微波辐照对胶原蛋白三股螺旋结构的影响

胶原蛋白的三股螺旋结构是其不同于其他蛋白质的特殊结构，也是其具有特殊功能的基础，然而，胶原的三股螺旋结构易在外界条件的影响下被破坏。目前微波已被越来越多的应用于胶原蛋白的提取和改性过程，但是关于微波辐照对胶原蛋白结构影响的研究还相对较少。首先从牛跟腱中提取胶原蛋白，然后采用0.5 mg·mL-1的胶原蛋白溶液在30 ℃下以微波辐照保温为实验样，水浴加热和未经加热处理为对比样，最后采用紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱、圆二色谱以及荧光发射光谱等方法，对不同加热方法中胶原蛋白的三股螺旋结构和超分子结构进行表征，研究了微波辐照对胶原蛋白结构的影响。实验结果表明，在低于胶原变性温度的条件下，无论是微波辐照还是水浴加热都不会破坏胶原蛋白的三股螺旋结构，也不会使胶原蛋白变性。但是，与水浴加热相比，微波辐照会对胶原蛋白的聚集行为产生抑制作用。微波辐照对胶原蛋白的作用既有与常规加热相同的热效应，又有常规加热过程中不存在的非热效应，非热效应表现为抑制胶原蛋白的聚集行为。研究结果可为微波场中胶原蛋白结构和性质的变化提供科学依据。     

微波加热原理及其应用

从微波加热的热效应和非热效应阐述微波加热工作原理和特点，并结合实例介绍了微波加热在农业和食品加工业中的应用。     

微波辐射炼焦煤中噻吩硫结构的非热效应研究

采用XANES和XPS解析山西炼焦煤中有机硫的赋存特征,选择与煤中结构匹配的噻吩硫模型化合物进行微波辐射和水浴加热,通过Raman光谱比较研究两者对模型化合物中含硫结构的作用机制,利用Materials Studio构建、优化模型化合物结构,用密度泛函理论计算模拟微波场中模型化合物分子构型参数,解析含硫结构对微波的响应机理。结果表明：噻吩硫是炼焦煤中有机硫最主要的赋存形式。微波辐射后,模型化合物碳硫键和硫硫键的Raman谱吸收峰发生红移,温升速度快的模型化合物红移较小;相同温升的水浴加热后,几乎没有红移现象。微波能量不足以使模型化合物中碳硫键和硫硫键断裂,但能够改变分子构型,模型化合物含硫键在微波场中可能存在某种过渡态。微波作用对煤中噻吩硫结构存在非热效应。     

微波场对(Ba,Sr)3MgSi2O8：Eu2+,Mn2+荧光粉中Mn2+ 660 nm红光能量传递的影响

研究了2.45 GHz微波灼烧(Ba,Sr)₃MgSi₂O₈：Eu²⁺,Mn²⁺荧光粉的非热效应对Mn²⁺离子660 nm红光发射强度的影响。在相同的加热温度条件下,增加微波场的输出功率,微波非热效应导致Eu²⁺离子蓝光的跃迁概率增加,Eu²⁺通过(Ba,Sr)₃MgSi₂O₈基质晶格把能量传递给Mn²⁺,进而使Mn²⁺的跃迁概率增加,导致红光发射增强。提出了一种微波场非热效应对能量传递影响的新观点,认为在微波加热过程中强微波磁场可能会对像Mn²⁺这样具有顺磁性的激活剂离子的能级结构和能量传递性质产生干扰作用。     

温度与电磁参数协同影响胰岛素分子构象与功能的光谱学方法研究

近年来,脉冲电磁辐射和弱电磁辐射的生物效应已引起人们的关注.开展了众多的病理学调查和实验研究.但是研究结果并不一致,学术界存在众多争议.由于脉冲电磁辐射和弱电磁辐射不能引起被辐照生物样品产生明显的温升效应(温升小于0.1℃),不能用电磁辐射的热效应机理来解释这类生物效应.因此人们往往称之为"非热效应".文章应用荧光光谱和拉曼光谱方法研究脉冲电场对胰岛素分子构象变化影响的结果表明:(1)尽管这类电磁辐射不会引起被辐照生物样品的温度产生明显变化(0.1℃),但是辐照时的环境温度变化则能改变辐照实验的结果.(2)环境温度能对胰岛素分子结构中的链间二硫键,C-C键的振动等在脉冲电场作用下的变化产生明显的影响,从而对脉冲电场引发的胰岛素的构象变化产生影响.这表明对于"非热效应",表征热的量度的温度,仍是脉冲和弱电磁场辐照生物效应研究中值得关注的极重要参数.     

温度相关的微波频率下氯化钠水溶液介电特性

针对NaCl水溶液(0.001–0.5 mol/L)介电特性, 实验调查了频率(200–6.25 GHz), 温度(293–353 K)、 浓度相关复介电常数. 结果表明: 频率增大的过程中虚部呈逐渐减小的趋势, 高温使离子扰动增大, 破坏了溶液内部水分子四面体结构和氢键构象而使介电常数实部减小. 与纯水相比, 溶液的损耗角正切在高温353 K低频区下降明显. 同时发现2.45和5.8 GHz的复介电常数随温度变化的温度窗效应, 温度窗效应导致微波加热时耗散功率的振荡变化, 温度分布不均匀现象在实验中得以证实. 关键词： 微波 复介电常数 介电特性 高温探头     

激光协同聚焦超声辐照生物样品增强热效应的实验和理论研究

对中等强度聚焦超声在生物样品中产生的热效应以及激光协同超声增强热效应进行了实验和理论研究。实验上,对生物和仿生样品在超声作用和激光协同超声作用下加热情况进行测量,通过对比表明,激光协同超声作用于生物样品,引起空化效应以及温度升高更为明显。同时,理论上对聚焦超声在生物样品中衰减产生的热效应、超声空化以及激光协同超声增强空化及其产生热效应进行机理分析。通过对机理的分析表明,激光引起的光致核化使超声空化更易于产生,有效的增强空化效应,进而增强热效应。为对具体实验给出量化分析和估算,通过理论与实验结果相拟合,对超声传播引起的温度升高进行计算,并估算超声和激光协同超声产生空化微泡对加热效应的不同贡献,为空化效应在超声治疗中的贡献提供参考数据。      

拉曼光谱法研究不同环境温度下脉冲电场对胰岛素二级结构影响及理论模型分析

近年来,弱电磁辐射生物效应已受到人们的普遍关注.前期研究发现脉冲电场与环境温度对胰岛素分子的构象产生协同效应.因此,文章首先应用拉曼光谱法研究了不同环境温度下脉冲电场对胰岛素分子二级结构的影响,得到胰岛素分子α螺旋结构含量的变化;并运用蛋白质螺旋-线团结构转变模型对实验结果进行定量分析,得到的理论模型可以较好地刻画不同环境温度下,脉冲电场对胰岛素分子α螺旋结构含量的影响.脉冲电场的作用及热力学环境的改变,使蛋白质螺旋结构向无规线团结构发生转变,可以解释脉冲电场作用下,胰岛素分子α螺旋结构含量随环境温度升高而下降的原因.研究结果为进一步研究弱电磁辐射对生物大分子二级结构的非热效应机理提供了一定的实验依据及理论参考.     

涡流热效应演示器的制作

1引青涡流热效应是电磁感应现象的一个有力的佐证．涡流热效应在工业生产中早已应用——高频炉冶炼金属，近几年来，涡流加热技术也被应用到家用电器产品中．一般在电磁学教材中，均以变压器铁芯发热来说明这一点．由于变压器中既有铜损，又有铁损，并且做为变压器来说，发热时温度上升较慢，虽能说明原理，但效果欠佳且不直观．根据感应炉的设计原理，作者在讲授电磁学课程时，设计了一种能够直观演示涡流加热效应的演示器，经过实际应用，效果很好．利用涡流加热金属，就是在金属中利用感生电场推动电荷运动而形成电流．感生电场的大小正…     

双面阶梯埋氧层部分SOI高压器件新结构

提出了双面阶梯埋氧层部分绝缘硅(silicon on insulator,SIO)高压器件新结构. 双面阶梯埋氧层的附加电场对表面电场的调制作用使表面电场达到近似理想的均匀分布, 耗尽层通过源极下硅窗口进一步向硅衬底扩展, 使埋氧层中纵向电场高达常规SOI结构的两倍, 且缓解了常规SOI结构的自热效应. 建立了漂移区电场的二维解析模型, 获得了器件结构参数间的优化关系. 结果表明, 在导通电阻相近的情况下, 双面阶梯埋氧层部分SOI结构击穿电压较常规SOI器件提高58％, 温度降低10—30K. 关键词： 双面阶梯 埋氧层 调制 自热效应     

多孔介质高强度传热传质的理论研究

提出了高强加热下含湿多孔介质传热传质新模型,模型包括的水分种类齐全、水分迁移机制全面,假设条件相对较少,考虑了非Fourier传热效应和非Fick传质效应,模型通过具体的含湿量分区分析得到简化。     

脉冲宽度对PIN限幅器微波脉冲热效应的影响

通过数值求解半导体方程组仿真了高功率微波脉冲作用下的PIN二极管,研究了高功率微波脉冲的脉冲宽度对其烧毁的影响。发现脉冲宽度在ns至μs量级时,脉冲功率随脉冲宽度上升而下降,并且近似成反比。在此基础上,基于PIN二极管的Leenov模型和电路的戴维南定理对其机理进行了分析。在脉冲宽度由ns向μs量级变化中,器件热效应由绝热加热转为有热传导的加热;与此同时,其实际吸收功率由与入射功率成正比转为与入射功率开方成正比;此二者共同作用导致了脉冲宽度对烧毁影响。     

基于氢键作用的几种二元水溶液的表面张力特性及拉曼光谱研究

氢键效应作为溶液中典型的微观特性直接影响溶液微观结构,并对物理和化学性质产生重要影响。对氢键作用的研究是水科学研究的重要突破口,也使得通过氢键研究水溶液性质成为一种极具优势的研究方法。通过测量不同浓度下的表面张力以及各体系拉曼光谱,研究二甲基亚砜/水、乙腈/水、丙酮/水三种具有典型氢键作用的二元溶液体系。研究了表面张力的变化规律和各体系中的氢键作用,讨论了溶液体系的微观结构变化,解释了氢键作用对表面张力的影响机制。     

电场作用下锥翅表面强化池沸腾换热的介观数值方法

采用耦合电场模型的相变格子Boltzmann模型,数值研究了电场作用下锥翅结构表面的饱和池沸腾换热.为了定量分析电场对锥翅结构表面沸腾换热影响的机理,首先在无电场作用下对比调查了平滑表面和锥翅表面的沸腾换热现象.发现锥翅结构在核态沸腾阶段有更多的成核点,沸腾换热性能增强,临界热流密度(critical heat flux,CHF)提高.而在过渡沸腾阶段以及膜态沸腾阶段,由于锥翅结构增加了锥翅表面流体的流动阻力,阻碍了气液交换,换热性能低于平滑表面.基于以上发现,通过对锥翅表面池沸腾过程施加电场,进一步强化了锥翅表面沸腾换热.结果表明,在起始核态沸腾阶段,电场的存在稍微延后了气泡开始成核时间,气泡尺寸减小,沸腾轻微被抑制;充分核态沸腾阶段,由于电场力的作用以及电场与锥翅结构协同表现出的尖端效应,阻止了加热表面干斑的扩散和蔓延,促进沸腾换热;过渡沸腾以及膜态沸腾阶段,尖端效应更加明显,逐渐增大的电场强度使沸腾在更高过热度下处于核态沸腾状态,沸腾换热性能大幅度提高,且CHF逐渐提高.     

反场构型等离子体靶压缩过程中强磁场对α粒子能量的约束效应

基于一维弹塑性磁流体力学程序（SSS-MHD）,研究了反场构型（FRC）等离子体靶在磁驱动固体套筒压缩过程中强磁场对α粒子能量约束效应,分析了α粒子的非局域和局域自加热对FRC等离子靶压缩峰值温度的影响,以及α粒子能量在整个压缩过程中端部损失效应。等离子体部分采用多温单流体的模型,能量的计算中引入了DT离子、电子及α粒子多成分温度的能量方程,同时考虑了等离子体压缩过程热平衡下的核反应和非局域自加热问题。研究结果表明,磁化靶聚变等离子体在压缩过程中具有较好的稳定性,能够保持刚性转子的靶结构,压缩过程形成的强磁场能够将α粒子的能量约束在O点附近的区域,有利于等离子体靶的点火及燃烧;α粒子对等离子体的自加热效应主要集中在等离子体电流中心区,而非等离子体中心轴处;α粒子对DT等离子体局域和非局域自加热过程存在差异,局域自加热过程的功率大于非局域自加热过程的功率,FRC等离子靶压缩峰值状态温度相差0.5倍。在反场构型的刮离层区,α粒子的能量端部损失在FRC等离子体靶的压缩和膨胀过程中逐渐增大。     

恒定电场下双磁垒结构中的电子输运行为

对磁量子结构中电子在外加恒定电场下的输运性质进行了研究.分别计算了电子隧穿相同磁垒磁阱和不同磁垒磁阱构成的两种磁量子结构的传输概率和电流密度.计算结果表明,在相当宽广的非共振电子入射能区,外加电场下电子的传输概率比无电场时增加.对于电子隧穿相同磁垒磁阱构成的双磁垒结构,共振减弱;对于电子隧穿不同磁垒磁阱构成的双磁垒结构,无电场作用时的非完全共振在适当的偏置电压下转化为完全共振,这时的电子可实现理想的共振隧穿.研究同时表明,磁量子结构中存在着显著的量子尺寸效应和负微分电导.     

电流变液的微波透射调控行为

依据外电场作用下电流变液结构由各向同性转变为各向异性及介电性能改变的实验事实,建立了微波穿透电流变液样品的理论模型,导出了微波透射率的基本表达形式.理论模拟显示:当电流变液的介电常量小于所处环境的介电常量时,透射率随电场的增加而增加;反之则减小.实验研究表明:电流变液的微波衰减(透射率)的变化可以通过电场来调控.分析认为在外加电场作用下,电流变液结构转变和介电性能的变化是导致微波透射率可调控的主要原因.     

电流变液的微波透射调控行为

依据外电场作用下电流变液结构由各向同性转变为各向异性及介电性能改变的实验事实,建立了微波穿透电流变液样品的理论模型,导出了微波透射率的基本表达形式.理论模拟显示:当电流变液的介电常量小于所处环境的介电常量时,透射率随电场的增加而增加;反之则减小.实验研究表明:电流变液的微波衰减(透射率)的变化可以通过电场来调控.分析认为在外加电场作用下,电流变液结构转变和介电性能的变化是导致微波透射率可调控的主要原因.     

微波处理对模型焦脱除NO特性的影响

运用自制的微波电加热反应系统,进行了不同微波功率、温度和试验方式对模型焦脱除NO反应性能的影响研究。结果表明:一定程度的微波改性可以促进模型焦吸收NO;NO还原率随微波功率的增大先增大后减小;常温下改性时间为90s时,存在最佳改性功率480 W,该功率改性的模型焦NO还原率最高;常温下改性模型焦的NO还原率普遍高于同功率下的800℃改性模型焦的NO还原率.对部分模型焦进行压汞分析和XPS分析,结果表明,微波处理改变了模型焦的孔隙结构和表面官能团,比表面积和孔容积的增大以及表面含氧官能团的减少有利于NO的吸收。微波热效应和非热效应共同作用影响模型焦还原NO过程。恒温800℃下间歇施加微波方式的NO还原提高率远低于程序升温式。     

基于混合大气传输模型的单脉冲高功率微波大气击穿理论与实验研究

综合考虑高功率微波强电场作用下的热致快速电子效应、碰撞频率、电离频率等充分体现高功率微波特性的参量模型,基于高功率微波混合大气传输模型,提出了单脉冲高功率微波混合大气统一非线性击穿模型,定义了单脉冲高功率微波击穿阈值.理论研究结果表明:考虑中性气体分子极化作用以及电子的碰撞热效应后,大气击穿时对应的等离子体频率明显变大;大气击穿阈值随高度的增加先逐渐减小然后增大,在30-60 km区域存在一个极小值.开展了X波段窄带高功率微波单脉冲大气击穿实验研究,得到了典型条件下的高功率微波击穿现象、波形和阈值,且与理论结果一致性较好.