量，水深，风速及水流速度在不同定值情况下，由MATLAB编程可得钢桶及钢管的倾斜角度、锚链形状、浮标的吃水深度和游动区域。进而比较风力、水流力和水深的不同情况下，设计出合理的系泊系统。 对于 ， ， ，我们考虑几个典型值的情况，如下述所示： 1) ， ， ， ， ，Ⅱ型锚链， 2) ， ， ， ， ，Ⅱ型锚链， 3) ， ， ， ， ，V型锚链， 4) ， ， ， ， ，V型锚链。 由于此处与模型一的求解过程类似，在此不再赘述所求结果。 (20)
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user: 4. 算法描述 结合题目中所给的重物球的质量、锚链长度、锚链在锚点的夹角等数据，运用隔离法依次对传输节点的各个结构进行受力分析，用AutoCAD画出对应的受力图，并列出静力平衡方程，从中提取出每个结构所求的变量倾角关于浮标的倾斜角度α和吃水深度h c 的方程共7个。其中，锚链可近似看成一条悬链线，利用泰勒级数展开得到锚链最高点对应横坐标表达式。构造一竖直面投影方程与提取出的7个方程联立成非线性方程组，计算出浮标吃水深度、锚点的水平力和竖直力的大小，且数值求解在不同风速下锚链对应的悬链线方程式。 其次，调节弧长，令第三段悬链线的末端与浮标下端高度相等，数值求解合适的重物球的质量。在综合考虑风力、水流力和水深的情况下，由力和力矩的平衡条件建立模型，确定出锚链型号、长度、重物球的质量，并分析求解出不同参数变化下钢桶、钢管的倾角，锚链形状，浮标的吃水深度和游动区域。 最后，运用MATLAB对各个非线性方程组编写算法以及提供图形描述，并对整个模型进行了合理性检验与客观的优缺点评价，以及在海上油田开发、船舶防风以及援救打捞作业场布置中的推广使用。
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user: 5. 总结 本文核心思路是基于悬链线方程，在对锚链的处理中，将其近似看成一条悬链线，并利用泰勒级数展开进行公式处理。同时以分析系泊系统的静力平衡状态为主线，逐步建立理论递推模型。 在考虑多个参数变化的情况，即更接近于实际情况时：首先，分析者告知选用重物球的质量M，水深H，锚链的型号以及长度，风速v，由此可代入所得非线性方程组(20)，运用MATLAB中的fsolve函数即可求解，得出对应情况下的钢桶及钢管的倾斜角度，浮标的吃水深度h c ；然后借助公式 求出锚链的在水平面的投影长度，同时借助公式 和公式 ，求出四节钢管与钢桶在水平面上的投影长度b 1 和b 2 ，进而利用公式 ，求出浮标的移动区域为R的圆；在此基础上，最后借助于公式 ，求出对应条件下的锚链形状，运用MATLAB编写程序即可绘制出锚链对应的图形。 本文中的模型通过对单个物体进行受力分析，利用简单力学知识求解未知变量，方法简单且准确程度较高。同时在列举静力平衡方程时不会漏掉未知力，考虑较为全面。采用受力分析图与静力平衡方程相结合的方法，使得分析更加直观明了。
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user: 摘 要 采用化学气相沉积法成功制备出具有特殊形貌的ZnO辐射微米球以及微米带梳，并对其生长机理进行了研究。合成的ZnO样品是六方纤锌矿结构，其中，ZnO辐射微米球通过两步生长，先成核，后生长纳米线，通过实验发现辐射球状结构的形成关键步骤是在通入氧气之前形成Zn液滴。而微米带梳的生长是通过VS机制先形成微米带，一侧的纳米带阵列通过自催化生长平行于(0001)极性面形成。通过光致荧光谱测试，本文发现室温光致发光峰位于~390 nm和~495 nm处，分别对应紫外和绿光发射峰。 关键词 :ZnO辐射微米球，ZnO微米带梳，光致发光，纳米线，纳米带 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. 前言 ZnO钎锌矿晶体是一种具有较大的激子束缚能(60 meV)的宽禁带(3.27 ev)化合物半导体，具有从紫外光到可见光稳定发光的能力，展现出良好的近紫外发射能力，在紫外线激光器、场发射显示器、太阳能电池、生物／化学传感器及发光二极管等方面有潜在的应用前景。特别是低维结构的ZnO在基础物理方面的重要性及潜在的应用价值，在近几年成为一个研究热点。最近，人们相继用化学气相沉积法(CVD) [ 1 ] 、金属有机化学气相沉积法 [ 2 ] 、模板法 [ 3 ] 、磁控溅射法 [ 4 ] 、分子束外延附生法 [ 5 ] 等方法成功合成出ZnO纳米线，纳米带，刺猬状、梳状等准一维纳米/微米结构。例如，Guozhen Shen [ 6 ] 等通过热蒸发Zn粉制备出空心刺猬状ZnO纳米结构，而且对其生长机制进行了详细的解释；Wang [ 7 ] 在 1350 ℃ 温度下合成了ZnO纳米梳，认为其生长机制是通过极化表面以及自催化的气-液-固生长机制。为本实验ZnO低维结构生长的研究提供了可靠的依据。本文采用CVD方法，成功在硅片上制备出纳米线辐射分布的微米球，以及纳米带侧面分布的ZnO梳状微米结构。文章对其特殊形貌的生长机理进行了研究，通过实验发现，其中，Zn液滴的形成对辐射微米球的形成起决定作用，其形貌的形成经历气-固(VS)机理、自催化VLS和ZnO晶体表面极性过程。
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user: 2. 实验部分 2.1. 实验过程 本实验采用CVD法，首先称量约1.0 g的锌粉(纯度为99.999%)装入石英舟内，接着把石英舟送入水平管式炉温区中央位置，在下游距石英舟约 10 mm 处放置一商购尺寸为 10 mm × 10 mm的P型Si片。水平管式炉内抽真空前先用惰性气体氩气将里面的空气排净，注意控制好管内的温度、压强和蒸发时间。实验都是将锌粉在高纯度氩气(流速为130 sccm)的氛围下，当温度加热至 750 ℃ 时，通入氧气(流量为50 sccm)，保持室内压强为10 torr，加热持续约60 min，灰白色沉积物将聚集在下游低温区Si衬底上，实验结束后，关闭氧气和氩气，在真空的环境下自然冷却至室温。 2.2. 样品表征 利用扫描电子显微镜(SEM，JEOL-6360LV)和透射电镜(TEM，JEM-2100F)对实验中制备出的样品的形貌、尺寸和微观结构进行的表征，用X射线衍射仪(XRD，MAC science M18X)对其结构和成分进行了分析.并用荧光分光光度计(Cary Eclipse)测量了样品的光致发光(PL)谱。
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user: 3. 结果与讨论 图1为ZnO样品的X射线衍射仪(XRD)谱，由图中所有的衍射峰表明ZnO样品是对应晶格常数a = 0.325 nm，c = 0.521 nm的六方纤锌矿结构。同时没有发现Zn或其它杂质的衍射峰，表明样品的纯度很高。 本实验制备出的样品主要有两种不同的微米结构：多数的辐射微米球(如图2(a)~(c))和少量微米带梳(如图2(d))。在低倍(SEM)下(图2(a))，显示样品由许多辐射微米球分散在Si衬底上，表明辐射微米球是单独成核并生长。高倍图片(图2(b)，图2(c))显示辐射微米球是由近似圆形的中心区域和外围的纳米线组成，直径有数十微米长。透射电镜(TEM)对纳米线进行进一步的结构表征，图2(d)给出了TEM图片，显示纳米线的末端没有催化剂粒子，纳米线长度有数微米长，直径约为110 nm。插在图2中的电子衍射图谱(SAED)，其SAED斑点排列整齐，经过指标化，证明是有规则的六边形结构单晶。在本实验中，还发现了一种新奇的纳米结构，如图3所示。从图3(a)可以清楚看出一条很宽很长的微米带，微米带有3~8 um宽，30 um长；微米带一侧生长出一排纳米带阵列，另一侧则很平坦，呈梳子状。高倍图片(图3(b))显示纳米带的宽度为80~600 nm，长10~20 um，纳米带梳状结构表面光滑且透明，表明微米带梳厚度很薄。在以前的实验只是观察到从纳米带一侧长纳米线，形成纳米梳 [ 7 ] ，在本实验中发现了纳米带一侧生长出纳米带阵列，且有数微米长，这在很多报道中常常被忽略，这有助于进一步理解一维纳米结构的形成，是将来合成更复杂的纳米结构的重要过程。 本实验由于没有使用催化剂，ZnO辐射微米球的生长经过两个阶段，首先成核，然后生长。其生长过程如图4所示。当温度加热到 420 ℃ 时，锌粉(熔点 419.53 ℃ )熔化并蒸发，并在Si衬底上形成微米尺寸的锌液滴。当通入氧气后，锌液滴的外表面就可能首先氧化，形成一层ZnO膜，并慢慢变厚成壳，使Zn液态球径变大。此时，对于Zn液态球表面ZnO壳的裂纹产生，P. Gao [ 8 ] 认为ZnO在Zn球表面上定向外延生长，由于Zn和ZnO晶格常数不同，两种晶格失配率高达23.7%，所以在Zn液态球表面无法形成大尺寸的ZnO晶体，而是形成不相同的岛状ZnO颗粒。由于这些纳米颗粒生长的不一致，Zn液态球表面形成ZnO膜极不均匀，存在于沟道或裂孔。随后这些ZnO核遵循自催化VLS生长机理引导ZnO纳米线的生长，直到Zn全部耗尽。针对我们实验结果，SEM图中球壳上的辐射纳米线形状不均匀，因此和P.Pao [ 8 ] 的结果相符合。 微米带梳的形成经过测试分析，其生长主要通过两个步骤过程，通过VS机制形成尺寸较大的微米带，接着生长一侧梳齿状纳米带。首先，在通入氧气之前，加热玻璃管形成Zn蒸汽，Zn蒸汽在惰性气流作用下，接着通入氧气，在氧气的氛围下在反应器低温区沉积，形成ZnO微米带。对于另外一侧纳米带的形成，介于ZnO是一种典型的纤锌矿结构的离子晶体，其(0001)面和(000 )面分别以Zn和O结尾，形成了带正或负电荷的极化面，(0001)-Zn面带正电，而(000 )-O面带负电，(000 )-O和(0001)-Zn极化面对于ZnO蒸气的吸附能力是不同的，ZnO气态分子更容易在(0001)-Zn极化面沉积成核。因此在微米带生长方向边缘处会出现一些很稀薄甚至只有原子厚度的Zn层，Zn层不仅作为反应物，还作为催化剂，引导纳米带的生长，形成梳状结构，如图3所示，微米带一侧生长出纳米带阵列，而另一侧则很平整，形成纳米带梳状结构，其生长方法属于自催化生长，Y.Q.Chen [ 9 ] 等的实验与此结论相似。 图1. ZnO样品的X射线衍射(XRD)图 图2. 本实验制备的ZnO微米球(SEM)图和纳米线的(TEM)图及(SAED)衍射斑点。(a) 为低倍下；(b)、(c)为高倍下；(d) 为纳米线的透射电镜图及选区衍射斑点 图3. 本实验制备的ZnO微米带梳(SEM)图 图4. 辐射微米球的生长过程示意图 图5. 本实验所得到的ZnO纳米结构在室温下的光致发光谱 利用325 nm波长的激光作为激发光源，研究了室温下ZnO纳米带梳的光致荧光特性。图5给出了ZnO样品的PL谱，可以看出在390 nm处有一个较窄的荧光峰，在约490 nm处存在一很宽而强的荧光峰，分别对应紫外光和绿光。较弱的峰约在380 nm处，为紫外激子发光，主要是宽禁带半导体氧化锌纳米结构的近带边变化所致，即激子与激子碰撞过程产生的自由激子复合，属于本征发光。绿色发光对应于ZnO的深能级发射，原因是该纳米结构中存在多种缺陷(主要由ZnO中的单离子氧空位引起)，这些缺陷非常容易成为复合中心 [ 10 ] 。影响ZnO发光特性的因素有很多，但从大多文献报道来看温度是其中最重要的一种。在本实验中由于Zn蒸气在 750 ℃ 温度下压强比较大，Zn快速蒸发并氧化的过程中由于局部不能完全被氧化而形成氧缺陷。因此本实验的样品存在较多的氧缺陷。
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user: 4. 结论 本实验利用CVD法成功制备出ZnO辐射微米球，并附带生长出微米带梳，ZnO辐射微米球的生长机理属于自催化机制，而微米带梳的生长经过两个过程：先经过气–固反应形成微米带，梳的齿(纳米带)通过自催化法生长形成。通过样品的光致荧光(PL)谱的测试，ZnO辐射微米球以及ZnO纳米带梳具有发紫外和绿光的能力，其光致发光特征与ZnO的结构，以及ZnO中缺陷和空位有关。这些具有独特形貌结构的纳米结构拥有更加优异的光、电和热性能，而且这些阵列结构的微米化可以增加其在一维光子晶体和纳米传感器制备中的可操作性。
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user: 摘 要 卡车拖车倒车控制系统研究目前是广泛存在的工程技术性问题。本文利用Lyapunov-Krasovskii函数方法和线性矩阵不等式(LMI)、平行分布式补偿技术(PDC)等技术，建立基于T-S模糊时滞模型下的卡车拖车倒车系统模型，形成以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出的实现卡车拖车倒车系统鲁棒稳定性，同时具有控制性能指标的时滞依赖状态反馈控制器。其模型的仿真结果验证了设计的有效性。 关键词 :卡车拖车倒车，T-S模糊时滞系统，Lyapunov函数，线性矩阵不等式 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 卡车拖车倒车控制系统是一个比较复杂的非线性控制系统，其过程是利用卡车为动力源，以卡车和拖车间连杆为纽带，通过动力卡车的倒车运动将无动力的拖车和连动的卡车运动到指定的位置或路线上。 有国内外诸多专家学者应用了不同的技术方法研究了卡车拖车倒车控制问题 [ 1 ] 。而学者Hua O. Wang和日本学者Tanaka在通过结合过去经验，应用T-S模糊控制理论，系统地研究了卡车拖车倒车控制系统问题。在实际的现实生活中，信号干扰和时滞阻碍的现象广泛存在，这不仅会影响系统要素和性能特征，干扰正常的系统使用及其效能的发挥，甚至会在某种程度上影响系统的运行稳定性，造成系统的突然崩溃。因此，这种现象对卡车拖车倒车控制的影响及如何应对就成为目前研究卡车拖车倒车控制问题的一个主要方向。 我们拟应用一些新的T-S模糊时滞系统的成果，基于平行分布式补偿技术(PDC)以线性矩阵不等式(LMI)的形式得到一个卡车拖车系统控制器设计。该设计在优先保证了卡车拖车倒车系统的鲁棒稳定性的前提下，将作为给定条件的 控制性能指标实现。能以较好的效果和效率实现卡车拖车运动到指定的位置或路线上的控制目标。
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user: 2. T-S模糊时滞模型及控制器的基本思想 T-S模糊控制系统及其相关理论是由学者Takagi和Sugeno在结合前人研究与当时研究进展的情况下，提出的一种新型模糊模型形式，其特点是：它的模糊规则前件部分与以前的模糊控制规则情况相同，而后件却不是以前普遍使用的模糊语言变量 [ 2 ] ，而是将其变为相关输入变量的线性相关的形式，这可以视为是对模型分段线性化的有力扩展，可用来表述一类非常广泛的和动态非线性系统瞬一，比较适合于对基于模型的控制系统研究及其稳定性分析 [ 3 ] 。模糊IF-THEN规则语言是当前一般情况下T-S模糊控制理论所广泛使用的基本描述语言。相对于其他控制理论，它能够通过针对整体中的后件部分地表达非线性复杂系统的输入输出关系。T-S模糊控制理论模型的第i个规则应该如下： IF-THEN规则： :IF is and is ，...，and is THEN ， (1) 其中： 是模糊系统的第 条规则 ， 是模糊规则的数目。 ， 是前提变量， ， 分别是状态变量和控制变量。式中 是模糊集合， 是状态向量， 是控制输入向量， 是模糊推理规则的个数，通过应用单点模糊化理论、乘积推理和中心加权反模糊化及相应的数学化推理方法 [ 2 ] ，可得全局模糊系统模型 式中 ， ， ， 是 在模糊集合 中的隶属度数， ， ， 。 通过数学变换，可以得到如下的随机连续T-S模糊时滞系统： (2) 假设前提变量不依赖到输入变量 ， 则可以是可测前提变量。 是一个有效的时滞常数。 是模糊集。 是状态变量 [ 1 ] ， 是其中IF-THEN模糊规则的数量， 作为控制输入变量。 作为干扰输入变量，并且我们假设 。 为有界时滞函数，其导数满足下式： 。 为状态的初始值，连续函数。矩阵为不确定系统矩阵 [ 4 ] ，表示系统的随机性。 通过应用平行分布式补偿技术(PDC)来设计T-S模糊系统的 控制器 [ 1 ] ，利用模糊控制率来设计模糊状态反馈控制器形式 [ 5 ] 如下： Rule : IF is and.... is ，THEN ， . 因此，总体状态模糊反馈控制率被表示为 (3) 其中 是局部控制变量。模糊控制器的设计方法需要确定反馈局部控制变量 ，进而使得闭环系统对于任何一个 渐近稳定。考虑具有 的T-S 模糊系统(2)和关联反馈控制率(3)，则可以得到如下表示的闭环控制系统结果： ， ， ， . 这一理论丰富了当前控制系统理论的层次性，大大扩展了模糊控制系统在现实生活生产中的应用，特别是应对复杂非线性系统控制方面。特别是T-S模糊控制系统的IF-THEN模糊规则的后件表现为线性组合模型的形式，使得T-S模糊控制系统成为研究非线性系统的有力工具。