高分子的分维研究——粘性分维、降解分维和结晶分维

分形和分维,对于我们已不是陌生的概念。其广泛的应用被充分体现在如雨后春笋般涌现的各种研究报告、专著和评述介绍文章之中。但是,分维在高分子科学中的应用,历史并不悠久。人们最早产生兴趣并展开了大量研究的是高分子的凝胶化问题。究其原因,可能是因为凝胶化(gelation)与凝聚(aggregation)和渗流(percolation)有许多相似之处,人们可以方便地利用一些较为成熟的理论和方法来处理凝胶化这一困惑高分子学家们多年的难题。稍后,以色列学者S·Havlin和D·Ben—Avraham首次研究了高分子单链的分维问题,给出了计算     

分形(Fractal)理论与生物学研究

近年来,分形(fraetal)、分维(fractal dimension)成了科学家们的热门话题.不论是物理学家、化学家、生物学家、生理学家,还是地震专家、冶金专家、材料专家,甚至经济学家、美术家、市镇规划专家、电影制片商等,都在热烈而兴奋地议论着分形.与此有关的论文、报告,不断涌现,目不暇接.这股强大的冲击波,已在我国学术界引起了迅速而持续的反响.本文拟对分形、分维的概念及其在生物学中的应用作一论述介绍.     

用P(ε)=P_0ε~(1-D)计算实际分形体维数的不确定性

只和测量码尺ε的选择有关,而与分形体的几何形状无关。一些学者应用(2)式研究材料脆性和断裂韧性与断裂形貌的分维关系时,发现了分维不确定性问题,也就是D的码尺相关性。 龙期威从测量码尺的选择入手,指出实际分形体只具有有限层次自相似结构是产生分     

《周易》与自相似及分维理论

文中首先以之《周易》太极图模式、中医学、古代地学中自相似学说为例,试图说明《周易》中的相似与自相似思想。讨论了《周易》中“形”等观念,其中包括:(1)形的实质及其与易象的关系;(2)形在自然演化过程中的地位;(3)分维在古代五类山形中的含义。其次讨论了易数中维的观念。作者指出汉代焦赣在其所著《易林》中,在自相似基础上把64卦组合成4096卦模式,并用此模式来预测自然灾害。这一古老的预测方法与现代利用分维进行灾害预测的方法相似。中国古代音乐理论中的十二种吕律频率数的比值亦与分维有关。最后,作者指出了《周易》中的相似和自相似原则与现代分维理论今后将会藕合起来。宋代哲学家邵雍认为《周易》先天八卦数为天地自然之教;现代哲学史学家冯友兰称易数为自然代数。二人的说法结果是一致的。现代分维首先反映了自然体形态中蕴含的数,进而可以反映其结构、成分、成因机制。由此可知,分维数可称之为现代科学中的天地自然之数。本文从《用易》中的自相似原则以及历代对《周易》象、数、形的研究成果出发,与现代整维、分维作了一些对比分析。作者认为,《用易》象数与现代分维理论一致,可以互相借鉴,作到古为今用。     

紊动射流的分维测量

湍流在很多方面表现出分形特征,湍流的分形问题已成为端流研究的热点之一.Sreeuivasan等人利用平面激光诱导荧光(PLIF)技术获得的湍流图象对边界层、轴对称圆形射流、平面尾流和混合层问题开展了界面分维的测量,取得了有广泛影响的成果.     

湍流的间歇性和多分维

本文利用湍流间歇性的图象介绍单分维(各向同性湍流)和多分维(非各向同性湍流)的概念。使我们将分维概念从自相似和点集的几何性质,扩展到物理场的强弱区域有不同的标度,并将物理场的功率谱和分维、标度律联系起来。将分维和物理图象联系起来,必将丰富其概念,扩大其应用价值。     

恒定横流中圆孔射流的分维特征

应用平面激光诱导荧光技术测量了在恒定横流中圆孔射流的分维数。研究了分给 和动量比的关系、分维数的变化和射流断面高程及稀释度的关系,比较了多孔射流和单孔射流的分维特性。     

生命科学中的分形研究

近年来，分形理论形成一股强烈的冲击波，引起学术界广泛的兴趣和反响，其研究也日趋深入和成熟，本文拟对分形、分维的概念及其在生物学中的应用研究作一论述。     

金属表面的分维

近年,人们发现金属材料表面的几何结构与其物理性能有联系。许多金属材料表面具有分形的特征。对金属材料外貌分形的研究可了解其内部性质。又发现金属断裂表面的分形和断裂韧性有联系。因此分形已引起各方人士(尤其是材料工作者)的兴趣。段建中等在有中间相存在的Pd-Si合金膜中发现并计算了分维。结果表明,分维D_0(Hausdorff维)随Si组     

基于最大熵原理可靠性分析的病毒传播模型

应用基于最大熵原理的复杂系统可靠性分析方法对病毒在宿主、易感染者和移除者等共存系统中的传播问题进行了系统的动力学理论分析.在本研究中,我们将病毒传播问题中的病死速率、发病速率和治愈速率等实际统计参量映射成可靠性理论中描述个体行为的风险(退化)函数:个体宿主的病死速率和治愈速率对应于可修复系统的失效率和修复率;潜伏期阶段患者发病速率对应于可靠性理论中的失效率.通过最大熵原理,本文研究融合了病死时间、治愈周期和潜伏期等统计量的各阶矩信息,从而推断出最概然的病死速率、发病速率和治愈速率.最后,以包含易感、感染(确诊与潜伏期)和移除四类人群的传播模型(SEIR模型)为例,结合基于最大熵原理的退化函数推断,分析了新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)传播的一些理论问题.     

海洋沉积物声衰减的严格理论——分形学的应用

除了计及颗粒的散射波、粘滞波的多次相互作用以及颗粒分布影响以外,本文还应用分形学的方法进一步研究了颗粒的非球形影响,在此基础上,建立了海洋沉积物声衰减的严格理论,经过数值计算,与我们自己的实验结果以及与国外已发表的有关测量结果进行比较,结果表明:由于自然界的沉积物颗粒的非球形,其分维数不是整数2,而是在2.3~2.45的范围内,由此可见,本文不仅建立了一个严格理论,而且提出了一种颗粒介质分维数的声学测量方法。     

粒子的分形模型、复数维及其意义

我们结合分维几何和夸克-前子-前前子模型的推广,提出粒子的分形模型,作两种简化就可以得到分维1.4311337…和2.0329171….同时,我们从数学和物理两方面推广分维为复数维,当它和相对论结合时就表示分维随时间或能量等的变化.它表现在气象、地震、医学及粒子结构等的分形描述中.     

海洋沉积物衰减的严格理论——分形学的应用

除了计及颗粒的散射波、粘滞波的多次相互以及颗粒分布影响以外，本还应用分形学的方法进一步研究了颗粒的非球影响，在此基础上和线台建立了海洋沉积物声衰减的严格理论，经过数值计算，与我们自己的实验结果以及与国外已发表的有关测量结果进行比较，结果表明：由于自然界的沉积物颗粒的非球形，其分维数不是整数２，而是在２．３－２．４５的范围内，由此可见，本不仅建立了一个严格理论，而且提出了一种颗粒介质分维数的声学     

一种客观确定分形“无标度区”的方法——自相似比法

客观确定分形的“无标度区”是分维测算中的关键问题之一。本文提出了解决这一问题的一种新方法——自相似比法。这一方法严谨、客观、简便,可望在许多领域内推广。     

可溶液加工还原氧化石墨烯:制备、功能化、自组装及在智能信息器件中的应用

石墨烯作为一种苯结构无限延伸的纳米与介观分子,表现出多层次迥异的物理与化学特性.本文从机械剥离法制备的石墨烯的奇特物理性质追溯氧化石墨烯(GO)相关化学反应的开展,再到其共价/非共价功能化及应用,用分级化学的视角梳理了该领域的化学进展.重点论述了化学方法制备的氧化石墨烯及还原氧化石墨烯(rGO)在溶液分散态下的功能化方法和自组装结构.针对环境友好的可溶液加工GO/rGO工艺面临的问题,总结了纳米片分散性、片间相互作用及其薄膜工艺的相关进展,为研究其墨水配方、成膜工艺和薄膜微结构的控制提供了指导.最后在总结rGO薄膜材料相关研究进展的基础上,介绍了其在智能信息器件中的应用,并对存在的挑战性问题和未来研究方向提出自己的观点.     

人工合成纳米颗粒在水生食物链中的分布、传递及其影响因素

纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术,近十年来在基础理论和应用研究等方面迅猛发展,使其在化工、医疗、电子、能源、环境保护等行业得到了广泛的应用.人工合成纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)在纳米产品的整个生命周期中将不可避免地进入水环境,与水生生物直接或间接(营养传递)的接触,从而沿水生食物链进行传递和转移,并影响生物的一系列生命活动.本文以不同水生生物为对象,总结了ENPs在不同类群的生物中的分布特点,着重探讨了ENPs在淡水和海洋食物链中的传递规律,并分析了ENPs性质和水环境因素对传递过程的影响.本文最后对ENPs在水生食物链中的研究现状、前景和面临的挑战进行了分析和展望.     

近百年中国气候变化科学问题的新认识

全球和中国的气候变化问题日益受到各国政府、科技界和公众的关注.其中科学问题作为气候变化影响和对策的科学基础与支撑,得到了广泛而深入的研究,无论在国际上还是在中国都取得了重大进展.本文从全球的视野对与中国气候变化有关的6个方面的重要科学进展和新认知作了概述.它们包括:(1)近百年中国区域地表气温和大气平均气温的变化特征;(2)中国地区的水循环与区域降水变化;(3)亚洲季风的长期变化与原因;(4)海洋在近百年中国气候变化中的作用;(5)中国气候变化的原因;(6)全球与中国气候变化的预估和检验.最后,本文对未来中国气候变化研究需要加强的重点科学问题也提出了研究建议.     

GPS技术在水利工作中的应用

文章概述了GPS技术(全球定位系统)及其特点和在水利工程中的应用现状,并对目前GPS在水利工程应用中存在的问题进行了分析.     

遥感技术在城市洪涝模拟中的应用进展

对基于遥感的气象水文数据和地表信息在洪涝模拟中的应用进行了梳理综述,介绍了激光测高(Li DAR)、合成孔径雷达干涉测量(In SAR)技术以及倾斜摄影和高光谱遥感等目前使用较多且精度较高的遥感数据源及其相关应用,进一步对城市洪涝模拟中基于遥感的基础信息的相关热点技术和方法进行了总结.最后以实例阐述了基于遥感的城市洪涝模拟基础信息提取框架,并对遥感技术在城市洪涝模拟中的应用前景以及面临的问题与挑战进行了展望.     

散射技术在多酸溶液研究中的应用

多金属氧酸盐(即多酸)是一大类主要由金属-氧多面体连接构成、结构明确、大小在纳米级(尺寸从1～10nm)的分子簇.多酸因为其丰富的组成与结构,在催化、光电材料、单分子磁体、质子导体、磁性材料、生物材料等领域有着非常广泛的应用.但是如何设计与合成具有特定结构和功能的多酸分子簇,是多酸化学家面临的一个难题,需要对多酸的溶液行为进行深入的研究.随着表征技术的发展,人们利用各种信号源,例如,微波、(近)红外、可见光、紫外光、X射线和中子,发展而来的散射技术在研究材料的结构和动力学方面有着非常重要的应用.本文同时介绍了激光光散射技术(LLS)、小角X射线散射技术(SAXS)和小角中子散射技术(SANS)在多酸溶液研究中的应用,为研究多酸在溶液中的自组装行为、自识别行为、形貌结构、形成机理、反离子分布、分子间相互作用、受限小分子动态行为等提供强有力的技术支持.这些多酸结构与动态行为相关方向的探索对于发展新型多酸的合成方法以及优化多酸的功能具有重要的指导意义.