2023年第二十二届日本绿色和可持续发展化学奖获奖项目评述

日本绿色和可持续发展化学奖(GSC)旨在奖励通过化学革新来推动环境和人类健康、安全研究与发展,由日本绿色和可持续发展化学网(GSCN)发起并授予。对2023年第二十二届日本绿色和可持续发展化学奖获奖项目的创新和价值进行了评述。

2023年美国绿色化学挑战奖项目评述

围绕2023年美国绿色化学挑战奖获奖项目的概要、创新与价值进行了分析与介绍。其中绿色合成路线奖授予SOLUGEN公司,其贡献在于物理分离二氧化碳的显著成效;绿色反应条件奖授予Captis Aire公司,其开发了一种创新化学吸附减排技术(CAIRETM);设计绿色化学品奖授予高乐氏公司,其开发了Clorox EcoCleanTM消毒清洁剂;小企业奖授予现代牧场公司(Modern Meadow),其开发了由Bio-AlloyTM提供动力能源的现代牧场品牌Bio-FREEDTM;学术奖(Academic Award)授予密歇根大学Richard Laine教授,其贡献在于对大量农业废弃物的回收与产业化利用;环境特别奖授予Air Company,他们开发了AIRMADETM碳技术,用光合作用激发的二氧化碳转化为可持续的航空燃料和酒精。

新农科背景下地方高校园林创新人才培养模式探究与实践路径

现代农业的发展需要高素质复合型人才,新农科背景下地方高校园林创新人才培养模式也需随之改变。以佳木斯大学为例,基于三位一体原则、课程思政理念、创新实践导向等人才培养手段的构成要素,深入探究农科促培、农思创培、农教联培等创新人才培养模式。同时,立足于新农科建设背景,针对不同模式对应分析其实践路径,取得了良好的效果,为实施乡村振兴战略提供强有力的人才支撑。

粳稻资源蛋白质组分及其与稻米品质性状的关联研究

以适应辽宁省熟期且外观与加工品质符合育种目标的92份特异性粳稻资源为试材,分析其蛋白质组分与淀粉组分含量变异特点,以及这些组分与其他胚乳性状的关系。继而选择峰值黏度和崩解值高、回冷值低的16份材料作为食味优良材料,进一步研究了蛋白组分、淀粉组分与稻米食味的关系。结果表明,所研究的粳稻资源在蛋白质组分和淀粉组分变异丰富。其中,清蛋白含量高的品种AAC和Fb_(3)较低,而Fa和Fb_(1)+Fb_(2)较高。清蛋白与峰值黏度、最低黏度、崩解值、终值黏度、回冷值均呈现极显著负相关。对于优良食味品种,谷蛋白含量与食味值、外观、黏度、平衡度呈显著或极显著负相关关系,与硬度呈显著正相关。由此发现,所研究的品种资源中,存在丰富的蛋白质组分及淀粉成分变异,且清蛋白对优良食味有促进作用,而谷蛋白含量则可能增加米饭硬度,降低米饭平衡度,从而劣化米饭食味。此外,崩解值和回冷值可作为预测米饭食味品质的有效指标。

轨道车辆用横向止档的研制

基于Abaqus软件开发一种轨道车辆用横向止档,该横向止档由金属底板、橡胶层和顶部耐磨板硫化加工而成。针对横向止档研制过程中出现的问题提出相应的解决措施,并完成产品试制。通过型式试验验证了该横向止档的结构可靠性,其已实现批量生产。本研究对该类产品的研发具有一定借鉴作用。

交通救援应急中转路径调度数学模型构建仿真

由于交通状况往往是动态变化的,包括交通拥堵、道路封闭等情况,救援应急时导致车辆中转路径调度救援应急难度加大。为进一步提升应急救援时救援车的救援效果,提出交通救援应急中转路径实时调度数学建模方法。根据城市交通中信号交叉口车辆的微观运行特征,确定车辆应急救援时道路交叉路口应急安全状态;设计救援应急中转路径调度模型,将模型分为上下两个层级,结合混合布谷鸟算法求解模型,完成救援应急中转路径实时调度。实验结果表明,利用上述方法开展救援应急中转路径实时调度时,路径中转次数最多仅为10次,耗时为150ms,调度效果好、性能高。

新农科建设理念下植物分子育种课程教学改革与实践

随着新农科建设理念的兴起,植物分子育种作为现代农业发展的重要组成部分,需要适应时代潮流,更好地培养学生应对未来农业挑战的能力。该文以新农科建设理念为导向,探讨在植物分子育种课程中的教学改革与实践,通过明确定位人才培养体系、突出学科优势特色、构建跨学科课程体系以及实施案例教学方法等路径对植物分子育种课程进行有效改革,旨在为培养具备现代农业科技应用能力的人才提供有效的教学实践。

城市内密集交通流行程时间预测数学建模仿真

城市交通网络包含大量的道路交叉口和车辆,且受工作日和休息日多因素的影响,使得交通流量具有不确定性,增加了预测的难度。为此,提出城市密集交通流行程时间预测数学建模研究。取样城市车辆历史数据,明确数据插值点,插值处理车辆运行数据。利用深度学习数据归一化,计算平均行程时间、行程时间方差以及可靠度指标,提取城市密集交通流特征。基于卡尔曼滤波将预测问题转化成空间状态计算问题,实现密集交通流行程时间预测。通过实验证明,所建模型能够准确预测城市密集交通流行程时间,平均绝对百分误差均在2.3%以下,能帮助驾驶人合理规划出行。

瑞芬太尼复合七氟烷应用于剖宫产产妇的效果及对炎症细胞因子的影响

目的:探讨瑞芬太尼复合七氟烷应用于剖宫产产妇的效果及对炎症细胞因子的影响。方法:选取98例2022年1—12月黄冈市黄州区人民医院收治的行剖宫产的产妇,随机分成试验组(n=49)、对照组(n=49)。对照组实施瑞芬太尼复合丙泊酚麻醉,试验组实施瑞芬太尼复合七氟烷麻醉。对比两组血流动力学、新生儿阿普加(Apgar)评分、不良反应和炎症细胞因子水平。结果:与麻醉前比较,两组切皮、术毕时平均动脉压和心率均升高,但试验组切皮、术毕时平均动脉压和心率均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。试验组新生儿娩出1、5、10 min时的Apgar评分与对照组比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。两组不良反应发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。术后1 d,两组各项炎症细胞因子水平均升高,但试验组超敏C反应蛋白、白介素-6和肿瘤坏死因子-α均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:瑞芬太尼复合七氟烷用于剖宫产产妇的效果显著,有助于维持其血流动力学,改善炎症细胞因子水平,对新生儿无明显影响,且不良反应较少。

课程思政融入“园林管理学”课程教学路径探究

“园林管理学”课程作为高等学校园林专业学生的一门专业选修课,蕴含丰富的课程思政和德育元素,为适应新时代教育教学改革和专业人才培养的需要,多角度挖掘“园林管理学”课程相关的思政元素,思探讨考课程思政融入该课程存在的问题,并提出了合理化的解决方案,探讨其创新性和系统性,旨在完善该课程的课程思政教学,为培养较高专业技能和道德情操的新时代园林专业人才提供理论和实践参考。

2022年第二十一届日本绿色和可持续发展化学奖获奖项目评述

日本绿色和可持续发展化学奖旨在奖励通过化学革新来推动环境和人类健康、安全研究与发展,由日本绿色和可持续发展化学网(GSCN)发起并授予。2022年第二十一届日本绿色和可持续发展化学奖包括文部科学省授予奖、创新创业企业奖、绿色和可持续发展化学鼓励奖3类、共7个奖项。对获奖项目的创新和价值进行了介绍、分析与展望。

面向森林火灾的人工巡视与无人机巡视效益评估

为建立森林火灾人工巡视与无人机巡视效益评估框架,推动人工巡视和无人机巡视的综合运用。提出结合人工和无人机巡视影响因素,建立包括4个一级指标、8个二级指标和18个三级指标的巡视效益评估指标体系,通过博弈论组合赋权法确定各指标权重的最优组合权重,运用云模型分别构建出无人机和人工巡视技术效益评估模型。研究结果表明:人工巡视和无人机巡视的效益评估指标体系的一级指标相同,而二级指标不同之处在于物资保障和航行稳定性;将该巡视效益评估模型应用于祁连山森林,验证评估模型的客观性与全面性。研究结果可为人工和无人机森林火灾巡视效益评估提供有效工具。

水稻种子胚形态与胚乳组成对稻米留胚特性的影响

【目的】稻米留胚能够提高稻米营养品质,但稻米留胚特性与胚性状、胚乳成分的关系等相关生物学机制并不明确。因此,有必要深入研究不同类型稻米品种留胚率差异及其影响因素。【方法】选取粳稻中软米型和普通型两类典型留胚材料及非留胚材料为试材,首先切片观察两类品种籽粒胚发育特点,继而对比表观直链淀粉含量(apparent amylose content,AAC)和离层果胶含量,最后以外源细胞分裂素(cytokinin,CTK)调控,比较胚性状、胚乳组成及留胚率差异。【结果】与非留胚材料相比,软米型和普通型留胚材料具有胚内幅和外幅较大,胚发育速度快,胚体积较大的特点;籽粒充实度好,粒形更宽、厚;同时离层果胶含量也较高。外施CTK后,软米型留胚材料中后期胚发育速度加快,普通型材料胚发育减缓;两类材料的AAC、果胶含量、胚比重及留胚率均提高。【结论】除胚性状对两类品种留胚率均有明显影响外,胚乳组成主要影响软米型材料留胚特性,而粒形是影响普通型材料留胚特性的重要因素。CTK则通过影响籽粒不同性状对不同类型材料留胚率进行调控。这为后续高留胚水稻品种的培育和栽培调控提供了理论依据和指导方向。

线条艺术在皮革产品设计中的应用研究

线条艺术是设计中常见的元素之一,其组合和变化能够影响观者的视觉效果。通过线条,设计师可以创造各种不同的形态和结构。在皮革产品设计中,线条艺术也扮演着重要的角色。线条可以承担塑性和装饰的作用,不同的边线样式、组合以及不同的工具带来的不同效果,能够传达出不同的风格流派。本文旨在研究线条艺术,探讨其在皮革产品设计中的作用,以增加皮革产品的线条美感,使产品在工艺上更加有条理和整齐划一,从而更容易获得市场的青睐。

大直径嵌岩灌注桩竖向承载特性试验研究

为了探讨泥岩地基大直径灌注桩竖向承载性能,依托青岛某机场桩基工程,对嵌入泥岩的9根大直径灌注桩进行了竖向抗压静载试验和桩身应力监测,分析大直径嵌岩灌注桩的竖向抗压性能,明确大直径灌注桩的荷载传递规律。结果表明,试桩桩身完整性较好,桩身质量可靠;试桩荷载沉降(Q-s)曲线均为缓变型,加载初期存在明显的压密段,桩顶沉降量为10.31 mm,最低回弹率大于50%;最大荷载作用下,各试桩的竖向抗压极限承载力特征值均不小于6480 kN,试桩竖向抗压承载能力仍有较大潜力;试桩均表现出端承摩擦桩的特性,轴力自桩顶到桩端逐渐衰减,桩侧摩阻力峰值发生在中风化泥岩段,桩端阻力占桩顶荷载的10.55%~34.48%。

以竹代塑加工技术与产品现状及其市场发展潜力

我国竹资源丰富、竹加工技术先进、研发能力过硬、国际竞争力强,竹产业是我国绿色朝阳产业,在发展绿色经济、推进国家生态文明建设和现代林业建设,以及践行“一带一路”、乡村振兴和精准扶贫等国家战略中发挥着重要作用。当前,传统塑料行业面临非可再生资源依赖度高、能源消耗大、环境污染严重等挑战,随着世界经济的发展以及人们对环保的重视,各国政府和组织已启动多项“限塑禁塑”政策和措施并推广可持续塑料替代品的行动。竹子是一种加工单元多样、材性优良、可再生可降解的环保低碳优质生物质材料,具有很大的加工选择性和产品可设计性,可为相适应的以竹代塑产品开发提供多种可能和选择。作为一种环保型替代方案,以竹代塑逐渐受到政府、市场和消费者的青睐。2022年11月,中国政府同国际竹藤组织携手共同发起“以竹代塑”倡议,推动各国减少塑料污染,应对气候变化,加快落实联合国2030年可持续发展议程。2023年11月,《“以竹代塑”全球行动计划(2023—2030)》在首届以竹代塑国际研讨会开幕式上正式发布,提出以竹代塑六大行动目标、23项具体行动。中国向全世界发出“以竹代塑”的强音和保护生态环境的决心,多项以竹代塑决策陆续部署,为竹产业发展提供了有力支持。本研究基于我国竹资源和竹产业的优势特点以及传统塑料行业的绿色转型需求,分析以竹代塑替代方案的迫切需求和可行性;着重梳理汽车部件、家用电器壳体、冷却塔填料、管道管材、建筑装饰材、一次性餐具等典型重点行业产品现状及其以竹代塑加工技术和产品市场发展潜力,提出以竹代塑行动建议、发展趋势与展望,旨在为我国以竹代塑技术产品的推广和应用提供一定参考。

竹复合材料制备牙科纤维桩灭菌前后的力学性能变化及生物相容性研究

背景竹纤维是一种产量丰富的天然植物纤维,其力学性能可与玻璃纤维相媲美,是一种临床应用前景广阔的生物材料。目的研发一种低模量高强度的竹纤维复合材料作为牙科纤维桩材料。方法采用树脂传递模塑法制备竹纤维复合材料,将竹纤维复合材料随机分为两组,分别用于力学性能实验和生物相容性实验。力学性能实验分为对照组和灭菌组,对照组未灭菌,灭菌组通过121℃和2.2 MPa的高压灭菌器灭菌30 min。高精度微力学试验机分析灭菌前后竹复合材料的力学性能变化和断裂形式的荷载-位移曲线变化。扫描电子显微镜观察灭菌前后竹复合材料的表面形貌和断裂形貌。生物相容性实验包括CCK-8细胞毒性实验、细胞周期和凋亡实验、溶血实验。CCK-8细胞毒性实验分为阴性对照组、空白对照组和浸提液组,阴性对照组为正常培养基培养的细胞,空白对照组为无细胞的正常培养基,浸提液组为制备不同浓度(25%、50%、75%、100%)的竹纤维复合材料浸提液;细胞周期实验分为阴性对照组和处理组,阴性对照组为正常培养基培养的细胞,处理组为100%浓度的浸提液;细胞凋亡实验分为对照组和处理组,对照组为正常培养基培养的细胞,处理组为100%浓度的浸提液;溶血试验为实验组、阴性对照组和阳性对照组,实验组为100%浓度的浸提液,阴性对照组为0.9%氯化钠注射液,阳性组为蒸馏水,进一步验证竹纤维复合材料的生物相容性。结果未灭菌的对照组与灭菌组相比,弯曲模量[(9±2)GPa vs(11±4)GPa]和弯曲强度[(498±95)MPa vs(496±30)MPa]差异均无统计学意义(P>0.05)。载荷-位移曲线显示,未灭菌的对照组相比灭菌组有较好的断裂模式,未灭菌的对照组呈梯度破坏,灭菌组呈脆性断裂。扫描电镜显示,未灭菌的对照组和灭菌组的纤维和树脂表面形貌结合较好;未灭菌的对照组的断裂形貌为纤维拔出,灭菌组的断裂形貌为树脂基体的整体断裂。CCK-8结果显示,在短期内竹纤维复合材料100%浓度的浸提液吸光度值与阴性对照组相比,差异有统计学意义(P<0.01),100%浸提液的增殖能力最强。细胞周期结果显示,100%浓度的浸提液在第5天有较好的细胞增殖周期,与阴性对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。细胞凋亡结果显示,100%浓度的浸提液在第5天无诱导细胞凋亡的作用,与阴性对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。溶血试验表明,实验组竹纤维复合材料浸提液的溶血率为2.69%,溶血率<5%,与阳性对照组相比,差异有统计学意义(P<0.01)。结论灭菌前后的竹纤维复合材料力学性能相对稳定,且该复合材料具有良好的生物相容性,具有制备牙科纤维桩材料的潜力。

基于160 km/h电动车组的拉杆橡胶关节寿命提升研究

从速度为160 km/h的动力集中电动车组转向架的轴箱拉杆橡胶关节应用失效案例出发,通过优化产品结构来解决该轴箱拉杆橡胶关节的使用寿命问题。通过运行工况的边界条件和既有结构的失效原因进行分析,基于分析结果设定合理的预压量,并结合贴近式橡胶型面和易流式金属弧面设计,以及采用合适的橡胶层厚度等多方面进行结构优化。通过对比两种结构的有限元疲劳仿真分析结果,优化结构的橡胶应变降低了9.64%,疲劳损伤值降低了60%,橡胶关节的使用寿命将显著提升。最后通过疲劳试验验证,进一步佐证了优化结构后的橡胶关节疲劳性能的提升。试验结果显示:疲劳次数提升了3倍。经过初步评估,结构优化后的橡胶关节的疲劳寿命将由2~5年提升至8年,使得机车的运行可靠性得到改善,降低非必要的维修次数。优化设计的橡胶关节目前已在线运行近4年,各项性能表现良好。本优化设计可为其他径向变形较大的橡胶关节优化提供参考:径向预压量应与橡胶关节疲劳变形相当,避免橡胶受拉伸应力;针对径向位移较大的橡胶关节类产品,贴近式橡胶型面可以均衡橡胶表面应变,可有效缓解橡胶受载后出现褶皱现象,提升橡胶关节的疲劳寿命。

基于有限元仿真技术的轨道车辆锥形弹簧的结构优化研究

基于有限元仿真技术,对轨道车辆某型号锥形弹簧(以下简称锥形弹簧)的结构进行优化研究。结果表明:Ogden 4阶超弹本构模型分析精度较高,能很好地反映锥形弹簧的橡胶材料的大应变特性;与采用勾形橡胶型面的锥形弹簧相比,采用流线形橡胶型面的锥形弹簧可以避免其橡胶型面出现褶皱现象,消除应力集中点,延长锥形弹簧的疲劳寿命;采用喇叭口式隔板的锥形弹簧,可通过改变喇叭口半径大小灵活实现垂向刚度与横向刚度匹配,从而延长锥形弹簧的疲劳寿命。本研究为锥形弹簧的结构优化提供了新思路。

纤维含量对汽车内饰用夹层结构植物纤维增强PP复合材料性能的影响

分别以竹纤维(BF)/聚丙烯(PP)复合板、麻纤维(JF)/PP复合板为表层,聚氨酯(PUR)泡沫为芯层,经热压成型制备夹层结构植物纤维/PP复合材料,通过万能力学试验机、导热系数测定仪和驻波管吸声系数测试系统对不同纤维质量分数的夹层结构复合材料进行性能测试及表征。结果表明,PUR夹层结构BF/PP复合材料的力学性能与PUR夹层结构JF/PP复合材料接近,其导热系数≤0.044 W/(m·K),吸声性能良好,燃烧速度≤20.28 mm/min,满足主机厂对汽车内饰构件用材料的要求,且当植物纤维质量分数为40%时,PUR夹层结构植物纤维/PP复合材料的综合性能最佳。