蒸发液滴中的流动与传质行为：理论与应用

液滴蒸发过程伴随着热量和物质的传输,是现代技术领域普遍存在而又未充分认识的一个复杂过程。综述了蒸发液滴中的流动与传质规律及其应用研究进展,主要包括典型的蒸发液滴过程及其中流动方式、聚合物溶液液滴蒸发成膜花样、复合材料溶液液滴蒸发成膜花样等液滴蒸发理论的实验研究。同时简要分析了蒸发液滴理论在喷墨打印、纳米材料制备等领域的应用研究。最后对聚合物溶液液滴蒸发理论的现状及未来应用需求进行了总结与展望。

基于能量守恒定律对涡轮流量计的脉动误差上限的估算

在管道输运当中,非稳态流会使涡轮流量计的计量结果产生偏差。为了指导脉动流工况下的涡轮流量计选型和修正,需估算脉动工况对涡轮流量计产生的最大脉动误差。忽略流体压力和温度变化影响,基于涡轮流量计的动态特性和能量守恒定律,在一个脉动周期内计算脉动流和定常流对叶轮的做功比值,推导得出正弦脉动流误差上限公式。基于6DOF模型和UDF建立了涡轮流量计CFD仿真模型,搭建了空气流实验平台,以工作级流量标准装置作为标准表,被校表和标准表间采用内置整流器的管段相连。对比定常流下的流量值,计算各脉动工况下的误差限值。综合各脉动工况点,上限公式与CFD仿真所得脉动误差上限的最大差值为0.281%,与空气流实验所得脉动误差上限的最大差值为0.224%。经CFD仿真和空气流实验结果对比验证,脉动误差上限公式较为准确,可以直接用于脉动频率大于10 Hz的工况下误差值的估计和修正。

超临界CO_2在制备PCL/水杨酸甲酯控释体系中的应用研究

本文利用超临界二氧化碳(SCCO2)对生物可降解材料——聚己内酯(PCL)进行溶胀和塑化,进而将其作为携带剂,将水杨酸甲酯嵌入到PCL中,制备含有水杨酸甲酯的PCL多孔材料,即PCL/水杨酸甲酯控释体系,并研究超临界流体条件下水杨酸甲酯的插嵌规律。研究结果表明,PCL对水杨酸甲酯有很好的吸附能力,通过测定所制备的多孔材料PCL/水杨酸甲酯体系的缓释行为,表明其多孔结构对药物分子具有一定的缓释功能,药物分子释放时间最长可达18 h以上。

聚酰胺多孔膜的可控制备及细胞生物学响应

利用相转移法,通过控制溶剂蒸发温度制备了不同孔隙结构的聚酰胺（PA）多孔膜,用扫描电镜（SEM）和材料力学试验机对不同孔隙结构的PA多孔膜的形貌和力学性能进行了表征.将PA 多孔膜与类成骨细胞（MG63）共培养来考察不同孔隙结构多孔膜的细胞生物学响应.结果表明,随着溶剂蒸发温度升高,制备的PA多孔膜孔径大小逐渐增大,在40℃下制备的多孔膜孔隙结构均匀,孔径为10~20μm,其弹性模量与拉伸强度分别达到（20．2±0．9）和（5．2±0．5）MPa.细胞实验表明,与40℃下制备的PA多孔膜共培养后,细胞在其表面伸展爬行,形态结构完整,增殖明显.具有可控特性的 PA 多孔膜能够满足其在骨组织引导再生临床中的应用.

基于壳聚糖/β-甘油磷酸钠(CS/β-GP)温敏型水凝胶的细胞表面壳化及对癌细胞行为的影响研究

制备了壳聚糖/β-甘油磷酸钠(CS/β-GP)复合物水凝胶,测试其温敏特性及其SEM、FTIR性质,并研究人卵巢癌细胞、人宫颈癌细胞和小鼠成纤维细胞在包裹CS/β-GP水凝胶后的运动迁移性能和生理活性,进一步探究温敏性水凝胶在肿瘤治疗领域的潜在应用。方法制备CS/β-GP水凝胶,并将该水凝胶包裹于生长良好的人卵巢癌细胞、人宫颈癌细胞和小鼠成纤维细胞表面继续培养,通过细胞划痕实验和活死荧光染色检测水凝胶对癌细胞的迁移性和生理活性的影响。结果制备出的CS/β-GP水凝胶在室温下呈透明液体,在37℃发生凝胶化现象;细胞划痕实验结果显示,未涂覆水凝胶的癌细胞随培养时间的延长细胞不断向划痕区迁移生长,而涂覆了水凝胶之后,细胞迁移明显受到抑制;活死荧光染色结果表明,水凝胶可抑制癌细胞(人卵巢癌细胞、人宫颈癌细胞)生理活性,但对正常细胞(小鼠成纤维细胞)的生理活性影响较小,故此CS/β-GP水凝胶的温敏特性可以作为癌细胞与正常细胞的初筛,有望用于生物安全的癌症治疗。

海藻酸盐基纳米复合气凝胶的制备与性能研究

以海藻酸铵(ALG)、纳米氢氧化铝(ATH)和纳米蒙脱土(MMT)为原料,采用溶液共混法和真空冷冻干燥法制备了海藻酸盐基纳米复合气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、电子万能实验机、X射线衍射仪、热重分析仪对气凝胶进行了形貌、结构表征,并分析了其力学性能和热稳定性能。结果表明:采用ALG和MMT制备的气凝胶具有典型的三维骨架网络结构,交联反应不影响气凝胶的形貌;气凝胶具有较低的密度和较好的力学性能,密度低至0.12 g/cm^(3),压缩模量最高可达9.48 MPa;Ca^(2+)交联和MMT的加入显著提高了气凝胶的热稳定性,A5MMT5Ca气凝胶的耐热温度高达205℃。

环氧/蒙脱土复合涂层的制备及在H_2S/CO_2环境中的耐热防腐性能研究

通过优化固化工艺、有机蒙脱土含量及树脂组分改善环氧涂层的耐热性,制备应用于高温H2S/CO2腐蚀环境中的环氧耐热防腐涂层,采用高温高压釜试验测试了涂层的耐热防腐效果。结果表明:适当的高温处理能显著提高基体树脂的玻璃化转变温度;环氧树脂在80℃机械搅拌条件下插入有机蒙脱土的层间,质量分数为3%的有机蒙脱土在基体中分散均一,为插层/剥离混合型复合结构,兼顾材料的热机械性能和阻隔性能;清漆涂层的玻璃化转变温度为153.7℃,其防腐涂层在150℃以下含H2S/CO2的油气环境中的防腐效果良好,说明玻璃化转变温度作为防腐涂层的使用上限温度是可行的。

静电纺Ag@MOF-5/β-CD抗菌纤维膜的制备及性能

采用水热法制备了金属有机骨架材料(MOF-5)和载银MOF-5(Ag@MOF-5),利用静电纺丝技术制备了具有三维交联网络结构的静电纺β-环糊精(β-CD)、MOF-5/β-CD、Ag@MOF-5/β-CD纤维膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜和能谱(HRTEM&EDS)仪、热重分析(TG)仪、万能材料试验机及抑菌圈法对静电纺纤维膜进行了形貌、结构表征及性能测试。结果表明:Ag@MOF-5纳米晶片中均匀负载大量直径为3~5 nm的球状银纳米粒子。静电纺β-CD纤维直径约为500 nm,分布均一,表面光滑平整;MOF-5、Ag@MOF-5加入纺丝液后,纤维直径分布不均,出现大量细丝且更为平直;Ag@MOF-5随成膜物质呈纤维状排列,大部分被成膜物包裹。纤维膜的耐热温度为250℃,MOF-5、Ag@MOF-5的加入不影响β-CD的交联过程、吸水特性及热分解温度;Ag@MOF-5的加入量可达1%(质量分数)且保持静电纺Ag@MOF-5/β-CD纤维膜的力学性能不降低。静电纺MOF-5/β-CD对两种菌的24 h抗菌性能受限,而Ag@MOF-5的加入量为0.5%(质量分数)时Ag@MOF-5/β-CD的24 h抗菌效果达到良好。

基于高分子水凝胶结构与力学特性仿生构建骨软骨一体化修复材料

目的关节软骨承担着支撑、缓冲以及润滑的重要作用。软骨修复材料在满足机械特性需求的同时也应考虑软骨结构上的特性。本文构建一体化多级骨软骨修复材料。方法通过离子配位键和氢键驱动实现自修复特性用于软骨表层;通过聚集态结构和分子链排布实现高强度特性用于透明软骨中深层;通过表面矿化构建矿化水凝胶用于软骨下骨。结果制备了具有三级仿生结构的骨软骨一体化修复材料。其表层为聚丙烯酸(PAA)/Fe^(3+)自修复材料,可实现90%以上自修复效果。

双交联聚乙烯醇/海藻酸钠水凝胶的制备与表征

以聚乙烯醇(PVA)与海藻酸钠(SA)为原料,利用CaCl2/硼酸溶液进行化学交联,再通过循环冷冻解冻物理交联,制备出PVA/SA水凝胶。分析讨论了水凝胶的交联机理、结构、力学性能、含水率、孔隙率及细胞相容性。红外光谱分析表明,经CaCl2/硼酸溶液交联后,Ca^2+与SA中的-COO^-形成络合,硼酸溶液中B(OH)4^-与PVA交联形成交联结构,循环冷冻解冻促使了复合水凝胶中分子间和分子内氢键的形成。扫描电镜测试表明,PVA/SA水凝胶内部具有丰富的多孔结构,孔径约5~30μm。水凝胶的性能可通过交联剂浓度等进行调控,其中m(PVA)/m(SA)为8∶2,交联剂质量分数为5%时,水凝胶压缩模量和压缩强度分别达到(121.84±3.03)kPa和(636.18±68.71)kPa;含水率和孔隙率分别为83.73%和79.98%。细胞培养结果表明,双交联PVA/SA水凝胶细胞相容性良好。

材料科学基础课程在生物医学工程专业中的教学探索

材料科学基础作为生物材料课程知识体系的重要基础理论课程,是生物医学工程专业培养生物材料专业人才的必修课程。为了提升生物医学工程专业材料科学基础课程教学质量,培养高素质复合型生物医学工程专业人才,基于生物医学工程专业特色,我们建立了适用的材料科学基础知识体系、引入启发诱导式教学模式和合理的考核机制。

HA/GCPU复合多孔支架的可控制备及细胞相容性

以脂肪族异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)作为硬段、蓖麻油甘油酯(GCO)作为软段,通过原位聚合法制备了羟基磷灰石/蓖麻油甘油酯基聚氨酯(HA/GCPU)复合多孔支架.利用红外光谱和扫描电子显微镜对复合支架进行表征,并测试其力学性能及孔隙率.研究结果表明,HA/GCPU复合多孔支架的孔隙率和抗压强度依赖羟基磷灰石的含量,并具有明显的可控性.HA质量分数分别为0,20%和40%时,HA/GCPU复合多孔支架孔隙率分别为(61±3)%,(68±2)%和(57±3)%,抗压强度分别为(605±61),(2125±58)和(4588±260)k Pa,可见HA质量分数为20%时,HA/GCPU复合多孔支架具有与松质骨较为匹配的孔隙率和抗压强度.将MG63细胞与多孔支架共培养,通过倒置显微镜和扫描电子显微镜观察,用噻唑蓝(MTT)法表征HA/GCPU复合多孔支架的细胞相容性,结果表明,HA/GCPU复合多孔支架表面细胞黏附,生长良好,无细胞毒性,在骨组织工程领域具有一定的应用前景.

种球低温处理对郁金香生长及花期的影响

郁金香是需要一定时间的低温处理,其茎才能充分生长并开花的鳞茎植物。郁金香自然球在浙江公园种植常因冬季低温不足导致春季开花植株偏矮,整齐度差,初花景观效果不佳。本试验通过对3种不同温度处理郁金香种球的栽培试验,对比出苗期、初花期、末花期、株高等的物候观测,为浙江地区春季郁金香花展选择郁金香品种和温度处理方式提供依据。

荷兰鸢尾的景观应用

荷兰鸢尾为球茎类鸢尾属植物，这一点是它与园林上应用的其他根茎类鸢尾属园艺类群最大的不同。荷兰鸢尾花期在江南地区恰逢“五一”，是春天最美丽的花朵之一，这使得这类鸢尾备受关注，是目前鸢尾类花卉中栽培与应用较广的一类球根花卉。

丝素蛋白改性的纳米氧化锌的性能研究

纳米氧化锌具有良好的电化学、荧光以及抗菌性能,但较高的细胞毒性限制了其在生物医学领域的应用。为降低其细胞毒性,用丝素蛋白对纳米氧化锌进行改性。采用X射线衍射仪、红外光谱、扫描电镜等研究丝素蛋白改性前后纳米氧化锌的结构和形貌;使用抑菌环法检测改性前后纳米氧化锌的抗菌性能;采用CCK-8试剂盒检测改性前后纳米氧化锌的细胞毒性。结果表明,改性后,丝素蛋白改变了纳米氧化锌结晶过程,晶体结构明显弱化,呈无定型结构,形貌结构由球状晶体演化为片状、针状构成的花瓣状晶体。改性后纳米氧化锌具有良好的抗菌性能。细胞实验结果表明,改性后纳米氧化锌细胞毒性降低,且呈明显的剂量依赖效应。

碳纳米管复合材料在生物检测中的应用

碳纳米管作为一种结构独特的一维纳米材料,不仅拥有优异的力学、电学、光学和磁学特性,还表现出良好的生物相容性和生物功能性。通过对碳纳米管进行修饰和改性,可制备出具备各种优良性能的碳纳米管复合材料,从而广泛应用于生物检测领域。综述了碳纳米管复合材料在药物检测、病毒检测、肿瘤检测以及基因检测方面的应用,并对目前亟待研究的重要问题及研究方向进行了展望。

静电纺β-环糊精/石墨烯载银抗菌纤维膜的制备与表征

采用"一锅法"将纳米银颗粒负载到氧化石墨烯片上。利用静电纺丝和原位热交联方法制备了具有抗菌功能的β-环糊精/氧化石墨烯载银复合纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、能谱、傅里叶红外光谱、热分析及抑菌圈法对纤维膜进行了形貌、结构表征及抗菌性能测试。结果表明:热交联反应不影响β-环糊精的环状结构;添加AGCN的纳米纤维膜表面粗糙,AGCN表面的基团不参与纤维膜的热交联反应;添加AGCN的纤维膜具有良好的抗菌性能,当AGCN含量增加时,纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能提高。

小学数学教学生活化的误区及对策

在国内小学教育不断改革深化的教育格局下,小学数学教学生活化的重要性逐渐突显出来,但是在开展实际的教学工作时,一些教师在课堂教学中往往存在着许多教学的误区,这不仅降低了数学课堂的教学效率,还影响到了学生对于知识的学习质量,更不能体现数学教学生活化在实际生活中的重要作用。本文分析小学教育中出现的数学教学生活化的误区,研究分析其处理策略。

CNTs及其复合材料在医用材料领域的应用

碳纳米管(CNTs)具有良好的强度和韧性,较大的长径比和比表面积,以及独特的力学、电学、磁学和光学特性,并且表现出良好的生物相容性与生物功能性。基于CNTs独特的结构,研究人员可通过对其修饰和改性,制备出性能优良的CNTs及其复合材料,从而广泛应用于医用材料领域。综述了CNTs及其复合材料在神经/骨组织工程、血管修复与再生、药物/基因载体中的应用,讨论了其在医用材料领域中的生物安全性问题,并对目前亟待研究的重要问题及研究方向进行了展望。

钛植入物表面抗菌涂层的研究进展

近年来,钛及钛合金等骨植入材料以其卓越的机械性能和良好的生物相容性广泛应用于生物医学领域。然而在临床实践中,细菌在材料表面的黏附以及术后感染问题可能导致植入失败。根据抗菌机制,本文从抗细菌黏附、接触杀菌和光控杀菌等方面详细阐述了钛植入物的抗菌表面设计。通过采用不同技术对钛或基于钛的合金植入物进行表面修饰,抑制细菌黏附并促进骨整合,将扩大多功能钛基植入物在骨科领域的应用范围。