基于全耦合的地表水土壤水运动与溶质运移数值模拟

为探究降水条件下水分与溶质在地表和土壤中的运动规律,分别采用二维扩散波方程和传统的三维Richards方程描述地面径流和土壤水分运动,选用双层结点法对两者进行耦合,根据达西定律和地表与土壤水中的溶质浓度,计算地面径流和土壤水分的溶质交换量,从而构建地表水土壤水运动与溶质运移全耦合数值模型。选取已发表文献中的物理模型实验进行数值模拟,算例1和算例2中地表径流数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差分别小于14.8%和21.5%,均方根误差分别小于0.147cm^(2)/s和0.833cm^(2)/s;算例2中径流硝态氮浓度的数值模拟结果和模型实验结果的平均相对误差小于24.7%,均方根误差小于1.334mg/L。物理实验和数值模拟所得地表径流量和溶质浓度数据的对比分析验证了模型的合理性和准确度。研究结果可为地表水土壤水水分运动与溶质运移耦合分析提供理论支持。

钛种植体表面石墨烯量子点改性二氧化钛纳米棒阵列的抗菌性能

为防止植入体细菌感染,通过水热法在钛种植体表面制备石墨烯量子点掺杂的TiO_(2)纳米棒阵列。采用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪和傅里叶转换红外光谱仪对纳米棒阵列进行表征,证明石墨烯量子点被成功掺杂到TiO_(2)纳米棒表面,纳米棒平均直径为60 nm,且纳米棒阵列的亲水性能得到明显改善。由于石墨烯量子点与纳米棒结构的协同作用,掺杂纳米棒阵列对变异链球菌表现出优良的抗菌能力,其抗菌率为97.8%。此外,掺杂纳米阵列还具有良好的生物相容性及成骨性能,在感染模型下依然可以促进新骨生成。

纳米银-二氧化钛填充树脂力学及光控抗菌性能研究

力学性能差和易引起细菌感染是牙科修复树脂在临床使用中所面临的主要问题。基于此,本研究通过合成具有良好光催化性能的银—二氧化钛(Ag-TiO_(2))纳米颗粒,并将其添加到复合树脂中,以期改善树脂的力学性能及光催化抗菌能力。首先,本文对Ag-TiO_(2)纳米颗粒及复合树脂的微观结构和化学成分进行表征。结果表明,Ag以单质和氧化态两种形式存在于Ag-TiO_(2)中,而Ag-TiO_(2)纳米颗粒又均匀分散在复合树脂中。本文进一步的力学实验结果显示,Ag-TiO_(2)的填充显著提高了复合树脂的力学性能。而抗菌实验结果表明,在660 nm可见光照射下,由于光催化作用,Ag-TiO_(2)纳米颗粒填充复合树脂10 min即可显示出优良的抗菌能力;而在无光照条件下,随着Ag离子的释放,Ag-TiO_(2)纳米颗粒填充复合树脂24 h后也可展现优良抗菌性能。综上所述,本研究为牙科复合树脂领域提供了抗菌新思路。