石墨烯与不锈钢微结构表面黏附行为的分子动力学模拟研究

石墨烯和不锈钢的黏附结合对石墨烯在不锈钢材料表面的应用有着重要的意义。不锈钢表面形貌会影响石墨烯的黏附行为,合理的微结构形貌和参数有利于石墨烯的黏附,提升不锈钢表面石墨烯的综合性能。本工作建立了矩形、波纹、半圆以及尖峰截面微结构不锈钢的分子动力学仿真模型,探究了微结构与石墨烯之间的黏附能以及竖直作用力,揭示了石墨烯在不锈钢表面的黏附机理。研究表明:石墨烯的黏附状态受微结构形貌和参数的影响。在仿真中微结构表面石墨烯处于完全黏附状态时,黏附能均达到最大值;在矩形和波纹截面微结构中,通过调节参数可以实现不同的石墨烯黏附状态;竖直作用力受到微结构形貌的影响显著,相同微结构形貌下不同黏附状态的石墨烯的竖直作用力相差很小;竖直作用力对石墨烯的约束贡献很小,水平作用力是保持石墨烯稳定黏附的主要因素。研究结果可为石墨烯在不锈钢表面的黏附应用提供理论指导。

金刚石表面生长石墨烯的纳观尺度机理研究进展

近年来,将石墨烯转移至金刚石表面形成的石墨烯/金刚石异质结构在精密制造、电子制造等领域展现出显著优势,但石墨烯本征特性会因转移至介电基材后缺陷和界面处的声子散射而明显减弱。因此,以金刚石作为衬底直接生长石墨烯成为获得高质量石墨烯/金刚石异质结构的一种全新尝试。虽然以金刚石作为衬底相比于其他介电材料拥有众多优势,但是现阶段在金刚石表面生长的石墨烯通常存在晶格缺陷多、畴区尺寸小等缺点,也缺乏纳观尺度下金刚石结构表面石墨烯生长的机理解析和理论指导。本文评述了在金属催化、非金属诱导和高温热解三种催化方式下金刚石表面生长石墨烯的纳观尺度机理研究进展,对不同催化方式下金刚石表面生长石墨烯的原子机理进行了总结,并对不同催化条件下生长石墨烯的典型结果进行对比分析,最后归纳了金刚石结构表面生长石墨烯研究所面临的关键问题与挑战,展望了基于金刚石表面石墨烯生长研究的发展方向,可为高质量石墨烯/金刚石异质结构的研究与应用提供有益借鉴。

单晶Cu纳米加工机理及其热效应的分子动力学模拟

基于大规模并行算法建立了单晶Cu纳米加工新型三维分子动力学仿真模型,采用Tersoff势、嵌入原子势(embeddedatom method,EAM)和Morse势分别描述刀具原子之间、工件原子之间和工件与刀具原子之间的相互作用.研究了纳米加工过程中系统的温度分布及其热效应的影响,从位错和温度的角度对切屑形成过程和纳米加工表面的形成机理进行了分析.模拟结果表明:位错的扩展方向和切屑的堆积方向均沿着与切削方向成45°方向(〈110〉晶向)运动;系统的温度分布呈同心形,切屑处温度最高,同时在金刚石刀具中存在较大的温度梯度;随着系统温度升高,工件材料具有热软化效应;切削速度和切削刃钝圆半径对系统的温度分布影响很大.

单晶铜纳米加工过程中热效应及缺陷结构的原子尺度模拟(英文)

基于建立的新型三维仿真模型,采用分子动力学方法模拟单晶铜(100)表面纳米加工过程,研究材料的去除机理和纳米加工过程中系统的温度分布与演化规律。仿真结果表明:系统的温度分布呈同心型,切屑温度最高,并且在金刚石刀具中存在较大的温度梯度。采用中心对称参数法区分工件中材料缺陷结构的形成与扩展。位错和点缺陷是纳米加工过程中工件内部的主要缺陷结构。工件中的残余缺陷结构对于工件材料的物理属性和已加工表面质量具有重要影响。位错的成核与扩展、缺陷结构的类型均与纳米加工过程中系统的温度有关。加工区域温度升高有利于位错从工件表面释放,使工件内部位错结构进一步分解为点缺陷。采用相对高的加工速度时,工件中残留缺陷结构较少,有利于获得高质量的加工表面。

西藏藏猪遗传多样性研究

采用mt DNA D-loop作为分子标记,对西藏的4个藏猪群体(林芝、山南、昌都和日喀则)遗传多样性进行了研究。结果表明,西藏藏猪mt DNA D-loop高变区A+T含量(62.90%)明显高于G+C含量(37.1%),富含A和T,存在碱基偏倚性。在长度为435 bp的序列中,共检测到20个变异位点,界定了26个单倍型,单倍型多样度(Hd)为0.705±0.021,平均核苷酸差异数(k)为1.231,核苷酸多样度(Pi)为0.002 83。其中,Hd、k和Pi在昌都藏猪群体中最高,日喀则藏猪最低。此外,Hap1和Hap3单倍型是4个群体的共享单倍型,表明4个藏猪群体存在两个共同的母系祖先单倍型。

晶体材料纳米切削加工机理的研究

纳米加工技术己成为国家科学技术发展水平的重要标志，国防战略发展和纳米级高精度、高质量、低损伤尖端产品的迫切需求，促进了纳米加工技术的快速发展。在纳米尺度，理解材料的变形、去除机理对于加工高质量的微纳器件至关重要，多晶材料作为制造微纳器件的主体，具有晶粒尺寸较小、大比例晶界和缺陷结构极少的特征，但目前对于多晶材料的去除机理仍缺乏研究基础和理论依据。纳米DnT实验由于研究对象尺寸达到纳米量级，存在加工过程中材料的组织结构变化及缺陷演化难以动态观测和控制，可重复性差等问题，使之难以获得满意结果。从而科学计算和计算机仿真技术成为研究纳米加工技术的重要方法及必不可少的纽带和工具。但由于原子间的作用力比较复杂、求解困难、计算量大，以往的研究普遍采用理想条件、简化模型的方式进行预测，且与实际加工环境不符，预测结果出入较大。本文采用分子动力学方法和蒙特卡罗方法等仿真理论，基于实验数据建立贴近实际的晶体材料微观结构仿真模型，研究纳米晶体材料加工及其变形机理。这项研究对于理解晶体材料的超精密加工、纳米加工及其力学行为等方面具有重要的理论价值，对于微纳器件加工具有现实指导意义，为纳米晶体加工制造技术提供必要的理论支撑，能够有效的促进纳米加工制造业的发展。

贮箱多余物微激振清理机理与仿真分析

贮箱内壁多余物的控制与清理一直是运载火箭制造过程中的技术难点、风险点和薄弱环节。通过对贮箱内壁复杂结构多余物清理的难题进行梳理,结合多余物的种类、尺寸、吸附脱附机理,提出了一种基于贮箱翻转台的新型超声微激振多余物清理方案,从仿真分析的角度揭示其清理机理,并结合微激振器结构参数对清理效果的影响进行分析,获得最佳设计参数,并完成微激振器阵列的布置方案。

改良抗酸染色法在结核性浆膜炎临床诊断中的价值

目的应用改良的抗酸染色法(改良法)对确诊的结核性浆膜炎患者进行回顾性诊断,并与传统的抗酸染色法(传统法)相比较,以评估改良法对结核性浆膜炎的临床诊断价值。方法 48例确诊结核性浆膜炎患者的浆膜腔积液同时送检改良法和传统法。其中,胸腔积液33例,腹腔积液15例。全部患者浆膜腔积液均为首次采集,采集时未经抗结核治疗(未治疗)患者28例,已进行抗结核治疗(已治疗)患者20例。结果 48例患者改良法和传统法抗酸杆菌检出率分别为58.33%(28/48)和6.25%(3/48),两者差异有统计学意义(P=0.000);28例未治疗患者改良法抗酸杆菌检出率为71.43%(20/28),显著高于传统法3.57%(1/28,P=0.000);已治疗患者改良法抗酸杆菌检出率为40%(8/20),明显低于未治疗患者(P<0.05)。改良法和传统法阳性标本细胞外均检出抗酸杆菌,改良法检出胞内菌,传统法则均未检出。结论改良法显著提高了抗酸杆菌的检出率。而胞内菌的检出,对于判定细菌的存在则更具特异性。改良法极大地提高了诊断率,对于结核性浆膜炎患者的早期诊断和治疗,具有很高的临床应用价值。

超洁净制造的研究与发展

制造学科是随着科学的演进和技术的进步不断地发展和变化的一个学科。结合激光聚变、电子制造、航空航天以及医疗器械等领域对洁净的需求,首次提出了超洁净制造的新概念,并对超洁净制造的内涵进行了界定。在上述相关领域中,表面污染物的演化和演变将对器件的性能和功能产生重要的影响。采用制造领域的新方法和新手段获得超洁净表面,并实现其工作时超洁净状态的维持是制约上述领域发展的瓶颈问题。在综合分析超洁净制造应用领域的基础上,提出超洁净制造基础理论和关键技术研究所面临的挑战,分析超洁净制造的技术内涵和研究内容,并针对相关领域中高洁净度的获得和保持技术进行了剖析。最后,提出超洁净制造未来发展的科学问题。旨在通过超洁净制造的研究为制造科学与工程提供新的发展思路,拓展并提升其应用的领域,服务于重大科学工程和重要技术领域的发展。

不同剂量地塞米松对兔海水淹溺性肺水肿血清氧自由基的影响

目的探讨不同剂量地塞米松对兔海水淹溺性肺水肿(pulm onary edem a of seaw ater drow ning,PE-SW D)的治疗作用及其机制。方法 40只家兔随机分为4组:对照组(C G)、海水淹溺组(SG)和不同剂量地塞米松治疗组(D G 1:0.2 m g/kg,D G 2:1 m g/kg)。SG组兔给予气管内灌注3 m L/kg海水,D G 1及D G 2组在C G组的基础上分别静注0.2 m g/kg、1 m g/kg地塞米松。于淹溺前及淹溺后30 m in,120 m in进行动脉血气分析,淹溺后120 m in采血、收集肺泡灌洗液并取肺组织,测定肺湿/干重比、肺泡灌洗液蛋白含量,以生化法测定血清一氧化氮(N O)、丙二醛(M D A)、总超氧化物歧化酶(T-SO D)含量,观察肺组织病理形态并计算肺损伤病理评分。结果与C G组比较,SG、D G 1、D G 2组在淹溺后30 m in PaO 2显著下降(P<0.01),但在淹溺后120 m in,D G 1及D G 2组较SG组PaO 2明显增高(P<0.05);在淹溺后120 m in,D G 1及D G 2组较SG组肺湿/干重比、肺泡灌洗液蛋白含量及肺损伤病理评分显著下降(P<0.05),但D G 1组与D G 2组之间比较无明显差异(P>0.05);与C G组比较,SG组血清N O 2-/N O 3-和M D A含量显著增高(P<0.01),SO D含量显著下降(P<0.01),但D G 1及D G 2组与SG组比较,N O 2-/N O 3-和M D A含量明显下降(P<0.05),SO D含量明显增高(P<0.05),但两组之间差异无显著性(P>0.05)。结论地塞米松可改善兔海水淹溺性肺水肿的缺氧、减轻肺损伤程度,但增加剂量并不能增加治疗效果,其作用机制复杂,部分与提高血清抗氧自由基水平,抑制脂质过氧化反应有关。

纳米加工过程中金刚石刀具磨损研究的新进展

总结和分析了近几年来国内纳米加工过程中金刚石刀具磨损的研究方法,简要阐述了分子动力学模拟的基本原理及其应用情况,评述了分子动力学等模拟方法在金刚石刀具的热及化学磨损等方面的最新研究进展,指出了目前研究过程中存在的一些问题,以及今后研究中值得注意的几个发展方向.

兔海水淹溺性肺水肿与钠钾-ATP酶的关系及不同剂量地塞米松对其影响

目的:探讨海水淹溺性肺水肿与肺钠钾-ATP酶的关系及不同剂量地塞米松对其影响。方法:将40只家兔随机分为4组:对照组(CG)、海水淹溺组(SG)和不同剂量地塞米松治疗组(DG1:0.2mg/kg、DG2:1mg/kg)。SG组兔给予气管内灌注3ml/kg海水,DG1、DG2组在CG组的基础上分别静注0.2mg/kg、1mg/kg地塞米松。于淹溺前及淹溺后30min、60min、120min进行动脉血气分析,淹溺后120min测定肺湿/干重比、肺泡通透指数及钠钾-ATP酶,观察各组兔肺脏在治疗前后光镜、电镜下的改变并计算肺损伤病理评分。结果:与SG组比较,DG1、DG2组在淹溺后60min、120min PO2明显升高(P<0.01),在淹溺后120min肺湿/干重比、肺泡通透指数及肺损伤病理评分明显下降(P<0.05),但DG1组与DG2组之间比较无显著性差异(P>0.05)。使用地塞米松干预后,DG1、DG2组钠钾-ATP酶活性明显增高,与CG及SG组比较均有明显差异(P<0.05)。从形态学上观察,SG,DG1及DG2组动物均可见肺毛细血管淤血,肺泡型、型上皮细胞受损,但SG组动物损伤相对较重。结论:地塞米松可改善兔海水淹溺性肺水肿的缺氧及减轻肺水肿,但增加剂量(1mg/kg)并不能增加治疗效果,其机制可能与地塞米松上调肺组织钠-钾-ATP酶有关。

禾本科8种牧草DNA条形码通用序列筛选

DNA条形码技术是利用DNA保守片段对物种进行快速准确鉴定的新兴技术。本研究根据GenBank中禾本科牧草matK和rbcL基因的核苷酸序列,设计4对通用引物,建立并优化了针对禾本科7个主要牧草属8种牧草11个样品[高丹草（Sorghum bicolor×S.sudanense）、玉米（Zea mays）、针茅（Stipa capillata）、＂贝克＂多年生黑麦草（Lolium perenne‘Plxie）、＂凯帝莎＂多年生黑麦草（L.perenne‘Caddieshack’）、甘肃羊茅（Festuca kansuensis）、＂百琪＂紫羊茅（F.rubra‘Bargena’）、＂梦神＂紫羊茅（F.rubra‘Maxima’）、＂百胜＂草地早熟禾（Poa pratensis‘Barvictor’）、＂钻石＂草地早熟禾（P.pratensis‘Diamond’）和芨芨草（Achnatherum splendens）]的目的片段的扩增条件。对扩增产物进行测序和分析,经分别比对,筛选出8种牧草的4个标记位点5’端和3’端保守序列。对各标记位点保守区内的核苷酸进行单核苷酸多态性（SNPs）的单倍型分析。结果表明,matK1、matK2、matK3分别有6个单倍型（H1^A、H1^B、H1^C、H1^D、H1^E和H1^F）、7个单倍型（H2^A、H2^B、H2^C、H2^D、H2^E、H2^F和H2^G）和3个单倍型（H3^A、H3^B和H3^C）,rbcL基因有5个单倍型（H4^A、H4^B、H4^C、H4^D和H4^E）。根据matK（matK1、matK2、matK3）和rbcL基因筛选的4个标记位点为8种牧草建立了相对应的特异DNA识别码。本研究可为混合禾本科牧草饲料中的高粱属、玉蜀黍属、芨芨草属、针茅属、黑麦草属、羊茅属和早熟禾属的8种牧草准确识别提供分子水平上的科学依据。

纳米微结构表面与石墨烯薄膜的界面黏附特性研究

石墨烯性能的发挥受石墨烯表面形貌的影响,而石墨烯表面形貌则与基底密切相关.石墨烯在纳米微结构表面的吸附与剥离可以为石墨烯的功能化制备和转移提供理论基础.分子动力学模拟能提供石墨烯在纳米微结构表面的吸附构型和剥离特性等详细信息,可以弥补实验的不足.本文利用LAMMPS分子动力学模拟软件,从吸附能角度研究了石墨烯在矩形微结构表面的黏附特性,并进一步探讨了石墨烯从矩形微结构表面剥离的行为.研究表明:石墨烯的吸附构型在矩形微结构表面的转变是连续的,但由部分贴合状态向完全贴合状态的转变是一个反复的过程,当石墨烯完全贴合微结构表面时吸附能最大;从微结构表面剥离石墨烯时,剥离力会出现周期性的波动.剥离过程表现为两种形式:完全贴合时,石墨烯是直接滑过槽底;而当悬浮构型或部分贴合构型时,石墨烯是直接从微结构表面分离.本文给出了平均剥离力随微结构尺寸参数变化的理论公式,该公式与模拟结果拟合较好.此外,随着剥离角度的变大,平均剥离力先变大后变小,从平整基底表面剥离具有Stone-Wales缺陷结构的石墨烯会使剥离力变大.研究结果可为探究石墨烯在纳米微结构表面的剥离行为、揭示其黏附机理提供理论参考.

基于分子动力学模拟的金属材料纳米加工机理研究进展

微纳器件已经广泛应用于光学、电子、医学、生物技术、通信、航空航天等领域,研究金属材料在纳米尺度下的变形特性及材料的去除机理对实现微纳器件的功能具有重要意义。利用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法可以实现对纳米加工过程的“实时在线”观察,从而能够更好地理解金属材料的纳米加工机理。从纳米压痕和纳米加工两个方面,阐述近年来金属材料纳米加工机理的研究进展,指出目前MD模拟方法的一些不足并提出几个改进建议。

引入猪种与合作藏猪mtDNA D-loop的遗传多样性

测定并分析了杜洛克猪、长白猪和大白猪3个引入猪种及合作藏猪共178个个体的线粒体DNA D环(mt DNA D-loop)高变区核苷酸序列,研究引入猪种对合作藏猪遗传资源的影响.结果表明:合作藏猪核苷酸多样度和平均核苷酸差异系数均低于杜洛克猪和大白猪,仅高于长白猪,而其单倍型多样度高于3个引入猪种.单倍型分析结果表明:合作藏猪仅分布在亚洲单倍类,杜洛克猪和大白猪同时具有亚洲和欧洲两个单倍类,欧洲起源猪种没有入侵到合作藏猪母系.

基于分子动力学模拟的铜晶面石墨烯沉积生长机理

化学气相沉积法是大面积、高质量石墨烯沉积制备实践中的重要方法.本文采用分子动力学仿真技术,模拟了利用化学气相沉积法在铜(111)晶面制备石墨烯的过程,研究揭示了石墨烯在铜(111)晶面上的微观生长机理.研究结果表明:石墨烯的沉积生长可描述为第一阶段的二元碳、三元碳和碳链形成阶段,以及第二阶段的碳环生成以及缺陷愈合阶段.研究发现沉积过程中的高温能够给碳原子提供足够的能量,使其越过两个阶段之间的能量障碍,实现石墨烯的沉积生长.探究了温度与碳沉积速率对石墨烯的影响,发现温度的影响主要体现在石墨烯的缺陷以及表面平整度两个方面.在1300 K的温度下生长的石墨烯缺陷较少,平整度最好.碳沉积速率会影响石墨烯生长过程中出现的缺陷,仿真获得了石墨烯最佳表面平整度时的碳沉积速率为5 ps^–1.本文的研究结果对铜基底表面化学气相沉积法制备石墨烯的实际应用具有指导意义.

延迟焦化装置焦炭塔适宜设计气速探讨

结合延迟焦化装置实际,利用工程中的物料输送模型计算了延迟焦化装置焦炭塔设计的最大允许气速并分析了影响设计气速的因素。同时提出:模型中修正系数最终确定应根据不同的原料并有大量的实验数据作为支撑,如果知道进行焦化反应的焦炭塔中焦粉和中间相液滴的粒度分布,就可应用微分方法计算出焦炭塔气速和焦粉夹带量的关系。运用该模型分析和计算焦炭塔最大允许气速对焦炭塔的工艺设计具有一定的现实意义。

纳米切削多晶铜的分子动力学仿真研究

采用Voronoi方法建立了多晶铜切削模型,基于分子动力学方法实现了多晶铜纳米切削加工的二维分子动力学仿真。分别选用EAM势函数和Morse势函数来计算工件原子间以及工件原子和刀具原子间的相互作用。对切削过程和切削力的变化进行了分析,发现晶界会阻止位错向晶粒内部传播,在已加工区域表面,前一晶粒中的原子会随刀具运动到下一晶粒中形成晶界,切削过程中切削力随时间波动剧烈,并在晶界处会出现瞬时的峰值。

基于PMAC多轴运动控制器的自动铝带绕片机数控系统设计

本文介绍了基于PMAC多轴运动控制器的自动铝带绕片机数控系统的软硬件设计。系统运行于windows平台,采用PCI总线通讯的上下位机双CPU的开放式数控系统模式,在VisualC++环境中,利用面向对象的思想进行软件设计,实现了人机接口的定制和实时控制加工部件的参数化,提高了控制系统的柔性和代码的可维护性。