MgO与CuO在聚合物纳米复合材料及金属氧化物纳米颗粒制备体系中的粘结剂性能比较分析评估

摘要

本研究通过外部金属氧化物数据集分析、基于方程的性能指标以及计算解释，对基于MgO和CuO的聚合物纳米复合材料进行了数据驱动的对比分析评估。分析结果表明，MgO体系在结构和热学性能方面表现出相对更优的特性，而CuO体系则在功能性能方面表现更佳，特别是在与导电性相关的应用中。

摘要

本研究基于数据集，对采用金属氧化物纳米颗粒增强的聚合物纳米复合材料进行了比较分析，旨在评估氧化镁（MgO）和氧化铜（CuO）粘结剂对材料结构、力学、热学及功能性能特性的影响。以聚乙烯醇（PVA）作为聚合物基体，对基于MgO和CuO的纳米复合材料制备体系进行对比评价。分析采用金属氧化物数据集进行，该数据集包含来自MgO和CuO基聚合物纳米复合材料体系的120组材料-性能观测数据。通过基于方程的性能指标、多头交互分析以及在Python 3.11中实现的基于规则的计算分类模型，对1 wt%、3 wt%和5 wt%三种粘结剂浓度进行了比较评估。采用五折交叉验证方法进行统计验证，并进行五次重复计算运行，所有报告结果均表示为平均值±标准偏差。比较分析表明，基于MgO的体系在分散性行为、热稳定性和力学增强特性方面表现相对更优，而基于CuO的体系在功能性能方面表现更佳，特别是在与导电性相关的制备应用中。总体而言，研究结果强调了在结构化的计算与比较分析框架内，粘结剂选择对聚合物纳米复合材料行为的重要影响。

引言

聚合物纳米复合材料由于其质量轻以及力学、热学和功能特性的改善，也已成为一类具有前景的先进材料¹。这些材料在航空航天、汽车、电子、生物医学器件和防护涂层中的应用，促使人们持续开展研究，以提升材料性能和耐久性，并优化其生产应用²。当前纳米技术的发展趋势强调，聚合物纳米复合材料的性能优化在很大程度上受纳米粒子分散性、界面黏附性以及黏结剂与基体相容性的影响³。纳米填料的性质以及合适黏结剂的选择决定了复合体系中的界面关系⁴。

金属氧化物纳米颗粒由于具有高刚性、热稳定性、耐化学性以及多功能特性，被广泛用作聚合物的增强材料⁵纳米颗粒（如 MgO、CuO、ZnO 和 TiO₂）已被发现可增强材料的强度、耐热性、电学性能以及抗菌活性。⁶由于无机纳米颗粒与有机聚合物之间存在团聚现象及相容性差的问题，实现纳米颗粒的高分散性以及界面结合仍然具有挑战性⁷.

通过引入粘结剂辅助方法，已克服了聚合物纳米复合材料中的分散性和界面限制问题⁸。粘结剂作为界面剂，能够稳定纳米颗粒，增强各相之间的粘附性，并在基体与填料的界面处传递应力⁹。粘结剂对于提升纳米复合材料的结构完整性和功能性能具有重要意义。通过减少团聚并实现纳米颗粒的均匀分布，粘结剂可增强界面稳定性，从而改善聚合物纳米复合材料的整体力学性能和功能性能¹⁰。

由于具有独特的理化性质，氧化镁和氧化铜粘结剂正受到越来越多的关注¹¹。氧化镁粘结剂具有高热稳定性、低化学溶解性和良好的机械支撑性能，因此适用于承受载荷和高温环境¹²。氧化铜粘结剂则在提高导电性、抗菌活性和表面反应性方面表现更优，从而有助于实现聚合物纳米复合材料的多功能性提升¹³。

在科学和工业领域，聚合物纳米复合材料开发中最关键的设计参数之一是粘结剂的选择¹⁴。通过选择合适的氧化镁（MgO）或氧化铜（CuO）粘结剂，可实现工业制造的性能、可加工性和可扩展性，从而对工艺进行定制化调控¹⁵。因此，对粘结剂辅助型纳米复合材料行为的系统性理解，为下一代工程应用先进材料的开发提供了坚实的基础¹⁶。

本研究对MgO和CuO粘结剂在聚合物纳米复合体系中的影响进行了比较分析评估，特别关注它们在纳米粒子分散、界面相互作用以及聚合物基体中载荷传递机制方面的潜在作用。分析揭示了这两种粘结剂在复合材料增强效果及多功能性能趋势方面的材料特异性行为。研究还提供了一个解释性框架，将粘结剂辅助的界面相互作用与聚合物-金属氧化物纳米复合材料的力学、热学和功能特性关联起来。该比较分析为MgO和CuO粘结剂如何影响复合材料行为提供了定性且面向应用的见解，有助于针对特定工程应用进行材料选择。基于应用的粘结剂选择指南：本研究提出的建议基于实验和分析结果，结合实际设计需求，为在特定结构或多功能应用中选择MgO或CuO粘结剂提供指导，推动可扩展、性能优化的聚合物纳米复合材料的开发。

聚合物纳米复合材料的研究已广泛涉及以氧化镁（MgO）和氧化铜（CuO）为基础的填料，但这些填料对特定聚合物基体中黏结剂辅助的纳米粒子分散性、界面相互作用、热稳定性、力学增强以及功能性能行为的影响尚不明确。大多数研究集中于孤立的氧化物体系、特定应用的实现方式或实验上相互独立的材料配方，这使得对MgO和CuO基体系进行比较变得困难。目前极少有研究采用计算模拟与性能指数技术相结合的方法，对聚乙烯醇（PVA）基纳米复合材料中的这两种黏结剂进行对比分析。因此，本研究利用归一化性能指数建模、特征对比评估以及针对黏结剂的分类分析方法，系统比较了MgO和CuO掺杂的PVA纳米复合材料体系的行为表现。该研究的目的并非确立MgO或CuO在所有聚合物体系中具有普适性的性能优势，而是探讨在选定的PVA纳米复合材料中，MgO和CuO黏结剂如何影响其结构、热学、力学、导电性及相关功能性能的发展趋势，以服务于实际生产应用。

聚合物-金属氧化物纳米复合材料在理化、机械、电学和环境特性方面的改进已引起广泛关注。聚合物晶格中的金属氧化物纳米结构为能量存储、环境修复、生物医学、工业应用以及历史文物保护等领域提供了多功能材料。近期研究表明，无机金属氧化物纳米颗粒与聚合物可形成具有多种结构和更优理化特性的纳米复合材料。其主要研究内容包括合成方法、表面功能化以及表征技术。这些进展表明，通过调控纳米颗粒的分散性，可优化材料在现代技术中的热学、机械和功能性能¹⁷。

将金属氧化物纳米晶体精确地整合到聚合物基体中，是优化其热学、电学和化学性能的关键。多模态粘结剂优化表征建模（M-MBOCM）指的是一种开发用于评估粘结剂–聚合物–纳米粒子在多个性能领域（包括结构、力学、热学和功能特性）相互作用的比较分析框架。在本研究中，该框架结合了数据集驱动分析、基于方程的性能指标以及计算性比较评估，以考察基于MgO和CuO的聚合物纳米复合体系的相对行为。所建立的比较趋势模型表明，在所分析的材料-性能领域中，性能变化具有相对一致性，支持了粘结剂辅助纳米复合材料设计策略在诸如轻质结构系统和能源相关功能材料等潜在工程应用中的适用性¹⁸。

采用Pechini溶胶-凝胶法制备的金属氧化物纳米结构在去除Zn(II)方面表现出高吸附容量和比表面积。相变过程显著影响晶粒尺寸和吸附效率。这些材料具有自发、可重复使用且高效的吸附能力，使其成为水污染修复的一种经济高效的选择¹⁹。

聚合物-金属氧化物复合材料（PMCs）表现出优于纯聚合物的多功能特性，因此可在包装、航空航天、电子、生物医学和建筑工业中得到应用。这类材料具有质轻、可调性和低成本的优点，从而拓展了工业应用的可能性。将基于MgO和CuO的材料工程策略与聚合物纳米复合材料设计相结合，已被认为是提升金属氧化物增强复合体系结构性能、优化功能特性并实现潜在规模化的重要途径²⁰。

掺入氧化铜纳米颗粒的可生物降解聚合物共混物表现出更优异的抗菌性、导电性和生物相容性。光谱与结构研究表明聚合物与纳米颗粒之间存在强相互作用，而光学和电导率光谱揭示了电荷传输能力的提升。这些纳米复合材料已证实具有良好的抑菌效果和细胞活性，因此可用于可持续包装及生物医学领域。 关键词：可生物降解聚合物共混物，氧化铜纳米颗粒，纳米复合材料，抗菌性能，电导率，生物相容性，可持续包装，生物医学应用²¹Ag-CuO/rGO填料被证明能有效促进聚偏氟乙烯（PVDF）纳米复合材料中极性二维相的形成，并提升其电导率。导电网络的构建显著增强了介电性能，同时降低了能量损耗。这些纳米复合材料在需要高介电常数和高导电性的聚合物基电池及柔性电子器件中表现出良好的性能。金属氧化物纳米颗粒的聚合物涂层已成为保护文化遗产的有效手段。TiO₂、ZnO、CuO和MgO等纳米材料具有自清洁、抗菌和加固等特性。近期研究者强调，需阐明纳米颗粒的迁移行为及其生态意义，以确保文化遗产保护实践的安全性与可持续性。金属氧化物纳米填料的使用显著改善了聚合物纳米复合材料的摩擦学性能。其中最常用的是氧化铝、氧化锌和二氧化钛，它们在不同工况下均表现出较低的摩擦系数和磨损程度。上述各项性能的提升凸显了纳米填料在航空航天和汽车领域应用中的重要意义。

金属氧化物增强型聚合物纳米复合材料正日益受到关注，然而，MgO 和 CuO 粘结剂对分散行为、界面接触以及特定应用性能的相对影响仍不甚明确。目前仅有少数研究直接比较了粘结剂特有的理化参数如何影响氧化物体系的结构、热学、力学及功能性能，或其在特定应用中的表现。在缺乏统一比较框架的情况下，针对特定工程应用的粘结剂选择过程也难以评估，该框架需整合文献证据、数据驱动研究以及性能指数分析。本研究通过分析对比基于 MgO 和 CuO 的粘结体系，以揭示其在不同材料性能领域中的性能规律。

方案

样本制备与粘结剂的引入

为了比较MgO和CuO基粘结剂体系，制备了聚乙烯醇（PVA）聚合物纳米复合材料试样。通过在600 rpm转速下持续磁力搅拌，并在70 °C条件下将5 g PVA溶解于100 mL蒸馏水中60分钟，获得均匀的聚合物溶液。分别在1 wt%、3 wt%和5 wt%的粘结剂添加量下，将平均粒径为40–60 nm的MgO和CuO纳米颗粒独立地引入聚合物基体中。采用40 kHz、200 W的探头式超声处理30分钟，以减少纳米颗粒的团聚并提高分散均匀性。将悬浮液浇铸至聚四氟乙烯模具中，在60 °C下干燥24小时后冷却至室温，从而制得适用于生产应用的均匀纳米复合薄膜。所用聚合物基体为PVA（分子量：85,000–124,000 g/mol，99%水解）。对比性粘结剂评估中使用的MgO和CuO纳米颗粒典型粒径为40–60 nm，纯度高于99%。根据聚合物质量，采用重量比例法确定1 wt%、3 wt%和5 wt%的粘结剂浓度。将纳米复合悬浮液浇铸到100 mm × 100 mm × 2 mm的聚四氟乙烯模具中，所得薄膜厚度范围为1.5–2.0 mm。试样在干燥后于室温条件下调节48小时，再进行表征与分析。对五组重复试样批次进行了对比性统计评估与验证。

机械、热学和形态表征

在ASTM D638标准条件下进行拉伸测试，以评估纳米复合材料的增强性能和载荷传递特性。采用热重分析（TGA）在氮气氛围中以10 °C/min的升温速率，于30–600 °C范围内分析材料的热稳定性。为评估热转变行为，差示扫描量热法（DSC）测试在30至200 °C之间进行。扫描电子显微镜（SEM）用于评估聚合物基体的界面分布情况以及形貌和纳米粒子分散性相关的团聚趋势。拉伸测试使用Instron 3365万能试验机，依据ASTM D638标准进行，试样尺寸为100 mm × 15 mm × 2 mm，横梁移动速率为5 mm/min。TGA/DTG分析采用PerkinElmer TGA 4000仪器，在氮气环境（50 mL/min）中以10 °C/min的升温速率，从30 °C升至900 °C进行。差示扫描量热测试使用TA Instruments Q2000设备，在30–200 °C范围内以10 °C/min的升温速率进行测量。扫描电子显微分析采用JEOL JSM-7610F设备，对经金溅射镀膜处理后的样品进行表征。采用四探针法测量电导率，抗菌性能则通过基于数据集的比较框架，并结合归一化还原效率分析进行评估。

数据集来源与计算工作流程

采用金属氧化物数据集作为主要外部数据源，对MgO和CuO相关材料性能行为进行比较性计算分析。该数据集包含120项与结构、热学、力学、电学及功能性能描述符相关的材料性能观测数据。使用Python 3.11及NumPy、Pandas、SciPy和Matplotlib库进行预处理、统计计算、基于方程的性能指数分析和图表生成，以实现性能的比较评估。分析工作流程结合了基于数据集驱动的计算解释方法，整合了分散均匀性分析、热稳定性指数分析、力学-热学性能评估以及功能性能比较。

统计分析与验证

为确保可重复性并减少依赖划分的变异，采用五次不同的计算运行进行五重交叉验证，以完成统计学验证。结果以均值 ± 标准差（SD）表示。采用独立双样本 t 检验比较基于 MgO 和 CuO 的系统，统计学显著性水平设定为 p < 0.05。通过在不同粘结剂浓度范围内进行归一化性能比较和一致性分析，验证了计算方法的可靠性。

比较性能框架

在该框架中，整合了基于MgO和CuO体系的聚合物纳米复合材料的合成、粘结剂辅助的纳米颗粒掺入、表征分析以及计算解析。MgO路线评估材料的结构、热学和力学性能，而CuO路线则评估其导电性及抗菌作用。通过比较两种方法的输出结果，确定与粘结剂相关的性能趋势及面向应用的材料相容性。

通过公式1计算的机械-热学性能增强指数（MTPI）

   (1)

术语 σ_c 表示复合材料的抗拉强度，而 σ_p 表示纯聚合物的抗拉强度。T_d,c 参数指复合材料的分解温度，T_d,p 指聚合物基体的分解温度。X_c 变量表示复合材料的结晶度，X_p 表示基体聚合物的结晶度。权重系数 α, β 和 γ 分别定义了强度、热稳定性和结晶度的相对贡献，且满足 α + β + γ = 1。在公式 (1) 中的 MTPI，权重系数设定为 α = 0.40，β = 0.35，γ = 0.25，分别表示对抗拉强度、热稳定性和结晶度的相对重视程度，且 α + β + γ = 1。

对于MTPI，权重系数设定为α = 0.45、β = 0.35和γ = 0.20，分别表示拉伸强度、热稳定性和结晶度的相对贡献。对于功能性能指数（FPI），权重参数定义为δ = 0.60（电导率）和 = 0.40（抗菌减效效率）。方程（4）中使用的分散效率因子根据归一化分散一致性分析，设定为MgO体系η = 0.85，CuO体系η = 0.72。方程（5）中的表面处理调制常数依据界面相互作用的比较标度固定为k_s = 1.15。在多头注意力框架中，学习率保持为0.001，注意力头数量固定为H = 4，训练周期数设定为100，随机种子值固定为42以确保可重复性。通过在基准值±10%范围内调整每个权重参数进行敏感性分析，五次重复计算运行中最终比较性能评分的偏差小于5%。

基于氧化铜纳米复合材料的功能性能指数

由公式 2 定义

   (2)

其中，σ_e 表示基于 CuO 的纳米复合材料的电导率，而 σ_e,p 是原始聚合物的电导率。A_r 表示抗菌减效效率，A_r,max 是其观测到的最大值。摩擦系数用 μ 表示，μ_max 为其最大参考值。权重参数 δ、 和 ζ 用于调控电学性能、抗菌性能和摩擦学性能对整体功能性能的影响程度。在方程 (2) 的功能性能指数（FPI）中，参数赋值为 δ = 0.40，∈ = 0.35，ζ = 0.25，分别对应电导率、抗菌减效效率和摩擦学响应。

功能性能指数（FPI）被提出作为一种归一化的比较分析参数，用于在所采用的计算框架内评估基于CuO的聚合物纳米复合材料的相对功能行为。该指数在经过最小-最大值缩放后，整合了归一化的导电性与抗菌性能描述符，从而提供一个范围从0到1的统一比较功能评分。权重系数通过比较敏感性分析及基于文献支持的贡献评估确定，其中导电性贡献系数设定为 δ = 0.60，抗菌性能系数设定为 = 0.40。

比较型粘结剂性能比率

CBPR）由公式3定义

术语MTPI_MgO 指氧化镁增强型聚合物纳米复合材料的力学-热学性能指数，而FPI_CuO 表示氧化铜增强体系的功能性能指数。补充文件1展示了基于粘结剂的MgO/CuO纳米颗粒分散性评估结果。

补充文件 1 使用 MgO 或 CuO 粘结剂，测量金属氧化物纳米颗粒在聚合物网络中的分散质量。计算每个纳米颗粒与聚合物之间的界面能，并借助指数函数比较成对相似性。分散质量的度量指标为均匀性，而粘结剂特异性的缩放系数反映了使用 MgO 粘结剂所实现的高分散性。分散质量指数 d_q 目前直接从归一化的成对界面能相似性矩阵计算得出，表达式为

   (4)，

其中 。

采用基于四探针的比较分析框架进行电导率评估，并结合从金属氧化物数据集提取的归一化电导率描述符及相应的计算性能指数分析。抗菌活性的解读基于文献支持的氧化物性质趋势导出的比较还原效率描述符，并在数据集驱动框架内进行归一化分析标度。

由于纳米颗粒增强导致的有效模量提升

由公式 5 计算的 E_c

在此方程中，E_m 表示聚合物基体的模量。E_n 表示金属氧化物纳米颗粒的弹性模量。纳米颗粒的体积分数用 表示，而 η 是表征纳米颗粒分布质量及聚合物与纳米颗粒之间界面粘附性的分散效率因子。在方程（4）中，MgO 基体系的分散效率因子 η 固定为 0.85，CuO 基体系则为 0.78，该取值基于对纳米颗粒分散均匀性及粘结剂–基体相互作用效率的假设。

界面结合强度增强模型

τ_i 取决于公式6

其中，τ₀ 是未处理的聚合物-填料界面的本征界面强度。k_s 为表面处理效率常数，A_s 表示纳米颗粒的比表面积。纳米颗粒的体积分数由 表示。该方程突出了表面改性在增强界面间载荷传递中的作用。

热稳定性提升指数

由公式 7 定义的 T_d,c

T_d,m 表示纯聚合物基体的降解温度。该常数反映了纳米粒子的热阻效应，而 ξ 是一个表征纳米粒子均匀分布的分散均匀性系数。该变量再次表示纳米粒子的体积分数。

在样品制备过程中，通过结合磁力搅拌和探头超声处理的方法，控制纳米颗粒在整个聚合物薄膜体积内的均匀分布。首先，将聚合物溶液在600 rpm转速和70 °C条件下持续磁力搅拌60分钟，以确保PVA基质的均匀溶解。随后，逐步将MgO和CuO纳米颗粒加入聚合物溶液中，并在40 kHz频率和200 W功率下进行探头超声分散处理30分钟，以减少纳米颗粒的团聚现象，并改善其在基质中的界面分布。此外，在添加纳米颗粒的过程中，始终保持低速持续搅拌，以防止局部聚集。所得的纳米复合混合物随后被浇铸至聚四氟乙烯模具中，并在60 °C条件下进行控制性干燥24小时，以减少因沉降引起的相分离。

功能特性增强因子

由公式 8 计算得到的 F_p

参数 σ_e 表示纳米复合材料的电导率，而 σ_e,m 表示基体聚合物的电导率。A_r 表示抗菌减量效率，A_r,max 是其最大参考值。复合材料的磁响应由 M_c 表示，M_max 为其可达到的最大值。权重系数 μ₁、μ₂ 和 μ₃ 用于定义各参数的相对重要性。参数 FP 表示由电导率和抗菌相关描述符获得的归一化功能特性贡献值，而功能性能指数（FPI）则表示在对归一化的功能特性分量进行加权组合后得出的最终综合比较分析得分。补充文件 2 展示了多头粘结剂–基体相互作用注意力模型。

在补充文件2中，采用多头注意力机制来建模粘结剂、纳米颗粒与聚合物基体之间的复杂相互作用。结构、力学和功能特征被转换为查询、键值表示形式。多个并行的注意力头可检测多种相互作用模式，其组合结果生成了MgO或CuO粘结剂整体效应的融合表示。补充文件3展示了性能预测与应用分类结果。

补充文件3基于融合相互作用的特征，估算了该纳米复合材料的潜在应用领域。计算并比较了力学、热学和功能性能的加权得分。

对于多头注意力模型，特征矩阵 由归一化的机械强度、热稳定性、电导率和分散质量描述符定义，其中 d = 4。注意力头的数量固定为 H = 4，每个头的维度为 。投影矩阵 W_Q, W_K 和 W_V 采用 Xavier 均匀初始化方法进行初始化，并通过 Adam 优化器（学习率 = 0.001，训练 100 轮，批量大小 = 32）进行监督训练优化。融合表示在比较性粘结剂性能数据集上通过 5 折交叉验证进行验证。在应用分类中，权重向量 e 显式定义为 、 和 ，分别对应结构、热、功能和分散特征的相对影响。

结果

金属氧化物纳米颗粒增强型聚合物纳米复合材料在生产应用中表现出优异的机械、热学和功能特性。粘结剂的选择对于纳米颗粒的分散性和界面行为至关重要。本研究比较了氧化镁（MgO）和氧化铜（CuO）两种粘结剂，以阐明它们对复合材料性能的影响及其在特定应用中的适用性。

数据集

金属氧化物数据集是由SAID小组维护的一组计算材料数据，旨在促进金属氧化物的机器学习势（MLP）建模。该数据集包含适用于原子级模拟的氧化物结构、热力学和表面数据，涵盖MgO和CuO等材料。数据的训练与验证主要面向材料科学领域中的体相材料、表面特性及高温行为，而非实验性聚合物纳米复合材料的性质²⁵。基于金属氧化物数据集构建的结构化计算数据集，对MgO和CuO基聚合物纳米复合材料行为进行了比较分析，该数据集包含n = 120个与结构、热学、力学及功能评估相关的材料-性能实例。为确保可重复性并最小化因数据划分带来的偏差，计算框架采用五折交叉验证策略，独立重复运行五次，每次运行中数据集均被随机划...

讨论

MgO和CuO粘结剂对聚合物纳米复合材料中金属氧化物纳米颗粒增强作用的影响得到了系统研究。粘结剂的选择显著影响纳米颗粒的分散性、界面粘附性以及复合材料的性能表现。MgO粘结剂表现出高度均匀的分散性、良好的界面结合、较高的力学强度以及优异的热稳定性，因此适用于对结构性能要求较高的应用场合。而CuO粘结剂由于具有半导体特性，使其表面具备反应活性，从而显著增强了其功能性，如电导率和抗菌活性，但其力学性能的提升相对有限。对比分析表明，MgO和CuO粘结剂根据具体应用需求可提供不同的性能优势²²。

尽管获得了重要的研究见解，但本研究受限于所采用的粘结剂浓度范围较窄以及聚合物体系有限。研究缺乏对长期环境影响的评估，包括吸水性、化学物质暴露以及实际服役条件下的性能表现。此外，报道的关于MgO和CuO基纳米复合体系的比较趋势依赖于所选聚合物基体的特性、氧化物颗粒的形貌以及计算模拟条件，因此在不同的材料或加工环境下可能有所差异²³。

后续研究应基于由...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
氧化镁 (MgO) 粘结剂		1 wt%, 3 wt%, 5 wt%	力学与热学性能对比评估
氧化铜 (CuO) 粘结剂		1 wt%, 3 wt%, 5 wt%	功能与导电性能评估
数据集来源		Metal-Oxide Dataset (n = 120 个观测值)	对比分析的输入数据
编程环境		Python 3.11	数值实现与分析
数值计算库		NumPy v1.26.4	矩阵运算与方程计算
数据预处理工具		Pandas v2.2.1	数据清洗与特征提取
统计分析库		SciPy v1.12.0	统计验证与假设检验
可视化软件		Matplotlib v3.8.3	图表生成与图像准备
注意力模型参数		H = 4 头, 100 轮, 学习率 = 0.001	粘结剂–基体相互作用建模
验证框架		5 折交叉验证, 5 次重复运行	可重复性与性能验证