将星际化学知识引入大学基础化学教学的意义与模式

20世纪中期兴起的星际化学推进了人类对宇宙产生与演化、生命起源和地球环境的认识。天文学与天体物理学、光谱学、基础化学等多学科的互相结合,为星际化学尤其是对星际空间中新型化合物和化学反应的认知突破起到了重要作用。创造性地提出将星际化学的探索和发现引入大学基础化学教学的方案。在分析星际化学所涉及的典型化学知识和应用实例的基础上,初步探讨了本方案的可行性。将化学与星际化学知识相结合的教学方式在拓宽学生的眼界的同时,可以有效增加课堂的趣味性。     

以含碘氨基酸类激素为例刍议微量非金属元素在生物体内的作用机制

选取第五周期元素碘,结合多学科的研究方法论对含碘氨基酸类激素在生物体内的合成和分解代谢进行系统性分析。通过解析碘元素本身性质及其各个氧化态之间的转化,探讨碘元素在生物体内的作用机制,揭示自然界对物质代谢的精细调控。这一教学模式探索性地融入无机化学、元素有机化学、分子生物学、生物化学、生物物理学、化学生物学等一系列学科内容,旨在让学生在领悟生命科学内在规律,从而激发其科研及学习热情,并训练学生的类比思维和思辨能力。期对培养21世纪跨学科综合型人才的培养有所助益。     

碳布/纳米氧化锌/碳纳米管复合结构测定葡萄糖

利用水热法在三维柔性碳布上规模化集成了氧化锌纳米线阵列,之后通过纳米结构的自吸附效应在碳布/氧化锌结构上修饰碳纳米管以提高集成结构的导电性和比表面积。测试结果表明,碳纳米管致密地吸附在了氧化锌纳米线顶端,形成碳纳米管悬浮网络。采用两步法制备的碳布/氧化锌/碳纳米管分级结构,具有改进的电化学特性,相比于碳布/氧化锌结构,其比电容提高了约2.5倍,电化学阻抗值Rct减小到25%。将其应用于葡萄糖传感器,在1~7 mmol/L的浓度范围内对葡萄糖具有线性响应特性,其灵敏度为2.5 m A(mol/L)-1·cm-2。该集成结构具有优良的电学/电化学特性和生物兼容性,将在生物传感领域展现广阔的应用前景。     

航空发动机控制系统仿真平台设计

针对目前国内航空发动机控制系统设计过程中缺乏准确高效、通用灵活的仿真平台问题,根据高内聚、低耦合的模块化设计准则,结合了涡扇发动机建模技术、控制技术、可视化编程技术和软件开发技术,提出了航空发动机控制系统综合性能仿真平台设计方案。依据设计目标,完成了该平台的总体架构和功能结构设计;利用带有均衡因子的指数权重法建立了发动机分段线性化模型;利用惩罚函数法,采用单纯性优化算法完成控制系统参数设计。整个仿真平台基于MATLAB/Simulink平台上开发,并进行了仿真验证。验证结果表明仿真平台的架构合理,功能完善,运行稳定可靠,具有通用、灵活、易扩展的特点。     

航空发动机无模型自适应生物智能控制方法研究

针对航空发动机动态过程特性复杂、现有控制策略保守性较强的问题,在无模型自适应控制研究的基础上,结合生物内分泌智能控制原理,提出了一种新型无模型自适应生物智能控制(Model Free Adaptive Intelligent Control,MFAIC)方法。首先根据航空发动机强非线性的特点,根据被控对象I/O数据建立了无模型自适应控制(Model Free Adaptive Control,MFAC)系统;然后创新地应用生物内分泌调节原理构建自适应控制模块(Biological Endocrine Intelligent Control, BEIC),目的是依据跟踪误差快速、准确地调整控制参数,从而自动优化控制效果;控制器设计完成后对MFAIC与PID这两种控制方法在动态过程中的控制效果及抗扰动能力进行对比分析。仿真结果表明,该无模型自适应生物智能控制方法具有全包线稳定和动态响应性能好、鲁棒性强的优点;且提出的生物内分泌调节新颖算法计算量合理,自适应调节能力强,具有较高的工程实践意义。     

复合材料层合板静压痕接触的等效弹性模量

在复合材料层合板静压痕接触问题中,由于层合板接触区域的纤维走向发生了变化,导致沿厚度方向的弹性模量产生变化并随着凹坑深度的增加而增大。本文建立压头压入后的力学分析模型,得到了与凹坑深度相关的沿厚度方向的等效弹性模量;将等效弹性模量代入目前被广泛接受的修正Hertz接触理论,建立了新的接触力与凹坑深度的关系式。通过与静压痕试验中接触力和凹坑深度的关系进行比较,结果表明该接触关系式能较好地描述接触力和凹坑深度的关系。与文献修正理论相比,在压痕较小时,本文的修正结果较好。     

三种半导体阵列光谱组束结构的输出特性

基于光谱光束组合技术,利用光栅的衍射和外腔的反馈,并通过加入光束整形系统,将标准的半导体激光阵列的发光单元锁定在窄线宽的不同波长上,以近似平行光束沿组合方向输出,以实现半导体激光阵列输出光束质量的改善和线宽的压窄。实验中采用发光单元宽度100μm,周期500μm,由19个单元构成的标准阵列,分别对快、慢轴准直后光谱组束、光束整形后光谱组束和线宽压窄外腔组束进行了实验验证,实现了组合光束与单个发光单元近似的光束质量,同时得到了较窄的线宽输出,并对实验结果进行了分析。     

以苯丙氨酸为例刍议芳香族氨基酸的生物合成机理

从磷酸烯醇式丙酮酸和4-磷酸赤藓糖为始探讨了3种芳香族氨基酸合成代谢共享的分支酸合成途径, 并以苯丙氨酸为例从多学科角度讨论分析其合成代谢的独特性。通过多学科角度展示了生物体内不同代谢路径之间的关联及相似性, 旨在展示一种教学新模式,帮助学生建立起跨学科内容的学习及归纳方法。     

专一性脱硫菌的分离与鉴定

以二苯并噻吩(DBT)为模型化合物, 从自然界分离得到一株能专一性脱除DBT中硫元素的微生物. HPLC对代谢产物的分析表明该菌能选择性地脱除DBT中的硫, 生成2-羟基联苯. 该菌的16SrDNA序列分析、胞壁化学组分分析、生理生化特征及形态学特征表明该菌属于红球菌属(Rhodococcus)进化分枝, 形态特征: 基内菌丝生长良好, 有初级分枝、横隔并断裂成杆状或球状小体, 表面光滑; 无气生菌丝体. 胞壁化学组分中含有枝菌酸, 胞壁属于IV型, 部分抗酸, 其与红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)同源性最高. 该菌能在DBT浓度小于10 mmol/L的基础培养基上生长, 最佳生长所需的DBT浓度是1 mmol/L, 在DBT浓度为0.5 mmol/L时脱硫活性最高. 该菌同时能脱除苯并噻吩、苯硫醚和4, 6-二甲基二苯并噻吩中的硫.     

棕色环实验的目视法和紫外可见光谱法研究*

在遵循实验室废弃物绿色处理的“减量”原则基础上,对硝酸根离子的鉴定实验——棕色环实验从试剂用量,试管直径及类型、亚铁盐的种类和干扰离子等多方面进行了研究,同时结合紫外可见光谱法研究了棕色环物质的稳定性。发现试剂用量,试管直径及NO^-₂、I^-、SO^2-₃等离子的存在对棕色环的形成有一定影响。在优化后的实验条件下,可明显观察到棕色环的形成。同时发现棕色环物质在302,450,587 nm处有吸收。实验结果运用到教学中效果良好。