更加高效、節能、綠色、便攜的製冷方式是人類不懈探索的方向。近日，在線出版的《科學》（Science）雜誌刊文，報道了中美科學家聯合研究團隊發現的一種柔性製冷新策略——“扭熱製冷”。研究團隊發現，改變纖維內部的捻度可以實現降溫。由於製冷效率更高、體積更小且適用於多種普通材料，基於該技術製成的“扭熱冰箱”也變得前景可期。

　　這項成果來自於南開大學藥物化學生物學國家重點實驗室、藥學院、功能高分子教育部重點實驗室劉遵峰教授團隊與美國德克薩斯州立大學達拉斯分校教授、南開大學楊石先講座教授雷·鮑曼（Ray H.Baughman）團隊的合作研究。

　　降低溫度一“扭”就行

　　根據國際製冷研究機構的數據統計，目前世界上使用空調和冰箱製冷消耗的電能約佔全球電能損耗的 20%。如今被廣泛應用的空氣壓縮原理製冷，其卡諾效率一般低於 60%，傳統冰箱製冷過程釋放出的氣體正在加劇地球變暖。隨着人類對製冷需求的增加，探索新型製冷理論和方案，進一步提高製冷效率，降低成本並減小製冷設備的尺寸，成為當務之急。

　　天然橡膠拉伸會發熱，縮回后溫度會降低，這種現象叫“彈熱製冷”，早在 19 世紀早期就已經被發現。但是，要得到較好的製冷效果，需要預先將橡膠拉伸至自身長度的 6 到 7 倍，然後縮回去。這意味的製冷需要很大的體積。而且，目前“彈熱製冷”的卡諾效率比較低，通常只有約 32%。

　　而通過“扭熱製冷”技術，研究人員將纖維狀的橡膠彈性體拉長一倍（100% 應變），之後把兩端固定，從一端旋轉加捻，使其形成一種超螺旋結構。隨後快速解捻，橡膠纖維的溫度降低 15.5 攝氏度。

　　“這一結果高於使用‘彈熱製冷’技術的降溫：拉長 7 倍的橡膠收縮降溫為 12.2 攝氏度。而如果既把橡膠加捻又伸長，然後同時釋放，該‘扭熱製冷’降溫可達 16.4 攝氏度。”劉遵峰說，獲得相同降溫效果的情況下，“扭熱製冷”的橡膠體積僅為“彈熱製冷”橡膠的七分之二，其卡諾效率卻可達 67%，遠高於空氣壓縮原理製冷。

　　釣魚線、紡織線也能製冷

　　研究人員介紹，橡膠作為“扭熱製冷”材料，還有很多空間可以改進。比如，橡膠質地較軟，需要捻很多圈才能獲得比較明顯的降溫，其傳熱速度較慢，還需要考慮材料的反覆使用、耐久性等問題。因此，探索其他“扭熱製冷”材料成為研究團隊的一個重要突破方向。

　　“有趣的是，我們發現，‘扭熱製冷’方案也適用於釣魚線、紡織線。之前，人們並沒有意識到這些普通的材料可以用來進行製冷。”劉遵峰說。

　　研究人員先將這些剛性高分子纖維加捻並形成螺旋結構。拉伸該螺旋可以升溫，螺旋縮回后溫度降低。

　　實驗發現，使用“扭熱製冷”技術，聚乙烯編織線可以產生 5.1 攝氏度的降溫，而直接拉伸並釋放該材料卻幾乎觀察不到溫度變化。“這種聚乙烯纖維的‘扭熱製冷’原理是在拉伸—收縮過程中，螺旋內部捻度降低，從而導致能量的變化。”劉遵峰說，這些比較堅硬的材料，比橡膠纖維更為耐久，而且在拉伸很短的情況下，降溫幅度也超過橡膠。

　　研究人員還發現，將“扭熱製冷”技術應用於強度更大、傳熱更快的鎳鈦形狀記憶合金時，製冷效果更佳，且只需較低的捻度，就會獲得比較大的降溫。

　　例如將四根鎳鈦合金絲放在一起加捻，解捻后最大降溫可達 20.8 攝氏度，整體平均降溫也可達到 18.2 攝氏度。“這要略高於使用‘彈熱製冷’技術獲得的 17.0 攝氏度降溫。一個製冷周期，只需要 30 秒左右。”劉遵峰說。

　　新技術未來可用於冰箱

　　基於“扭熱製冷”技術，研究人員製作了一個冰箱模型，可對流動的水進行降溫。他們使用三根鎳鈦合金絲作為製冷材料，每厘米旋轉 0.87 圈，可以獲得 7.7 攝氏度的降溫。

　　“這項發現距離‘扭熱冰箱’的商業化依然有很長的路要走，機遇與挑戰並存。”雷·鮑曼說。劉遵峰認為，該研究發現的這種新型製冷技術，為製冷領域擴充了一個新的板塊。將為降低製冷領域能源損耗提供一種新的途徑。

　　“扭熱製冷”中的另外一個特殊現象是纖維不同部位呈現不同的溫度，這是由於纖維加捻產生的螺旋沿纖維長度方向的周期性分佈所致。研究人員將鎳鈦合金絲表面塗上熱致變色塗料，可以製成“扭熱製冷”變色纖維。在加捻和解捻的過程中，該纖維會發生可逆的顏色變化。“它可用作新型傳感元件，對纖維捻度進行遠程光學測量。比如，通過使用肉眼觀察顏色的變化，就可以知道遠處的材料轉了幾圈，這是一種非常簡易的傳感器。”劉遵峰說，基於“扭熱製冷”原理，一些纖維也可用於智能變色織物。

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當代碼寫多了，總有些是經驗，但經驗是什麼呢？if…else用的次數比別人多？顯然不是。有些超棒的設計可以謂之經驗！

功能權限

網絡上流行的經典的權限設計是【主體】- 【領域】 – 【權限】( who、what、how問題原型 ) 的設計思想，其中：

【主體】可以是用戶，可以是角色，也可以是一個部門

【領域】可以是一個模塊，可以是一個頁面，也可以是頁面上的按鈕

【權限】可以是“可見”，可以是“只讀”，也可以是“可用”(如按鈕可以點擊)

為了簡化程序開發，在中去掉了權限的控制，簡化為【主體】- 【領域】的模式，且【主體】限定為角色。即只能給角色分配模塊和按鈕，不能直接分配給用戶賬號或部門。且一旦分配即表示該角色擁有操作該模塊（按鈕）的權限。

大道至簡，標準的RBAC規範比這個還要簡潔，所以它的生命力才最頑強。在此基礎上，如果進行二次開發，進行更詳細的功能權限控制，可以按照上面的思想進行改造。

數據權限

數據權限是在功能權限的基礎上面進一步的擴展，比如可以查看訂單屬於【功能權限】的範圍，但是可以查看哪些訂單就是【數據權限】的工作了。

這裏面的幾個概念：

【資源】：數據權限的控制對象，業務系統中的各種資源。比如訂單單據、銷售單等。

【數據規則】：用於數據權限的條件規則 。

應用場景

• 銷售單，可以由本人查看
• 銷售單，測試角色能看到自己的訂單
• 銷售單，測試角色能看到自己的訂單，管理員角色可以看到所有訂單
• 銷售單，測試角色能看到自己的訂單，管理員角色可以看到所有訂單，賬號test3可以看到應用名稱為”xxx管理系統”的訂單

我們能想到直接的方法，在訪問數據的入口加入SQL Where條件來實現，以上4種情況對應的sql語句：

  1 where CreateUserID = {loginUser}
  2 where CreateUserID = {loginUser} and {loginRole} in (測試）
  3 where CreateUserID = ({loginUser} and {loginRole} in (測試)) or {loginRole} in (管理員)
  4 where CreateUserID = ({loginUser} and {loginRole} in (測試)) or {loginRole} in (管理員) or ({loginUser}==test3 and 應用名稱==XXX管理系統)

這些一個一個的”條件”，簡單理解為一個【數據規則】，通常會與原來我們前台的業務過濾條件合併再檢索出數據。

每一個角色有不一樣的【數據規則】，那麼數據權限設計就變成

　　【資源】 – 【數據規則】

在數據庫記錄中存放為資源ID+規則的形式，如下：

為了簡化程序開發，在開發過程中可以做出以下約定：

• 所有需要進行數據權限控制功能的表，在設計時必須包含字段CreateUserId（創建用戶Id)。
• 【資源】的名稱限定為模塊名稱。如部門管理，用戶管理，那麼資源就是對應的部門列表，用戶列表。
• 如果【資源】沒有設置數據規則，那麼視為該資源允許被任何主體查看。
• 數據規則中授權的對象限定為角色、用戶。即不能設定為某個部門所有，如果想實現類似的功能，通過角色間接實現。例如：資源屬於角色“開發組成員”，“開發組組長”。

核心實現–查詢對象模式

權限控制總離不開一些條件的限制，如果沒有完善的查詢機制，那麼在做權限條件過濾的時候你會覺得很彆扭。馬丁在《企業應用架構模式》第13章對象-關係元數據映射模式中提出查詢對象模式(Query Object Pattern)。該模式核心結構如下：

該結構為【數據規則】的建立提供了理論基礎。在設計數據權限的時候，可以照搬該思想。上面例子中的規則，數據規則展開如下：

  1 {
  2 	"Operation": "or",
  3 	"Filters": [{
  4 		"Key": "{loginRole}",
  5 		"Value": "09ee2ffa-7463-4938-ae0b-1cb4e80c7c13",
  6 		"Contrast": "contains",
  7 		"Text": "管理員"
  8 	}],
  9 	"Children": [{
 10 		"Operation": "and",
 11 		"Filters": [{
 12 			"Key": "{loginRole}",
 13 			"Value": "0a7ebd0c-78d6-4fbc-8fbe-6fc25c3a932d",
 14 			"Contrast": "contains",
 15 			"Text": "測試"
 16 		}, {
 17 			"Key": "CreateUserId",
 18 			"Value": "{loginUser}",
 19 			"Contrast": "==",
 20 			"Text": ""
 21 		}]
 22 	}, {
 23 		"Operation": "and",
 24 		"Filters": [{
 25 			"Key": "AppName",
 26 			"Value": "XXX管理平台",
 27 			"Contrast": "==",
 28 			"Text": ""
 29 		}, {
 30 			"Key": "{loginUser}",
 31 			"Value": "229f3a49-ab27-49ce-b383-9f10ca23a9d5,1df68dfd-3b6d-4491-872f-00a0fc6c5a64",
 32 			"Contrast": "in",
 33 			"Text": "test3,test4"
 34 		}]
 35 	}]
 36 }

規則分為三個部分：【分組】(Children)、【規則】(Filter)、【操作符】(and or)，而規則自身就是一個分組。這種簡單的結構就可以滿足全部的情況。看不懂啥意思？

這樣理解起來就比較簡單了。

還不懂？？我們從簡單的開始：

某一角色只能看到自己創建的信息。如：針對資源列表，我們設置了【測試】角色可以看到自己創建的資源。

這時如果用一個擁有測試角色的賬號（test）登錄，那麼他只能看到自己創建的資源：

其他角色的賬號登錄時，會出現無法看到任何信息。我們稍做調整：【管理員】角色可以看到所有資源，【測試】角色只能看到自己創建的資源。

這時如果用一個擁有管理員角色的賬號（admin）登錄，那麼他就可以看到全部資源：

以此為基礎，我們可以擴展非常複雜的數據權限控制。最終形成最後的複雜規則：【管理員】角色可以看到所有資源，【測試】角色只能看到自己創建的資源。賬號test3/test4隻能看到應用名稱等於“XXX管理平台”的資源。

代碼解析–不要BB，秀出你的代碼

可以在應用層基類BaseApp中，定義一個通用函數，根據當前即將訪問的資源Id獲取相應的訪問【數據規則】，並把當前登錄的用戶信息注入到該規則中，最終轉換成針對數據庫的查詢，如下：（不想看這個？直接跳過吧，看看如何使用也沒有問題）

  1         protected IQueryable<T> GetDataPrivilege(string parametername)
  2         {
  3             var loginUser = _auth.GetCurrentUser();
  4             if (loginUser.User.Account == Define.SYSTEM_USERNAME) return UnitWork.Find<T>(null);  //超級管理員特權
  5 
  6             var moduleName = typeof(T).Name;
  7             var rule = UnitWork.FindSingle<DataPrivilegeRule>(u => u.SourceCode == moduleName);
  8             if (rule == null) return UnitWork.Find<T>(null); //沒有設置數據規則，那麼視為該資源允許被任何主體查看
  9             if (rule.PrivilegeRules.Contains(Define.DATAPRIVILEGE_LOGINUSER) ||
 10                                              rule.PrivilegeRules.Contains(Define.DATAPRIVILEGE_LOGINROLE))
 11             {
 12 
 13                 //即把{loginUser} =='xxxxxxx'換為 loginUser.User.Id =='xxxxxxx'，從而把當前登錄的用戶名與當時設計規則時選定的用戶id對比
 14                 rule.PrivilegeRules = rule.PrivilegeRules.Replace(Define.DATAPRIVILEGE_LOGINUSER, loginUser.User.Id);
 15                 var roles = loginUser.Roles.Select(u => u.Id).ToList();
 16                 roles.Sort(); //按字母排序,這樣可以進行like操作
 17                 rule.PrivilegeRules = rule.PrivilegeRules.Replace(Define.DATAPRIVILEGE_LOGINROLE,
 18                     string.Join(',',roles));
 19             }
 20             return UnitWork.Find<T>(null).GenerateFilter(parametername,
 21                 JsonHelper.Instance.Deserialize<FilterGroup>(rule.PrivilegeRules));
 22         }

這樣在我們自己的應用中，使用上面的函數創建一個基礎查詢，再加上自定義的查詢條件即可輕鬆實現數據權限的控制。

  1             var result = new TableData();
  2             var objs = GetDataPrivilege("u");
  3             if (!string.IsNullOrEmpty(request.key))
  4             {
  5                 objs = objs.Where(u => u.Id.Contains(request.key));
  6             }
  7 
  8             result.data = objs.OrderBy(u => u.Id)
  9                 .Skip((request.page - 1) * request.limit)
 10                 .Take(request.limit);

最後

以上所有代碼均已實現並開源（配置數據規則的界面可以自己畫，layui的前端畫起來實在太費力），秉承代碼之美，為.net core添磚加瓦，喜歡的star一下！

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