皖南牌坊传统灰浆的科技研究

采用FTIR,XRD,SEM等技术,对皖南牌坊上的传统灰浆材料配方进行了初步研究。结果表明,牌坊灰浆样品为石灰掺桐油或糯米而形成的有机-无机复合材料。桐油灰浆强度的形成主要源于灰浆中石灰的碳化反应、桐油与氧气的交联反应和Ca2+与—COO-的配位反应以及由此而形成的致密片层状有机-无机复合结构。糯米淀粉对灰浆碳化过程的调控作用而形成的细密的微观结构是糯米灰浆具有良好性能的微观解释。     

中国古建筑石灰灰浆的光谱分析技术

石灰是中国古代最早使用的重要胶凝材料,广泛应用于房屋、墓葬、城墙、堤坝等古代建筑工程中。古人还在石灰灰浆中添加糯米浆、动物血液、植物汁液、红糖、桐油、纸筋、秸草等有机材料以增进其性能。此外,中国古代还使用石灰、粘土和砂石组成现在称为"三合土"的混合石灰材料以构筑墓葬、城墙和水利工程等建筑墙体。在古建筑遗址的修复和保护工作中,本着"修旧如旧"的原则,必须对古建筑修建所采用的原材料和施工工艺进行分析研究,从而为修复工作提供科学可靠的依据。本文综述了在对中国古代建筑石灰灰浆的分析中所采用的光谱分析技术,包括拉曼光谱、红外光谱、X射线衍射和X射线荧光光谱,以及扫描电子显微镜、热重分析等其它一些分析技术,讨论了各种分析技术的用途、优势和劣势。     

浙江古城墙传统灰浆材料的分析研究

灰浆材料一直是古代建筑类文化遗产研究的重要对象,文保工程中使用传统灰浆的诸多优点已广为人知,在认识传统灰浆的基础上开发新的石灰基粘结保护材料已然成为国际研究热点。随着中国的经济发展,很多古建筑的保护也开始提上日程,然而关于中国传统灰浆材料的研究颇为薄弱。实地调查浙江地区多座古代城墙遗址,采集灰浆样品,利用多功能密度仪、粉末X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重-差热分析仪(TG-DSC)和湿化学分析技术,对浙江地区7处古城墙灰浆样品进行了分析检测和研究。结果表明：这些古城墙使用的胶结材料是纯“白灰灰浆”,主要成分是碳酸钙,含量在75%～90%之间,其原料主要是钙质生石灰,个别来自镁质生石灰;其中有4座城墙灰浆添加有糯米成分,说明该地区在明代向灰浆里添加糯米等有机材料是建筑城墙十分普遍的工艺技术;检测发现这些建筑灰浆的密度较低,且数值相差较大,在1.2～1.9 g·cm-3之间,应是环境长期侵蚀的结果。同时,也分析了这些砌筑灰浆的其他物化特征,为下一步古城墙本体保护和保护材料的研发,以及传统灰浆全国范围内的比较研究提供了科学依据。     

汉中山河堰二堰和羊头堰灰浆的分析研究

陕西汉中三堰(山河堰、五门堰、杨填堰)在2017年10月被确认成功申报世界灌溉工程遗产并授牌,其中山河堰是汉中地区最早的灌溉工程。20世纪80年代,在水文考古普查时发现,山河堰砌体以木桩砌石为骨架,使用可能加入桐油、糯米浆的黄泥、沙、石灰搅拌而成的三合土作为填充物。为深入探究山河堰灰浆的成分和科学机理,对山河堰的灰浆样品进行了成分分析,并检测了样品的年代信息。该研究在山河堰二堰东堤和羊头堰取样,利用X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、差热分析、扫描电镜、岩相等科技手段,检测分析样品的组成成分。另外,利用碳-14检测对山河堰二堰灰浆进行断代分析。分析结果表明,山河堰二堰东堤石条粘合物经年轮校正后的年代为公元1150年—1226年(南宋时期),山河堰二堰东堤粘合物和夯土以及羊头堰粘合物的无机成分主要为方解石、石英及少量长石。其中,粘合物中石灰的添加量较高,夯土中石灰的添加量较低。红外分析和热分析结果表明,粘合物和夯土中似乎添加了某种有机物,结合文献资料分析该有机物很有可能为糯米浆。热分析结果显示,800℃以上出现的放热峰为水化硅酸钙的特征峰,推测石灰与水发生反应生成水化硅酸钙。水化硅酸钙能在水中或潮湿的环境中更好地硬化,它是水利工程可以保存数千年的主要原因。电镜检测结果显示,样品中尚未被碳化的消石灰(Ca(OH)2)脱水形成羟钙石晶体。另外,灰浆中加入的有机物和灰浆的缓慢碳化都有助于增强灰浆砌体的自我修复能力和抗风化能力,延长水利工程的使用期限。采用各种科学手段对山河堰灰浆进行科学研究,有助于探明水利工程灰浆材料的组成及其科学机理,为山河堰等水利工程遗产的保护修缮奠定科学基础,并可为现代水利工程材料的改良提升提供有益的启示。     

柴油机燃烧过程中多环芳香烃形成历程的研究

利用现代柴油机全气缸取样试验平台,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS),对现代柴油机燃烧过程中多环芳香烃的形成历程进行了探索性研究.研究结果表明,PAHs总质量随曲轴转角呈单峰分布规律,峰值出现在上止点后10～13°CA之间,燃烧后期,约60%以上的PAHs被氧化燃烧,且随着发动机转速和共轨压力(喷油压力)的升高,PAHs总质量呈下降趋势.此外,各种PAH的生成量与PAHs生成量的变化规律基本一致.     

碳化钼催化剂的XPS研究

用程序升温碳化法在ＣＨ４／Ｈ２气流中，由前驱体ＭｏＣ２／Ｃ出发，制备了活性炭担载斩高分散Ｍｏ２Ｃ／Ｃ催化剂，并用ＸＰＳ和ＸＲＤ等方法考察了制备温度，钼含量，钝化处理和氢还原活化对催化剂表面状态的影响，６８０℃碳化制得的具有高甲烷活性的Ｍｏ２Ｃ／Ｃ催化剂表面钼中以Ｍｏ＾４＋组分为主，Ｃｌｓ单峰位于２８４．５ｅＶ未发现反映Ｃ－Ｍｏ键合的低结合能的Ｃｌｓ峰，６００℃氢还原后，表面的Ｏ／Ｍｏ原子比仍在０．     

桐油和糯米汁改良土的色彩一致性研究

采用直接观察与图像色彩参数对比相结合的方法,对桐油和糯米汁改良后的粉土外观色彩还原性进行定量的对比和分析。首先制备不同质量比的改良土样,并静置养护至色彩稳定。然后采用直接观察方法首先对改良土外观色彩的变化予以初步判断。接着,在固定光源条件下,对土样表面色彩L~*a~*b~*参数进行软件提取,利用色差计算公式计算改良前后土样的明度差、彩度差及色差值。结合两种方法,分析桐油和糯米汁对改良土外观颜色变化的影响。结果表明,改良土中,糯米汁的掺入有使土体轻微发白的作用,桐油的掺入有使土体明显变黑的作用,当桐油、糯米汁和土三者质量比为5∶10∶85时,改良土体颜色与未改良土保持最佳的一致性;而当色差值ΔE5时,改良土样存在肉眼可观察到的颜色变化。因此,在土遗址加固改良工程中,应保证改良前后土体色差ΔE5;而采用桐油和糯米汁对遗址土体进行改良时,应采用5∶10∶85的质量配比。     

氢离子辐照纯钒中形成的位错环

钒合金作为聚变堆候选材料, 其辐照损伤行为一直是关注的重点. 研究辐照时形成的位错环的性质, 其意义在于揭示纯钒中辐照空洞的长大机理. 这种机理表现为不同类型位错环对点缺陷吸收的偏压不同, 从而影响金属的辐照肿胀. 本文利用加速器对纯钒薄膜样品进行氢离子辐照, 然后, 利用透射电镜的inside-outside方法分析氢离子辐照所形成的位错环的类型. 结果表明, 在氢离子辐照纯钒中没有发现柏氏矢量b=<110>的位错环, 只有柏氏矢量b=1/2<111>和b=<110>的位错环, 这两种位错环的惯性面处于{110}-{112}之间. 能确定性质的位错环全部为间隙型位错环, 未发现空位型位错环.     

Recent Theoretical Developments on the Formation of Liesegang Patterns

When an electrolyte A diffuses into a gel containing another electrolyte B, the eventual formation of a rhythmic pattern of precipitate by the moving chemical reaction front is known as the Liesegang phenomenon. Although the Liesegang phenomenon has been studied for a century, the mechanisms responsible for these structures are still under discussion. However, recently, important theoretical progresses have been made towards a theoretical understanding of this phenomena. A critical analysis of the present state of the art as well as a discussion of some open problems is presented.     

A Mathematical Study of the One-Dimensional Keller and Rubinow Model for Liesegang Bands

Our purpose is to start understanding from a mathematical viewpoint experiments in which regularized structures with spatially distinct bands or rings of precipitated material are exhibited, with clearly visible scaling properties. Such patterns are known as Liesegang bands or rings. In this paper, we study a one-dimensional version of the Keller and Rubinow model and present conditions ensuring the existence of Liesegang bands.     

水泥砂浆抗弹性能研究

对于水泥砂浆的抗弹性能研究,目前很少考虑靶体所处的应力状态,为此基于自研的真三轴静载混凝土侵彻实验装置和水泥砂浆抗弹性能实验结果,讨论了水泥砂浆在不同应力状态下的开坑深度和开坑阻力。应用侵彻深度的经验公式和基于HJC模型的有限元数值计算方法,对比分析了水泥砂浆侵彻实验,结果表明,对于低速冲击过程,采用UMIST公式和HJC模型的数值分析对开坑深度的预测较为有效。应力状态对开坑深度有明显的影响,即随着侧限增加,水泥砂浆的三轴强度提高,弹丸的开坑深度减小。应用基于HJC模型的数值分析方法,研究了弹丸开坑过程中弹体内的加速度波形和y轴支撑杆上的波形,结果表明:弹丸开坑过程对两种波形都有影响,其中y轴支撑杆上的波形可以更好地反映开坑过程。虽然数值模拟结果与实验波形的趋势基本一致,但是应力幅值有一定的差异,说明基于HJC模型的数值分析对开坑阻力的计算能力尚待提高。     

凸优化耦合传感器模式噪声的图像伪造检测

现有的图像伪造检测算法主要是借助局部像素与恒虚警率来决策真伪,且忽略了源图像的强烈空间相关性,使算法鲁棒性不佳,难以检测微小尺寸伪造。对此,根据成像传感器的独特随机特性,设计传感器模式噪声检测思想;并提出了凸优化机制耦合传感器模式噪声的图像伪造检测算法。基于光响应非均匀性噪声,联合马尔可夫随机场与贝叶斯规则,设计传感器模式噪声;并构造最佳图像标记像素的先验概率模型;嵌入贝叶斯规则,代替恒虚警率,考虑源图像的强烈空间依赖性,联合整个图像像素,确定最大概率标记像素映射;设计凸优化机制,将图像伪造检测转换为凸问题,提高算法检测效率。并分析了不同伪造区域尺寸对算法检测的影响。仿真结果表明：与当前图像伪造检测算法相比,本文算法具备更好的接收机工作特征;以及更高的检测精度与检测效率。     

近红外化学模式识别方法及应用研究

近红外模式识别技术是现代近红外光谱分析技术的一个重要方面。文章较系统地介绍了近红外模式识别中常用的化学模式识别方法和这一领域内的最新进展,涉及到聚类分析、判别分析、特征投影显示3个方面多种方法的基本原理,以及近年来出现的支持向量机(SVM)、气泡凝聚算法(BA)、焦点本征函数(FEF)等新方法的基本思想。综述了近几年近红外模式识别技术在农业、医药、食品分析、石油等领域的具体应用。     

基于光谱分析技术的肉桂醛与玉米醇溶蛋白作用机理的研究

通过荧光光谱、紫外光谱、圆二色谱、红外光谱、核磁共振光谱研究肉桂醛与玉米醇溶蛋白间的作用机理,为改善玉米醇溶蛋白膜的机械性能及抗菌性和抗氧化性提供研究依据。通过三维荧光光谱检测,发现肉桂醛对玉米醇溶蛋白有明显的荧光猝灭作用,而且溶剂乙醇对猝灭现象有影响。用紫外差谱观察到玉米醇溶蛋白在紫外区278 nm的吸收强度随肉桂醛浓度增大而加大,但增加的幅度与浓度改变不成比例,氨基酸残基的特征吸收峰的位置没有变化。加入肉桂醛前后,圆二色谱显示的两条曲线近乎重合。利用全反射ATR附件测定傅里叶变换红外光谱,发现加入肉桂醛之后,1 650和1 538 cm-1的吸收峰峰位没有发生明显的变化,但1 625 cm-1处出现了明显的肩峰,体现了肉桂醛碳碳双键的吸收,指纹区879.44 cm-1处的峰消失,973.46 cm-1处出现新峰,显示出肉桂醛反式双键的吸收,说明玉米醇溶蛋白与肉桂醛发生了非键合作用。对酰胺Ⅰ带进行自去卷积计算,发现玉米醇溶蛋白的二级结构中α螺旋结构变化甚微,β转角发生显著改变。通过核磁共振氢谱,分析4个位置的质子H的化学位移,仅改变了0.01,而且加入肉桂醛1和4 h之后,化学位移改变量相等,证明肉桂醛与玉米醇溶蛋白的结合反应发生在蛋白表面。对体系的热力学参数进行计算,可知肉桂醛与玉米醇溶蛋白之间发生的是结合比为1∶1的自发结合反应;在肉桂醛低浓度时,猝灭常数随温度的升高而降低,但变化不显著;结合常数很大,数量级达到105,且随温度的升高而降低。在有无肉桂醛的条件下,对玉米醇溶蛋白荧光寿命的测定,进一步确认二者之间发生的是静态猝灭。综合多种光谱分析结果,说明肉桂醛与玉米醇溶蛋白主要在芳香区的外部发生π-π堆积,以静电力结合,是静态猝灭机制,与作用时间的长短无关。结果表明玉米醇溶蛋白中加入肉桂醛,对其二级结构不会造成明显的影响。     

红外光谱法动态跟踪聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的热变性过程

本文利用ＦＴＩＲ光谱法研究了常温下和升温、降温过程中ＰＨＢ,Ｐ（ＨＯ－ｃｏ－ＨＤ）及不同组分的Ｐ（ＨＢ－ｃｏ－ＨＶ）和Ｐ（ＨＢ－ｃｏ－ＨＨ）共聚物的变化。结果表明,ＰＨＢ、Ｐ（ＨＢ－ｃｏ－ＨＶ）和Ｐ（ＨＢ－ｃｏ－ＨＨ）在变温过程中红外光谱图发生了明显变化,此过程是物理变化,且过程可逆。     

甲酸钠增敏鲁米诺化学发光机理研究及应用

在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)存在下,传统意义上的自由基清除剂甲酸钠反而对铬酸钾一鲁米诺-腺嘌呤化学发光体系表现出了很好的化学发光增敏效果,文章通过化学发光发射光谱,紫外可见光谱及化学反应等手段探讨了这一化学发光体系的增敏机理,结果表明:化学发光体系的增敏是由于反应体系中甲酸钠的存在使原有发光体系中的羟基自由基(OH·)转化为氧自由基(O2·)所致.以此为基础建立了流动注射化学发光法测定腺嘌呤的高灵敏方法,腺嘌呤在2.45×10-11～8.18×10-9 mol·L-1范围内成良好的线性关系(R2=0.999 3),检出限为8.72×10-12 mol·L-1.该法已成功用于测定维生素B4药品中的腺嘌呤的含量,结果令人满意.     

肿瘤周边组织拉曼光谱的模糊模式识别研究

基于模糊模式识别的基本理论,阐述了肿瘤周边组织拉曼光谱的预处理、特征提取和选择,根据这些特征改进了梯形分布的偏大型隶属函数,在40例样本的基础上建立了肿瘤周边组织拉曼光谱对恶性肿瘤的隶属函数,并根据此函数进行了分类器的训练学习,经过另40例样本的测试,恶性肿瘤的识别率为82.4%,非恶性肿瘤的识别率为73.9%,识别效果较为理想.