双轴压缩下颗粒物质接触力与力链特性研究

为探究双轴压缩过程中颗粒物质接触力与力链特性,采用离散元法研究双轴压缩过程,得到双轴压缩过程中颗粒体系宏观力学特性,即偏应力、体积应变变化规律,并通过对接触力大小分布规律、接触力角度分布规律等细观层次分析,完成接触力大小、力链方向性量化描述,同时探究围压对颗粒物质力学特性的影响。研究表明,双轴压缩过程经历应力强化、应力软化、应力波动三个阶段。在各阶段,强接触与总体接触的各类型接触力大小分布规律可采用高斯函数或指数函数拟合,弱接触的法向与总接触力分布较为均匀;直径较大颗粒上具有接触力集中现象,集中程度随着围压升高而加强;力链网络形态经历"鱼鳞"状-"柱"状-"拱"状-"龟壳"状演变,由初始时基本各向同性,逐渐向最大主应力y向偏转,表现出强烈各向异性,最后又经历小幅度偏转偏离y向。不同围压下力链分量比变化规律证实了该发现,接触力角度分布规律也从力链承载方向验证了此结论。研究结果将为探究双轴压缩中颗粒物质力学特性提供理论基础。     

蛋白质-聚合物缀合物化学及其生物材料应用进展

蛋白质-聚合物缀合物是通过非共价作用或共价键对蛋白质进行修饰得到的,可以有效调控蛋白质的稳定性和功能性。由于聚合物结构的可设计性和蛋白质功能的多样性,蛋白质-聚合物缀合物在生物材料方面有着广泛的应用前景。本文主要总结了蛋白质-聚合物缀合物的制备方法,并基于近年来国内外的相关文献综述了其研究新进展。     

基于FTIR,ICP-MS的仿生Mg-Ag-HA/明胶抗菌生物涂层的制备与表征

目前,傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术具有待测样品数量少、对特征基团灵敏度高、样品制备和分析简单等优点;电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）的优势也较为显著：微量元素的高灵敏度检出率,低检测限和多元素的同时分析;协同上述两种方法,可快速对功能医用材料的化学元素和基团进行鉴定,从而为仿生医用抗菌材料的研发提供新的设计思路和理论依据。羟基磷灰石(HA)因其优异的骨传导和骨诱导特性被用于薄膜材料,钛植入表面HA薄膜已进入临床应用阶段。但是,HA的本真脆性和缺乏抗菌性,常常导致植入失败。因此,开发一种耐磨性好且抑菌性优的促成骨功能涂层成为当前急需要解决的难题。研究目的在于在钛表面制备耐磨性好且抑菌性优的促成骨功能涂层,初步探讨了涂层的抗菌离子缓释规律和生物活性。开拓性地在工业纯钛表面制备了明胶、银和镁离子改性的羟基磷灰石(Mg-Ag-HA/明胶)抗菌涂层。将银(Ag)引入羟基磷灰石涂层(HA)以改善其抗菌性能,镁(Mg)作为第二元素以提高生物相容性,明胶可以同时提高HA的生物相容性和力学性能。ICP-MS测定涂层中镁和银元素的释放量和可持续性。所得到的新型Mg-Ag-HA/明胶的SEM结果、Ca/P比值、化学特征峰和晶相通过FTIR, SEM,EDAX和XRD进行表征。结果表明：明胶的羧基与HA的钙离子之间已形成Ca-COO化学键,明胶和Mg-Ag-HA构成了有机-无机复合涂层;Mg和Ag元素被成功地引入到了HA晶格中,且分布均匀。模拟体液浸泡后,Mg-Ag-HA/明胶涂层试样表面有新的缺钙型的HA生成,且球形磷灰石中检测到新的Mg,Na和Cl元素;结果表明,新型复合涂层样品具有良好的生物活性。SEM和LSCM实验结果观察发现,小鼠颅骨成骨细胞在Mg-Ag-HA/明胶上粘附良好,细胞伸展大量伪足,未见细胞毒性。明胶的加入大大降低了复合镀层中Mg2+和Ag+的释放速率,提高了复合镀层的生理稳定性,为镀层保持长期抗菌功能提供了保证。Mg-Ag-HA/明胶作为钛基涂层材料具有良好的抗菌离子释放能力和优异的生物相容性,为新型抗感染外科植入体的研发提供了新思路。     

Transmittance and phase measurement via self-calibrated balanced heterodyne detection

It is rare for a conventional direct detection method to measure the transmittance uniformity of mirrors with rigorous standards, especially to meet the requirement of transmittance/reflectance and phase detection simultaneously. In this study, a new method of self-calibrated balanced heterodyne detection(SCBHD) is proposed. It can be self-calibrated by a two-channel structure to overcome the environmental effects in large optics scanning detection by employing highly accurate heterodyne interference. A typical transmittance measurement experiment was performed at 1053 nm wavelength via SCBHD. A standard deviation(SD) of 0.038% was achieved in the preliminary experiment. The experimental results prove to reduce the SD by approximately two orders of magnitude compared with the conventional direct detection method in the same condition. The proposed method was verified as being promising not only for its wider dynamic measurement range and its higher accuracy but also for its simultaneous transmittance and phase detection ability.     

MIMU信号去噪方法的对比研究

采用“中值平均法“、“FIR数字滤波器滤波法“、“小波去噪“三种不同的方法对MIMU的输出信号进行去噪处理.通过对处理结果的比较研究,证实了小波变换算法在信号去噪处理中的适用性和优越性,并且编写了实时信号处理软件,提高了MIMU的输出精度,从而提高了惯导系统的精度.     

以CaCl2为模板合成的高活性和高稳定性铁、氮、硫共掺杂多子孔碳氧还原电催化剂

燃料电池是一种可将化学能通过电催化反应直接转化成电能的装置,具有能量密度高和清洁无污染等优点.燃料电池阴极氧还原反应(ORR)的动力学较迟缓,是电池能量效率损失的主要原因.目前ORR催化活性最高的是铂基催化剂,但由于贵金属铂价格昂贵,储量稀少,且对燃料小分子渗透的抗性较差,严重制约了燃料电池的大规模应用.因此,高性能、低成本的非贵金属催化剂成为燃料电池领域的研究热点.本文选用含氮量高达45％的三聚氰胺-甲醛树脂为碳源和氮源,Fe(SCN)3为铁源和硫源,以CaCl2为模板,在高温和铁的催化作用下将树脂碳化,经酸洗和二次热处理工艺,制备出铁、氮、硫共掺杂的多孔碳(FeNS-PC).干燥后的CaCl2颗粒可防止树脂在高温下交联形成块状碳颗粒,同时起到造孔模板的作用.CaCl2颗粒在温和条件下即可除去,无需强腐蚀性条件,因此不会对催化活性中心造成破坏.在Fe/N/C催化剂中掺杂S可进一步提高催化活性,不添加碳载体可避免低活性的碳载体降低质量活性,多孔结构可促进传质,充分利用活性位点.我们优化了热处理温度,并对催化剂的结构、组分及催化性能等进行了表征分析.结果表明,热处理温度为900℃时,可将树脂完全转化成多孔碳,并获得较高的杂原子掺杂量,可达到最优活性.CaCl2为模板剂可避免使用强腐蚀性试剂去除模板,有利于保留活性位,并得到多孔结构.FeNS-PC-900的比表面积可达775 m2/g.得益于原位掺杂的合成工艺,各掺杂元素在多孔碳表面均匀分布.在酸性介质中,FeNS-PC-900的半波电位可达到0.811V,仅比商业Pt/C催化剂低78 mV;在0.8V电位下的质量活性为10.2 A/g,表现出优异的催化活性.经过10000圈加速衰减测试后,其半波电位仅下降了20 mV,在0.75V电位下持续放电10000s后,其ORR电流仍保持初始电流的84.4％,具有比Pt/C更加优异的稳定性.以FeNS-PC-900为阴极催化剂的质子交换膜燃料电池的最大功率密度可达到0.49 W/cm2,并在0.6V电压下持续放电10h后,其电流仍可保持初始电流的65％,表现出良好的应用潜力.FeNS-PC-900具有高掺杂含量、高比表面积和多孔结构,并且杂原子在催化剂表面均匀分散,在半电池和燃料电池测试中都表现出优异的催化活性和稳定性,表明其是一种非常有潜力应用于燃料电池的非贵金属氧还原催化剂.     

超高效液相色谱-串联质谱法测定蔬菜和水果中腈吡螨酯残留量

建立了蔬菜和水果中腈吡螨酯残留量的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)分析方法。样品经乙腈均质提取,混合使用乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)和C18两种基质分散净化剂净化,净化液过膜后直接进行UPLC-MS/MS检测。通过考察腈吡螨酯在不同果蔬样品中的基质效应发现,采用UPLC-MS/MS检测蔬菜和水果中腈吡螨酯残留量时,腈吡螨酯在不同种类样品中存在不同程度的基质减弱效应,采用空白基质溶液稀释标准建立校正的标准曲线外标法定量以消除基质效应。结果表明,腈吡螨酯在0.05~10μg/L浓度范围内具有良好的线性关系,相关系数不低于0.999 6。在0.000 05~2 mg/kg范围内进行加标回收率实验,平均回收率为81.1%~99.3%,相对标准偏差为4.7%~9.3%,方法的定量下限为0.043μg/kg,检出限为0.013μg/kg。     

水相模拟体系中胆红素钙的合成与表征

以水溶液作为生物模拟体系,在不同反应摩尔比条件下,合成了一系列胆红素钙,利用中、远红外光谱,多晶X射线粉末衍射谱,电感耦合等离子体发射光谱等对合成的胆红素钙进行了表征.结果表明:胆红素钙的组成在Ca(C33H34N4O6)和Ca2.4(C33H32N4O6)(H2O)0.06之间变化,具有非化学计量性质,显示了与生物矿化产物相类似的特征.不同的胆红素钙其配位情况有所不同,并且钙含量较高时形成的胆红素钙有较好的结晶态.     

α-丙氨酸Cr（Ⅲ）配合物手性反转及水溶剂效应的理论研究

在M06/6-311++G(d,p)和MN15/6-311++G(2df,pd)双水平,研究了α-丙氨酸(α-Ala)与Cr³⁺的配合物S-α-Ala·Cr³⁺的手性反转,结合极化连续介质的SMD模型方法研究了水溶剂的作用。S-α-Ala·Cr³⁺的手性反转有3个通道：a通道是氨基N作质子转移媒介;b通道是羰基O和氨基N联合作质子转移媒介;c通道是羰基O作质子转移媒介。势能面研究表明：气相S-α-Ala·Cr³⁺在a、b、c通道手性反转的活化能分别是295.6、305.5、123.6 k J/mol;水液相S-α-Ala·Cr³⁺在a通道的活化能降至95.8 k J/mol,在b通道和c通道的活化能降至108.0 k J/mol。结果表明：气相α-Ala·Cr³⁺能缓慢消旋,因此光学纯的α-Ala·Cr³⁺不能在气固相下长期保存;水液相下α-Ala·Cr³⁺能缓慢消旋,α-Ala·Cr³⁺只...     

上海高考函数试题探析及教学启示——以2017年—2022年上海春考与秋考试题为例

针对2017年—2022年上海春考与秋考函数试题,从定量与定性角度分析试题特征,得出结论,即上海高考中的函数试题占比高、题型广、难度稳定,强调“读懂问题”对解决函数问题的作用,强调应用题对数学建模素养的考查,关注函数基本性质的变式.笔者由此得到教学启示,即注重概念教学,加强变式训练;开设建模课程,创设学习情境;加强综合应用,提升分析能力.