上海大学学报(自然科学版)

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1. 基于上、下游资源共享视角的供应链 ESG 溢出效应

李远勤, 李彤, 李婷

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (3): 414-434. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2544

摘要（361）

PDF（pc）（433KB）（1357）

以 2010—2022 年 A 股上市公司为样本, 在供应链整合背景下考察环境、社会和治理(environment、social and governance, ESG) 在供应链上的溢出效应. 研究发现: 供应商和客户 ESG 水平能够提升企业 ESG 水平; ESG 的溢出效应主要通过管理知识资源、资金资源和技术资源共享 3 个渠道发挥作用; 对非国有企业和市场化程度较高的地区企业而言, ESG 的溢出效应更为明显. 该研究对执行我国维护供应链安全的战略决策有重要的参考价值, 对推动上市公司高质量发展具有借鉴意义.

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2. 新型层状范德华材料 MoSi2N4 及其异质结物理力学性质的研究进展

李轩皓1, 2, 于进1, 2

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (5): 826-837. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2601

摘要（568）

PDF（pc）（8960KB）（1354）

二维材料因表现出很多不同于三维母体材料的新奇物理特性而备受关注. 2020 年, 通过化学气相沉积法合成了没有对应母体的新型范德华层状材料 MoSi2N4, 其较高的载流子迁移率、优异的力学强度、高透光率以及良好的环境稳定性等优势引起了研究者的兴趣. 不仅如此, 鉴于石墨烯/h-BN、MoS2/BP 等异质结在很多方面展现出明显优于单个材料的本征物理性质, 因此探索基于 MoSi2N4 异质结的物性逐渐成为研究者关注的焦点. 重点阐述了 MoSi2N4 异质结近年来的研究概况, 尤其是机械应变下对其电子性质方面的调控, 为进一步理解背后的物理力学机制并探索新型范德华家族 MA2Z4 及异质结的研究提供一定的指导.

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3. 平直翼飞翼布局飞机的操稳特性

李志锴1, 魏莎1, 2, 3, 丁虎1, 2, 3, 陈立群1, 2, 3

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (5): 925-937. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2605

摘要（591）

PDF（pc）（3809KB）（457）

飞翼布局飞机气动效率高, 常被太阳能飞机所采用, 但操稳特性较差. 平直翼飞翼布局飞机具有与主流后掠飞翼布局飞机不同的气动特性. 使用涡格法计算了轻小型平直翼飞翼布局无人机的气动力系数与气动导数, 分析了某验证机的俯仰静稳定性及不同迎角、爬升角下的纵向与横航向稳定性, 讨论了重心位置低于机翼平面对其稳定性的影响, 并制作航空模型试飞. 研究发现, 平直翼飞翼布局飞机的纵向稳定性与常规布局飞机不同, 可以在无增稳条件下维持横航向稳定, 荷兰滚倾向弱. 重心位置降低可以改变配平迎角, 使其在正迎角下俯仰更稳定, 但会使其在负迎角或大爬升角下的俯仰稳定性恶化. 飞机在飞行中表现出多种特殊行为, 需要进一步研究.

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4. 考虑宏观碳排放阈值的快速路入口匝道控制

姬杨蓓蓓, 童少成, 刘静雯, 董继昌, 付武荣

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (4): 565-580. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2576

摘要（224）

PDF（pc）（4335KB）（419）

为缓解日益严重的快速路交通拥堵及交通污染问题, 在经典 ALINEA 匝道控制算法基础上考虑碳排放的影响, 通过宏观基本图将实时碳排放测度指标与占有率指标相结合提出宏观碳排放阈值指标, 构建兼顾主线与匝道碳减排以及路网运行效率提升的 CE-ALINEA(carbon emission-ALINEA) 分级控制算法, 并通过VISSIM 仿真实验比较不同控制算法的控制效果. 结果表明: 相比 ALINEA 控制, CE-ALINEA 控制不仅能有效减少主线排放量并提升主线运行效率, 还能明显减少因匝道控制而增加的匝道碳排放; CE-ALINEA 控制在改变检测器布设下能有效测度主线碳排放并对主线交通具有稳定的控制效果; 随着电动汽车渗透率增加, CE-ALINEA 减排效果有所减弱, 但与 ALINEA 相比对匝道碳排放仍有较好的减排效果.

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5. 亚临界雷诺数下椭圆柱绕流特性

吴泳熹, 张翔宇, 吴昊, 张丹, 毛方赛

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (3): 532-544. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2416

摘要（206）

PDF（pc）（4707KB）（356）

研究了亚临界雷诺数下不同长短轴比 (axial ratio, AR) 下的圆柱绕流特性. 通过数值模拟研究了亚临界雷诺数 Re=3.9×10³、5.0×10³、6.0×10³、8.0×10³、10.0×10³, AR=0.1∼1.6 的二维椭圆柱绕流的升力系数、阻力系数以及 St 数的变化趋势, 并结合涡量云图及压力系数分布特征分析了流动特性变化的原因. 分析结果表明, 在亚临界雷诺数下, 不同雷诺数的最大升力系数 CL.m 均呈现随着 AR 增大而先增大后减小的趋势, 并在 AR=0.7时达到最大值. 不同雷诺数的 St 数变化趋势基本一致, 总体呈现上升趋势. 平均阻力系数以AR=0.7 的情况为临界, 呈现出两种不同的变化趋势. 研究结果可为基于压电构型的流致振动俘能装置的优化设计提供指导.

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6. 多孔介质壁面湍流边界层的研究进展

刘宇陆1, 2, 3, 马玉朋4, 王超4, 陶亦舟3, 李家骅5, 夏玉显4, 邱翔1, 2, 3

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (5): 790-801. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2612

摘要（581）

PDF（pc）（6882KB）（326）

多孔介质壁面的可渗透性加强了界面附近的动量和能量输运, 增加了多孔介质壁面湍流边界层中流动的复杂性. 多孔介质壁面直接影响着湍流边界层中的湍流结构时空演化及各种物理量的生成机制和输运特性. 本工作总结了多孔介质壁面湍流边界层统计特性和湍流结构特性的最新研究进展. 首先, 概述了多孔介质基底特性对边界层湍流特性的影响, 包括对平均统计量、壁面摩擦因数和湍流结构的研究, 指出多孔壁面湍流边界层的结构特性与开尔文-亥姆霍兹 (Kelvin-Helmholtz, KH) 不稳定性密切相关; 其次, 总结了多孔介质边界层中大尺度湍流结构对近壁区小尺度湍流结构的调制作用; 最后, 给出了该领域的未来研究方向.

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7. 基于深度学习的轻量级图像压缩算法

范沈伟, 李国平, 王国中

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (3): 466-475. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2467

摘要（335）

PDF（pc）（2083KB）（321）

基于深度学习的图像压缩算法变换部分存在结构复杂、计算量大的问题. 为了加快其编码和解码的速度, 提出了一种在尽可能保持原有压缩图像质量的情况下, 使用知识蒸馏减少原网络参数量和乘-加运算计算量 (multiply-accumulation operations, MACs) 的方法. 同时训练原网络和轻量化网络, 通过将原网络的特征信息传递给轻量化网络, 提升轻量化网络的性能. 在轻量化网络的结构设计中, 为了保留更多的特征信息, 且尽可能地减少网络的参数量和MACs, 在减少其通道数量的同时引入了分组卷积. 在测试数据集 Kodak 以及 DIV2K 上的实验结果证明, 相比于原网络, 经过知识蒸馏的轻量化网络其参数量和 MACs 约为原来 1/16,且仍然保持了较好的图像质量.

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8. 双挂汽车列车横向稳定性控制策略

赵侃, 屈怀琨, 全煜坤, 宋云龙, 刘清杰, 邱兆文

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (4): 581-594. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2491

摘要（250）

PDF（pc）（2208KB）（270）

双挂汽车列车相较于传统半挂车具有更高的运输效率和较低的运输成本, 更适合未来公路运输绿色、便捷、高效的发展趋势, 但较长的车身总长度和组成单元个数必然会对双挂汽车列车的整车稳定性产生影响. 为研究并验证控制策略对双挂汽车列车横向稳定性的改善情况, 基于 Trucksim 仿真平台搭建双挂汽车列车 (B 型双挂车) 动力学模型, 依据运动力学定律建立 Simulink 双挂汽车列车简化参考模型, 分别以动力学和参考模型中各个单元的横摆角速度偏差、横向载荷转移率偏差为输入, 结合模糊推理和 PID (proportional-integral-derivative control, PID) 控制理论构建整车横摆和侧倾稳定性主动控制策略, 并根据车辆状态识别结果对控制策略的介入时机进行调整. 模拟结果显示: 主动控制策略使双挂汽车列车横向稳定性评价参数的波动幅度均有明显减小; 各个单元的质心侧偏角峰值降低 5.7%∼53%, 横摆角速度峰值降低 4.9%∼23.8%, 侧倾角峰值降低 0.5%∼24.9%, 质心侧偏角峰值降低 0.3%∼32.9%.表明本工作所设计的控制策略对双挂汽车列车的横向稳定性有改善作用, 研究结果可为未来双挂汽车列车的横向稳定性研究提供参考.

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9. 融合专业知识的意图抽取联合模型

程锋, 万卫兵, 王雨萱, 胡继米

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (4): 655-668. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2548

摘要（171）

PDF（pc）（444KB）（265）

提出了一种融合专业知识的意图抽取联合模型. 该方法融合了垂直领域的知识图谱,可以在理解用户原本意图的基础上, 识别出隐含的其他信息; 可以对意图识别与槽填充之间的关系进行显式建模, 将二者联合训练, 提高模型的整体性能. 在公共数据集——航空公司旅行信息系统 (Airline Travel Information System, ATIS) 及个人语音助手数据集 (The Snips Voice Platform, SNIPS) 上进行实验, 发现该模型结果优于多种意图识别模型. 在构建的工业领域质量溯源 (quality traceability questions, QTQ) 数据集与生产维修 (product repair, PR) 数据集上进行实验, 发现该模型取得了最优的效果, 其中在 QTQ 数据集上的意图识别准确率为87.2%, 槽填充F1 值为86.7%, 全句准确率为75.6%; 在PR 数据集上的意图识别准确率为 92.5%, 槽填充 F1 值为 90.1%, 全句准确率为 88.5%, 与其他主流模型相比均有不同程度的提升. 实验证明, 该模型在工业领域下的意图识别任务具有较高的准确率及泛化能力.

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10. 二维点阵超结构材料的弯曲变形及其连续统模型

何陵辉

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (5): 777-789. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2608

摘要（603）

PDF（pc）（4222KB）（226）

由梁或杆等结构单元组成的二维点阵超结构材料广泛应用于不同的技术领域, 其重要的特点是通过单胞结构的设计可以显示许多传统材料不具备的独特力学行为. 本文简要综述此类材料弯曲变形研究的近期进展, 着重聚焦于非常规的弯曲模式和主导机制以及相应的连续统理论模型, 并对所面临的主要问题和挑战作了展望.

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11. 经典与机器学习原子间相互作用势的发展及应用进展

赵浩然1, 沈强2, 王鹏2

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (5): 802-812. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2603

摘要（740）

PDF（pc）（9171KB）（226）

通过对几种经典和机器学习 (maching learning, ML) 势函数发展历史的回顾, 重点介绍了各类势函数在金属及共价键材料中的发展与应用等, 统筹分析了 ML 势函数与经典势函数的优缺点, 并对未来发展出更有效的原子间作用势的思路提出了展望.

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12. 基于生成对抗网络数据增强的抗噪语音识别系统

冯天宇, 朱永华

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (3): 476-490. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2449

摘要（314）

PDF（pc）（327KB）（222）

语音识别的研究始终存在数据集具有局限性的问题. 通过数据增强可以提升训练数据的规模以及多样性, 从而提升识别的准确率. 提出了一种基于生成对抗网络 (generative adversarial network, GAN) 的语音数据生成方法, 以改善噪声条件下的语音识别. 首先, 使用基础的 GAN 结构, 逐帧生成基于光谱特征水平的语音样本; 之后, 针对缺乏真实标签用于训练的问题, 又提出了一种利用非转录数据进行声学建模的无监督学习框架, 并利用条件 GAN结构探讨 2 种条件: 每个语音帧的声学状态和与数据集中语音对应的原始干净语音. 整合了条件信息的条件 GAN 可以直接提供真实标签用于声学建模. 该方法在 2 个噪声任务 (Aurora-4和 AMI 会议转录任务) 上进行了评估. 研究结果表明, 在各种噪声条件 (加性噪声、信道失真和混响) 下, 该方法都能显著提升性能. GAN 生成的增强数据在先进的非常深度卷积神经网络(very deep convolutional network, VDCNN) 声学模型上, 可以降低6%∼14% 的字错误率(word error rate, WER).

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13. 基于循环神经网络的 2-DOF 软体机械臂运动建模与控制

丁卫, 郑云, 钟宋义, 杨扬

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (3): 522-531. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2479

摘要（180）

PDF（pc）（3770KB）（215）

因现有软体机械臂材料刚度小、模量不稳定, 导致建模与控制难度大. 提出一种基于循环神经网络(recurrent neural network, RNN) 的方法, 用于二自由度(two-degree-of-freedom, 2-DOF) 软体机械臂的运动建模与控制. 使用动作捕捉仪采集不同气压、负载下的位置坐标,并将其导入门控循环单元 (gated recurrent unit, GRU) 神经网络模型进行训练. 当调节超参数至网络结构最优时, 测试集准确度可达 98.87%. 在此基础上, 构建气压与负载到末端位置的映射函数. 实验结果表明, 本方法可将机械臂的控制精度提升至 6∼8 mm, 显著降低了软体机器人的控制与建模难度.

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14. 蛋白质结构标注中的基于支持向量机的拉氏图优化方法

王博, 苏天昊, 徐妍婷, 高恒, 郭聪, 李永乐, 吴伟

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (3): 545-558. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2462

摘要（100）

PDF（pc）（1294KB）（212）

拉氏图是一种经典的蛋白质结构验证工具, 在蛋白质结构研究领域有广泛应用. 然而,传统拉氏图定义的合理区域范围广, 容错率高, 且包含了一些不准确的结构. 针对这一问题, 提出了一种基于支持向量机(support vector machine, SVM) 和贝叶斯优化的方法SVM-Rama,对传统拉氏图的合理区域定义进行优化和细分, 使细分后的合理区域的范围精确到具体的二级结构种类, SVM-Rama 法可以提高蛋白质结构验证准确率, 且能简便精确地标注二级结构.研究结果表明, 该方法在二级结构标记中的准确率接近传统方法取得的最好结果, 但训练和计算成本远小于传统方法.

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15. 原子基态能量的高精度 Roothaan-Hartree-Fock计算方法

李永乐, 桂雄飞, 高恒, 任伟

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (4): 732-740. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2412

摘要（185）

PDF（pc）（670KB）（208）

量子力学中的 Roothaan-Hartree-Fock (R-H-F) 近似计算在原子、分子和材料电子结构计算中具有重要的意义, 是其他高精度电子结构计算方法的基础. 本工作根据开源网站Basis Set Exchange 中丰富的基组资源, 利用高斯型基组矩阵元具有解析表达式的特性, 自行编写 Roothaan-Hartree-Fock 计算程序, 可以较为方便的达到高精度的计算结果. 同时本工作用不同大小的基组计算了多种原子和离子的基态能量, 研究了 He、Be、C2+ 等原子和离子在不同基组下的收敛特性. 此外, 基于自行编写的 R-H-F 程序计算得到 He、Be、Ne 的第一电离能, 与实验对比最大误差不超过 6.84%.

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16. 砷化镓纳米结中光电响应的第一性原理计算模拟

曹睿, 陈竞哲

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (4): 751-757. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2414

摘要（176）

PDF（pc）（1010KB）（174）

作为常见的高迁移率直接带隙半导体, 砷化镓 (gallium arsenide, GaAs) 的光电响应性质一直是学界研究的焦点. 针对特殊结构半导体器件的光电响应方式理论上研究一般采用宏观有限元方法结合半经典理论的模拟. 随着器件尺寸的小型化, 微观结构的重要性更加凸显. 通过非平衡态格林函数结合密度泛函理论方法 (non-equilibrium Green’s function method with density functional theory, NEDF-DFT) 首次在原子尺度下计算了砷化镓纳米结在化学掺杂和栅极下的光响应, 定性分析了材料掺杂浓度对光响应的影响. 本工作对于半导体器件光电性质的模拟分析方法的拓展和器件性能的定性理解具有比较重要的意义.

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17. 基于可重构四值逻辑运算器构建数字文件的配置加密技术

王宏健, 韩屹晨, 陈迅雷, 金翊

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (4): 682-693. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2561

摘要（156）

PDF（pc）（6384KB）（172）

2018 年问世的可重构四值逻辑运算器通配电路为配置加密技术提供了核心器件, 大约在千分之 1.6 mm2 的微芯片上就能构造出一个 32 位配置加密器件的加密器、解密器和密钥派生器, 在 250 MB 的只读存储器中就能预置 1013 个广义密钥源数据, 每个源数据配置出一个加密系统, 因此加密系统数量很多, 百年内不会重复使用. 预存于配置加密器件内的广义密钥源数据结合预约码技术实现了广义密钥自动更换, 免除了记忆密钥的烦恼. 由于每个广义密钥只使用一次, 故配置加密技术的安全性很高; 加密和解密过程都使用硬件, 故配置加密的工作速度很快; 核心微电路体积很小, 存储器也只有数百兆字节, 故配置加密器件可以制作成如U 盘般小巧. 实验测试结果表明, 配置加密技术能对常见的多种数字文件实施分组加密, 理论推测其密文能抵御常见的各种攻击. 因此, 配置加密技术具有较好的应用前景.

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18. LeaderRank 的外推加速方法

王珂, 穆雪洁, 许新建

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (4): 694-703. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2478

摘要（161）

PDF（pc）（338KB）（170）

复杂网络中的节点排序在网络结构和传播动力学等研究中占据重要地位. LeaderRank作为一种重要的节点排序算法, 已得到了广泛应用. 在幂法计算 LeaderRank 的基础上, 提出3 种计算 LeaderRank 的外推方法, 分别为 Aitken 外推法、幂外推法和改进幂外推法. 为了对比各方法的优劣, 在 4 个真实网络上进行数值实验, 结果表明: Aitken 外推法的计算速度优于幂外推法, 而精度略差于幂外推法; 改进幂外推法则在计算速度和精度上均有优良表现.

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19. 分子动力学模拟在核小体研究中的应用

牟雪涛, 李振海

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (5): 813-825. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2606

摘要（551）

PDF（pc）（2002KB）（166）

核小体是染色质的基本结构, 是真核生物基因存储的最小单元. 它由组蛋白八聚体以及缠绕在表面的 DNA 共同构成. 核小体结构是动态的, 可通过隐藏或者暴露 DNA 上核小体结合蛋白的相互作用位点, 调控 DNA 与结合蛋白的相互作用, 从而调控基因表达. 已有的实验方法可以在分子层面研究核小体与结合蛋白的相互作用, 但无法充分提供原子层面的机理解释. 分子动力学模拟为核小体的研究提供了原子层面的高分辨率方法, 实现了核小体行为可视化, 是实验方法的有力补充. 回顾了分子动力学模拟在核小体结构、组蛋白尾部调控核小体功能, 以及核小体间相互作用的研究进展, 并探讨了 3 种分子动力学加速算法在核小体研究中的应用.

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20. 磷-锡环保复合协效阻燃剂制备及其在PVC 中的应用

陈立全, 洪建婷, 宁立新, 彭雨晴, 李爱军, 马殿普, 王金合, 刘立起

上海大学学报(自然科学版) 2024, 30 (3): 373-389. DOI: 10.12066/j.issn.1007-2861.2404

摘要（280）

PDF（pc）（10684KB）（160）

通过沉淀包覆法制备不同包覆比例的植酸锡包覆羟基锡酸锌 (tin phytate coated zinc hydroxystannate, ZHS@Sn-Phyt) 复合协效阻燃剂, 并应用在软质聚氯乙烯 (polyvinyl chloride, PVC) 中. 采用 X 射线衍射 (X-ray diﬀraction, XRD)、扫描电子显微镜 (scanning electron microscope, SEM)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)、X 射线光电子能谱 (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 和热重分析 (thermo-gravimetric analysis, TGA) 对包覆结构进行分析表征, 同时对 PVC 复合材料进行极限氧指数 (limiting oxygen indexand, LOI)、锥形量热 (cone calorimetry, CONE) 和力学性能测试. 结果表明: 在羟基锡酸锌 (zinc hydroxystannate, ZHS) 表面和植酸锡 (tin phytate, Sn-Phyt) 包覆层之间以 Sn—O—P—O—Zn 离子键的形式形成稳定的包覆结构; 当复合阻燃剂中 Sn-Phyt∶ZHS 质量比为 1∶9 时, 对 PVC 的阻燃效果最佳, 表现出较好的协同阻燃作用, LOI 比加入相同份数ZHS 的PVC 样品增加了1.6%, 热释放速率峰值和热释放总量分别降低了18.9% 和31.7%, 残炭率提高了6.1%, 烟释放总量相差不大, 拉伸强度和断裂伸长率分别为26.79 MPa 和 296.5%, 也均优于后者. 因此, 制备了一种高效绿色阻燃剂用以阻燃 PVC, 所制备的磷-锡协效阻燃剂具有绿色环保和工艺简单的优点.

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