中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 张国伟北京化工大学 2020年博士导师: 张磊共212页

摘要 : 在有机共轭材料中，一维以及二维有机共轭材料因一般具有很强的结晶性和较高的迁移率而得到了相对较多的研究。相比之下，三维刚性有机共轭材料则因立体构筑单元相对较少，合成相对困难，进而导致得到的研究较少。然而，近年来三维有机共轭材料因具有... 展开在有机共轭材料中，一维以及二维有机共轭材料因一般具有很强的结晶性和较高的迁移率而得到了相对较多的研究。相比之下，三维刚性有机共轭材料则因立体构筑单元相对较少，合成相对困难，进而导致得到的研究较少。然而，近年来三维有机共轭材料因具有独特的化学结构，而在有机光电材料领域中得到了越来越多的关注，并且获得了一定的研究成果。但是仍旧存在许多困难与挑战:如立体构筑单元和构筑反应相对较少，在化学合成及三维拓扑结构中电子分布及耦合作用的研究相对困难等。基于以上三维有机共轭材料面临的问题，我们拟通过合理的分子设计并采用多种合成策略进行新型三维有机共轭材料的构筑，并系统研究这些拓扑结构的电子分布和耦合作用及这些三维有机共轭材料在有机光电领域的应用。本文的研究内容主要包含三个方面: 1、采用桥联优先构筑策略，首次以三蝶烯为母核在三个维度上同时进行纵向共轭扩展合成了三种三蝶烯并苯三聚体;并通过X射线单晶衍射对其三维结构进行了表征。其紫外吸收光谱、电化学性能和电子耦合理论计算结果均表明三蝶烯并苯三聚体中三个亚单元之间存在较弱的电子耦合作用，且该强度的电子耦合作用对于化合物的单线态裂分性能是非常适中的。进而,首次对并苯分子三聚体的单线态裂分性能进行研究，发现该类分子TY-Tetra、TY-Penta分别在517nm和513nm处表现为三线态再吸收峰，表明该类分子并四苯、并五苯三聚体衍生物具有有效的单线态裂分性能。 2、采用桥联优先构筑策略，以[3.3.3]对称螺桨烷为母核同时进行横向和纵向扩展，首次在三维尺度上构筑了四种具有多重螺烯和负曲率结构的手性稠环并苯化合物，实现了在同一结构中同时研究螺烯和负曲率结构对分子性能的影响。并通过X射线单晶衍射对该类化合物的立体构型进行了表征。对该类化合物的基本光学性能研究发现其均具有较强的荧光发射现象。采用理论计算研究了该类手性稠环并苯化合物的电子圆二色谱和手性荧光发射性能，以及三个亚单元之间的电子耦合作用，为进一步研究该类分子在手性发光或电子器件方面的应用奠定了基础。 3、采用亚单元优先构筑策略合成了八种同时具有缺电子和富电子单元的X形二氮杂萘酰亚胺并七苯二聚体，其中化合物5aA和5bB通过X射线单晶衍射表征了立体构型。巧妙的分子设计使缺电子和富电子单元融合在一起形成不对称结构，用以产生分子偶极有效影响分子轨道分布和固态堆积，进而产生较强的分子间相互作用，使得这类材料能够用作场效应晶体管器件中的n型传输材料。并首次对X型二聚体分子的载流子传输性能进行了系统的研究，单晶和薄膜场效应晶体管器件的研究发现，这类二聚体材料的单晶迁移率可达10-2cm2V-1s-1，薄膜迁移率可达10-3cm2V-1s-1，在三维有机共轭材料中属于较高性能的载流子传输材料。这种高效、高选择性的三维分子设计和构筑策略为我们进一步合成共轭长度更长以及高性能的新型三维有机半导体材料奠定了基础。另外，对其反应机理进行研究过程中发现了二聚体与C60的加成反应，这一发现为进一步采用此合成策略制备富勒烯衍生物提供了可行的思路。通过对本项目的研究，我们希望能进一步发展新型有机共轭立体化合物，拓宽这类材料在有机光电领域的应用，并为开发新型高性能的有机光电材料提供新的思路与方法。收起

关键词 : 稠环芳烃三维有机共轭材料单线态裂分手性发光材料有机场效应晶体管

2. 水溶性含硅咪唑离子型液体型大分子光引发剂的合成与性能研究

[学位论文] 张国伟北京化工大学 2017年硕士导师: 孙芳共156页

摘要 : 水性光固化技术不仅具有传统光固化技术高效、简便、节能等优点，而且它以水替代具有挥发性的活性稀释剂，用于调节体系粘度，更加安全环保，符合环境友好发展理念。水性光引发剂是决定水体系光固化反应速度的关键，同时，它还会影响固化膜的某些性能... 展开水性光固化技术不仅具有传统光固化技术高效、简便、节能等优点，而且它以水替代具有挥发性的活性稀释剂，用于调节体系粘度，更加安全环保，符合环境友好发展理念。水性光引发剂是决定水体系光固化反应速度的关键，同时，它还会影响固化膜的某些性能。但目前商品化的水性光引发剂它存在着水溶性差、气味、迁移等缺点。为了解决上述问题，本课题依据离子液体具有不挥发，溶解性好等优点以及有机硅具有良好的耐热性和低表面能等特性，设计开发一种新颖、环保的水溶性含硅离子液体型大分子光引发剂，使其不仅具有高效的引发能力，还具有优异的水溶性、低迁移、不挥发、抗菌等性能。主要研究内容与所得结论: 1、使用2-羟基4-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮（商品名2959），咪唑，六甲基环三硅氧烷和不同分子量的聚乙二醇等为主要原料，经过多步反应，得到了三种不同分子量的水溶性硅醚嵌段咪唑离子液体型大分子光引发剂[Si-En-2959Im][TsO](n=1，3，5)。利用1H-NMR、29Si-NMR和FTIR确定了它们的结构。使用TGA、UV、ESR、FTIR、LC-MS等测试手段，系统研究了引发剂结构对其水溶性、挥发性、光解机理、光解碎片迁移和所制备的光固化膜的物理力学性能及抗菌性的影响。实验结果证实:合成的水溶性硅醚嵌段咪唑离子液体型大分子光引发剂与商品化的水性光引发剂相比，在水体系中存在着明显的溶解优势，热稳定较好，且在高温下具有较低的挥发性;该光引发剂不仅具有和传统水性光引发剂相近的光引发活性，而且可以有效减少固化膜中光解碎片的迁移;另外，水溶性硅醚嵌段咪唑离子液体型大分子光引发剂还具有一定的抗菌性能，可用于制备环境友好型材料和抗菌涂层。 2、为了探究丙烯酸酯双键的引入对解决小分子光引发剂缺点及对引发剂性能的影响，以六甲基环三硅氧烷(D3)、咪唑、丙烯酰氯和Irgacure2959等为原料，经过多步反应，制备了三种可聚合水性硅醚嵌段咪唑离子液体型大分子光引发剂[Si-En-2959Im-A][TsO]。利用1H-NMR、29Si-NMR和FTIR对产物分子结构进行了确定。使用TGA、UV、ESR、FTIR、LC-MS等测试手段，系统研究了引发剂结构对其水溶性、挥发性、光解解机理、光解碎片迁移和所制备的光固化膜的物理力学性能及抗菌性的影响。同时，对比水溶性含硅咪唑离子液体型大分子光引发剂探究丙烯酸酯双键的引入对引发剂性能的影响。实验结果证实:合成的可聚合水性硅醚嵌段咪唑离子液体型大分子光引发剂与商品化的水溶性光引发剂相比，在水体系中存在着明显的溶解优势，热稳定较好，且在高温下具有较低的挥发性;与水溶性光引发剂[Si-En-2959Im][TsO]相比，双键的引入并没有影响其水溶性，但使其热稳定和低挥发性略微有所提高;该光引发剂可有效地引发单体聚合，与光引发剂[Si-En-2959Im][TsO]相比，可以更有效减少的固化膜中光解碎片的迁移问题;另外，可聚合水性硅醚嵌段咪唑离子液体型大分子光引发剂同样具有一定的抗菌性能，可用于制备环境友好型材料和抗菌涂层。 3、为了研究不同阴离子的结构对含硅咪唑离子液体型大分子光引发剂的水溶性以及其引发性能的影响，以羟基硅油、咪唑、和Irgacure2959等为原料，经过多步反应制备了阴离子为Br-的含硅咪唑离子液体型大分子光引发剂，再经过阴离子交换反应制备了含Ph4B-、TsO-、NO3-、CF3COO-不同阴离子的含硅咪唑离子液体型大分子光引发剂。利用1H-NMR、29Si-NMR和FTIR对产物分子结构进行了确定。考察了不同阴离子对含硅咪唑离子液体型大分子光引发剂的水溶性、热稳定性、挥发性、紫外吸收以及辐射光降解、引发光聚合性能、光解碎片迁移、引发聚合的光固化膜的物理力学性能的影响。实验结果证实:阴离子的结构可以显著影响离子液体型光引发剂的溶解度，其水溶性大小顺序为Ph4B-＜Br-＜TsO-＜NO3-＜CF3COO-;含不同阴离子的离子液体型光引发剂均具有较好的热稳定性和较低的蒸汽压;另外，不同阴离子对离子液体型光引发剂的热稳定性和饱和蒸汽压都有影响，其相应热稳定性顺序为CF3COO-＜NO3-＜Ph4B-＜Br-＜TsO-，饱和蒸汽压从低到高的顺序为CF3COO-＜Ph4B-＜NO3-＜Br-＜TsO-;不同阴离子的供电子能力会对离子液体型光引发剂特征吸收峰的摩尔消光系数产生影响，其大小顺序为Ph4B-＞Br-＞NO3-＞TsO-＞CF3COO-;该类光引发剂均可有效地引发单体聚合，减少固化膜中光解碎片的迁移问题。收起

关键词 : 大分子光引发剂有机硅离子液体引发能力物理力学性能抗菌性

3. 认知无线电网络中频谱感知技术研究

[学位论文] 张国伟山东大学 2011年博士导师: 刘琚；王晓东共145页

摘要 : 近年来随着无线通信的飞速发展，各种移动终端设备及各类应用服务相继涌现，无线用户数量急剧上升，对无线电频谱资源的需求也日益加剧。作为一种有限的资源，频谱资源的使用通常由各政府机构采用固定的频谱分配方式进行管理。随着多数的频谱资源已经... 展开近年来随着无线通信的飞速发展，各种移动终端设备及各类应用服务相继涌现，无线用户数量急剧上升，对无线电频谱资源的需求也日益加剧。作为一种有限的资源，频谱资源的使用通常由各政府机构采用固定的频谱分配方式进行管理。随着多数的频谱资源已经分配给专门的授权用户(主用户)，新的无线服务越来越难以获得可用的频谱资源，限制了无线通信的研究及发展。然而，实际测量表明，固定的频谱分配管理方式不仅减少了新的无线系统设备可用频谱资源数量，而且导致了频谱资源在时域及频域的低利用率。因此，亟需新的无线频谱资源管理方式来提高无线频谱资源的利用率，为日益发展的无线通信系统提供进一步的可用资源。由Mitola提出的认知无线电技术是一种能够提高有限频谱资源的利用率的非常具有应用前景的技术，可从根本上缓解日益严重的频谱资源紧张问题，满足大信道容量和高数据传送速率等通信技术发展的要求，被看作是无线通信中的下一个“大爆炸”，已经成为无线通信领域内的一个研究热点，并受到越来越多的关注。认知无线电是一种能通过对其周围环境进行学习，实时调整其通信参数提供可靠的通信，并达到频谱资源的高效利用率的智能无线通信系统。其基本思想是频谱共享，所有的无线用户被分为主用户和次用户两类，次用户可以利用主用户未使用的频谱资源来进行数据通信。为此，次用户需要进行频谱感知以判断主用户是否正在使用其获得授权的频谱资源；只有当主用户未使用其频谱资源时，次用户才可以利用这一频谱资源进行通信，并根据频谱感知的结果调整相应的通信参数，达到有效的频谱资源利用。一旦主用户出现，次用户应当以较高概率做出正确的判断，并立即退出当前信道以减少对主用户造成的干扰。因此，准确高效的频谱感知是认知无线电技术应用的一个重要前提，频谱感知也成为无线通信的一个非常热点的研究领域。尽管学者们针对认知无线电的核心技术频谱感知展开了大量的研究，提出了多种频谱感知算法，如匹配滤波法、循环平稳检测法、能量检测法、协作感知等。然而，一方面，现有的算法多针对高斯噪声下的检测，实际通信中，受环境及设备冲击特性的影响，次用户端的噪声多为非高斯噪声，此时，这些高斯噪声假设下的频谱感知算法的性能将大大降低；另一方面，受衰落、阴影及噪声不确定性等因素的影响，次用户不仅难以获得准确的噪声信号先验信息，而且其所观测到的主用户信噪比较低，且在很大范围内波动；此外，为提高认知网络所能达到的容量，次用户应当在较短的时间内就可达到一个很好的检测性能。而且，协作感知也带来了额外的感知流量开销和能量损耗。因此，频谱感知仍然面临许多挑战，需要大量深入的研究来解决这些问题，以推动认知无线电技术的发展及应用。本文主要针对频谱感知面临的上述难点展开研究。首先在前两章中介绍了认知无线电的模型、系统功能、网络结构等基础知识，并对频谱感知的研究现状、各种频谱感知技术、及频谱感知所临的难点与挑战进行了分析与讨论。随后，针对上述几个问题，分别提出了几种适用于不同场景、无需主用户信号任何先验信息的有效的频谱感知算法，主要取得了以下几个方面的研究成果： 1)复高斯噪声中，噪声方差已知时的准确有效的基于能量的频谱感知算法：在第三章中，对现有的复高斯噪声中基于能量检测的频谱感知算法进行了介绍及分析，并提出了一种准确、有效的基于能量的频谱感知算法。现有的能量检测法的理论检测性能与实际检测性能之间存在着不可忽略的误差，进而影响相关的频谱感知优化设计。为解决这一问题，提出了一种准确有效的能量检测法，并根据其检测量在不同条件下的近似概率密度函数，推导出了其检测性能的理论表达式。大量仿真验证了所提出的能量检测法相对于现有能量检测法的优越性：首先，其理论检测性能与实际检测性能很好得吻合，验证了本文所给出的检测量的各种近似分布函数的有效性及相应的理论检测性能表达式的准确性，为频谱感知的优化设计提供了基础；其次，本章所提出的能量检测法在不同的信噪比、感知时间长度及预期虚警率等条件下的实际检测率明显高于现有的能量检测法，能够大大减少次用户对主用户造成的干扰，并提高频谱资源的利用率。 2)基于样本协方差矩阵特征值的高鲁棒、盲频谱感知算法：针对无任何噪声先验信息可用的感知场景，我们在第四章提出了一种基于特征值的高鲁棒频谱感知算法。它无需任何主用户信号、信道及噪声的先验信息，是一种盲的频谱感知算法。次用户先对其观测到的信号进行归一化处理，计算其样本协方差矩阵的最大、最小特征值及两者的比值，并将其作为检测量；通过比较其与判决门限的大小来进行频谱资源使用情况的判断。其判决门限则是利用随机矩阵理论中最大、最小特征值的收敛分布定理，根据系统要求的虚警率来设置。归一化处理能够去除噪声中的脉冲成分，使得检测量的分布有利于频谱感知的判决。大量仿真验证了所提出的频谱感知算法的有效性及优越性。在非高斯噪声下，其频谱感知性能均大大优于现有的频谱感知算法，达到非常好的检测率和很低的虚警率，即能够同时提高频谱资源的利用率和减少次用户对主用户造成的干扰；在高斯噪声下，相对于现有的基于特征值的频谱感知算法，其检测率损耗仅仅约为0.5dB。 3)基于少量噪声样本的快速、鲁棒频谱感知算法：当存在少量可用于感知的参考噪声样本时，为使次用户在较短的感知时间内就可达到较好的频谱感知性能，我们在第五章提出了一种基于K-S检验的快速、鲁棒频谱感知算法。其检测量为感知时间内的观测数据和先验噪声样本序列两者的经验累积分布函数的最大绝对差值。它无需任何主用户信号先验信息，只需少量的噪声样本序列就可在较短的感知时间内达到很好的检测性能。与能量检测法相比，高斯噪声中K-S感知算法的检测性能受噪声不确定性的影响甚微，能够达到系统的检测性能要求；在非高斯噪声中，其检测性能大大优于能量检测法。此外，相对于基于特征值的频谱感知算法，K-S感知算法能在较短的感知时间内就可达到很好的检测性能。 4)基于不同先验噪声信息的高鲁棒、序列频谱感知算法：主用户信噪比的取值范围较大时，序列感知算法可以根据实际观测到的主用户信号信噪比做出一个快速的频谱资源使用状况判断。当信噪比较高时，次用户只需观测少量信号样本就可做出正确的判断，进而减少感知损耗。根据已知噪声先验信息的不同，第六章提出了两种高鲁棒的基于K-S检验的序列频谱感知算法。相对于其他序列感知算法，它无需任何主用户信号先验信息，即可达到一个比较快速、准确的检测性能，不但能显著减少次用户的感知消耗，而且能够达到高鲁棒的快速序列频谱感知。本文最后，对所做的工作进行了总结，并就下一步的研究方向及重点进行了展望。主要包括相关噪声下的频谱感知技术研究、协作频谱感知的优化问题及频谱感知的跨层优化设计等。收起

关键词 : 认知无线电资源利用率频谱感知非高斯噪声检测性能

4. 钢管混凝土柱在地震作用下的累积损伤性能研究

[学位论文] 张国伟湖南大学 2009年博士导师: 肖岩;黄政宇共140页

摘要 : 抗震设防目标之一就是确保结构在地震作用下不会倒塌,尽量减少人员的伤亡和财产的损失。地震时,结构受到低周往复荷载的作用,使得结构构件的塑性铰区域产生不可恢复的塑性变形。当地震烈度远远超过了结构的抗震设防烈度时,结构会发生首次超越破坏;大部... 展开抗震设防目标之一就是确保结构在地震作用下不会倒塌,尽量减少人员的伤亡和财产的损失。地震时,结构受到低周往复荷载的作用,使得结构构件的塑性铰区域产生不可恢复的塑性变形。当地震烈度远远超过了结构的抗震设防烈度时,结构会发生首次超越破坏;大部分结构从产生微小的局部破裂到全部倒塌都需要一个过程,在弹塑性变形下结构往复循环几次乃至十几次才会倒塌,也就是发生累积损伤破坏。因此,需要考察地震后结构及其构件的累积损伤程度,判断是否能够继续使用或者是修复后可以继续使用这些结构,还是需要推倒重建。这项工作对于保障人民的生命和财产安全,减少地震损失具有重要的意义。钢管混凝土作为组合结构的一种组合设计形式,具有良好的力学性能和抗震性能,在地震区建筑中得到了广泛应用。对钢管混凝土抗震性能的研究一直是国内外的研究热点,许多研究者通过抗震试验对钢管混凝土的抗震性能进行了探讨。但是大部分研究者的侧重点都是放在钢管混凝土的承载力、滞回性能以及建立滞回模型的研究上,很少考虑低周往复荷载下钢管混凝土的疲劳损伤,以及由于疲劳损伤的累积而导致的钢管混凝土的累积损伤破坏。本文针对钢管混凝土压弯构件在低周往复荷载下的力学性能和疲劳累积损伤问题进行了较为系统的试验研究和理论分析。试验结果表明钢管混凝土具有良好的抗震滞回性能和耗能能力,即使钢管混凝土产生了较大的变形也不会发生严重的承载力退化现象。钢管混凝土柱滞回曲线的荷载和刚度退化随着侧移率的增大而加快,说明在较大的变形条件下,往复变形一次对钢管混凝土造成的损伤也大;随着侧移率的减小,钢管混凝土的滞回耗能能力明显增强。应变分析也表明,钢管混凝土柱塑性铰区的钢管在屈服后随着侧移率的增大应变增长迅速;而在等幅循环荷载的作用下,钢管的应变增长缓慢,但永久塑性变形随着循环次数的增加在不断增长。试验研究表明,承受低周往复荷载作用的钢管混凝土柱在破坏时钢管断裂处的应变并没有达到单调拉伸时的极限应变,钢管是在拉应力和压应力的反复作用下产生了疲劳损伤,当钢管的损伤累积到一定程度时,最终发生疲劳断裂。根据试验结果,本文建立了反映钢管混凝土柱低周疲劳寿命的改进Manson-Coffin关系模型,得出了钢管混凝土柱变形和疲劳寿命的关系曲线；与试验数据相比,理论曲线能够比较合理地反映这几类钢管混凝土柱在不同变形条件下的疲劳寿命。在试验数据的基础上,建立了基于循环耗能的低周疲劳模型；与试验得出的耗能能力系数相比,耗能能力曲线能够较准确的反映钢管混凝土在低周往复荷载作用下,由于疲劳损伤的累积而导致的力学性能的退化。综合Miner的线性累积损伤理论和钢管混凝土柱的循环耗能规律,建立了钢管混凝土柱的基于耗能的改进线性累积损伤模型；与Miner模型的评估结果相比,基于每次循环耗能所得出的钢管混凝土柱的累积损伤指数具有更高的精度,特别是对于承受变幅位移的钢管混凝土柱来说,由模型可以得到等合理地损伤指数,说明这种累积损伤模型能够用于地震作用后的钢管混凝土的累积损伤评估。基于连续介质损伤力学的基本理论和钢管混凝土的弹塑性分析,建立了钢管混凝土构件在单调荷载和低周往复荷载下的简化损伤梁单元模型。钢管混凝土构件被简化成由中间的弹性梁和两端的集中耗能铰构成的模型,引入损伤参数,分别描述钢管混凝土两端耗能铰的损伤和轴向损伤过程,推导了考虑损伤参数的钢管混凝土构件的柔度矩阵和应变余能方程,给出了钢管混凝土损伤构件在单调荷载和低周往复荷载下的损伤演化过程。该损伤模型形式简单,具有明确的物理和力学意义,比较适合用于地震作用下的钢管混凝土柱的损伤分析。收起

关键词 : 钢管混凝土柱滞回曲线低周疲劳累积损伤耗能能力损伤模型地震作用

5. 土壤盐分影响棉花（Gossypium hirsutum L.)生长的生理机制研究

[学位论文] 张国伟南京农业大学 2011年博士导师: 周治国共136页

摘要 : 盐渍化是影响土地生产力的重要障碍因子，严重制约了粮食生产和农业可持续发展。棉花是盐碱地种植的先锋作物，随着耕地面积的减少，棉花种植逐渐向盐碱地集中，因此大力提高盐碱地棉花产量已经成为棉花生产的主攻方向。开展盐分影响棉花生长发育的生... 展开盐渍化是影响土地生产力的重要障碍因子，严重制约了粮食生产和农业可持续发展。棉花是盐碱地种植的先锋作物，随着耕地面积的减少，棉花种植逐渐向盐碱地集中，因此大力提高盐碱地棉花产量已经成为棉花生产的主攻方向。开展盐分影响棉花生长发育的生理机制研究，可以为优化滨海盐土植棉技术及培育高耐盐品种提供理论依据。本论文包括两部分内容:1、以14个在不同年代黄河流域黄淮棉区和长江流域下游棉区大面积推广的棉花品种为材料，在NaCl胁迫下进行棉花萌发期和苗期的耐盐性评价及耐盐指标筛选。2、以耐盐性差异较大的两个棉花品种（中棉所44，耐盐品种;苏棉12号，盐敏感品种）为材料，采用混合盐分，研究土壤盐分对不同基因型棉花离子运移、根系生理及光合生理的影响，并从抗氧化酶活性、内源激素平衡和膜生理的角度探讨土壤盐分影响棉花光合性能的生理机制。主要研究结果如下: 1.棉花萌发期和苗期耐盐性评价及耐盐指标筛选以14个在不同年代黄河流域黄淮棉区和长江流域下游棉区大面积推广的棉花品种为材料，在NaCl胁迫下进行棉花萌发期和苗期的耐盐性评价及耐盐指标筛选。结果表明，150 mmol·L-1NaCl水溶液是进行棉花耐盐性鉴定的适宜浓度。棉花的耐盐性在生育期和品种间表现不同，中棉所44和中棉所177是萌发期和苗期均表现稳定的耐盐品种，表现稳定但不耐盐品种有中棉所102、苏棉12号和泗棉3号，表现稳定且中等耐盐品种有中棉所103、德夏棉1号和美棉33B。发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和鲜重的盐害系数可以作为棉花萌发期耐盐鉴定指标，株高、叶片伸展速率、地上部干重、根系干重、根系活力和净光合速率的盐害系数可以作为棉花苗期耐盐鉴定指标。 2.土壤盐分影响棉花产量形成的生理机制 (1)以耐盐性差异较大的两个棉花品种（中棉所44，耐盐品种;苏棉12号，盐敏感品种）为材料，采用混合盐分，研究土壤盐分对棉株离子吸收、运输和分配的影响。结果表明，土壤盐分降低棉株干物质重，对地上部分影响大于根系，同时降低了根系吸水能力，抑制了水分从根系向叶片的运输。盐胁迫显著影响棉株体内离子分布，随盐分水平升高，棉株各器官Na+、Cl-和Mg2+含量升高，K+和Ca2+含量降低，各器官中K+/Na+、 Ca2+/Na+和Mg2+/Na+比值降低，尽管K+含量呈降低趋势，但叶片中K+含量并未超出临界浓度。棉花茎枝是棉株重要的离子库，可以通过输出K+、 Ca2+和Mg2+和纳入Na+来提高耐盐性。但是棉株不能有效控制Cl响叶片运输，致使叶片中Cl-含量较高。随盐分水平升高，根系向茎枝选择性运输K+、Ca2+和Mg2+的能力降低，但是茎枝向叶片及蕾花铃选择性运输K+、Ca2+和Mg2+的能力升高，这使得叶片和蕾花铃中K+/Na+、C2+/Na+和Mg2+/Na+比值在高盐水平下不至于下降过多。耐盐品种中棉所44茎枝截留Na+的能力、叶片拒Cl-的能力及茎枝向叶片选择性运输K+、C2+和Mg2+的能力较强，是其耐盐性较高的重要原因。 (2)以耐盐性差异较大的两个棉花品种（中棉所44，耐盐品种;苏棉12号，盐敏感品种）为材料，设置对照、盐胁迫、干旱胁迫和盐旱胁迫4个处理组合，研究土壤盐分与干旱对棉花根系生理特性的影响。结果表明，干旱、盐分和盐旱胁迫处理显著降低了根系干物质重，不同处理对根干重的影响以盐旱胁迫最大，干旱次之，盐胁迫最小。三种胁迫处理降低了根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性，导致丙二醛(MDA)含量升高，根系活力降低。胁迫处理下根系质膜磷脂含量量降低，糖脂含量上升，磷脂/糖脂比值降低，同时根系质膜棕榈酸、硬脂酸和油酸含量升高，亚油酸和亚麻酸含量降低，导致双键指数减小，质膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性降低，导致根系胞质内H+、Ca2+的稳衡被打破，代谢紊乱，根系活力降低。干旱、盐分和盐旱胁迫处理对根系生理特性的影响以盐旱最大，干旱次之，盐胁迫最小。三种胁迫处理下中棉所44根系中相对较高的抗氧化酶活性，较稳定的磷脂/糖脂比值，较高的双键指数保证了较高的质膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性，是其抗逆性高于苏棉12号的主要原因。 (3)以耐盐性差异较大的两个棉花品种（中棉所44，耐盐品种;苏棉12号，盐敏感品种）为材料，采用混合盐分，研究土壤盐分对棉花叶片抗氧化酶活性、激素生理、膜生理和光合生理的影响，结果表明，随盐分水平升高，超氧阴离子(O2-)生成速率和过氧化氢(H2O2)含量迅速升高，达到一定量后趋于稳定，可溶性蛋白含量和超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈先上升后降低趋势，过氧化物酶(POD)活性则呈持续升高趋势。生长素氧化酶（IAAO）活性在5.80 dS-1时降低，但随着盐分水平升高而升高;生长素(IAA)含量在5.80 dS-1时上升，但随盐分水平上升，IAAO活性升高，导致IAA含量逐渐下降。盐胁迫下棉花功能叶中ABA含量上升;赤霉素(GA3)含量在5.80 dS-1时上升，随后逐渐下降;细胞分裂素(ZR)含量在盐胁迫下迅速降低。高于5.80 dS-1盐分水时，耐盐品种中棉所44叶片中IAA含量低于苏棉12号，而IAA和GA3含量则低于苏棉12号;品种间ZR含量差异较小。2品种IAA/ABA、GA3/ABA和ZR/ABA比值随盐分水平的升高而下降，耐盐品种中棉所44功能叶中IAA/ABA、GA3/ABA和ZR/ABA比值高于盐敏感品种苏棉12号。盐分处理下，叶片中较高的SOD和POD活性和较强的协调自身激素平衡的能力，是中棉所44在盐胁迫下保持相对较高净光合速率（Pn）的重要原因。盐分处理下，棉花叶片中棕榈酸、硬脂酸及油酸含量升高，而亚油酸和亚麻酸含量降低，不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸含量比值升高，双键指数降低。脂氧合酶活性的差异是导致品种间膜脂过氧化程度不同的主要原因之一，低于13.70 ds m-1水平时，膜脂过氧化是活性氧和脂氧合酶共同作用结果，高于此水平时，膜脂过氧化主要由脂氧合酶活性升高导致。双键指数的降低增加了棉花叶片光系统Ⅱ的光抑制，降低了光能转化效率，导致Pn降低。此外，高于5.80 dS m-1盐分处理提高了棉花功能叶对日间光辐射强度和温度的敏感程度，导致光温抑制现象加重，并改变了Pn和气孔导度(Gs)的日变化趋势，使其由单峰曲线逐渐变为持续下降趋势。耐盐品种中棉所44催化脂肪酸氧化能力较弱，从而有助于维持相对较低的不饱和脂肪酸含量及膜脂过氧化水平。较高的不饱和脂肪酸含量是中棉所44功能叶的净光合速率较苏棉12号高的重要原因之一。收起

关键词 : 棉花土壤盐分生理机制离子运输光合性能

6. 基于约束的参数化设计系统的研究与开发

[学位论文] 张国伟清华大学 1998年博士导师: 俞新陆;张晓萍共135页

摘要 : 该文重点研究了基于约束的参数化设计的理论与技术,对参数化设计中的约束进行了深入的理论探索,对约束建模和约束求解提出了创新的设想、理论和方法,并在此基础上研制成功了一种新的基于约束的二维参数化设计系统.

关键词 : 约束参数化设计约束建模约束求解装配图尺寸驱动

7. DBP致男（雄）性生殖毒性中内质网应激及线粒体损伤的作用机制研究

[学位论文] 张国伟第三军医大学 2016年博士导师: 曹佳共128页

摘要 : 邻苯二甲酸酯类(Phthalic acid esters，PAEs)是一类工业上大量生产的有机化合物。大部分PAEs以增塑剂的形式用于塑料制品中，同时也在化妆品、洗涤剂、农药、油漆、涂料等消费品中广泛使用。PAEs与塑料分子通常以非共价键形式结合，在特定条件下容易... 展开邻苯二甲酸酯类(Phthalic acid esters，PAEs)是一类工业上大量生产的有机化合物。大部分PAEs以增塑剂的形式用于塑料制品中，同时也在化妆品、洗涤剂、农药、油漆、涂料等消费品中广泛使用。PAEs与塑料分子通常以非共价键形式结合，在特定条件下容易出现解离，进入周围的空气、土壤和水环境中，通过呼吸道、消化道或皮肤沾染的方式进入机体。因此，除了职业人群，普通人群也可通过多种途径接触PAEs，进而引起健康损害。研究表明，睾丸是PAEs最主要的靶器官，人群流行病学和实验研究均已证实PAEs暴露具有雄性生殖毒性。最近的动物实验研究显示，生精细胞凋亡可能是PAEs导致的雄性生殖毒性最主要的特征—睾丸萎缩的潜在机制。然而，PAEs诱导生精细胞凋亡的的分子事件及相关的分子信号通路仍然不十分清楚。近年来研究报道显示PAEs可以导致睾丸氧化性损伤和生殖细胞内质网扩张及线粒体水肿，提示内质网及线粒体氧化性损伤可能是其诱导生殖细胞凋亡的潜在分子机制。目的:本课题使用邻苯二甲酸二丁酯(Dibutyl phthalate，DBP)作为PAEs的代表化学物，在明确DBP可诱导睾丸生精细胞凋亡的条件下，研究内质网应激（Endoplasmic reticulumstress，ER stress）、线粒体损伤在DBP致雄性生殖毒性过程中的作用及机制，并进一步以我们建立的重庆大学生生殖健康(Male Reproductive Health in Chongqing CollegeStudents，MARHCS)队列人群为基础，验证PAEs引起的线粒体损伤效应。方法:1.DBP诱导生精细胞凋亡过程中内质网应激和自噬作用的研究建立小鼠生精细胞来源的GC-2细胞体外染毒模型，以CCK-8方法评价DBP对细胞的毒性效应;以ArmexinⅤ/PI染色检测DBP对细胞凋亡的影响。采用Western blot检测内质网应激相关蛋白标志物GRP78、p-eIF2α和ATF6的表达，以及内质网应激相关的凋亡标志物p-JNK/p-p38、CHOP和Caspase-12的表达;进一步采用内质网应激抑制剂4-PBA预处理细胞，研究内质网应激在DBP诱导的生精细胞凋亡中的作用。采用电镜观察DBP处理的GC-2细胞内自噬小体的水平;Western blot检测自噬标志蛋白LC-3和P62的变化;进一步采用内质网应激抑制剂4-PBA和自噬特异性抑制剂3-MA预处理细胞，研究细胞自噬在DBP诱导的生精细胞凋亡中的作用。此外，建立前青春期雄性大鼠的DBP染毒动物模型，通过体内实验验证DBP对生精细胞的毒性效应及内质网应激的作用 2.DBP诱导生精细胞凋亡过程中内质网应激介导的自噬分子机制研究采用细胞自噬抑制剂氯喹(CQ)预处理细胞，进一步验证DBP激活自噬是否由于增加了GC-2细胞内的自噬流。进一步通过检测p-eIF2α/ATF4/Atg12、mTOR以及IRE1α/JNK/Beclin1通路中蛋白分子表达水平的变化，明确DBP诱导细胞自噬的分子通路。此外，检测DBP对GC-2细胞内ROS的影响，同时采用抗氧化剂褪黑激素(Melatonin)预处理细胞，研究细胞氧化应激在DBP诱导的内质网应激和自噬的作用。 3.PERK激活的Nrf2/ARE通路在DBP引起的线粒体损伤中作用的研究通过检测线粒体质量、mtDNA拷贝数、ATP水平，以及Cyt C的释放和Caspase的活化，研究DBP对GC-2细胞的线粒体损伤及线粒体通路细胞凋亡的激活;进一步采用抗氧化剂Melatonin预处理细胞，明确DBP诱导的氧化应激在线粒体损伤的作用。此外，检测抗氧化通路Nrf2/ARE的激活状态及其与内质网应激相关通路PERK的关系，并分别采用PERK和Nrf2抑制剂预处理细胞，研究PERK与Nrf2/ARE通路之间的关系，以及Nrf2/ARE抗氧化通路在DBP诱导的线粒体损伤中的作用。 4.人群PAEs暴露对精子线粒体功能和mtDNA结构的影响本课题组于2013年建立了“重庆市大学生男性生殖健康调查(Male ReproductiveHealth in Chongqing College Student，MARHCS)队列”，目的是研究社会-心理-行为因素和环境有害因素对男性生殖健康的影响。在2014年第一次人群随访阶段，本研究建立了反映人精子线粒体功能的线粒体膜电位(MMP)检测方法，以及反映线粒体DNA结构改变的mtDNA拷贝数与完整性的检测方法;进一步分析了精子线粒体相关指标与精液质量参数的相关性，同时研究个体尿液PAEs内暴露水平与精液参数及精子线粒体指标的关联。通过人群研究进一步验证PAEs对生精过程的线粒体损伤作用。结果:1.内质网应激通过激活自噬对抗DBP诱导的生精细胞凋亡结果显示，DBP对GC-2细胞有明显的毒性效应，并可诱导生精细胞凋亡，存在剂量-效应关系。DBP在低剂量水平即可提高细胞内GRP78、p-eIF2α和ATF6等内质网应激蛋白标志物的水平，提示DBP可诱导生精细胞的内质网应激;此外，内质网应激抑制剂4-PBA可加重DBP诱导的生精细胞凋亡，提示激活的内质网应激在DBP的生殖毒性中起保护性作用。进一步研究发现，DBP显著增加GC-2细胞内的自噬水平，而4-PBA预处理可明显抑制细胞自噬的发生，提示DBP诱导的细胞自噬是由内质网应激所介导;同时，自噬抑制剂3-MA预处理可明显加重DBP诱导的GC-2细胞凋亡，提示细胞自噬在DBP的生殖毒性中起保护作用。体内动物实验进一步证实，DBP能明显诱导睾丸生精细胞凋亡;4-PBA可降低DBP诱导的睾丸细胞自噬，并且4-PBA和3-MA处理均加重了DBP对睾丸的损伤。上述结果提示，内质网应激通过激活自噬对抗DBP诱导的生精细胞凋亡及睾丸损伤。 2.p-eIF2α/ATF4/Atg12通路介导了DBP诱导的内质网应激相关的自噬研究显示，氯喹处理可增强DBP诱导的细胞自噬蛋白LC3-Ⅱ的表达，提示DBP诱导GC-2细胞自噬水平升高是由于自噬流的增加。细胞自噬分子机制研究表明，mTOR通路和JNK/Beclin1通路相关蛋白未发生明显改变，而p-eIF2α/ATF4通过调节Atg12的表达，介导了DBP诱导的生精细胞自噬。进一步的实验发现，DBP能显著增加GC-2细胞内的ROS水平，而抗氧化剂Melatonin预处理可明显抑制ROS水平的增加，并降低DBP诱导的GC-2细胞内质网应激和自噬，提示氧化应激可能参与DBP诱导的生精细胞异常改变。 3.PERK激活Nrf2/ARE抗氧化通路对抗DBP诱导的生精细胞线粒体损伤 DBP处理可诱导GC-2细胞线粒体质量下降、mtDNA拷贝数降低和ATP合成下降，并且明显诱导线粒体途径的细胞凋亡，而抗氧化剂Melatonin可降低DBP诱导的线粒体损伤和凋亡。进一步研究发现，DBP激活了细胞内Nrf2/ARE抗氧化反应通路，而Nrf2 siRNA预处理后，可显著加重DBP诱导的细胞线粒体损伤和凋亡。此外，采用内质网应激相关分子PERK的特异性抑制剂处理后，Nrf2/ARE抗氧化通路的活化水平下降，并且加重了DBP诱导的细胞线粒体损伤。体内动物实验进一步证实，PERK抑制剂处理可降低睾丸组织中Nrf2/ARE通路的激活，并加重DBP诱导的睾丸生精细胞线粒体途径的凋亡。 4.人群PAEs暴露对精子线粒体功能和mtDNA结构的影响人群研究表明，精子线粒体的膜电位、mtDNA拷贝数和mtDNA完整性与精液质量参数密切相关，提示上述线粒体相关指标可能成为反映精液质量的生物标志物。分析进一步发现，尿液中PAEs代谢物MEP、MnBP和MCPP水平与精子前向活力呈明显的负相关，MEHP水平与线粒体膜电位正相关，高暴露DEHP或尿中MCHP、MnOP、MBzP和MiNP单酯水平高的人群mtDNA完整性明显较差，提示人精子的线粒体可能是PAEs致男性生殖损伤的一个靶。结论:DBP可诱导睾丸毒性、生精细胞的氧化应激及线粒体途径的凋亡，同时，DBP也激活细胞内的自我防护机制—内质网应激，一方面通过p-eIF2α/ATF4/Atg12通路激活细胞自噬，另一方面通过PERK信号激活Nrf2/ARE抗氧化通路，对抗DBP引起的生精细胞凋亡。人群研究发现，个体的PAEs尿中代谢物水平与精子mtDNA完整性降低显著相关，进一步证实了PAEs化学物可造成生殖细胞的线粒体损伤及相应的生殖毒性，并提示线粒体相关的指标可以作为反映男性生殖能力的生物标志物。收起

关键词 : 雄性生殖毒性邻苯二甲酸二丁酯内质网应激线粒体损伤

8. 某型通风隔离阀传动系统运动可靠性评估

[学位论文] 张国伟东北大学 2015年硕士导师: 何雪浤共124页

摘要 : 通风隔离阀主要应用于核电站空调通风系统，开启时正常通风调节室内温度，关闭时阀板压紧密封圈保证放射性气体泄漏量要求，并具有一定的自锁功能，在发生事故时能起到对系统的自动隔离作用。其传动系统传递的运动是否精确决定了阀板关闭密封性能和自... 展开通风隔离阀主要应用于核电站空调通风系统，开启时正常通风调节室内温度，关闭时阀板压紧密封圈保证放射性气体泄漏量要求，并具有一定的自锁功能，在发生事故时能起到对系统的自动隔离作用。其传动系统传递的运动是否精确决定了阀板关闭密封性能和自锁性能的好坏。为评估和提高通风隔离阀传动系统的运动可靠性，确定科学合理的设计加工和维护方案，本文主要考虑到传动系统的原始加工误差和运动副的使用磨损误差对运动可靠性的影响，提出了一种较为全面的可靠性分析评估方法，对其运动可靠性及其可靠度的灵敏性进行分析计算。首先考虑加工尺寸原始误差的变化，在分析传动系统的结构功能特点以及受载情况的基础上，基于应力-强度干涉模型建立传动系统阀板关闭可靠度和自锁可靠度的计算模型。根据密封要求，利用ADAMS动态仿真模拟实验的方法，确定在传动系统所传递的转角下阀板关闭密封功能和自锁功能可靠的判据即两者允许输出误差极限的分布情况;基于蒙特卡罗原理，利用ADAMS编程自动仿真的方法，模拟机构真实尺寸误差和铰链副配合间隙的随机变化，统计得出其输出误差的分布情况，计算可靠度。其次考虑传动机构运动副磨损使运动副间隙变化产生的误差，基于应力-强度干涉模型建立铰链副磨损可靠度计算模型，并分别确定许用极限磨损量的分布情况和实际磨损量的分布情况，计算铰链副磨损可靠度。确定实际磨损量的分布情况时，基于Archard磨损计算模型，推导建立了适合本研究的磨损量计算模型，通过ADAMS动态仿真较为精确地分段拟合获得运动副受力和角速度变化规律，同时假设铰链副间隙误差为一随机变量，最后基于蒙特卡罗原理较为精确地模拟获得其分布情况。进一步地，论文综合考虑了原始误差和磨损误差，将磨损量与原始输入误差叠加，再次进行多次仿真实验，对传动系统的运动输出进行可靠性分析计算，求解阀板关闭可靠度和自锁可靠度。最后，基于响应面法对通风隔离阀传动系统重要参数进行可靠性灵敏度分析计算。选取实验方法获取实验样本点，通过Design-Expert软件拟合得到极限状态函数，进一步获得可靠度功能函数，对各随机变量求解导数信息，可计算得到可靠性灵敏度。结果表明，各参数对阀板关闭可靠性的灵敏度高于对自锁可靠性的灵敏度，设计加工方案时，在公差等级内，应适当降低各参数的方差，并根据灵敏度变化趋势控制参数加工误差均值的高低，后期检测维护中，应特别重视可靠性灵敏度较大的参数的变化。依据分析计算结果，提出了科学合理的设计加工和维护建议。本文为研究通风隔离阀传动系统的运动可靠性问题提供了一种较为全面的分析评估方法，为企业提供技术支持。收起

关键词 : 核电站通风隔离阀传动系统运动可靠度

9. 基于网络学习环境下英语专业新生听力策略发展

[学位论文] 张国伟中国人民大学 2009年硕士导师: 贾国栋共122页

摘要 : 进入21世纪，随着基于网络技术的推广和应用，外语学习的环境正逐渐发生变化。如何将基于网络技术与外语教学有机结合，已成为众多研究者关注的焦点。然而，关于基于网络环境下学习策略的训练与发展方面的研究尚显不足。在上述背景下，本论文采... 展开进入21世纪，随着基于网络技术的推广和应用，外语学习的环境正逐渐发生变化。如何将基于网络技术与外语教学有机结合，已成为众多研究者关注的焦点。然而，关于基于网络环境下学习策略的训练与发展方面的研究尚显不足。在上述背景下，本论文采用面向过程的研究方法，阐述了一项关于基于网络学习环境下英语专业新生听力策略发展的历时调查研究。本研究旨在：1)调查学习者听力策略运用规律；2)调查学习者通过训练产生的听力策略运用变化；3)调查基于网络学习系统促进学习者听力策略运用的效果。本研究在中国人民大学英语专业本科新生中展开。首先，59名人大英语专业新生受邀参加了听力诊断测试和第一次问卷调查，然后按照训练计划(该计划基于测试和第一次问卷结果制定)开始基于网络学习系统(TellMeMore)下的听力策略训练并且及时完成每周学习报告，历时8周。训练结束时所有受试参加了第二次问卷调查，其中8名受试接受了半结构式访谈。多种研究工具的运用，包括测试，问卷，学习报告和访谈，保证了所收集数据的效度。其中，听力测试用来诊断受试的听力水平，第一次问卷用来衡量其听力策略运用基础和听力困难；每周学习报告用来记录受试在完成基于网络的听力任务时运用听力策略的具体情况；第二次问卷用来衡量基于网络学习环境下受试听力策略运用的情况以及评估基于网络学习系统对听力策略发展的促进作用；访谈则就问卷调查反映出的听力策略运用规律和问题进一步展开调查。调查数据的分析采用SPSS11.5中的克伦巴赫α系数内部信度分析、描述统计、多重配对样本t-test分析等统计方法，其中，克伦巴赫α系数用来检验两次问卷设计的内部信度；描述统计同时用于定量和定性数据分析；多重配对样本t-test分析用来检验训练前后听力策略运用的显著差异。数据分析表明，学习者在基于网络学习环境下使用听力策略的规律与其在传统学习环境下类似。在直接策略方面，与记忆策略和补偿策略相比，学习者所用认知策略种类更多，运用频率更高；在间接策略方面，与情感策略和社交策略相比，学习者所用元认知策略种类更多，运用频率更高。但通过基于网络的听力策略训练，一些听力策略运用频率均有显著增加：1)运用语境记忆单词(记忆策略)；2)重复听，利用背景知识帮助理解(认知策略)；3)利用视觉线索和上下文语境猜测(补偿策略)；4)利用系统反馈信息安排训练(元认知策略)；5)了解相关英语国家文化背景(社交策略)等。这些显著差异的产生可归功于基于网络学习系统的两大特点：交互性和学习者可控性。交互性体现在系统的多媒体界面设计上，学习者可与听力内容进行互动，如人机对话；学习者可控性体现在各种帮助选项和非线性内容结构上，学习者可以自由选择辅助工具，及时调整自己的训练进度和训练内容。此外，学习者通过第二次问卷评估了基于网络学习系统对其策略运用的作用，评估结果证明：系统真实的听力环境和及时的反馈信息促进了听力策略的运用；系统某些设计方面的不足(如，英音系统下在线词典功能不完善)及技术问题(如，计算机死机，网络链接不稳定)阻碍了某些听力策略的运用。以上调查研究结果表明，基于网络学习环境下的听力策略发展建立在有效的策略训练上，而有效的基于网络的听力策略训练则有两大要素：一是学习者自我管理、主动学习的训练模式；二是设计完善的基于网络学习系统，高度的交互性和学习者可控性应为其必备特点。基于以上研究结果，本论文提出了适于基于网络的听力策略训练的“瀑布模式”，包含7个阶段：1)需求阶段，确认学习者的听力需求和听力水平；2)规格说明阶段，确定具体的听力策略，兼顾学习者动机因素和学习兴趣；3)设计阶段，准备策略辅导材料，制定详细的训练计划；4)整合阶段，将训练计划与基于网络的学习系统有机结合；5)执行阶段，学习者自我管理训练过程，6)评估阶段，学习者自我评估训练效果及学习系统；7)改进阶段，在评估结果的基础上，调整和改进训练模式。该模式旨在将上述两大要素有机结合，更好的促进学习者听力策略的发展。收起

关键词 : 听力策略基于网络学习环境策略训练交互性学习者可控性