Three-dimensional interfacial fracture analysis of a one-dimensional hexagonal quasicrystal coating

In this paper, the three-dimensional (3D) interfacial fracture is analyzed in a one-dimensional (1D) hexagonal quasicrystal (QC) coating structure under mechanical loading. A planar interface crack with arbitrary shape is studied by a displacement discontinuity method. Fundamental solutions of interfacial concentrated displacement discontinuities are obtained by the Hankel transform technique, and the corresponding boundary integral-differential equations are constructed with the superposition principle. Green’s functions of constant interfacial displacement discontinuities within a rectangular element are derived, and a boundary element method is proposed for numerical simulation. The singularity of stresses near the crack front is investigated, and the stress intensity factors (SIFs) as well as energy release rates (ERRs) are determined. Finally, relevant influencing factors on the fracture behavior are discussed.     

Y掺杂WS2二维材料的第一性原理研究

WS₂由于其优异的物理和光电性质引起了广泛关注。本研究基于第一性原理计算方法,探索了本征单层WS₂及不同浓度W原子替位钇(Y)掺杂WS₂的电子结构和光学特性。结果表明本征单层WS₂为带隙1.814 eV的直接带隙半导体。进行4%浓度(原子数分数)的Y原子掺杂后,带隙减小为1.508 eV,依旧保持着直接带隙的特性,随着Y掺杂浓度的不断增大,掺杂WS₂带隙进一步减小,当浓度达到25%时,能带结构转变为0.658 eV的间接带隙,WS₂表现出磁性。适量浓度的掺杂可以提高材料的导电性能,且掺杂浓度增大时,体系依旧保持着透明性并且在红外光和可见光区对光子的吸收能力、材料的介电性能都有着显著提高。本文为WS₂二维材料相关光电器件的研究提供了理论依据。     

埋藏哈密翼龙化石的雅丹风化的光谱分析——以大海道2号水源地雅丹为例

新疆哈密地区翼龙化石具有极高的科学研究价值。哈密翼龙动物群主要埋藏在早白垩世湖相地层形成的雅丹中，富集在风暴沉积层。化石一旦暴露地表，就会发生不同程度的自然风化破碎，尤其是见水或受潮后风化更为严重。哈密大海道2号水源地附近的雅丹底部由于地下水和间歇性地表水的作用，发生了严重的盐碱析出导致的强烈风化现象，造成雅丹下部剥落侵蚀和上层雅丹重力坍塌，从下到上不同地层的风化程度差异较大，底部地层的风化最为剧烈。对大海道雅丹地层剖面取样，利用多种分析方法确定每一层的岩性和可溶盐种类，从微观上揭示雅丹风化的机理。偏光显微观察和X射线衍射（XRD）结果显示每一层都含有石英、长石、方解石和粘土矿物，矿物组成无较大差异，但粘土含量差别较大。精确的可溶盐种类鉴别方法，包括离子色谱（IC）确定出样品中可溶盐离子含量及种类，拉曼光谱（Raman）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）鉴别出样品中的硝酸盐和硫酸盐，扫描电子显微镜能谱仪（SEM-EDS）鉴别出氯盐、硝酸盐和硫酸盐。结果显示雅丹各风化层中最底层可溶盐主要是NaCl和Na₂SO₄，第二层是NaCl和CaCl₂，第三层是NaCl，盐种类/含量的差别是此处雅丹从下到上发生不同风化现象的重要原因。结合大海道雅丹所处的气候地理环境（极干旱高盐碱地区、水源地附近），探讨水盐活动规律并关联风化表现，分析该处雅丹风化原因，内因是每层沉积岩的岩性不同，外因是水和盐（NaCl，Na₂SO₄，CaCl₂）的共同作用下，强烈的水盐活动造成了埋藏有哈密翼龙化石的雅丹严重化学风化。这一风化机理也可很好地解释哈密翼龙化石及其围岩层受潮后的强烈风化破碎现象。     

疏水缔合悬浮稳定剂的合成及其对固井水泥浆稠度和悬浮稳定性的影响

针对大温差条件下固井水泥浆在固井过程中可能存在的悬浮失稳问题，本研究采用水溶液自由基聚合法来合成具有疏水缔合结构的聚合物作为悬浮稳定剂(PAAN)。通过红外光谱仪、凝胶渗透色谱仪、热重分析仪、高温流变仪、SEM、紫外分光光度计等表征PAAN的结构，发现PAAN随温度升高，形成分子间疏水缔合网状结构，保证了体系的粘度，从而起到有效的悬浮稳定作用。研究发现在40~110 ℃下，0.6%加量的PAAN可以保证固化后的水泥石柱顶部和底部密度差<0.01 g/cm³，且水泥浆稠化时间基本不变，表明PAAN可以保证水泥浆体系具有良好的悬浮稳定效果，且对水泥浆的其他性能无不良影响。     

Rational Design of a Near-infrared Fluorescent Material with High Solid-state Efficiency,Aggregation-induced Emission and Live Cell Imaging Property

Near-infrared(NIR) fluorescent materials with high photoluminescent quantum yields(PLQYs) have wide application prospects. Therefore, we design and synthesize a D-A type NIR organic molecule, TPATHCNE, in which triphenylamine and thiophene are utilized as the donors and fumaronitrile is applied as the acceptor. We systematically investigate its molecular structure and photophysical property. TPATHCNE shows high T_gof 110℃ and T_d of 385℃ and displays an aggregation-induced emission(AIE) property. A narrow optical bandgap of 1.65 eV is obtained. The non-doped film of TPATHCNE exhibits a high PLQY of 40.3% with an emission peak at 732 nm, which is among the best values of NIR emitters. When TPATHCNE is applied in organic light-emitting diode(OLED), the electroluminescent peak is located at 716 nm with a maximum external quantum efficiency of 0.83%. With the potential in cell imaging, the polystyrene maleic anhydride(PMSA) modified TPATHCNE nanoparticles(NPs) emit strong fluorescence when labeling HeLa cancer cells, suggesting that TPATHCNE can be used as a fluorescent carrier for specific staining or drug delivery for cellular imaging. TPATHCNE NPs fabricated by bovine serum protein(BSA) are cultivated with mononuclear yeast cells, and the intense intracellular red fluorescence indicates that it can be adopted as a specific stain for imaging.     

钢渣与污泥协同资源化研究进展

钢渣和污泥作为传统大宗固体废弃物,始终面临处理成本高、回收利用率低等问题,但其内部含有大量可利用物质,具有较高的资源化利用价值,现已成为国内外的研究热点。为了提高钢渣与污泥绿色、高效、协同资源化利用,综述了近年来国内外钢渣在建筑、道路、水处理、农业等领域资源化利用的研究进展,立足固废无害化、减量化,从钢渣和污泥的资源化进行分析与总结,指出不同研究方法的特点和优劣,为固废资源化利用提供参考。并基于我国发展现状对钢渣与污泥资源化利用的未来发展方向进行了展望,以期为固废处理行业的良性发展提供一定的理论支撑。     

初始微观结构缺陷和断裂的温度依赖及相关性

纳米线(NW)结构内的微观结构缺陷对NW的机械性能存在一定的影响。NW断裂位置的预测关系着纳米器件应用的寿命,进而引起了人们的广泛关注。在本工作中,基于统计分析,分别研究了单晶铜纳米线(Cu NW)拉伸过程中出现的断裂位置以及在应力屈服点处产生的初始微观结构缺陷(初始缺陷)的位置对温度的依赖性,进一步探究了两者之间的联系。利用分子动力学(MD)模拟了单晶Cu NW在20~300 K的温度范围内的拉伸状态,共包含6个体系,各温度体系包含300个独立的样本。基于机器学习,采用density-based spatial clustering of applications with noise (DBSCAN)算法,将hexagonal close-packed (hcp)原子划分为各个初始缺陷以进一步确定其位置。统计结果显示,当温度低于50 K时,初始缺陷的位置集中在NW的两端。随着模拟温度的上升,MD模拟结果展现了单晶Cu NW的拉伸过程中的杨氏模量、平均屈服应力、平均势能等机械性能对温度的依赖性。温度的升高进一步促使了更多初始缺陷的产生,并使得初始缺陷的位置由统计分布的两端向中间平均化。与初始缺陷相比,各温度下的断裂位置集中在两端。统计结果表明,模拟的温度范围对NW的断裂位置无明显影响,但对初始缺陷的产生具有明显影响。当温度低于100 K时,初始缺陷的位置分布与断裂位置分布呈现了一致性。由于两者具有不同的温度依赖,其差异随着温度的上升逐渐显现。对不同温度下的微观结构形变行为观察发现,断裂失效明显受到NW两端的表面效应和阻挡效应的影响。最终的断裂位置受塑性形变中后期的影响,与应力屈服区产生的初始缺陷无直接联系。     

离子液体修饰对Cu/USY催化乙炔氢氯化反应性能的影响

为了提高Cu/USY催化剂在乙炔氢氯化反应中的催化活性,设计并成功制备了一系列离子液体修饰的分子筛负载的铜基催化剂(Cu@TPPB/USY).当铜和TPPB的百分含量均为15时,在反应温度为160℃,乙炔气体空速为120 h-1,氯化氢与乙炔的摩尔比为1.25:1的条件下,催化剂的乙炔转化率提升了1.17倍,氯乙烯选择性一直保持在98%以上.结合催化剂的傅里叶红外(FT-IR)、 N2物理吸脱附(BET)、热重分析(TG)、 X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和等离子体发射光谱(ICP-OES)的表征,认为TPPB的修饰不仅可以促进催化剂中Cu物种的分散,抑制其还原和流失,还能减少催化剂表面积碳、增强Cu活性物种与载体间的相互作用力,有效地提高Cu/USY催化剂的催化活性.     

定量核磁共振氢谱法测定枸橼酸托法替布片的有效含量

建立了枸橼酸托法替布片中有效含量的定量核磁共振氢谱测定方法。以托法替布化学位移δ 7.13为定量峰,3,5-二甲基吡唑化学位移δ 5.73为内标峰,氘代二甲亚砜（DMSO-D6）为溶剂,使用核磁共振谱仪采集混合物的氢谱,对枸橼酸托法替布片中的有效成分进行定量测定。该方法专一性强,在0.793～7.925 mg/mL范围内呈现良好的线性关系（r2=0.998 4）。精密度、重复性和稳定性的相对标准偏差（RSD）分别为0.82%、1.7%和0.67%。该方法测得的枸橼酸托法替布片中托法替布的质量分数为2.25%,其结果与高效液相色谱法基本一致。定量核磁共振氢谱法具有操作方便简单,可同时进行定性与定量,检测时间短,无需对照品等优势,可用于枸橼酸托法替布片有效含量的测定。     

指纹物质中毒品检测的研究进展

指纹作为案件现场中最常见的物证之一,不仅包含了可用于人身识别的形态特征,还蕴含了丰富的反映遗留人人身特点的化学信息。通过对指纹中毒品物质的检测及分析,可提供指纹遗留者毒品的吸食、接触情况,将其与特定案件相联系,反映个人生活方式信息,为涉毒人员的发现提供新思路。该文利用文献计量学方法总结了该领域的发展脉络以及研究现状与热点,主要总结了目前已建立的指纹物质中毒品分析检测的各种技术方法和特点,并对未来研究方向及难点进行评述,以期为实际案件指纹中的毒品检测提供参考。