天津工业大学第十六届学生课外学术科技作品竞赛暨“天工杯”课外学术科技作品竞赛自2024年11月份开展以来，校团委广泛宣传、精心组织、积极动员学生参赛，在校赛阶段，我校共有500余项作品、3600余名师生报名参加，本期将向大家介绍我校4个优秀项目。
多旋翼无人机电力巡检的智能路径跟踪控制与目标检测研究
项目介绍：
电力巡检是确保电网安全、稳定和高效运行的关键环节，尤其是在配电线路的巡检中，地线的巡检对于防止雷击和电气保护尤为重要。本研究主要集中在基于四旋翼无人机的电力巡检方案，旨在提高巡检的安全性、可靠性和效率。针对路径跟踪提出了基于滑模控制的预定义时间稳定性方案，并设计了变增益超螺旋算法减少抖振。为了节约计算资源并解决不确定性，使用多反馈递归神经网络逼近控制输入，最后验证了系统的稳定性和方案的有效性。针对电力巡检目标检测的抗噪声能力差的问题，提出了一种新型深度学习模型，该模型结合了多尺度卷积神经网络、残差连接以及多头注意力机制，显著提升了抗噪能力和诊断精度。通过动态丢弃技术在训练过程中引入人工噪声，增强模型的抗噪能力的同时，在卷积层输出后引入残差连接，充分保留初始输入的特征信息，从而提升模型对长序列数据的特征提取能力。实验表明成功解决了传统模型在强噪声环境下检测准确率低的问题。
第一指导教师介绍：
赵占山，软件学院教授、博士生导师，天津市九三学社青年委员、天津市优秀工程硕士生指导教师、公派访问学者。主持完成国家自然科学基金1项，天津市应用科学基金面上项目 1 项，作为主要参与人参与国家基金 4 项，市部级应用基础研究课题 2 项，局级课题 2 项；主持完成 4 项横向课题、1 项校级课题，参与完成和在研横向课题 10余 项。发表相关学术论文 SCI、EI 论文 60 余篇。主要研究方向为人工智能控制算法、深度学习等理论与相关工程应用研究。
双金属MOFs构建特殊浸润性电纺纤维膜及其多功能应用研究
项目介绍：
目前，工业废水中成分复杂，特别是细菌和微生物极易吸附在处理材料表面，会缩短其使用寿命，甚至可能对水体造成二次污染。因此，针对细菌污染水源造成严重的环境问题，如何高效、安全的避免细菌污染成为水处理领域的研究热点。本作品旨在利用晶种生长法和静电纺丝技术构建具有微纳多级结构的双金属MOFs@PAN电纺纤维膜，通过仿生原理实现实现膜材料的超浸润性、高效的染料分离、抗菌防污和可循环利用性，为制备高性能废水处理用膜材料提供新思路。
第一指导教师介绍：
张雯老师，硕士研究生导师，高级实验师，指导学生完成3项国家级和1项市级大创项目，其中2017年的项目成功入选国创年会，并做会议交流；在第十五届国创年会上，报送的成才故事案例，作为天津市7个案例之一被选为线上联讲展示视频，全国共90例。指导学生获奖共计21项，其中国家级２项，省部级4项，校级15项。指导的学生曾获得优秀毕业生、香港桑麻基金会奖学金等。
课题组在电纺纤维膜方面已取得了部分研究成果，相关内容已发表论文如下：
[1]Wen Zhang*, Hongming Liu, Li Yan, Xi Mei, Zikang Hou. Combining emulsion electrospinning with surface functionalization to fabricate multistructural PLA/CS@ZIF-8 nanofiber membranes toward pH-responsive dual drug delivery. International Journal of Biological Macromolecules, 2023, 253, 126506. (SCI一区，TOP期刊，IF 8.2)
[2]Wen Zhang*, Pan Yue, Hua Zhang*, Ning Yang, Chan Li, Jia hui Li, Jianqiang Meng, Qingsong Zhang. Surface modifification of AO-PAN@OHec nanofifiber membranes with amino acid for antifouling and hemocompatible properties. Applied Surface Science, 2019, 475: 934–941. (SCI一区，IF 6.7)
[3]Wenlong Liu, Hua Zhang*, Wen Zhang* , Mei Wang, Jiahui Li, Yun Zhang, Hongyang Li. Surface modifification of a polylactic acid nanofiber membrane by zeolitic imidazolate framework-8 from secondary growth for drug delivery. J. Mater. Sci., 2020, 55(31): 15275-15287. (SCI 二区，IF 4.5)
基于织物结构参数的芳纶气凝胶纤维隔热性能建模与计算
项目介绍：
随着中国“双碳”战略持续推进，气凝胶作为目前世界上最高效节能隔热节能材料之一，其衍生品-气凝胶纤维有望革新下一代超级隔热智能可穿戴设备。然而，单一气凝胶纤维的热导率测定是行业难题，严重阻碍了气凝胶纤维纺织品的结构优化，阻滞了对其高温隔热性能的研究。围绕这一难题，团队分别从实验层面和理论层面创新地提出通用解决方案，首次成功实现了气凝胶纤维热导率的直接测定，有效填补了国内外研究空白。为验证计算结果准确性，团队进一步构建了两种不同结构的织物热导率预测模型，其预测偏差分别小于4.9%和1.8%，显著优于现有模型，为织物结构的优化设计提供了新的思路。依托该成果，团队成员作为第一负责人发表JCR Q1区论文和英文普刊各一篇，累计影响因子达5.0；获国家级大创项目立项，成功结题并作为天津市属高校唯一论文项目被推选至第十七届全国大学生创新年会参与交流展示；作为优秀论文在2024年天津市物理学会年会特邀参加主题报告交流。
第一指导教师介绍：
孙亚娟(副教授，电话，13642198638)，研究领域为“非晶合金材料的开发与性能研究”、“基于非晶合金的检测仪器的设计与开发”,。主持天津市科技发展计划项目、天津市高校优秀青年教师项目，参与国家自然基金、863 项目等多项，发表SCI/EI 论文20 余篇，申请专利多项。2012 入选天津市高校优秀青年教师计划，2013 全国多媒体课件大赛 理科组 二等奖 2013 全国高校第十一届物理演示实验教学仪器三等奖， 2015，2017年天津工业大学教学质量奖 二等奖，指导国家级大学生创新项目3项，天津市级大学生创新项目 2 项；指导本科生发表论文5 篇，申请专利3项。2019年指导学生获得第十五届挑战杯大学生课外学术科技作品竞赛市赛三等奖。2023年，第九届中国国际”互联网+”大学生创新创业大赛天津赛区铜奖。2024年指导的国家级大创入选第十七届全国大学生创新年会论文。
PPy/BWO@PES复合膜构建及“过滤-催化”协同去除抗生素研究
项目介绍：
四环素(Tetracycline，TC)是一种高效的广谱抗生素，被广泛用于治疗人畜细菌感染等疾病，然而水体中残留的TC会对生态平衡以及人体健康产生严重威胁。光催化技术在废水处理方面具有成本低、环境友好等优点而备受关注，其中钨酸铋(Bi2WO6, BWO)因光捕获能力强、化学稳定性好、无毒等优点而被用于光催化降解有机污染物研究。然而，钨酸铋体系光生电子和空穴复合率高等问题严重影响了其光催化活性；同时粉体光催化剂还存在回收困难、循环使用性差等缺点。
为了解决以上问题，本作品首先借助聚吡咯(PPy)对钨酸铋材料进行改性，提高其对抗生素的光催化活性；然后通过简便的共混法将光催化剂负载到聚醚砜(PES)膜上，以解决粉体光催化剂回收困难与循环使用性差的问题；所开发的PPy/BWO@PES复合膜可通过“过滤--催化”协同机制高效去除水体中抗生素，为抗生素类废水处理提供了新思路，具有广阔的应用前景。
第一指导教师介绍：
申请人的指导教师任海涛老师一直从事铬和氮等污染物在水环境中的转化与去除机制研究，相关研究成果发表在Applied Catalysis B: Environmental、Journal of Hazardous Materials、Industrial & Engineering Chemistry Research等知名期刊。截至目前，以第一和通讯作者发表高水平SCI论文20余篇，申请相关专利4项(已授权3项)；主持完成国家自然科学基金青年项目：“ 可见光下Bi2+mWO6同步氧化Mn(II)和As(III) 的交互作用机制研究(21806121)”，完成天津市自然科学基金青年项目：“DOM存在下光化学过程对铁矿物表面As(III)转化和迁移机制的研究(17JCQNJC08000)”，具有良好的研究基础和指导能力。