Advanced Functional Materials

• 介孔Ti₃C₂负载酞菁铁电催化剂设计及其碱性条件下氧还原性能研究（英文）

  王鑫;惠明明;杨升元;卜凡兴;罗维;

  MXene因其高导电性、大比表面积和可调表面官能团而受到广泛关注。然而，MXene(如Ti_3C_2)纳米片极易堆叠，其负载位点主要为面内位点，对酞菁铁(phthalocyanine, FePc)的氧还原性能提升有限。该文采用简单的超声液相复合策略制备了介孔Ti_3C_2(Meso-Ti_3C_2)负载的FePc催化剂(FePc/Meso-Ti_3C_2)。Meso-Ti_3C_2具有大量介孔和丰富的边缘位点，可优化FePc分子的四配位FeN_4中心的配位环境和电子结构，改善传质并提高活性位点的可及性，从而提升氧还原性能。FePc/Meso-Ti_3C_2在碱性条件下展现出优异的氧还原反应活性和稳定性，半波电位为0.914 V vs. RHE,Tafel斜率为57.2 mV/dec。以FePc/Meso-Ti_3C_2为催化剂的锌空气电池峰值功率密度为183.1 mW/cm~2,且具有高循环稳定性，性能超过FePc/Ti_3C_2和商用20%Pt/C催化剂(Pt质量占20%)。

  2025年03期 v.42;No.195 219-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 870K]
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• 基于构筑块导向组装策略设计合成钼红簇合物{Mo₄₉}及其质子传导性能研究（英文）

  张对对;陈泽宇;唐荣庆;龚腾飞;邵志宇;宣为民;

  具有高还原态的钼红团簇作为一种新兴的多钼氧酸盐簇合物，在能量转换、存储和催化等方面表现出作为电子或质子存储库的巨大潜力。然而，其结构种类有限极大地阻碍了继续探索这类簇合物作为功能材料的发展。该文描述了一种基于多种基本构筑块的合理组装所形成的新型高度还原的钼红簇合物{Mo_(49)}(化合物1)。除了存在钼红团簇家族中已报道的基本构筑块外，独特的四面体型{Mo~(VI)_4}构筑块的产生，对三角锥构型的化合物1的组装具有非常重要的指导作用，该化合物由49个钼原子和148个氧原子组成，还原度高达73%。此外，在80℃和相对湿度为98%的条件下，化合物1压片样品的质子传导率为7.88×10~(-3)S/cm,这是由于表面氧原子、质子和客体水分子之间形成了有效的氢键网络。该研究为通过构筑块策略合成钼红簇合物提供了新见解，并展示了其在先进应用领域的巨大潜力。

  2025年03期 v.42;No.195 230-241页 [查看摘要][在线阅读][下载 1057K]
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• 构建VO_x/TiO₂/n⁺⁺ Si的p-i-n结构提高钒氧化物基阻变存储器的可靠性和稳定性（英文）

  王泽;周鑫;ASAD Khaleeq;王春瑞;

  氧化钒(VO_x)由于其出色的电阻开关特性，在阻变存储器(resistive random-access memory, RRAM)领域受到广泛关注。然而，模糊的电阻开关机理和较差的稳定性阻碍了其实际应用。该文制备了名为Cu/VO_x/TiO_2/n~(++) Si的阻变存储器。该阻变存储器具有双极性电阻开关特性，表现出卓越的循环耐久性(>200),显著的高开/关比(>10~2)和长期稳定性。VO_x/TiO_2/n~(++) Si的p-i-n结构使Cu/VO_x/TiO_2/n~(++) Si器件的稳定性比Cu/VO_x/n~(++) Si器件高。该阻变存储器的开关机制源于铜导电细丝的生长和湮没。

  2025年03期 v.42;No.195 242-250页 [查看摘要][在线阅读][下载 807K]
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• 聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯掺杂苝二酰亚胺衍生物力致变色（英文）

  MUHAMMAD Arslan;陈珈;廖作桂;赵浩儒;顾丹丹;向阳双;江晓泽;孙宾;

  力致变色材料会对外部刺激做出响应，因此可实现材料损伤预警。苝二酰亚胺(perylene diimide, PDI)衍生物因其出色的荧光性能而受到关注。然而，由于机械力难以破坏PDI及其衍生物的聚集，以及PDI之间连续π-π堆积导致的荧光猝灭，PDI在力致变色领域的应用受限。为了避免PDI聚集引起的荧光猝灭效应，拓宽其应用领域，该文选择多面体低聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane, POSS)-PDI-POSS(PPP)分子作为掺杂剂。研究了在不同溶剂中PPP单分子态和聚集态的光物理性质。将PPP分子与聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene-butadiene-styrene block copolymer, SBS)混合制备PPP/SBS薄膜，探索了此类材料的力致变色效应。荧光发射光谱表明，当PPP质量分数增加到0.30%时，PPP/SBS薄膜在单轴拉伸变形下因分子堆积行为改变而变色。

  2025年03期 v.42;No.195 251-258页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K]
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• 准各向同性碳纤维层合板弯曲性的热氧化效应（英文）

  SHAKYA Priyanka;顾伯洪;

  随着碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymers, CFRPs)在高温度环境中应用日益广泛，研究其对材料性能的影响变得至关重要。该研究对准各向同性平纹和单向碳纤维增强层压板的弯曲强度进行了热氧化老化影响的研究与对比，即对试样进行了不同时间的热氧化老化处理，并通过三点弯曲试验对其弯曲强度进行了评估。结果证明层压板的弯曲强度随老化时间的延长而降低。值得注意的是，尽管平纹复合层压板的纤维含量较低，但其弯曲强度却高于单向复合层压板。经过8 d的老化，平纹板的弯曲强度仅下降了4%～5%,而单向板则下降了11%～14%。经过32 d的老化后，弯曲强度最高(595.52 MPa)的是最低纤维含量的较薄平纹复合层压板，其次是薄单向复合层压板(549.83 MPa),然后是厚平纹复合层压板(445.29 MPa),最低的是厚单向复合层压板(393.90 MPa)。层压板弯曲性能的下降主要归因于基体氧化引起的基体裂纹和界面脱粘。为了验证结果的普遍性，该研究采用了有限元方法进行模拟，结果与试验数据相符。

  2025年03期 v.42;No.195 259-272页 [查看摘要][在线阅读][下载 1895K]
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Resource,Ecology and Environment

• 生态资源利用:基于薇甘菊与废纸制备复合纸及其应用（英文）

  卢新燕;KAEWBUCHA Manus;APIWATHNASORN Chalisa;

  该研究旨在探索薇甘菊(M.micrantha)和废纸复合纸浆在手工造纸中的潜力。研究了薇甘菊杆与废纸质量比(MRMW)、打浆时间、水与浆的质量比(WPMR)及浆液抄纸次数(TPSS)对纸张基本结构、光学和力学性能的影响。研究发现，MRMW主要影响复合纸的定量(单位面积质量)、密度、蓬松度及白度；WPMR主要影响复合纸的厚度和密度；TPSS主要影响复合纸的厚度和定量。当MRMW为3∶7时，复合纸的厚度、定量、密度和白度值较高；MRMW为7∶3时，这些性能值较低。延长打击时间可提高纸张密度。所制备样品的抗张强度为1.5～4.1 kN/m,表明其具备优良的强度特性，可满足多种纸张应用需求。相比传统包装纸，用这种复合纸制作的艺术包和灯罩具有更自然的质感。研究证实了利用薇甘菊造纸是可行的，体现了废弃资源与传统手工造纸技术协同整合的潜力。

  2025年03期 v.42;No.195 273-282页 [查看摘要][在线阅读][下载 688K]
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• 微型分光光度计的研制及其在水质检测中的应用（英文）

  徐梦圆;于永爱;姜萌;杨馥;

  传统的分光光度计体积大、扫描速度慢，不适合现场快速检测。该文研制了一台微型分光光度计(命名为ATOM),并在水质检测中验证了其性能。ATOM采用M型Czerny-Turner光路结构，宽光谱发光二极管作为光源，线阵电荷耦合器件(charge-coupled device, CCD)作为光电探测器。采用邻二氮菲分光光度法测定铁含量，对ATOM的性能进行了验证。试验结果表明，ATOM在0～2.0μg/mL质量浓度范围内线性相关判定系数R~2达0.999 7,相对标准偏差为0.37%,与商用大型分光光度计测量结果的相对误差小于1.4%。ATOM的主体部分尺寸为75 mm×60 mm×25 mm,硬件成本约为1 000元人民币，具有体积小、成本低、测量快速、集成度高、测量精度高等优点，可作为便携式分光光度计应用于现场快速检测。

  2025年03期 v.42;No.195 283-291页 [查看摘要][在线阅读][下载 620K]
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Intelligent Detection and Control

• 基于机器视觉的浆纱机拥纱故障检测（英文）

  李经纬;邹鲲;赵晨;

  在浆纱过程中，浆纱机筘齿位置的纱线会出现拥纱故障，目前一般采用人工检查的方式处理拥纱故障。浆纱生产线范围大，全天运行，处理不及时会造成较大的纱线浪费。该研究开发了一种基于机器视觉的浆纱机筘齿拥纱故障检测算法。通过对拥纱故障和干扰轮廓特征的分析，确定了图片相减识别故障的基本思路。针对图片相减后出现的干扰信息，确定了Canny边缘提取和均值滤波的图像预处理方法。根据故障大小和位置特点设计了基于帧间差分的故障轮廓识别算法。针对摄像头振动干扰，研究了基于仿射变换的防振动干扰算法，确定了筘齿拥纱总的故障检测算法。对20组现场数据进行检测，检测率达到90%。该故障检测算法实现了对浆纱机拥纱故障的自动检测，具有一定的实时性和准确性。

  2025年03期 v.42;No.195 292-300页 [查看摘要][在线阅读][下载 507K]
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Artificial Intelligence on Fashion and Textiles

• 基于深度学习的时尚领型实时检测方法（英文）

  陈彩霞;姜琳歆;

  时尚设计属性的精准检测对于趋势分析与推荐系统具有重要意义。在众多属性中，领型样式在塑造服装美感方面发挥关键作用。然而，现实时尚图像中复杂的背景与多样的身体姿态对精准检测构成了挑战。为解决这一问题，该文基于电商图像构建了一个全面的时尚领型数据库，并提出了一种基于YOLOv8架构的高效时尚领型检测模型(FN-YOLO)。首先，该模型在主干网络中引入BiFormer注意力机制，增强其特征提取能力；其次，设计了轻量多层级非对称检测头(LADH)以替代原始检测头，有效降低了计算复杂度并加快了推理速度；最后，将原有损失函数替换为Wise-IoU,从而提升了检测框的定位精度。实验结果表明，FN-YOLO可取得81.7%的平均精度(mAP),相比原始的YOLOv8提高了3.9个百分点，并达到了215.60帧每秒的检测速度，验证了其在时尚领型实时检测中的适用性。

  2025年03期 v.42;No.195 301-314页 [查看摘要][在线阅读][下载 1272K]
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Information Technology and Artificial Intelligence

• ROSGPT:基于大语言模型的机器人自然语言导航系统（英文）

  黄家淬;赵鸣博;张洪涛;

  该研究旨在开发一种创新系统(ROSGPT),将大语言模型(large language model, LLM)与机器人操作系统(robot operating system, ROS)相结合，实现对移动机器人的自然语言或语音控制，弥合人机交互与人工智能之间的差距。ROSGPT整合了包括语音识别、提示工程、LLM和ROS在内的多个子系统，可通过人类语音或文本指令实现对机器人的无缝控制。LLM组件经过优化，通过对开源Llama2模型进行微调与量化处理，其性能得到显著提升。在实际环境和虚拟环境中进行广泛实验发现，ROSGPT具有满足用户需求并提供友好交互体验的能力。该系统能够理解各种用户命令并以较精准可靠的方式执行相应任务，具有很好的灵活性和稳健性，在机器人技术和人工智能领域具有实际应用潜力。演示视频网址为http://iklx06z9yv.feishu.cn/docx/lux3dmTDxoZ5YnxWJTZcxUCWnTh。

  2025年03期 v.42;No.195 315-329页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K]
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• 一种用于视觉Transformer的小波变换与空间位置增强方法（英文）

  胡润宇;唐雪嵩;郝矿荣;

  在视觉transformer(vision transformer, ViT)架构中，图像数据需被转换为序列化数据以进行处理，这可能导致图像的空间位置信息的丢失。虽然自注意力机制增强了模型捕获全局特征的能力，但却在细粒度局部特征信息的保留上有所妥协。为了解决这些问题，提出了一个基于ViT的包含空间位置增强模块和小波变换增强模块的模型。这些模块旨在减少补丁嵌入过程中空间位置信息的损失，并提升模型的特征提取能力。空间位置增强模块通过卷积操作和多尺度特征提取来强化序列数据中的空间信息；与此同时，小波变换增强模块利用多尺度分析和频率分解来提升模型对图像全局和局部结构的理解能力。这种增强还提高了模型处理复杂结构和图像细节的能力。在CIFAR-10、CIFAR-100和ImageNet-1k数据集上，将所提出的模型与先进方法进行了比较。结果表明，所提出的模型在分类准确率上表现更优，其有效性和优势得到了验证。

  2025年03期 v.42;No.195 330-338页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]
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