微梁传感研究大分子构象转变

通过表面修饰技术将大分子连接到微悬臂梁的单侧表面上,调节周围的物理、化学环境使大分子的构象发生转变,并用光杠杆法检测微梁变形.实验结果显示,大分子在微梁表面的构象转变过程会引起微梁的表面应力发生变化,并使之产生纳米量级的端部位移变形.此外,对于不同的大分子,促使微梁表面应力发生变化的机制是各不相同的.分析显示,氢键作用、静电作用和疏水作用分别在PNIPAM分子、PAA分子和胰蛋白酶分子的构象转变和微梁表面应力变化过程中起主要作用.微梁传感用于大分子的构象转变检测,提取的是分子间相互作用力的信息,它为从微观上理解大分子构象转变问题提供了一种新的实验手段.     

微梁传感研究PNIPAM分子链热致折叠构象转变

大分子的构象转变问题,作为人类认识生命现象的基础,是当前生命科学研究的热点问题之一。本文运用光杠杆放大原理,通过检测单侧表面上修饰有聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)分子的微悬臂梁在水溶液中随温度变化时发生的变形,获得了修饰于微梁表面的PNIPAM分子链在溶液温度变化时,由于亲/疏水性改变所导致的分子构象转变信息。实验结果显示,PNIPAM分子链的这种构象转变在20℃~40℃之间连续进行,整个过程具有迟滞性。另一方面,微梁表面应力的变化,反映的是分子构象转变过程中PNIPAM分子链之间的相互作用的信息,这对我们深入认识构象转变过程中微观机制是很有帮助的。本文提出的方法,是基于大分子构象转变过程中分子之间相互作用,反映的是过程中的力学信号,具有较高的灵敏度和较广的应用范围。     

基于MEMS线阵的便携式中红外水中油浓度速测仪

针对传统光谱测油仪存在的环境适应能力弱、分析速度慢、测量重复性差等问题,研制了一种便携式中红外水中油浓度速测仪。其核心光路采用典型的非对称折叠式M型Czerny-Turner光学结构,有效缩小仪器体积;使用周期性转动的斩光器调制红外光源,并对斩光器转速进行数字PID控制,调制精度达到±0.5%;采用固定光栅作为分光元件,无需光栅扫描装置且不存在转动误差;利用新型MEMS红外线传感器阵列探测调制后的光谱信号,显著提高光谱采集速度。光学仿真及实验结果表明仪器光谱范围为2 800~3 200cm-1,光谱分辨率达到6cm-1(@3 130cm-1),信噪比达到5 200∶1,谱图采集速度为13ms·幅-1,吸光度标准偏差优于3×10-3,满足了水中油测定国家标准要求。与已有红外光谱测油仪相比,该仪器小型便携,分析速度快,测量精度高,抗震防潮性能好,特别适用于环境监测部门对水中油浓度的现场实时测量,因此在水质监测领域具有广阔的应用前景。     

一种高功率返波管理论

对一种热阴极高功率返波管进行了理论研究,其具有寿命长稳定性好的特点。采用的热阴极发射电流密度为20 A/cm2,发射面积为100 cm2,发射总电流为2 kA。首先对该热阴极单阳极电子枪进行仿真研究,在确保不打火的情况下获得电子枪优化设计参数,再对整管进行粒子模拟研究,仿真结果表明,在工作频率为10.5 GHz时,该热阴极返波管的输出功率可以达到290 MW,换能效率为29%。     

栅网结构碳纳米管冷阴极电子光学系统的设计

基于碳纳米管冷阴极实验测试结果,采用三维粒子模拟软件对大面积碳纳米管冷阴极的场致发射特性进行了仿真,研究了栅网结构不同尺寸对碳纳米管冷阴极场致发射特性及电子注通过率的影响,并在此基础上设计出面积压缩比为18,输出电流密度为14.9 A/cm2的带状注电子枪。为进一步研制碳纳米管冷阴极电子光学系统和相关微波、毫米波电真空辐射源器件提供了技术基础。     

零重力条件下低温射流抑制大尺寸液氢储罐热分层的数值研究

液氢是一种常用的沸点低、易蒸发的空间低温推进剂. 空间微重力环境中浮力对流被极大减弱,当推进剂储罐壁面存在局部漏热时,储罐内部气液两相流体系会出现环绕漏热源的热分层现象,引起局部过热沸腾,导致储罐内部压力急剧增大,危害系统结构安全. 利用低温射流抑制储罐热分层现象是一种有效手段. 低温流体通过设置在储罐内部的射流喷嘴与储罐内部的流体混合,消减局部高温,实现温度的均匀化. 采用全充满的二维大尺寸储罐模型,对零重力条件下液氢储罐内局部漏热引起的热分层现象开展了数值模拟,主要分析了位于靠近储罐底部的漏热带以及出口衔接段漏热带漏热形成的局部热分层现象的抑制和消除,并研究了不同低温射流条件对于消除零重力条件下液氢储罐内部热分层效果的影响. 研究结果表明对于大尺寸储罐,当采用圆形射流喷嘴且低温射流条件相同时,射流喷嘴的位置对罐体内部热分层消除效果影响不是很明显. 当射流喷嘴位于储罐内部同一相对位置且入射流量相同时,圆形射流喷嘴因出流方向更集中,罐内流场演变更快,消除热分层比半球形射流喷嘴更有效.      

双边市场中平台企业兼容策略选择研究

为了研究双边市场中平台企业的兼容策略选择,构建了反映不同兼容策略的双边市场模型.假设一个垄断者同时拥有两个存在横向差异的平台,运用两阶段博弈的思想分析了平台两边用户的兼容策略选择,发现两边都希望平台是完全兼容的;进而分析了平台企业的兼容策略选择,发现如果没有新用户的进入,平台之间的任何兼容策略都是无差异的,但如果存在新用户的进入,则完全兼容是垄断者的最优策略选择.     

基于POD-Galerkin降维方法的热毛细对流分岔分析

作为流动与传热相互耦合的非线性过程, 热毛细对流有着复杂的转捩过程, 探究流场和温度场随参数变化而发生的分岔现象, 是热毛细对流研究的一个重要课题. 基于本征正交分解的POD-Galerkin降维方法可以通过提取特征模态, 构建低维模型, 实现流场的快速计算. 数值分岔方法可以通过求解含参数动力系统的分岔方程, 直接计算稳定解和分岔点. 探究了将直接数值模拟方法、POD-Galerkin降维方法、数值分岔方法的优势结合, 以提高热毛细对流转捩过程分析效率的可行性. 利用直接数值模拟得到的流场和温度场数据, 构建了不同体积比下, 二维有限长液层热毛细对流的POD-Galerkin低维模型, 在低维模型上采用数值积分及数值分岔方法计算了分岔点, 得到了低维方程的分岔图. 在一定参数范围内, 在低维模型上模拟热毛细对流, 对雷诺数和体积比进行参数外推, 通过与直接数值模拟的结果对比, 验证了低维模型的准确性与鲁棒性. 说明了低维方程可以定性反映原高维系统的流动特性, 而定量方面, 由低维模型和直接数值模拟计算得到的周期解频率的相对误差大约为5%. 验证了利用POD-Galerkin降维方法研究热毛细对流的可行性.      

空间太阳阵二次放电的模拟实验研究

二次放电是造成空间高压大功率太阳阵功率损失的主要原因.通过地面模拟实验研究，确定 了二次放电阈值电压并监测了二次放电脉冲电流，对高压太阳阵二次放电特性及其击穿机理 进行了讨论.结果表明，高压太阳阵工作电压和电池串间电流的提高增加了高压太阳阵发生 二次放电事件的可能性；通过采用特殊的结构设计和在太阳阵电池串之间涂覆RTV胶，可以 有效抑制二次放电事件的发生. 关键词： 高压太阳阵 空间静电放电 二次放电     

原子光谱法测量火焰温度

火焰温度的准确测量一直是重要的研究课题,对于构建燃烧模型、探究原子化机理、燃烧反应机理和减少燃烧过程中污染物的排放等具有重要意义。非接触式测温法因对火焰燃烧状态几乎无干扰受到特别关注,是火焰温度测量的重要技术手段,其中原子光谱法由于其固有的非接触式特性及谱线简单、光谱信号强、操作简便等优点,在高温诊断领域中得到了广泛的关注和应用。原子光谱法测温是根据处于不同能级的原子光谱信号结合热力学平衡状态下的玻尔兹曼能级分布来进行火焰温度的测量。按照采集的原子光谱信号的来源,原子光谱法可分为原子吸收光谱法、原子发射光谱法和原子荧光光谱法3类。该文简述了原子光谱相关测温方法的原理、发展及应用,包括原子吸收光谱双线法、原子发射光谱双线法、多谱线斜率法(玻尔兹曼图解法)与原子荧光光谱双线法等。