石墨烯及其复合涂层防腐研究进展

石墨烯具有独特的二维片状结构,呈现出出色的化学惰性和抗渗透性。石墨烯薄膜及石墨烯有机聚合物均能表现出优异的防腐蚀能力,可作为一种海洋金属装备的新型防腐材料。综述了石墨烯薄膜和石墨烯/聚合物防腐机理,重点阐述了石墨烯薄膜及石墨烯/聚合物的制备方法和在金属表面防腐涂料中应用的研究进展,并对石墨烯在防腐涂料中的应用前景进行了展望。

杨树腐烂病菌SNARE蛋白CcNyv1的功能

【目的】解析SNARE蛋白Nyv1在杨树腐烂病菌中调控囊泡运输相关过程的功能,探究该病菌在生长发育和致病过程中的作用机制,为阐明SNARE蛋白在杨树腐烂病菌致病过程中的调控机制提供理论依据,并为该病害防控提供参考。【方法】1)利用酿酒酵母Nyv1的氨基酸序列进行Blastp分析,获得其同源的CcNyv1基因;2)利用生物信息学软件对CcNyv1编码的氨基酸序列和其他真菌中的Nyv1同源序列进行多序列比对,并构建系统发育树;3)采用Split-marker方法和PEG介导的遗传转化体系,构建CcNyv1基因缺失突变体及其回补菌株;4)通过PDA平板生长试验观察菌丝生长速率,分析CcNyv1基因及其Longin、SNARE结构域对菌丝的营养生长和盐胁迫响应的影响;5)通过对1年生杨树枝条烫伤接种观察病斑扩展面积,评价CcNyv1基因及其Longin、SNARE结构域对杨树腐烂病菌致病力的影响;6)利用FM4-64染剂染色,探究CcNyv1基因和Longin、SNARE结构域对该病菌的内吞作用产生的影响。【结果】1)通过酿酒酵母Nyv1的氨基酸序列blast比对,在杨树腐烂病菌中获得其同源基因CcNyv1,该基因全长780 bp,包含1个内含子,编码1个233 aa的囊泡运输相关R-SNARE蛋白,该蛋白含有1个N端的Longin结构域和1个C端的SNARE结构域;2)多序列对比和系统发育分析表明,CcNyv1和其他子囊菌中的Nyv1同源基因具有较高的序列相似度,且在进化上较为保守,与寄生隐丛赤壳中的同源基因的亲缘关系最为接近;3)成功构建CcNyv1基因缺失突变体、Longin结构域缺失突变体、SNARE结构域缺失突变体和CcNyv1基因回补菌株;4)菌丝生长表型和侵染杨树枝条致病表型分析表明,CcNyv1基因缺失突变体和Longin、SNARE结构域缺失突变体在菌丝营养生长、盐胁迫响应以及致病力等方面存在明显缺陷;5)比较FM4-64染色后野生型和缺失突变体菌株的囊泡分布情况,可见CcNyv1基因和Longin、SNARE结构域影响杨树腐烂病菌的内吞作用。【结论】杨树腐烂病菌SNARE蛋白CcNyv1在营养生长、胁迫应答、致病力及内吞作用等方面发挥重要调控作用。

南昌市某高校绿色步道的光伏智慧化改造设计

为了给大众带来更好的现代化运动体验,对南昌市某高校道路两侧的传统绿色步道进行了光伏智慧化改造设计。基于光伏智慧步道的结构功能和工作原理,合理化设计了光伏智慧步道系统,并对该系统的成本、经济效益和环境效益进行计算分析,最后对光伏智慧步道的发展进行了展望。设计结果显示:独立的智慧步道系统需选用1 398块定制的高强度耐磨防滑组件排一行进行铺设,其内部呈现40路并联,除两路并联采用34串联外,其余38路并联均采用35串联进行接线,并通过2台70 kW的光伏并网逆变器、8个5进1出的汇流箱、双向电度表与公共电网连接,以实现光伏建筑一体化。该系统采用“自发自用、余电上网”模式,在满足系统自身用电的同时,还有248 427 kW·h/a的结余电量。第1年在获得111 983.34元收益的同时,还可以减少相当于97 238.96 kg标准煤的消耗。该系统的建设将光伏发电系统和绿色跑道相结合,既可以促进城市建设的绿色发展,提高城市居民健康运动的参与度,又可以产生良好的经济和环境效益,助力“双碳”目标的实现。

磁控Fe_(3)O_(4)排布改性石蜡基相变材料的制备及性能

为探究纳米填料排布对相变材料导热性能的影响,以石蜡为相变材料基材,以自制的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒为导热纳米填料,在外部磁场的调控下制备了具有不同纳米填料排布特征的复合相变材料。通过XRD、FTIR、SEM对制备的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒和复合相变材料的化学结构与微观形貌进行了表征,并测定了复合相变材料的热性能。通过影像测量仪和能谱仪观察纳米填料的排布情况,并构建了具有不同纳米填料排布特征的复合相变材料的有限元模型,计算探究纳米填料的不同排布对复合相变材料导热性能的影响。结果表明,Fe_(3)O_(4)纳米颗粒粒径为40~50 nm,磁性响应性能优异。复合相变材料相变温度变化较小,相变潜热在134.3~148.1 J/g范围内。Fe_(3)O_(4)纳米填料在磁场调控下形成的“山峰”排布区域高度越高,面积越大,复合相变材料的导热系数越大,且导热系数最高提升了34%。采用有限元仿真模拟相变材料传热过程温度场,进一步验证了优化Fe_(3)O_(4)纳米填料分布可提高相变复合材料的导热性能。

pH响应性气体渗透CNC/PBAT复合膜的制备与性能

具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,进一步与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)复合,制备具有互反pH响应性气体渗透的复合薄膜。结果表明,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和核磁共振^(13)C谱(^(13)C NMR)对纤维素纳米晶及其功能化修饰进行表征,证实改性成功。对复合薄膜性能表征:在力学性能方面,S-CNC/PBAT(3/97)与A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜拉伸强度达到最高,比PBAT分别增加40.44%与50.56%,但断裂伸长率下降,断裂模式由韧性向脆性断裂转变。在气体渗透性方面,复合薄膜展现出互反pH响应渗透特征。S-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透性出现正响应变化趋势,随着缓冲液pH(3~12)升高,CO_(2)与O_(2)渗透性分别增加67.98%和48.34%,水蒸气渗透性从2.467×10^(-13)变化到3.039×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa);而A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透出现pH负响应性现象,CO_(2)与O_(2)渗透性分别降低63.00%与54.61%,水蒸气渗透性从2.747×10^(-13)变化到2.043×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa)。这种具有pH响应性渗透的复合薄膜在智能包装领域具有广阔的前景。

胺化木质素磺酸钠插层水滑石/Pebax混合基质膜的制备及气体分离性能研究

将胺化木质素磺酸钠(AL)通过阴离子交换法插层锌铝水滑石(LDH),得到填料AL-LDH,以聚醚嵌段酰胺共聚物(Pebax1657)为分离膜基材,制备具有一定成本优势的高CO_(2)/N2选择性混合基质膜。通过傅里叶红外变换光谱仪、X射线衍射仪进行定性和结构表征。采用SEM观察AL-LDH和LDH的微观结构。力学性能测试结果表明,3%AL-LDH/Pebax的断裂伸长率和拉伸强度分别达到464.7%和18.7MPa,比纯Pebax膜分别提升了66.4%和12.6%。AL-LDH/Pebax的CO_(2)渗透率最高可达113.60Barrer,比纯膜提高了131%,比LDH/Pebax系列提升了15%,证明AL-LDH能进一步提升混合基质膜的CO_(2)/N_(2)分离和选择性。

老旧小区公共空间微更新设计策略——以上海凤庆小区为例

在我国城市化进程中,城市发展重心已从增量建设转向存量更新。老旧小区作为城市更新发展中存量的重要组成部分,目前面临基础设施老化、空间布局不合理、邻里关系疏离等诸多问题,导致居民生活质量下降,对城市的整体发展造成影响。在此背景下,微更新设计策略应运而生。文章结合实际案例对上海地区老旧小区公共空间的微更新设计策略进行探析,探讨如何通过“以点带面”的方式推进老旧小区整体改造,旨在提升城市品质和改善居民生活质量,为后续城市更新项目提供参考。

电阻抗法对2型糖尿病患者血小板聚集功能水平的研究

目的:通过研究2型糖尿病(T2DM)患者的血小板聚集功能水平,为2型糖尿病患者血栓(及出血)防治提供客观的依据。方法:入选231例该院住院的T2DM患者作为研究对象(研究组),以健康体检者222例作为对照组,利用PL-12型全自动血小板功能分析仪分别检测花生四烯酸(AA)和二磷酸腺苷(ADP)诱导的血小板聚集率。对研究组和对照组的血小板聚集率进行比较,收集并分析研究组血小板聚集率与糖化血红蛋白(HbA1c)、平均血小板体积(MPV)、病程之间的相关性,比较研究组不同血糖控制水平之间、有/无并发症之间的血小板聚集率差异。结果:研究组AA和ADP诱导的血小板聚集率均明显高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。研究组AA和ADP诱导的血小板聚集率与HbA1c水平和病程均无相关性(P>0.05,r>0);研究组ADP诱导的血小板聚集率与MPV呈负相关(P<0.05,r<0),AA诱导的血小板聚集率与MPV无相关性(P>0.05,r<0)。研究组AA和ADP诱导的血小板聚集率在不同血糖控制水平之间差异均无统计学意义(P>0.05)。研究组AA和ADP诱导的无并发症患者的血小板聚集率与有并发症患者差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:T2DM患者的血小板聚集功能水平明显增强,与HbA1c、MPV、病程和并发症无明显关联。

酿酒用稻壳清蒸余热蒸汽的回收利用

蒸糠工艺排放的废热蒸汽中蕴含较多具备一定品位的热能,直接散失至大气将产生巨大的能源浪费。引入蒸糠机节能系统,废热蒸汽经金属薄膜热分离技术处理后纯化为洁净的再生蒸汽,进一步经增压处理后返回蒸糠机循环使用,从而实现高效的余热回收利用,节能效果可达40%以上,大幅降低了生产设备能耗,达到了节能减排的目的。

加注管道中停放四氧化二氮挥发影响因素分析

结合某中心四氧化二氮推进剂加注系统中发生的加注泵气缚故障,分别分析了季节、停放时间长短及昼夜温度等3种外界因素对管道内四氧化二氮挥发的影响。分析表明,在环境温度较高的夏秋季节,停放超过4 h的较长时间且不经历昼夜变化时,四氧化二氮挥发量较大,会影响加注泵的正常运行,易引发泵气缚。

国内首台液氢真空绝热球罐的设计与思考

结合科技部2020年重点研发计划氢能专项项目研究,总结了国内外液氢贮罐技术发展现状,分析了液氢球罐的功能,确定了球罐公称容积、工作压力、设计压力等总体工艺参数。根据球罐功能需求,设计了总体工艺流程,明确了各接口管路尺寸、阀门配置等要求,在此基础上开展球罐结构设计。针对液氢球罐设计、制造过程中面临的监检审批、容器界面划分和主体材料选择3个实际问题进行了分析探讨,提出了建议。

聚电解质静电沉积改性PHBV抗氧化膜的制备与性能研究

食品中的过渡金属离子能够催化氧化脂质导致食品质量下降,因此开展抗氧化包装研究具有重要意义。本研究以覆盖聚丙烯酸(PAA)接枝层的聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)薄膜为基材,壳聚糖(CS)和海藻酸钠(SA)为聚电解质,通过层层自组装法制得具备金属螯合能力的PHBV-g-PAA/(CS/SA)n非释放型抗氧化包装膜,研究聚电解质溶液浓度和pH对活性膜化学性质、微观形貌、活性基团含量以及Cu(Ⅱ)离子螯合能力的影响。结果表明:通过傅里叶变换红外光谱仪与酸性橙7染色法对活性膜进行表征,证明CS和SA聚电解质已成功交替组装到PHBV-g-PAA薄膜表面;通过SEM观察活性膜形貌结构发现,随着聚电解质溶液浓度和pH增大,组装层厚度不断增加,当CS和SA聚电解质溶液浓度为1.0 mg/ml、pH分别为5.0和7.0时,聚电解质组装层较为均匀平整;此时,活性膜表面氨基密度为136.38 nmol/cm^(2),Cu(Ⅱ)离子螯合量为124.93 nmol/cm^(2)。该活性膜具备一定的抗氧化能力且高于PHBV及PHBV-g-PAA薄膜,在食品包装领域具有广阔的应用前景。

基于四重氢键的自修复温敏相变凝胶的制备及性能

为提高定型相变材料(SSPCM)的使用寿命,以水和离子液体(IL)为相变材料(PCM),N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体,壳寡糖(COS)为添加剂,引入2-脲基-4[1H]-嘧啶酮(UPy)形成四重氢键二聚体,采用自由基聚合法制备了自修复温敏型相变凝胶(S-EBIL)。通过FTIR、SEM、TEM对相变凝胶的化学结构与微观形貌进行了表征,并测定了相变凝胶的自修复性、溶胀性和热性能。结果表明,相变凝胶具有多孔结构,内部孔径为18~38μm,微凝胶核壳尺寸2~4μm。相变凝胶具有温度敏感性,当温度升高时,相变凝胶黏弹性增大,不仅能维持相变材料的基本形状,而且能防止相变材料泄漏。相变凝胶相变温度为-10~0℃,相变焓值最高为252.9 J/g,导热系数为0.5207 W/(m·K)。自修复温敏相变凝胶(S-EBIL3,IL与H_(2)O质量比为3∶10)修复效率可达95.5%(30 s)。

纳米TiO_(2)修饰壳聚糖/石蜡相变微胶囊的制备与性能研究

以36℃相变石蜡为芯材,天然高分子壳聚糖为壁材,纳米二氧化钛(TiO_(2))修饰壳体,利用乳化交联法制备了具有抗紫外功能性的相变微胶囊。探讨了不同因素对微胶囊性能的影响,经实验优化,当乳化剂用量为10%,油水相比例为3∶1,纳米TiO_(2)添加量为0.12g时,制得的相变微胶囊包覆率可达81.61%。通过扫描电镜、差示扫描量热仪、热重分析仪和紫外-可见分光光度计等分析,结果表明相变微胶囊表面光滑、形态规整,相变潜热为118.90J/g,具有良好的热循环和热稳定性,以及紫外屏蔽功能性。

基于CEEMDAN能量权重法的轴承故障诊断

针对强噪声干扰下轴承微弱故障特征难以通过单一的降噪或特征增强方法进行提取的问题,提出了一种基于时频谱分析的冲击能量增强的能量权重法,将噪声消除与特征增强2类方法进行融合,从而实现强噪声背景下微弱冲击的特征提取,并通过352226X2-2Z型圆锥滚子轴承内圈故障的试验验证了该方法在实际应用中的有效性。

包装工程专业卓越工程师培养中实践教学体系的构建与实践

以教育部卓越工程师计划为契机,构建了理工融合、学科基础与专业有机衔接的“三阶段、四层次、一体化”的递进式包装工程开放创新实验、实践教学体系,并付诸教学。经过3年的实践应用,形成了实践教学基地企业库,学生在竞赛、考研、就业等方面都取得了很好成绩。

内嵌混合乳化剂微球的海藻酸钠食品抗菌包装膜的机械和释放性能研究

研究制备了内嵌混合乳化剂包裹肉桂精油微球的海藻酸钠食品包装膜,并表征其乳液的形貌,膜的机械性能和膜中肉桂精油的单侧释放性能。混合乳化剂由明胶/阿拉伯胶(GA)、明胶/吐温80(GT)和明胶/阿拉伯胶/吐温80(GAT)3种组合组成,以单一乳化剂明胶(G)作为对照。乳液形貌与粒径分布结果表明,乳液中形成大量微球,吐温80的加入使微球大量聚集,并显著降低了乳液的中值粒径。膜的机械性能表明,混合乳化剂膜GAT的机械性能显著优于对照膜G,吐温80的加入对膜的机械性能有提升的趋势。膜中肉桂精油的释放性能表明,混合乳化剂显著降低了肉桂精油的释放速率,吐温80的加入显著降低了肉桂精油的释放速率。

肉桂醛对明胶基肠衣膜的性能影响

为提高可食性肠衣的物理性能和耐蒸煮性,以明胶和壳聚糖为研究对象制作可食性肠衣膜,分析肉桂醛添加量对肠衣膜物理和化学性能的影响。结果显示肉桂醛的加入显著提高了薄膜性能,当肉桂醛、甘油和吐温添加量分别占明胶和壳聚糖两者总质量的13%、35%、0.75%时,薄膜强度达到40.2 MPa,比空白膜提高了195%,透氧性和透湿性分别提高了约17%和10%。纯膜无耐蒸煮性,肉桂醛的加入使其耐蒸煮性得到有效改善,且形成了更加致密均匀的网络结构。微观形貌说明三者相容性良好,形成了较强作用力,进一步提高了薄膜热稳定性。

MXenes及其复合材料在钾离子电池中的应用进展

二维过渡金属碳化物或氮化物(MXenes)因独特的层状结构和电子特征,在储能领域具有巨大的应用潜力。MXenes拥有丰富的表面化学官能团,可调的层间距和优异的机械性能,有望成为具有良好导电性、优良循环性能和倍率性能的新型钾离子电池负极材料。介绍了MXenes材料的储钾机理,综述了MXenes及其复合材料在钾离子电池中的应用进展,并对其未来发展方向进行了展望。

虚拟仿真技术在新能源材料设计与制备实验教学中的实践

在新工科大力发展的背景下,实验教学是新能源材料与器件等工科学科教学中的重要环节,也是培养学生实验创新能力的重要手段。新能源材料设计与制备实验中存在着高温、高压、腐蚀性强、毒性大和设备昂贵等问题,然而虚拟仿真实验技术能够有效解决这些问题。本文以氧化石墨烯纳米银复合材料的制备与表征虚拟仿真实验为例,分析了虚拟仿真实验教学建设的必要性、教学和评价体系的创新及实施过程等问题。结果显示:虚拟仿真实验能够显著提高实验教学效果。