纳米硅溶胶−EVA−粉煤灰水泥基复合浆材配比正交优化及对其物性的影响

针对传统水泥基浆材不能满足煤矿大变形巷道注浆加固实际需求的难题,通过添加纳米硅溶胶、乙烯−醋酸乙烯共聚物(EVA)和粉煤灰对普通硅酸盐水泥进行改性获得高性能复合浆材。采用正交试验和极差分析法系统研究复合浆材物理力学性能的变化规律,确定最优配比,并进一步分析最优配比复合浆材与纯水泥的物性差异,构建复合浆材的水化反应机理模型,阐明其加固破碎岩石的力学特性。研究结果表明,复合浆材最优配比为:水灰比0.7,粉煤灰掺量15%,硅溶胶掺量2%,EVA掺量7.5%;相较于纯水泥,复合浆材流变性略有下降,但浆液稳定性、力学性能等均有显著提升,初凝时间缩短了38.9%,终凝时间缩短了53.8%,析水率降低了60%,结石率提高了3.3%,单轴抗压强度提高了39.1%,抗拉强度提高了97.2%,拉压比提高了41.7%;硅溶胶和粉煤灰在不同时期与Ca(OH)2发生火山灰反应生成更多水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(CA-H),促进复合浆材的水化反应,并加速EVA成膜,使结石体更加致密;复合浆材注入量和胶结体单轴抗压强度均随注浆压力的增大而增加,随Talbot指数的增加,抗压强度先增大后减小,破坏形式多呈鼓状,剪胀变形明显;当注浆压力大于2 MPa,Talbot指数为0.5时,胶结体强度较大,破坏较小。本研究为水泥基复合浆材早期强度、增韧改性提供了可行途径。

SiO_(2)气凝胶/环氧树脂/酚醛树脂复合材料性能研究

为拓宽SiO_(2)气凝胶(SA)的应用领域,以E-51环氧树脂(EP)、SA作为添加剂,采用常压干燥法,逐次与酚醛树脂(PF)、环氧树脂/酚醛树脂材料(EP/PF)混合,制备出SiO_(2)气凝胶/环氧树脂/酚醛树脂(SA/EP/PF)复合材料,通过傅立叶变换红外光谱、比表面积、孔径及力学性能测试,研究了SA、EP对PF隔热性能、力学性能的影响。结果表明:环氧树脂嫁接到酚醛树脂分子中,可改善酚醛树脂的力学性能,当环氧树脂添加量为20%时,最大拉伸强度提高了66%,最大弯曲强度提高了62.5%;当SiO_(2)气凝胶添加比例为1%时,SiO_(2)气凝胶/环氧树脂/酚醛树脂复合材料的导热系数最小,低至0.3185W/(m·K),隔热性能相比酚醛树脂提升16.14%,为SiO_(2)气凝胶推广应用提供了理论依据。

两次采动影响下小煤柱巷道切顶卸压围岩控制技术

为解决多次采动影响下留小煤柱巷道矿压显现剧烈、围岩变形量大的问题,提出了“切顶卸压+顶、帮锚索补强”联合控制技术。以贾家沟煤矿10115运输巷为工程背景,分析了切顶卸压位置、高度与巷道围岩垂直应力分布的关系,给出切顶卸压关键参数,并研究了留小煤柱巷道在切顶卸压后受两次采动影响下的矿压显现规律。结果表明:切顶卸压后,煤柱上的应力峰值随切顶深度的增加呈指数降低;10115运输巷在邻近工作面一次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出无变形、缓慢变形、快速变形和围岩稳定的变化规律,本工作面二次采动过程中巷道围岩变形依次呈现出明显变形和剧烈变形的规律;巷道围岩在受二次采动影响时变形更加剧烈,巷道变形量为一次采动时的3.0~7.5倍。

SiO_(2)气凝胶/酚醛树脂复合材料隔热性能研究

为了拓展酚醛树脂的工程应用,采用SiO_(2)气凝胶添加相,使用直接混合的常压干燥法制备了不同比例SiO_(2)气凝胶/酚醛树脂复合材料,通过红外光谱、比表面积及孔径分析对该复合材料的隔热性能进行研究。结果表明:SiO_(2)气凝胶以填充酚醛树脂中大孔的方式与酚醛树脂聚合,形成更加密集的网络,导致酚醛树脂的平均孔径明显下降,使导热系数明显下降,当SiO_(2)气凝胶含量为1%时,复合材料的导热系数最小,达到0.3331W/(m·K),相比酚醛树脂的隔热性能提高了12.30%,隔热性能最优,为酚醛树脂在隔热应用中提供了理论支持。

基于响应面法的镁合金轮毂等温成形过渡区折叠缺陷的预测

目的 大尺寸镁合金汽车轮毂塑性在加工过程中易出现折叠等缺陷,为获得合格的轮毂锻件,对镁合金轮毂等温成形工艺参数与折叠缺陷长度的影响关系进行研究。方法 基于轮毂复杂的几何结构,设计了三步成形工艺方案,通过成形试验测试判断出折叠缺陷产生位置,选取影响轮毂折叠缺陷的压下量h、挤压温度t、挤压速度v与摩擦因数μ作为设计变量,构建了轮毂最大折叠长度Llap的目标函数关系式。结合响应面法的线性模型和Design Expert软件,对设计变量进行了参量约束条件下的多目标优化,制备出合格的镁合金轮毂锻件。结果 基于成形试验得到折叠缺陷产生位置为轮辐和轮缘结合处;基于响应面法和有限元分析,可知压下量对折叠缺陷长度Llap影响最大;根据拟合结果得到的回归线性模型,其折叠缺陷回归系数为0.965 4,可靠性较高。结论 建立了镁合金轮毂锻件成形过程中工艺参数对折叠缺陷长度的线性回归模型,获得了关于折叠长度的最小值,为消除轮毂锻件中的折叠缺陷提供了理论依据。

基于智慧教学的金属材料工程专业实验体系建设

互联网、大数据和云计算等新一代信息技术的快速发展为智慧教学提供了技术基础。现有金属材料工程专业的实验体系存在着实验相对孤立、缺乏全局规划设计的问题,导致学生无法得到系统性实验训练。针对这一问题,提出了采用智慧教学的方法,对实验进行全局规划设计,将多门实验课打通、串联起来形成一个有机整体,构建“材料制备-加工-热处理-性能表征”全链条贯通的实验体系。基于智慧教学的一体化实验体系的建立,打破了传统实验之间的壁垒,有利于学生建立完整的实验知识和技能体系;节约了教学时间,提高了教学效率;便于精准掌握教学情况,提出改善教学效果的策略。

注射泵泵头结构的多目标优化设计

目的应用正交试验、计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析以及多目标优化设计方法NSGA-Ⅱ,提高注射泵泵头流道的流量稳定性。方法对注射泵泵头流道结构中的柱塞杆腔通径、出口单向阀通径以及两者间的连接腔通径3个结构参数做正交试验设计、CFD分析,并针对流阻、流速做NSGA-Ⅱ多目标优化设计。结果获得了低流阻的、宽流速范围的优化注射泵泵头结构参数。在Pareto最优解集中,可选取流道流阻最小时和流道流速最大时对应的注射泵泵头结构参数最优解。结论对注射泵泵头流道流阻、流速影响最大的结构参数为连接腔通径,且柱塞杆腔通径和出口单向阀通径两个参数的灵敏度接近。减小柱塞杆腔通径、出口单向阀通径以及连接腔通径,能够有效降低因高压工况带来的泵头流道流动阻力;适当增大柱塞杆腔通径、出口单向阀通径以及连接腔通径,能够有效地增大出口流速,从而提高注射泵泵头流道的流量稳定性。

猪伪狂犬病病毒gE蛋白的真核表达及其活性鉴定

为制备猪伪狂犬病病毒(PRV)gE重组蛋白并评估其抗原活性,将优化的PRV gE基因胞外区插入真核表达载体pCMV并在其C端加入Hexa-His标签,构建真核表达质粒pCMV-gE;将重组质粒转染HEK293F细胞,Dot blot鉴定转染细胞中gE重组蛋白的分泌表达;利用镍亲和层析和凝胶过滤层析从转染细胞培养上清中纯化gE表达蛋白;以SDS-PAGE和Western blot鉴定gE重组蛋白,利用PRV阳性血清以ELISA分析gE重组蛋白的抗原活性,通过去糖基化酶PNGase F鉴定其糖基化修饰及其对抗原活性的影响。Dot blot结果显示,gE重组蛋白通过自身信号肽实现在细胞培养上清的分泌表达,其表达量在转染96 h达到峰值。SDS-PAGE和Western blot结果显示,从细胞培养上清中纯化获得gE重组蛋白纯度约为90%,经去糖基化酶PNGase F处理的gE重组蛋白分子质量显著降低。间接ELISA结果显示,gE重组蛋白检测PRV阳性血清的抗体效价为1∶12800;PRV阳性血清对gE蛋白的检出限为31.25 ng/mL,其抗原活性是原核表达的4倍。对临床血清的检测结果显示,基于gE重组蛋白的ELISA与IDEXX抗体检测试剂盒的符合率为96.5%。综上,在真核细胞中分泌表达了具有高表达量、高纯度、高活性和糖基化修饰的gE重组蛋白,在PRV感染鉴别检测中具有良好的应用潜力。

双层近距离坚硬顶板切顶成巷围岩控制技术

针对双层近距离坚硬顶板下切顶参数不合理导致的沿空留巷围岩大变形问题,通过现场监测、理论分析和离散元模拟,以柏沟煤业090109运输巷道为工程背景,阐明双层近距离坚硬顶板沿空留巷矿压显现特征和机制,分析保持围岩稳定的必要条件,提出合理的切顶高度、角度和顶板强化支护技术。综合实际条件确定090109运输巷道切顶卸压高度和角度分别为6 m和15°;现场监测数据表明,结合顶板锚索强化支护技术后,顶底板与实体煤帮位移较原巷道围岩控制方案分别减少了35.3%和49.9%,围岩稳定时滞后工作面距离减少了55.2%。研究成果为双层近距离坚硬顶板下切顶留巷提供可行性依据。

综放工作面小煤柱动压巷道切顶卸压-锚注加固协同控制技术研究

针对多层坚硬顶板综放工作面留小煤柱巷道围岩变形破坏严重的问题,提出了动压巷道切顶卸压-锚注加固协同控制技术。以付家焉煤业10103运输巷为工程背景,通过矿压监测分析了多层坚硬顶板留小煤柱巷道的围岩变形规律,围岩变形经历3个阶段:微变形阶段(超前50 m)、缓慢变形阶段(+50~-125 m)、快速变形阶段(-125 m之后)。结合地质力学测试,揭示了小煤柱巷道的大变形机理主要有3个:留小煤柱巷道围岩力学强度较低、多层坚硬顶板结构失稳产生的大动载、巷道原有支护参数不合理等。基于此提出了切顶卸压-锚注加固协同控制技术,给出了关键参数,并进行了工业性试验,采用该技术后的顶底与两帮变形量分别减小了71.9%与72.4%。

近距离煤层错层位切顶卸压护巷技术

针对近距离煤层开采时,上层煤开采会对下层煤产生采动影响,导致下层煤邻近回采巷道围岩变形等问题,提出了近距离煤层错层位切顶卸压护巷技术。分析了错层位切顶卸压护巷技术原理,推导出近距离煤层错层位切顶高度的计算公式,给出错层位切顶的关键参数,研究了错层位切顶卸压护巷效果。结果表明:通过错层位切顶主动调控顶板断裂位置可缩短悬臂梁长度,同时切落后的岩石因受到采空区与夹层的缓冲作用减少能量向下传递,有效保护了下层巷道的围岩稳定;错层位切顶高度的确定需考虑顶板垮落的矸石对本层位空区与下分层空区的充填效果,以及层间岩石的垮落影响。现场工业性试验发现,错层位切顶后,动压巷道底鼓量由3.0 m降至0.5 m左右,降幅为83%。

固体颗粒介质成形工艺进展

随着航空航天和汽车工业的发展,对制件的高强度、轻量化等要求越来越高。固体颗粒介质成形工艺作为一种先进的材料成形技术应运而生,具有成形极限高、密封要求低、成形质量高、模具成本低等突出优点。本文介绍了固体颗粒介质成形原理及应用范围,分析了该工艺的特点及优势,讨论了成形性能的影响因素,并对该技术的发展趋势提出了展望。

纳米硅溶胶改性水泥基材料性能及机理分析

针对普通水泥基材料存在早期强度低、抗变形能力弱等问题,通过纳米硅溶胶对水泥基材料进行改性,采用电液伺服万能试验机、X射线衍射及扫描电镜等手段对纳米硅溶胶改性不同水灰比水泥基材料的流动性、结石率、单轴抗压强度、弹性模量、水化产物及微观形貌进行研究。结果表明:硅溶胶掺量在0.5%以内、水灰比小于1.0时可显著提高水泥浆液的流动性,最大提高20.24%;结石率随着纳米硅溶胶掺量的增加而增大,且硅溶胶对水灰比大于0.7浆液的结石率提高明显,最大提高24.49%;当硅溶胶掺量为2%时,结石体的抗压强度增幅最大且随着养护龄期的增加,硅溶胶对试样强度的增幅效果逐渐减弱;纳米硅溶胶的掺入促进水泥基早期的水化反应,与水化产物反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H)并使微观形貌更加致密,使结石体的早期抗压强度及弹性模量显著提高;纳米硅溶胶通过缩短诱导期以及在颗粒空隙中为C-S-H提供成核位点促进水化反应,提高水泥基材料性能。

H9N2亚型禽流感病毒中和单克隆抗体的制备与应用

为建立H9N2亚型禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)免疫层析快速检测技术,本研究以差速离心法纯化H9N2亚型AIV免疫BALB/c小鼠,将免疫小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞SP2/0进行细胞融合和HAT选择性培养;以H9N2亚型AIV感染MDCK细胞建立异源免疫过氧化物酶单层细胞试验(IPMA)的单克隆抗体检测方法,通过对杂交瘤细胞的IPMA筛选和连续克隆化筛选鉴定抗H9N2亚型AIV中和性单克隆抗体;以胶体金标记HA单克隆抗体,配对HA单克隆抗体和羊抗小鼠IgG为检测线和质控线,制备H9N2亚型AIV快速检测试纸条,测定其特异性和敏感性。结果显示,获得了11株稳定分泌抗H9N2亚型AIV单克隆抗体的杂交瘤细胞,其单克隆抗体腹水IPMA效价在1.28×10^(-4)至2.56×10^(-5)之间。单克隆抗体3A2、5H6、6B8、7E10和9G12血凝抑制试验(HI)显示血凝抑制活性,其(HI)效价在6log2~9log2之间。单克隆抗体3A2、6B8和9G12在病毒中和试验中对H9N2亚型AIV有显著病毒中和活性,中和效价分别1∶6400、1∶25600和1∶25600。Western blotting结果提示,该中和单克隆抗体识别HA蛋白线性抗原表位。利用配对单克隆抗体3A2和9G12研制的H9N2亚型AIV检测试纸条检测H9N2亚型AIV尿囊液的效价为9log2,灵敏度与经典血凝试验(HA)相当,与其他亚型AIV(H1、H3、H5、H7),以及新城疫病毒和鸡传染性法氏囊病病毒等相关病毒均无交叉反应。本研究制备了具有病毒中和活性的抗H9N2亚型AIV单克隆抗体,并初步研制了H9N2亚型AIV检测试纸条,为H9N2亚型AIV新型疫苗研制和快速检测奠定良好的研究基础。

钛-铝层状复合板冷塑性变形过程损伤演化行为

基于原位拉伸试验方法,对钛-铝层状复合板冷塑性成形过程中的损伤演化行为进行了研究。获得了钛-铝层状复合板在拉伸变形过程中微裂纹的萌生和扩展规律,研究了钛-铝层状复合板界面区、钛层、铝层的拉伸断口形貌,揭示了钛-铝层状复合板冷塑性变形过程中界面区和各异质层的损伤演化机制。研究结果表明:裂纹首先在钛-铝层状复合板的界面区萌生、扩展和连接,导致钛层和铝层发生分层;随后,裂纹由界面区向钛层扩展,当钛层发生断裂后裂纹由界面区向铝层扩展。界面区的断裂呈典型的脆性断裂。

猪瘟病毒E^(rns)/E2融合蛋白间接ELISA抗体检测方法的建立及评价

为了建立猪瘟病毒(CSFV)血清抗体检测方法,将CSFV E^(rns)和E2蛋白主要抗原区串联表达的编码核酸序列克隆至原核表达载体pET-32a中,转化大肠杆菌Rosetta TM2(DE3)构建重组表达菌。SDS-PAGE、Western blot鉴定及蛋白质可溶性分析结果显示,表达的E^(rns)/E2蛋白分子质量约为43 ku,能够被CSFV阳性血清识别,主要以包涵体形式存在。通过快速稀释法复性了纯化的包涵体蛋白,复性效率大于40%。以纯化复性的E^(rns)/E2蛋白为包被抗原,经优化各反应条件,建立了间接ELISA检测CSFV抗体方法(E^(rns)/E2-ELISA)。特异性、敏感性和重复性试验结果表明,建立的检测方法特异性强、敏感性高、重复性好。利用建立的E^(rns)/E2-ELISA检测方法对121份随机采取的临床血清样本进行检测,与IDEXX CSFV抗体检测试剂盒相比,E^(rns)/E2-ELISA检测方法符合率为86.78%,敏感性为92.11%,特异性为77.78%。利用建立的E^(rns)/E2-ELISA检测方法和IDEXX CSFV抗体检测试剂盒同时评价CSFV C株疫苗免疫的4只30日龄健康仔猪抗体消长规律,可分别于免疫后7 d和14 d开始检出阳性,35~42 d抗体水平达到高峰,49~56 d抗体趋于稳定。

IPMA筛选猪繁殖与呼吸综合征病毒单克隆抗体方法研究

为了得到一种能够高通量检测细胞培养物的方法,并将其用于筛选特异性强、敏感度高的抗猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)单克隆抗体。用每孔能感染约100个细胞的病毒量接种单层覆盖96孔板的Marc-145细胞,12h后用含3%H2O2的甲醇固定细胞,以制备免疫过氧化物酶单层细胞试验(IPMA)反应板。以100μL/孔的量将融合后继续培养10d的杂交瘤细胞的培养上清加入至IPMA反应板,以辣根过氧化物酶标记的羊抗鼠IgG-HRP作为二抗,以3-氨基-9-乙基咔唑(AEC)作为显色底物,于倒置显微镜下进行观察。结果表明,共筛选出1D1、7G8等39份PRRSV单克隆抗体,这39份单抗能够使PRRSV中高致病毒株HN07-1和经典毒株BJ-4感染的Marc-145细胞被特异性染色,而对猪瘟病毒、猪伪狂犬病毒、猪流行性腹泻病毒感染的Marc-145细胞无交叉染色。因此,构建的IPMA方法能够敏感、准确地捕捉到PRRSV单克隆抗体。

电化学强化无烟煤瓦斯解吸特性及其机理

介绍自主研制的电化学强化煤岩气解吸试验装置,该装置主要由高压注气系统、真空脱气系统、电化学作用系统、环境温度测控系统和数据采集系统等5部分组成。该装置的创新性如下:特殊研制了一种耐酸碱腐蚀且绝缘的吸附解吸罐,内设电解液腔与电极定位环,实现了电化学作用场的施加;吸附解吸罐的两端盖均有出气孔和注液孔,配合电化学作用系统可研究电解液在煤岩孔裂隙中定向移动并驱替气体的过程,是建立煤岩流体电动力学这一新理论较为关键的试验装置。采用该装置进行不同酸碱度电解液的电化学强化无烟煤瓦斯解吸试验,结果表明:在酸性电解液中,阳极侧的瓦斯解吸率较阴极侧高,而在中性或碱性电解液中,阳极侧解吸率较低;随电解液p H的升高,瓦斯最终解吸率增大,由61.84%增至87.26%,平均解吸速率提高5.59倍。这是由于电化学方法提高了煤瓦斯扩散系数,主要基于以下3方面作用:电渗作用驱动煤体孔裂隙中的电解液运移,并洗刷、携带煤基质表面吸附瓦斯,提供了瓦斯运移动力;电解反应产生的H+溶蚀碳酸盐和黄铁矿等矿物以及电泳作用迁移煤粒与黏土矿物等带电颗粒,疏通了孔裂隙,缩短了瓦斯扩散距离;热效应增强了甲烷气体分子的活性。

猪细小病毒LAMP-LFD检测方法的建立及初步应用

为了建立一种用于猪细小病毒(Porcine parvovirus,PPV)的特异、灵敏、快速检测方法,试验根据GenBank发布的PPV基因序列保守区片段设计了一套带生物素标签的特异性引物和FITC探针,以pET28a-NS1重组质粒为阳性模板将环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术与侧向流动层析试纸(lateral flow dipstick,LFD)相结合,建立了PPV-LAMP-LFD检测方法,对LAMP-LFD的反应温度、反应时间及胶体金标记FITC-mAb比例进行优化,分析该方法的敏感性和特异性,并检测其早期临床应用效果。结果表明:建立的PPV-LAMP-LFD检测方法最适反应温度为64℃,最佳反应时间为50 min;标记1 mL胶体金需要14μg FITC-mAb;该检测方法的最低检测限为1×10 copies/μL,比琼脂糖凝胶电泳和荧光定量PCR灵敏度高19倍;对猪伪狂犬病毒(PRV)、蓝耳病病毒(PRRSV)、猪圆环病毒2型(PCV-2)、猪乙型脑炎病毒(JEV)和猪瘟病毒(CSFV)检测结果均呈阴性;早期临床应用显示可在猪感染PPV后4 h的血液中检出病毒。说明建立的PPV-LAMP-LFD检测方法具有灵敏、特异、快速、简便等优点。

宿主膜联蛋白A2与伪狂犬病病毒US3蛋白互作及其对细胞凋亡的影响

US3蛋白激酶是伪狂犬病病毒(PRV)的一个重要毒力因子,研究显示US3参与了细胞骨架重排、病毒复制和传播、细胞凋亡和干扰素信号通路等多个生物学过程,鉴定新的和US3互作的宿主蛋白对于认识其生物学功能具有重要意义。本研究首先利用免疫共沉淀和pull-down技术验证了US3和宿主膜联蛋白A2(ANXA2)的相互作用;然后利用RNAi技术,通过荧光定量PCR、病毒滴度测定和免疫印迹分析,发现敲低ANXA2的表达显著抑制了PRV在PK-15细胞上的增殖;进一步发现过表达ANXA2可以抑制PRV或者凋亡刺激剂诱导的细胞凋亡,提示ANXA2具有负调控细胞凋亡的作用。本研究进一步完善了可以和US3蛋白互作的宿主蛋白成员,加深了人们对ANXA2生物学功能的理解。