荸荠收获机弹簧辊式泥果分离装置研制

针对荸荠收获泥果分离难、果实损伤率高的问题,根据旱地环境下荸荠采收作业需求,该研究提出一种由正反旋弹簧并排布置的荸荠收获机弹簧辊式泥果分离装置。通过对荸荠与弹簧辊的相对运动过程动力学分析,确定了影响荸荠收获泥果分离的关键因素为弹簧外径、螺距、相邻弹簧间距、高度差及弹簧转速、线径、作业速度。利用EDEM软件建立泥果混合物离散元模型,对弹簧辊结构参数与工作参数进行单因素试验,分析各因素对泥果分离效果的影响。以荸荠筛分率和土壤筛分率为指标进行二次回归正交试验,得到弹簧辊最佳参数组合为外径100 mm、螺距30 mm、间距9 mm、转速420 r/min,该参数组合下荸荠筛分率为80.00%,土壤筛分率为80.69%。进行仿真验证试验,对比试验结果与模型预测值,荸荠筛分率平均相对误差为2.09%,土壤筛分率平均相对误差为2.42%。以明果率、伤果率、破皮率、挖净率为指标开展模拟采挖试验,分析不同线径弹簧辊的泥果分离能力,确定12 mm线径弹簧兼具较好的振动筛分性能和较低的损伤率。通过实际收获试验测得作业速度0.21 m/s,作业效率0.19 m^(2)/s,碎土率75.61%,明果率82.42%,伤果率14.73%,破皮率7.01%。研究结果可为荸荠收获机研制和优化改进提供参考。

单电极电致发光纤维的连续制备及其可视化液体传感应用

随着柔性电子产品、智能传感器、智能穿戴等领域的兴起,柔性电致发光器件得到了蓬勃的发展。柔性电致发光纤维以其便携性、柔软性及可编织性,为可视化传感领域带来了巨大的发展潜力。但受限于其大多为双电极结构,制备工艺复杂,使其在成本、器件均匀性、灵敏性及柔软性方面仍存在不足。本文开发了一种单电极电致发光纤维,通过简单、可扩展和低成本的制造工艺,实现了电致发光纤维的连续制备。且通过无线驱动的方式实现了电致发光,单电极纤维接受无线电场能量,通过接地线与大地、无线发射源形成闭合回路,从而消除了对外部电源的依赖。单电极电致发光纤维由导电层、介质层和发光层构成,发光波长为456 nm,具有良好的力学性能、发光性能及柔软性。单电极电致发光纤维可应用于溶液的可视化传感,其发光强度对于氯化钠浓度的识别度可达到0.001%(质量分数),具有出色的灵敏度,在汗液检测及生物等方面具有重要意义。发光纤维可进一步编织成发光织物,其透气性及力学方面均与普通的商用面料相媲美,并可实现不同浓度氯化钠的可视化传感。在可穿戴设备领域,无线驱动的单电极电致发光纤维具有实现视觉显示和通信功能的巨大潜力。

基于光充能的多重荧光安全防伪织物的研究

SrS∶Eu,Sm具有红外响应频带宽、效率高等特点,是一种理想的上转换荧光防伪材料。以高温固相法和共沉淀法规模化制备出SrS∶Eu,Sm和NaYF4∶Yb,Er上转换荧光粉(SrS-NaYF4UCPs),通过共混后丝网印刷得到具有多波段、宽频带响应的安全防伪织物,织物经过日光下充能后在980nm激发光下印刷图案会逐渐变色发光,在850nm红外摄像头及智能手机红外镜头下可响应发光。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪等多种表征手法,对所制备荧光粉结构、形貌以及发光性能进行了表征,证明了该织物在防伪、防偷拍领域广阔的应用前景。

石墨烯负载单原子Mo上合成气催化转化机理:碳组分和Mo-C作用的影响

金属在合成气转化反应中的催化性能与其在反应中的碳化密切相关,然而所形成的金属碳化物的组成和结构十分复杂,使得催化剂活性相的鉴定变得极为困难,因而催化剂中碳组分的作用具有研究意义.本文采用密度泛函理论(DFT)计算研究了单原子Mo负载在无缺陷石墨烯(Mo/pri-graphene)和单碳空位石墨烯(Mo/sv-graphene)上合成气转化制醇的反应机理,以探究碳组分对钼基催化剂上C—O活化的调控作用.结果表明,具有较弱Mo-C作用的Mo/pri-graphene和具有较强Mo-C作用的Mo/sv-graphene上的合成气转化机理存在明显差别.Mo/pri-graphene上最优途径为CO→HCO→CH_(2)O→CH_(3)O→CH_(3)/CH_(4),物种CH_(3)O因转化为CH_(3)/CH_(4)的活化自由能垒偏高而具有一定的稳定性;Mo/sv-graphene上最优途径则为CO→HCO→CH_(2)O→CH_(2)OH→CH_(3)OH/CH_(3)(CH_(4)),共存的产物CH_(3)OH和CH_(3)(CH_(4))为后续的碳链增长提供了可能.Mo/sv-graphene上CO加氢反应的各基元步骤的活化自由能垒总体低于Mo/pri-graphene,其原因是Mo/sv-graphene与反应底物分子间的作用强度低于Mo/pri-graphene与底物分子的作用,Mo/sv-graphene中碳组分可以参与底物分子的活化与转化.因此,催化剂中的碳组分可以调控(和/或参与)底物分子与催化剂间的作用,继而改变反应的活性和选择性.

同轴电缆用超疏水二氧化硅@石英纤维复合材料的性能研究

具有低介电常数的SiO_(2)复合材料在低介电和隔热保温材料领域有着广阔的应用前景,但SiO_(2)复合材料在实际应用中存在吸水性强、保存条件苛刻等问题。使用疏水改性剂(六甲基二硅氮烷(HMDS)、硬脂酸、十二烷基硫酸钠)对SiO_(2)@石英纤维复合材料进行改性,研究疏水改性剂类型及质量分数对复合材料疏水性能和介电性能的影响。结果表明,3%的HMDS改性复合材料的疏水改性效果最好(接触角为151.6°),保存240d后接触角最低为132.6°,200℃煅烧后复合材料的介电常数低至1.87。将疏水改性SiO_(2)@石英纤维复合材料制成同轴通信电缆,所得电缆的电压驻波比为1.48,衰减值为1.56dB,特性阻抗为48Ω。疏水改性复合材料具有优异的电缆性能,在通信电缆等领域展示出潜在的应用价值。

二氧化硅增强复合电解质的电致变色纤维

具有光反射调节的电致变色纤维在智能服装、自适应伪装等领域具有广阔的应用前景,但现有的电致变色纤维在实际应用中仍面临电化学稳定性差、切换速度慢等问题。使用SiO_(2)纳米颗粒对电致变色电解质进行改性,对基于改性电解质制备的电致变色纤维的光学性能、电化学性能进行讨论,同时分析SiO_(2)纳米颗粒对变色材料稳定性的影响。结果显示:SiO_(2)改性电致变色纤维的着色效率达53.1 cm^(2)/C,展现出较快的切换速度(22.9/12.6 s);300个电化学循环后,仍具有良好的变色稳定性(光学反射对比度保持初始值的58.3%)。未掺杂SiO_(2)改性的电致变色纤维的着色效率(20.2 cm^(2)/C)较低、切换速度(34.7/38.4 s)较慢。此外,电致变色纤维器件具有优异的机械柔性,在可穿戴显示等领域展现出潜在的应用价值。

烧伤小鼠的葡萄糖耐受性长期评估和靶向代谢组学分析

背景烧伤患者预后与健康人群相比具有较高的糖尿病风险。既往研究多聚焦于短期内患者的血糖以及免疫功能的改变。目的观察烧伤小鼠长期的血糖调控和脾T细胞靶向代谢水平,为探讨烧伤患者长期免疫力低下的代谢机制提供初步依据。方法将雄性Balb/c小鼠随机分为对照组(n=7)、假伤组(n=44)和烧伤组(n=46),烧伤组建立小鼠15%全身体表面积(total body surface area,TBSA)烧伤模型,另取7只健康雄性Balb/c小鼠作为对照组。造模24 d时,随机选取对照组2只、假伤组4只、烧伤组6只处死,磁珠分选脾CD3+T细胞,高压液相色谱结合质谱仪检测T细胞靶向代谢产物果糖1,6-二磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸、顺乌头酸、异柠檬酸、琥珀酸、乳酸和腺苷酸荷能。造模3个月时,比较各组小鼠血糖和血浆胰岛素的水平以及对葡萄糖耐受性和对胰岛素的敏感性。结果烧伤后24 d的小鼠脾T细胞的靶向代谢组学的结果显示,与对照组及假伤组相比,烧伤组小鼠T细胞糖酵解途径中的果糖1,6-二磷酸、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸、琥珀酸、乳酸和腺苷酸荷能无统计学差异(P>0.05),但三羧酸循环的中间产物顺乌头酸和异柠檬酸减少(P<0.05)。烧伤后3个月烧伤组小鼠的血糖水平高于假伤组小鼠(P=0.022),但血浆胰岛素水平与假伤组小鼠比较无统计学差异(P=0.173)。萄糖耐受性试验中烧伤模型对于烧伤组血糖的影响高于假伤组(P<0.001),但是在胰岛素敏感实验中两组无统计学差异(P=0.683)。结论小鼠烧伤后血糖在较长期处于升高水平,且存在T细胞葡萄糖代谢缺陷的可能。

氧化纳米碳球对输送带胶料性能的影响

以天然橡胶(CV-60)并用丁苯橡胶(SBR1500)的输送带基础配方为研究对象,加入氧化纳米碳球(carbon nano onions,CNOs)制备输送带覆盖胶胶料,分别探究了氧化纳米碳球对覆盖胶胶料的硫化特性、物理机械性能、填料分散性能、动态力学性能、疏水性能以及磨耗性能的影响。结果表明:氧化纳米碳球与炭黑并用时,增加了胶料的焦烧时间,改善了胶料的加工安全性;同时氧化纳米碳球的引入提高了胶料的疏水性,可以降低输送带的低黏附性;其中2份氧化纳米碳球与炭黑并用时,覆盖胶具有最好的拉伸强度、最高的耐磨性能以及最低的滚动阻力,因此氧化纳米碳球杂化炭黑可以制备低滚动阻力耐磨疏水输送带胶料。

农户劳动力转移规模对土地流转的影响

探讨农户劳动力转移规模对土地流转的影响,对发展现代化农业与城乡一体化具有重要意义。利用2018年中国家庭追踪调查(CFPS)农户样本数据,以社会网络为工具变量,运用IV-Probit模型,实证分析了农户劳动力转移规模对土地流转的作用。研究结果表明:劳动力转移规模对土地流转具有阶段性影响,即仅当劳动力转移规模>0.42时,劳动力转移才会显著促进土地流转;家庭中购买金融产品的可能性越大、教育程度越高都会促进土地流转行为;社会网络与劳动力转移规模存在相关关系。为促进土地流转发展,政府应完善劳动力市场及异地社会保障体制、更新农业信贷产品、鼓励农户学习相关政策与职业技能、加大非农就业机会宣传力度。

数字普惠金融对我国西部地区乡村振兴发展的影响研究——基于中介效应和门槛效应的研究

数字普惠金融的发展有助于打通金融服务的“最后一公里”,是乡村振兴发展进程的重要保障。文章基于2011—2021年西部地区省际面板数据,采用熵值法测度西部地区乡村振兴发展水平,在此基础上,构建基准回归模型、中介效应模型及门槛效应模型实证研究数字普惠金融对西部地区乡村振兴的影响效应。研究发现,我国西部地区乡村振兴总体水平提升较慢且存在地区差异;数字普惠金融可以显著促进西部地区乡村振兴发展,这一作用在生态宜居方面表现最好,在治理有效方面最差;从作用机制来看,创新是数字普惠金融与乡村振兴发展的中介传导变量。另外,数字普惠金融与乡村振兴发展水平存在双门槛影响特征,数字普惠金融指数在双门槛值之间时促进作用更强。基于此,文章提出有序推进数字普惠金融发展、实施差异化数字普惠金融发展战略、建立健全乡村发展体制机制、营造鼓励创新创业的社会氛围等政策建议。

鲜莲籽离散元仿真参数标定

【目的】确定鲜莲籽机械化加工过程中离散元仿真模型参数,为鲜莲籽机械化加工仿真试验提供数据参考。【方法】本研究利用EDEM仿真软件开展鲜莲籽离散元仿真参数标定。以产自湖北洪湖的‘太空莲36号’为试验对象,通过落种试验测定鲜莲籽实际落种的堆积角和休止角。基于Hertz-Mindlin(no slip)接触模型进行鲜莲籽落种仿真试验,以鲜莲籽堆积角和休止角的实测值与仿真值之间的误差为试验指标,通过Plackett-Burman试验确定对堆积角和休止角影响显著的接触参数,通过最陡爬坡试验确定鲜莲籽离散元模型最优接触参数组合。采用料斗进行实际落种验证试验,以莲籽落种速率为试验指标,对比实际与仿真落种验证试验莲籽落种速率,验证最优参数组合可靠性。【结果】莲籽间静摩擦系数、莲籽间滚动摩擦系数对堆积角影响极显著(P<0.01);莲籽间滚动摩擦系数对休止角影响极显著(P<0.01),莲籽间静摩擦系数、莲籽−有机玻璃静摩擦系数对休止角影响显著(P<0.05)。最优接触参数组合为莲籽间静摩擦系数0.4、莲籽间滚动摩擦系数0.02、莲籽−有机玻璃静摩擦系数0.4。落料验证试验结果表明,实际试验与仿真试验的鲜莲籽落种速率最大相对误差不超过3.65%。【结论】标定的鲜莲籽离散元仿真模型接触参数准确可靠,研究结果可为莲籽加工机械的结构优化设计提供数据参考。

基于离子凝胶电解质的高稳定锌离子电池

锌离子电池因其安全性高和成本低而备受关注,然而严重的锌枝晶生长损害了电池性能的稳定性。在此,提出了将离子液体加入到聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(PVDF-HFP)基体中制备离子凝胶电解质,离子液体的阳离子能吸附在锌尖端形成屏蔽层达到使Zn2+均匀沉积的目的。选用了咪唑类离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(EMIM(OTf))、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(BMIM(OTf))和1-己基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(HMIM(OTf)),探究其阳离子侧链长度对锌枝晶生长的抑制效果。实验证明,由阳离子侧链长度适中的BMIM(OTf)制备出的离子凝胶电解质不仅具有1.87 mS/cm的高离子电导率,还能有效抑制锌枝晶生长,实现了2500 h锌金属负极的长循环稳定性,99.30%的高库伦效率,以及200次循环后全电池83.9%的容量保持率。该工作展示了离子液体凝胶聚合物电解质在高性能的锌离子电池领域的潜在应用价值。

SiO_(2)/PA6辐射降温长丝及其织物的制备及性能研究

将被动式辐射冷却结构纳入个人热管理技术,可以有效地保护人类免受日益加剧的全球气候变化的影响。以SiO_(2)和聚酰胺6(PA6)为原料,采用工业化熔融纺丝方法制备具有被动辐射降温功能的长丝,并通过手动织布机将其编织成织物。测试了SiO_(2)/PA6长丝的无机粒子分散情况、纤维力学性能及其织物的室内外辐射降温性能。结果表明,无机粒子在纤维中分散均匀;当SiO_(2)粒径为4μm,质量占比为5%时,性能最优。同时,在模拟夜间冷却效果的实验中,与未添加SiO_(2)的织物相比,添加SiO_(2)的织物具有4℃的降温效果。

PAAc-NHS酯/明胶复合水凝胶口腔贴剂的性能研究

目的 比较不同n-羟基琥珀酰亚胺酯接枝的聚丙烯酸(PAAc-NHS酯)含量对PAAc-NHS酯/明胶复合水凝胶机械性能及体外黏附性能的影响。方法 采用紫外交联法制备PAAc-NHS酯/明胶复合水凝胶,根据PAAc-NHS酯质量分数分为A(10%)、B(20%)、C(30%)3组。采用扫描电子显微镜(SEM)观察复合水凝胶表面形貌;傅里叶红外光谱(FT-IR)仪检测PAAc-NHS酯/明胶复合水凝胶表面特征性官能团;通过拉伸实验检测水凝胶机械性能;检测复合水凝胶的溶胀率与保水率;评价水凝胶的黏附性能及细胞毒性。结果 SEM结果显示PAAc-NHS酯/明胶复合水凝胶具备多孔的微观结构,孔隙大小随PAAc-NHS酯质量分数增大而减小;FT-IR结果表明各组PAAc-NHS酯均与明胶交联;拉伸结果显示C组具有最强的机械性能,拉伸应力(140.15±45.24)kPa,断裂伸长率(310.19±11.43)%;溶胀性和保水性实验结果显示A组具有最高的吸水率和保水率;体外黏附实验显示3组PAAc-NHS酯/明胶复合水凝胶均具有良好的体外黏附性能且均未表现出细胞毒性。结论 各组PAAc-NHS酯/明胶复合水凝胶均具有良好的机械性能及体外黏附性能,且未显示出细胞毒性,具有作为口腔贴剂的应用潜能。

单金属Ni-MOF材料的制备及在无酶葡萄糖催化的应用

金属有机框架(MOF)是一种结构多样且易于修饰的多孔性材料。凭借超高的空隙率和巨大的表面积,人们认为MOF在电催化、储氢、传感器和超级电容器等领域都有着良好的应用前景。以单金属镍为团簇,对苯二甲酸(H_(2)BDC)为有机配体制备了全新的金属有机框架材料,并将它作为电极修饰材料。此时该葡萄糖传感器的灵敏度为0.884μA·L·mmol^(-1),检测限为2.647 mmol/L(S/N=3)。这种金属有机框架材料为无酶汗液检测提供了一种高效、快速且高灵敏度的检测平台,但是单一金属团簇的长期稳定性较差,不适合长期长时间监测,未来有待进一步改进。

废旧轮胎热裂解炭黑在低温氟橡胶胶料中的应用研究

研究废旧轮胎热裂解炭黑(CBp)在低温氟橡胶胶料中的应用,并与炭黑N990对比。结果表明:与炭黑N990填充低温氟橡胶胶料相比,CBp填充低温氟橡胶胶料的焦烧时间延长,交联程度增大;CBp填充低温氟橡胶胶料中填料-填料和填料-橡胶基体相互作用较炭黑N990填充低温氟橡胶胶料强;CBp填充低温氟橡胶硫化胶的硬度和定伸应力较大,但拉伸强度和拉断伸长率较小,而拉伸强度仍能达到15.8 MPa;CBp填充低温氟橡胶硫化胶的耐低温性能稍逊于炭黑N990填充低温氟橡胶硫化胶。

基于离子液体电解质的柔性电化学O_(2)传感器性能研究

氧气是人类和其他大部分生命体赖以生存的物质基础,环境中过低和过高的氧气浓度都会影响人的身体健康,甚至危及生命安全。因此,针对未知环境空气中氧气浓度的监测对于保障作业人员的生命安全尤为必要。近年来,随着智能穿戴产业的迅速发展,柔性氧气传感器由于结构适应性强、可共形设计以及轻量等特点越来越受到学术界与产业界的关注。本工作采用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[BMIM]PF6离子液体作为电解质,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为柔性衬底,通过蒸镀金电极并采用柔性封装工艺,制备了一种柔性电化学氧气传感器,并系统研究了其应用性能。所制备的氧气传感器在0%~60%的氧气浓度范围内表现出了良好的线性度(R2=0.974)、T90响应时间(约为20 s)、灵敏度(0.534)。该柔性电化学氧气传感器在智能穿戴、工业安防等领域显示出广阔的应用前景。

C_(18)环基过渡金属(Os,Ir)单原子对甲烷C—H的活化

由于高度的化学稳定性,作为天然气主要成分的甲烷分子的转化和利用极富挑战性和研究意义.然而,这一问题的突破有赖于甲烷C—H的活化,特别是温和条件下活化催化剂的研发.本文采用密度泛函理论方法计算考察了过渡金属TM(Os, Ir)单原子-碳18环(TMC_(18))对甲烷C—H的活化.结果表明,相对于TM单原子,TM单原子键合在碳18环上后,显著降低了甲烷C—H的活化能垒;而相较于TM单价阳离子,则削弱了C—H键裂解物种CH_(3)与TM的结合力.结合力较弱的TM-CH_(3),对物种CH_(3)的脱附或进一步转化为附加值高的化学品有利.对TM-碳18环间的作用进行分析发现,碳18环通过与TM的d-π共轭,呈现良好的储存和吸电子的作用,进而可以促进甲烷C—H活化能垒的降低.碳18环基TM单原子具有温和条件下高效活化甲烷C—H的潜力.

纤维表面沉积二氧化硅薄膜对纤维树脂复合物性能的影响

目的探究纤维表面原子层沉积二氧化硅薄膜对牙科纤维树脂复合物性能的影响。方法利用原子层沉积技术(atomic layer deposition,ALD)在石英纤维表面沉积二氧化硅薄膜,制作纤维树脂复合物,分为A(未去除浸润剂)、B(去除浸润剂)、C(去除浸润剂+硅烷化)、D(去除浸润剂+ALD 600循环+硅烷化)4组,通过扫描电子显微镜、水接触角实验、吸湿性测试、CCK8实验、三点弯曲实验等检测纤维树脂复合物相关性能。结果原子层沉积二氧化硅薄膜后,石英纤维表面形态光滑,较处理前无明显改变;经ALD处理的石英纤维在硅烷化后呈疏水性。三点弯曲实验结果表明,经ALD改性的纤维树脂复合物力学性能显著提高(P<0.05)。电镜图像显示D组石英纤维与树脂基质之间具有良好的界面结合;此外,D组纤维树脂复合物表现出低吸附性、低溶解性与良好的生物相容性。结论原子层沉积技术在石英纤维表面沉积二氧化硅薄膜可显著提高牙科纤维增强树脂复合物的力学性能。

钛表面ALD构建氧化锌纳米薄膜及其性能研究

目的 比较研究原子层沉积法(atomic layer deposition, ALD)不同沉积周期制备氧化锌(ZnO)纳米薄膜的理化特点及其抗菌效应。方法 根据不同的沉积周期,将实验分为4组(光滑钛组、300循环组、600循环组、1 200循环组)。以二乙基锌、水为前驱体,在纯钛试件表面利用ALD技术制备氧化锌纳米薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜表面形貌,能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)检测薄膜的元素组成和晶型,水接触角检测仪检测薄膜的亲水性,椭偏仪检测镀膜厚度。通过CCK-8实验、光密度法评估薄膜的细胞毒性及其对金黄色葡萄球菌的体外抗菌效果。结果 SEM结果显示ALD在纯钛表面制备的薄膜均匀致密,晶粒尺寸随着沉积周期增加而增大,EDS、XRD结果显示镀膜主要由Zn、O元素构成,成分为氧化锌晶体。水接触角结果显示薄膜为疏水。椭偏仪结果显示各实验组薄膜厚度为纳米级,与沉积周期之间呈线性关系。各实验组均未表现出细胞毒性,具有体外抗金黄色葡萄球菌效果,1 200循环组在24、48 h表现出最高抗菌率,分别为65.9%和52.3%,效果最佳。结论 ALD法在纯钛表面制备的不同沉积周期的氧化锌纳米薄膜均匀、致密,厚度随沉积周期数增加而增厚,具有良好的生物相容性和体外抗金黄色葡萄球菌效应,且1 200循环组抗菌效果最佳。