A novel 3D Tesla valve micromixer for efficient mixing and chitosan nanoparticle production

Current three-dimensional micromixers for continuous flow reactions and nanoparticle synthesis are complex in structure and difficult to fabricate. This paper investigates the design, fabrication, and characterization of a novel micromixer that uses a simple spatial Tesla valve design to achieve efficient mixing of multiple solutions. The flow characteristics and mixing efficiencies of our Tesla valve micromixer are investigated using a combination of numerical simulations and experiments. The results show that in a wide range of flow rates, viscoelastic solutions with different concentrations can be well mixed in our micromixer. Finally, experiments on the synthesis of chitosan nanoparticles are conducted to verify the practicability of our micromixer. Compared with nanoparticles prepared by conventional magnetic stirring, the size of nanoparticles prepared by micromixing is smaller and the distribution is more uniform. Therefore, our Tesla valve micromixer has significant advantages and implications for mixing chemical and biological reactions.     

ZrO2晶相对ZnO/ZrO2+SAPO-34双功能催化剂上合成气制烯烃反应的影响

烯烃是重要的化工原料,目前主要通过石油催化裂化得到.随着石油资源的消耗以及人们对烯烃需求的日益增长,开发非石油路线制取烯烃势在必行.合成气可以从煤、天然气和生物质等获得,由合成气作为重要的C1平台分子一步制取烯烃(STO)的过程受到了广泛关注.将合成气制甲醇/二甲醚的金属催化剂与甲醇制烯烃的分子筛催化剂耦合得到的混合双功能催化剂,可以使合成气高选择性地转化为烯烃.其中,ZnO/ZrO₂金属氧化物催化剂被广泛应于合成气的活化,然而,该金属氧化物结构对混合双功能催化剂上合成气制烯烃反应的影响尚不明确.本文合成了单斜相ZrO₂(m-ZrO₂)和四方相ZrO₂(t-ZrO₂),并负载ZnO制成催化剂,再将其与SAPO-34分子筛物理混合得到混合双功能催化剂,用于合成气制烯烃反应中.在较优化的条件下,ZnO/m-ZrO₂与SAPO-34分子筛组成的双功能催化剂CO转化率为27.9%,低碳烯烃选择性高达80.5%,性能明显优于ZnO/t-ZrO₂+SAPO-34双功能催化剂.为研究ZrO₂晶相对催化合成气制烯烃反应性能的影响,对ZnO/ZrO₂进行红外光谱表征.结果表明,ZnO/m-ZrO₂较ZnO/t-ZrO₂具有更多的表面羟基和更多的路易斯酸性位点.金属氧化物表面的路易酸主要与催化剂表面不饱和的金属离子有关,而且Zr基催化剂表面羟基有助于缺陷氧的形成,因此,ZnO/m-ZrO₂催化剂表面应该具有更高浓度的氧缺陷位.光电子能谱进一步证明了ZnO/m-ZrO₂表面有更高浓度的氧缺陷位.另外,Zr基催化剂上表面羟基还有利于CO与其形成羧酸盐物种,在623-673 K条件下的CO原位吸附的红外光谱表明,ZnO/m-ZrO₂催化剂上CO吸附的浓度及其表面羧酸盐浓度均明显高于ZnO/t-ZrO₂催化剂,这与ZnO/m-ZrO₂表现出更好的催化合成气转化性能一致.为了探究该催化剂体系上合成气制烯烃的反应路径,分别对两种晶相的ZnO/ZrO₂和相应的双功能催化剂进行了原位红外监测.与CO红外漫反射相比,合成气氛围下金属氧化表面除了存在吸附态的CO和甲酸盐物种,还存在表面甲氧基物种,后者是合成气制甲醇/二甲醚过程重要的中间物种.对合成气制烯烃过程中分子筛上的停留物种进行分析,结果发现,停留物种中含有多甲基苯、多甲基萘等甲醇制烯烃过程中的烃池物种.另外,合成气氛围下双功能催化剂甲氧基信号峰明显弱于金属氧化物表面甲氧基的信号强度,表明STO过程应该是合成气制甲醇/二甲醚与甲醇制烯烃的串联过程.综上所述,在STO反应中,相较于ZnO/t-ZrO₂催化剂,ZnO/m-ZrO₂催化剂具有更高浓度的表面羟基物种、路易斯酸密度和表面氧缺陷位,从而有利于羧酸盐及甲氧基中间物种的形成,进而提高了混合双功能催化剂催化STO反应性能.     

Cyclized oligomer of tetracyanoquinodimethane-tetrathiafulvalene (TCNQ-TTF): a versatile macrocyclic molecule by DFT calculations

Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry - The combination of the electron donor and acceptor into a donor–acceptor system can transform the intermolecular charge transfer...     

任意挠曲输液管道瞬时变分原理

给出了弹性系统瞬时势能泛函的一般表达式，得到了其关于任意挠曲输液管道的具体表达式，根据瞬时最小势能原理建立了该结构的有限元动力方程，并首次推导出其离心力载荷公式，讨论了管道结构静平衡位置的发散流速的确定，最后，用简单的实验结果对理论分析作了验证。     

晶体位错尺寸效应的多尺度分析

本文采用准连续介质多尺度方法，分析了面心立方（fcc）晶体铝阶梯孪晶界在不同尺寸情况下（试件尺寸长高比从1：1到8：1）受剪切作用的晶界变形。了解在不同尺寸下，晶界结构位错的成核过程，得到了大试件比值与小试件比值下作用力与应变的关系曲线及不同试件尺寸下应变能的变化曲线。其中随着试件比值的增加，作用力在应变比较小的时候变化情况相似，但当应变达到3％以后，呈现出明显的不同；应变能随试件长高比的增大而减小，各个试件在各自不同的加载阶段，应变能变化趋势同作用力变化趋势相一致。本计算揭示了不同尺寸下阶梯孪晶界在剪切作用下的微观机理，证实其尺寸效应性质。     

疲劳可靠性二维概率MINER准则

给出在裂纹起始阶段疲劳损伤演化规律的四个基本假设，即单调增、无耦合、可分高、不相交，由损伤力学原理得到等幅加载下个体Ｄ－Ｓ＿ａ－Ｓ＿ｍ－Ｎ等损伤曲面，推导出二维个体Ｍｉｎｅｒ准则，进而建立了母体在变幅以及随机时间历程加载下的二维概率Ｍｉｎｅｒ准则（Ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＰｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃＭｉｎｅｒ’ｓＲｕｌｅ，即ＴＰＭＩＮＥＲ），并用测度论给予了证明．试验数据验证结果显示ＴＰＭＩＮＥＲ的预测值与试验值吻合良好，对工程结构疲劳可靠性分析有较好的应用价值．     

本征正交分解技术在屋盖风压场重建与预测中的应用

给出利用本征正交分解(POD)对屋盖风压场进行重建和预测的研究结果.对一个双坡屋盖用同步多点压力扫描系统进行了风洞试验,根据POD技术采用前若干阶本征模态重建屋盖风压场.采用两种方案预测未布置测压点位置的风压时间序列.第一种方案中利用插值技术获得没有测压点位置的本征模态值.第二种方案对参考屋盖和需预测的新屋盖分别进行试验,结合由参考屋盖试验萃取的本征模态和由新屋盖试验的风压数据计算的主坐标,预测出新屋盖未知区域的风压时间序列.文中对风压场重建和预测的效果作了分析,而且比较了根据测量的风压数据和预测的风压数据所计算的屋盖风致响应.     

砖砌烟囱爆破拆除倾倒过程的观测分析

本文通过对砖砌烟囱爆破拆除的实例分析得到,在砖砌烟囱的爆破拆除倾倒过程中,其倾倒支点是不断移动的,随着烟囱主体的不断下沉,相对于未垮部分的烟囱主体来说,该支点沿烟囱筒体不断向上移动。这表明,不能简单地按刚体模型描述砖砌烟囱的倾倒运动。     

Prediction of elastic properties of heterogeneous materials with complex microstructures

The phase-field microelasticity (PFM) is adapted into a homogenization process to predict all the effective elastic constants of three-dimensional heterogeneous materials with complex microstructures. Comparison between the PFM approach and the Hashin-Shtrikman variational approach is also given. Using 3D images of two-phase heterogeneous media with regular and irregular microstructures, results indicate that the PFM approach can accurately take into account the effects of both elastic anisotropy and inhomogeneity of materials with arbitrary microstructure geometry, such as complex porous media with suspended inclusions.     

黄土构造节理研究及其应用

作者发现大量不同力学性质的黄土构造节理后，识别了它们的区域性、系统性特征；认定其两组扭裂面代表新构造应力场最大剪切应力方向，利用黄土构造节理系及由其控制的土层沟槽网络恢复了相应地区Q3-4构造应力场；提出构造节理是黄土区地下水运移的主要通道和赋存的场所；发现构造节理是黄土区地裂缝、滑坡、崩塌和水土流失等地质灾害的构造基础之一，证实构造节理是黄土地层的软弱面，风化和继之而来的应力侵蚀就由此开始，进而逐步塑造黄土碟、穴、井、桥、柱、墙、沟等潜蚀地貌和部分侵蚀地貌。研究黄土构造节理对恢复新构造应力场、帮助预测地裂乃至地震活动、控制水土流失和滑塌灾害、进行工程乃至区域稳定性评价、重新认识黄土潜蚀地貌发育规律、指导干旱半干旱黄土区找水，既有理论意义又有实际意义。