Piezoelectric Nanogenerator Based on Electrospun Cellulose Acetate/Nanocellulose Crystal Composite Membranes for Energy Harvesting Application

Nanogenerators, as the typical conversion of mechanical energy to electrical energy devices, have great potential in the application of providing sustainable energy sources for powering miniature devices. In this work, cellulose acetate/cellulose nanocrystal(CA/CNC) composite nanofiber membranes were prepared by electrospinning method and then utilized to manufacture a flexible pressure-driven nanogenerator. The addition of CNC not only increased the content of piezoelectric cellulose I crystallization but also strengthened the mechanical deformation of the nanofiber membranes, which could greatly enhance the piezoelectric performance of CA/CNC composite membranes. The CA/CNC composite nanofiber membrane with 20%(mass fraction) of CNC(CA/CNC-20%) showed optimal piezoelectric conversion performance with the output voltage of 1.2 V under the force of 5 N(frequency of 2 Hz). Furthermore, the output voltage of the CA/CNC-20% nanogenerator device exhibited a linear relationship with applied impact force, indicating the great potential in pressure sensors.     

Chelating Metal Ions in a Metal-Organic Framework for Constructing a Biomimetic Catalyst Through Post-modification

Crystal engineering, as a burgeoning technology, has been widely used to construct metalloporphyrins biomimetic catalysts. Herein, a bimetallic metal-organic framework (MOF) was constructed by 4-(4-carboxyphenyl)-1,2,4-triazole ligand, Co²⁺ and Zr⁴⁺ metal ions by solvothermal reaction(named PFC-88). A N,N-chelation site was found between the two adjacent ligands in PFC-88, consequently a porphyrin-like structure was obtained through chelating Fe³⁺ in this site by post-modification, named PFC-88-Fe. The result of a single crystal X-ray technology verified that Fe ions were successfully metalated in the N,N-chelation site of PFC-88, which is assisted by the X-ray absorption near-edge structure(XANES) spectra. An o-phenylenediamine oxidation reaction was applied to assessing the catalytic activity of PFC-88-Fe, in which the absorbance increases of phenazine-2,3-diamine at λ=418 nm were recorded by absorption spectroscopy in kinetic mode, exhibiting the application potential as a biomimetic catalyst.     

一个R2上含双曲函数核的Hilbert型不等式

通过引入参数，构造了一个全平面上的、含双曲函数的非齐次核函数。利用正切函数的有理分式展开，建立了最佳常数因子与正切函数高阶导数相关联的Hilbert型积分不等式。 作为应用，通过赋予参数不同的值，建立了一些有意义的特殊结果。     

紫色球杆菌视紫红质光谱特性的机器学习研究

近年来，机器学习等人工智能技术被应用于蛋白质工程，其在蛋白质结构、功能预测、催化活性等研究中具有独特优势。在未知蛋白质结构的情况下，将蛋白质序列和功能特性与机器学习相结合，基于序列-活性关系（innovative sequence-activity relationship，ISAR）算法，将蛋白质氨基酸序列数字化，用快速傅里叶变换（fast four transform，FFT）进行预处理，再进行偏最小二乘回归建模，可在数据集较少情况下拟合得到最佳模型。通过机器学习对紫色球杆菌视紫红质（gloeobacter violaceus rhodopsin，GR）的突变体蛋白质氨基酸序列与光谱最大吸收波长进行建模，获得了最佳模型。用最佳索引LEVM760106建模得到的确定系数R² 为0.944，均方误差E为11.64。用小波变换进行的预处理，其R² 虽也约为0.944，但E大于11.64，不及FFT进行的预处理。方法较好地解决了蛋白质序列与功能特性之间的数学建模问题，在蛋白质工程中可为预测更优的突变体提供支持。     

我与《大学物理》杂志的学术渊源

《大学物理》是我国重要的物理学教学和教育的专业期刊，也是笔者科学研究起步的学术平台.笔者在大学时代有两篇文章在《大学物理》上发表，这不仅影响了笔者后来的研究风格和学术品味，而且坚定了笔者走向科学研究道路的信心.笔者个人成长经历表明，办好《大学物理》这类专业教学期刊，的确可以助推年轻人实现从学习知识到创造知识的飞跃.     

柠檬果茶中游离态和键合态挥发性成分分析

以柠檬果茶为研究对象,建立了顶空固相微萃取前处理结合气相色谱质谱联用技术测定其中挥发性化合物的分析方法。采用开水冲泡对样品进行提取,通过Amberlite XAD-2大孔吸附树脂对柠檬果茶中的糖苷类挥发性组分键合,分离游离态和键合态化合物,甲醇溶剂作为洗脱剂对键合态化合物进行洗脱,Almondsβ-D-葡萄糖苷酶对其酶解。使用气质联用对样品中游离态和键合态挥发性成分进行检测,其结果根据数据库匹配和对比文献保留时间定性,内标法进行定量。结果表明,柠檬果茶中含有游离态物质24种,键合态物质16种,主要为(+)-柠檬烯、1-辛醇、橙花醇、(-)-4-萜品醇、alpha-松油醇等。方法为花果茶干燥工艺提供参考。     

超临界CO2气爆煤体致裂机理实验研究

为提高超临界CO₂气爆低渗透煤层增透技术的应用水平，进一步研究超临界CO₂气爆煤体致裂机理，利用自主研发的超临界CO₂气爆装置，在多通道电液伺服相似材料试验台上，对原煤和混凝土大试件(1 m×1 m×0.5 m)进行了超临界CO₂气爆实验，用动态应变仪采集试件内部监测点处的变形和破坏信息，并用工业窥镜对爆破孔内裂隙分布进行了观测。分析气爆应力波的变化规律和气爆后试件的破坏形貌特征可知，距离气爆孔由近及远依次分为粉碎区、裂隙区和震动区，其形成机理为:超临界CO₂冲击气爆孔周围介质并形成远超介质抗压强度的球面纵波，介质在径向压应力作用下发生粉碎性破坏，形成粉碎区；应力波传播能量逐步衰减，不足以使介质产生压缩破坏，然而脆性材料抗压不抗拉，其产生的环向应力仍然使介质产生径向裂隙，应力波之后具有准静态加载作用的高压CO₂气体进入裂隙形成气楔，促使裂隙进一步发育和扩展，形成裂隙区；裂隙区以外的介质在低能量应力波的作用下只发生震动，未发生明显破坏，即震动区。裂隙的扩展速度与其到气爆孔距离符合“S”形曲线衰减，裂隙的高速扩展发生在粉碎区，低速扩展发生在裂隙区；距离气爆孔越远，测点的峰值应变越小，相同距离内节理裂隙等结构面越复杂，峰值应变减小的幅度越大且应变波形差别越大。