基于金属钴配合物的均相光催化还原二氧化碳研究进展

本文综述了自20世纪80年代以来基于钴配合物的均相光催化二氧化碳还原研究成果,以钴配合物催化剂的结构分类并结合时间顺序回顾了近四十年来该领域的发展轨迹,重点总结了用于光催化二氧化碳还原研究的金属钴配合物的结构、催化活性以及光催化体系的构成等特点,分析了该领域面临的挑战并展望了未来的发展方向。     

多工况下结构拓扑优化设计

考虑单元删除和增加对结构应力约束的影响，提出了一种新的多工况下结构的双方向渐进优化方法．首先，基于在结构孔洞或边界周围附加人工材料的思路，建立了结构优化模型和应力灵敏度公式．然后，结合结构应力和应力灵敏度，给出了多工况静力载荷下考虑静应力约束的结构优化准则和算法．开展了结构仿真设计，结果表明给出的方法是正确和有效的，并具有较好的工程应用价值．     

用流体双折射方法研究人工心脏瓣膜的脉动流场

本文选用1.5%的MillingYellow溶液,在对二维心瓣低频脉动流场的分析中,仍采用稳态流场的线性光-力学关系。通过摄象机记录下了一个脉动周期内脉动流量Q从36升/小时至55升/小时流场的变化情况,直观地看到主动脉瓣流场中最大切变率的瞬态分布。记录了同一模型在相同条件下稳态流场流量Q为50升/小时的流场,对两种流场下几个典型截面处的最大切变率的数值做了比较。通过对图线的分析,表明在稳态流量与脉动流量相同的情况下,脉动流场的最大切变率数值高于稳态流场,这就说明脉动使流场的剪切作用增强。     

湍流边界层复涡黏模式的实验研究

在开口式循环水槽底部湍流边界层外区引入周期性扰动。利用X型热膜探针在扰动下游进行测量。用实验的方法研究了周期性大尺度结构下壁湍流涡黏模式中涡黏系数的形式，结果发现和周期性扰动对应的变形率及与之对应的雷诺应力间存在着相位差。这是目前许多最终导致涡黏系数的湍流模式理论都没有考虑到的一个重要因素。     

配置点谱方法-人工压缩法(SCM-ACM)求解同心圆筒内流体流动

发展了配置点谱方法SCM(Spectral collocation method)和人工压缩法ACM(Artificial compressibility method)相结合的SCM-ACM数值方法,计算了柱坐标系下稳态不可压缩流动N-S方程组。选取典型的同心圆筒间旋转流动Taylor-Couette流作为测试对象,首先,采用人工压缩法获得人工压缩格式的非稳态可压缩流动控制方程;再将控制方程中的空间偏微分项用配置点谱方法进行离散,得到矩阵形式的代数方程;编写了SCM-ACM求解不可压缩流动问题的程序;最后,通过与公开发表的Taylor-Couette流的计算结果对比,验证了求解程序的有效性。结果证明,本文发展的SCM-ACM数值方法能够用于求解圆筒内不可压缩流体流动问题,该方法既保留了谱方法指数收敛的特性,也具有ACM形式简单和易于实施的特点。本文发展的SCM-ACM数值方法为求解柱坐标下不可压缩流体流动问题提供了一种新的选择。     

三角翼大迎角不可压粘流的数值模拟

研究了人工压缩法拟压缩性系数β的选取，采用函数形式的β有效地加速了收敛过程．采用求解不可压Ｎ－Ｓ方程，对三角翼大迎角绕流进行了数值模拟，得到了与实验吻合很好的结果．分析和讨论了大迎角旋涡流动的复杂物理现象     

CuInS2/CdS基掺杂纳米晶的晶体结构、光谱性质及性能调控研究

多功能纳米晶的制备、性能及其应用是材料、化学、能源、生物医学等领域十分关注的课题之一。基于掺杂调控纳米晶生长和性能的思想,发展了纳米晶修饰和复合的概念和技术,使用绿色安全的化学溶液法结合外延生长技术合成了巯基丙酸(MPA)包覆的掺杂CuInS₂/CdS基纳米晶材料。通过适当调整掺杂异价离子的种类,实现了对CuInS₂/CdS基纳米晶显微结构和性能的调控,获得了具有特定相结构、组分、尺度和光学性能(吸收性质、光学带隙、发光强度)的纳米晶。存在于基质晶体中不同金属掺杂离子,会造成半导体的禁带中间产生掺杂能级,导致二次跃迁,进而产物体现出不同的禁带宽度。掺杂Co ²⁺、Fe ²⁺、Er ³⁺离子的CuInS₂/CdS纳米晶光致发光(PL)峰强度降低明显,这是由于Co ²⁺、Fe ²⁺、Er ³⁺离子掺杂有效地抑制了空穴-电子对的复合,降低了纳米晶的光生电子-空穴复合几率,使得其光催化活性得到增强。这些半导体纳米材料在光催化、能量转换与储存方面具有良好的应用潜力。     

MXenes复合材料的发展:界面调控及结构设计

MXenes作为一类新兴的二维材料, 因具有独特的亲水性、 优异的力学性能、 丰富的表面官能团、 高导电率、 光热以及光电效应等性能而成为研究热点, 广泛应用在电磁屏蔽、 电化学储能、 生物医药、 分离、 传感器和海水淡化等领域. 虽然MXenes具有这些优异的性能, 但是其存在的与疏水性高分子相容性差、 带负电的官能团阻碍电解质运输及易氧化等问题限制了其实际应用. 近年来, 通过对MXenes进行界面调控以解决其固有缺陷, 并在此基础上对MXenes进行针对性的结构设计以提升界面稳定性, 其性能得到了进一步提升. 本文对MXenes复合材料发展过程中在界面调控和结构设计方面的研究进展进行总结, 并重点介绍了MXenes的结构和性质及MXenes在复合材料中的界面调控手段, 对MXenes复合材料的结构设计进行了阐述, 并对MXenes复合材料的发展前景进行了展望.     

基于核酸适体的外泌体分子识别研究进展

自研究者证实外泌体承担了细胞外RNA等物质的运输功能以来, 关于外泌体来源与功能的研究一直备受关注. 近年来外泌体被发现具有作为疾病生物标志物的潜力, 使得拥有特定表面蛋白以及特定装载物的外泌体成为分析化学领域有价值的检测对象. 从化学本质角度来说, 外泌体的获取与分析需要依赖特异性的分子识别过程. 核酸适体作为分子识别单元, 因其特异性强、 亲和力高、 生物活性稳定、 易于合成和保存、 而且其序列和结构上具有可编程性, 易于设计和修饰, 已成功地用在外泌体相关的生物传感体系中. 本文从外泌体的化学组成及其具有生理、 病理意义的组分出发, 从外泌体通用生物标志物识别、癌细胞来源外泌体的检测及外泌体蛋白谱的分析这3个方面综述了以核酸适体作为分子识别单元在外泌体分析领域的代表性工作, 总结了现有的靶向外泌体的核酸适体序列信息以及应用场景, 阐述了利用化学合成与修饰以及DNA自组装等化学调控手段增强核酸适体分子识别性能的最新进展, 并从适用于外泌体分子识别的核酸适体的筛选以及化学修饰的角度, 对未来的研究方向进行了展望.     

具备多模式可切换功能的超材料结构

提出了一种新型的多功能超材料滤波器/屏蔽器,其具有双频段极化独立控制、多模式可切换等特点。与传统器件不同的是,所提出的设计能够独立控制横电（TE）或横磁（TM）极化波在不同频段的透射和反射,并且通过设置不同的二极管偏置电压,可以实现4种不同的工作模式。该结构基于等效电路模型,采用多层滤波结构设计,通过在顶层和底层加载PIN二极管实现TE和TM极化波在低频段和高频段的独立控制。在传输模式下,TE和TM波分别在3.6 GHz和4.6 GHz附近得以传输;在屏蔽模式下,该结构可以有效地阻挡入射极化波。每种模式都有非常稳定的工作状态,不会受到其他工作模式的影响。此外,该设计在0°～45°入射范围内具有良好的角度稳定性。这种多模式超材料结构可以应用于天线罩等领域,天线传输信号时能满足对特定极化信号的需求,待机时可以屏蔽信号以减少干扰。