High-Frequency Electric Field Induced Nonlinear Electron Transport in Chiral Carbon Nanotubes

We investigate theoretically the high frequency complex conductivity in carbon nanotubes that are stimulated axially by a strong inhomogeneous electric field of the form E(t)=E0+E1cos(ωt). Using the kinetic approach based on Boltzmann’s transport equation with constant relaxation time approximation and the energy spectrum of the electron in the tight-binding approximation, together with Bhatnagar-Gross-Krook collision integral, we predict high-frequency nonlinear effects along the axial and the circumferential directions of the carbon nanotubes that may be useful for the generation of high frequency radiation in the carbon nanotubes.

肿瘤治疗电场在肿瘤治疗中的应用和机制研究进展

[背景]肿瘤治疗领域缺乏高效、安全的非侵入式治疗方法.近年来,肿瘤治疗电场(tumor treating fields,TTFields)作为一种新兴的非侵入性物理治疗技术,通过释放中频、低强度的交变电场有效抑制肿瘤生长,引发的副作用较小.[进展]目前TTFields已被广泛应用于各类肿瘤治疗的临床研究中,包括脑胶质瘤、间皮质瘤、非小细胞肺癌、胰腺癌、卵巢癌、肝癌及胃癌等.TTFields通过向生物分子施加生物物理力,扰乱肿瘤细胞的生物学功能从而抑制其生长,但具体分子机制尚不明确.为研究TTFields在肿瘤治疗中的分子机制,研究人员通过设计和搭建不同电极和交变电场发生平台,在体外研究TTFields对肿瘤细胞的作用机制.研究发现TTFields干扰细胞分裂、DNA修复、自噬、细胞迁移和细胞膜通透性等生物学过程,也影响血脑屏障、血管生成和肿瘤免疫等肿瘤微环境.[展望]本文回顾了近年来TTFields在肿瘤治疗中的应用、用于体外研究的电极设计和电场发生平台,及其潜在的抗肿瘤机制.然而,TTFields抑制肿瘤生长的分子机制仍需深入研究,评估其对能够自我更新的非肿瘤细胞和终端分化细胞的影响,以减少可能的副作用.这些研究将有助于提升TTFields的治疗潜力,为更多恶性肿瘤的治疗开辟新的可能性.

基于有限元法和模拟电荷法的高压输电线路工频电场研究

为更好地研究高压输电线路工频电场效应在不同气象条件下的变化规律,运用有限元法和模拟电荷法,结合高压输电线下工频电场相关理论知识,在高压输电线路下,分析车辆对人体的电击效应。首先,对人体的暂态电击电流峰值、暂态放电能量和稳态电击电流进行精确计算。其次,应用有限元法,仿真和分析小型车对人体所产生的暂态电击电流峰值以及暂态放电能量,并比较最终仿真结果。结果表明:理论计算值与仿真分析值之间存在10%左右的误差,当人所处的电场强度为5~10kV/m,且接触小型车时,由于该场强没有超出人体的疼痛阈值,人体仅仅出现触电感觉,不会危及人体生命安全。高压输电线路工频电场场强低于人体疼痛阈值,安全可靠,并不会对人体造成生命危险。该研究成果能够为相关人员提供有益的借鉴和参考。

高频脉冲电场作用下乳状液液滴动力学模型

基于乳状液中液滴在电场中的受力情况的分析,建立了W/O乳状液中液滴振荡固有频率公式,从理论角度分析和解释了高频脉冲电场对W/O乳状液的破乳机理,从力学的角度分析了最佳频率存在的理论基础,并推导出了最佳频率的计算公式。该固有频率与液滴尺寸、界面张力、黏度、温度、密度等有关。为了验证最佳频率公式的可靠性,用正辛烷乳状液进行了室内实验。实验结果表明,理论最佳频率公式的预测结果与实验测得的最佳频率结果吻合,经修正后与白油实验结果也非常接近。

特高压工频电磁场对人体健康影响及其曝露限值

我国输变电工程在建设过程中遇到的环保纠纷日益增多,工频电场、磁场曝露限值问题一直没有国家标准可以依循是其重要原因之一。因此在我国交流特高压输变电工程建设的背景下,就目前在输变电工程建设过程中遇到的纠纷事件,结合我国特高压工程电磁环境状况,并考虑国际相关标准和导则采用情况以及世界卫生组织(WHO)"国际电磁场计划"的电磁场人体健康影响的风险评估结论,对国内一些不同观点进行探讨分析,针对工频电场和磁场的健康影响以及曝露限值的确定进行分析,说明工频电场和磁场对居民区没有重大环境影响;针对我国工频电场、磁场曝露限值制定以及ICNIRP导则的研究方法和技术问题,提出需要注意分析国内一些不同观点对ICNIRP导则的解读正确性。

航空油品高频/高压电脱水微观机理

设计并建立了一套高压电物理化学显微分析装置,为研究高压电物理化学领域的微观机理提供了一种新的技术途径。采用该技术,研究了胜利稠油经6%加氢裂解柴油稀释的原料油的高频/高压电脱水的微观机理。该原料的脱水率达96.7%,高于传统的电脱水方法。

高压/高频脉冲交流电场中W/O型乳化液的静电聚结特性研究

采用矩形流道连续流动实验装置,对W/O型乳化液施加矩形波高压/高频脉冲交流电,以分散相水颗粒体积平均粒径为主要技术指标,研究了电压幅值、脉宽比、脉冲频率等电场参数对不同含水率乳化液静电聚结特性及电源功率的影响。结果表明,电压幅值是影响聚结效果的主要因素,水颗粒粒径随电压的升高而增大;脉宽比对聚结效果和功率的影响较小;脉冲频率在低压时对水颗粒静电聚结和功率的影响较为明显,当频率为1000 Hz、电压为5000 V、脉宽比为40%时,水颗粒粒径能增大10倍。不同含水率下相应存在分散相水颗粒静电聚结的最佳电场条件。高压/高频电源可以增加分散相水颗粒的静电聚结效果和提高分离效率。

高电压技术在制冷设备除霜中的应用

为解决制冷系统除霜技术存在的问题,介绍了利用高压静电场技术及扫频高压交流电场技术在制冷系统中除霜的机理及研究进展,基于电流体动力学理论分析了霜晶分别在自然生长以及受高压静电场影响两种情况下不同的生长特性、机理和高压静电场中影响霜沉积量的主要电场参数,以及影响扫频高压交流电场技术除霜效率和能耗的主要参数。研究表明:电压及电场极性对高压静电场除霜的效率影响显著,频宽及交流电场持续施加的时间则是影响扫频高压交流电场除霜效率及能耗的主要电场参数;扫频高压交流电场除霜技术相比于静电场除霜技术,在除霜效率上更高,但能耗上处于劣势。最后,从除霜效率及能耗角度出发,提出了进一步深入研究的方向。

高压输电线附近室内电磁环境与屏蔽效果

为了解高压输电线对于附近居民电磁环境的影响,采用具有定时测量及数据输出功能的PMM 8053A General Purpose Field Meter,配合EHP-50A型探头在5Hz～100kHz频率范围内实地测量了3个地区高压输电线附近居民室内电、磁场分布并分析了高压输电线附近不同类型居民住宅室内电、磁场的分布特点和不同建筑物对工频电、磁场的屏蔽效能。结果表明,高压输电线对于居民室内工频电、磁场的影响,随着建筑物与输电线距离的增大而迅速减小;不同类型的建筑物对于高压输电线产生的工频电、磁场的屏蔽作用不同。

高压输电线环境电磁场暴露健康效应的原初作用

高压输电线环境电磁场暴露健康效应的原初作用机制是阐述电磁健康的环节,是制修订我国环境电磁标准的重要基础。为此,对220kV的高压输电线环境电磁场进行了现场监测,将SD大鼠海马神经元暴露在瑞士IT’IS系统中,观察胞内活性氧自由基(ROS)、钙离子(Ca2+)和线粒体膜电位(MMP)对磁感应强度为0.1mT、0.5mT和1.0mT的极低频电磁场的生物响应。研究结果表明:环境电场强度≤1kV/m,磁场磁感应强度≤1.5μT;神经元胞内活性氧自由基、钙离子、线粒体膜电位对磁感应强度≥0.1mT的磁场有生物反应。因此,电场能量密度和磁场能量密度可作为电磁健康效应的评价参数;ROS是电磁因果链原初作用中连接物理和生物解释的一个重要标志物;足够强度的电磁场才能对健康产生影响,笼统说"电磁场对健康有影响"会误导公众。

高压架空输电线下工频电场的数学模型

建立了基于等效电荷法原理的悬链线形式的高压输电线下工频电场的数学模型 ,用矩量法分析了电场分布 。

高压架空线下空间场强的数学模型

建立了基于等效电荷法原理的高压架空线周围空间工频电场的数学模型 ,将电压时间变量在时域中进行处理 ,扩大了应用范围。介绍了利用本算法开发的输电线附近工频电场的计算机辅助分析软件。

基于阻抗谱的脉冲电场诱导兔肝脏组织不可逆电穿孔程度评估新方法的实验研究

不可逆电穿孔肿瘤消融的有效性与安全性已经过多年的临床应用而得到验证,新近发展起来的高频不可逆电穿孔肿瘤消融新方法兼具传统不可逆电穿孔的优势和缓解肌肉收缩的长处,然而目前对其作用机理还未深入研究。为此,从阻抗谱分析角度分析了高频不可逆电穿孔与传统不可逆电穿孔组织消融的差异性,研究了相同剂量下高频不可逆电穿孔与传统不可逆电穿孔消融新西兰大白兔肝脏组织引起的组织阻抗谱变化,并通过等效电路的拟合提取了阻抗谱变化中的信息。研究结果表明:脉冲处理后组织阻抗谱显著变化,阻抗模在中低频段显著减小,阻抗角在中高频段从负值向零值方向变化;通过等效电路拟合发现,处理后显著变化的是细胞外液等效电阻,由于细胞膜穿孔而增加了新的与细胞外液等效电阻并联的电流通路;脉冲剂量相同条件下,传统不可逆电穿孔脉冲作用引起的细胞外液等效电阻变化最大,高频不可逆电穿孔作用下,脉冲宽度越宽,细胞外液等效电阻变化就越显著。因此,组织阻抗谱变化及由它得到的等效电路元器件值变化,可以有效地反映电穿孔程度,有望成为临床应用中检测不可逆电穿孔治疗效果的有效方式。

高压脉冲电场(PEF)对蛋清蛋白功能特性的影响

蛋清蛋白不仅具有重要的营养价值,而且还具有重要的功能特性如乳化性、起泡性等,作为一种重要的蛋白原料,本实验研究了高压脉冲电场对蛋清蛋白功能性质的影响。结果表明:蛋清蛋白的溶解度在脉冲电场强度大于35kV/cm时下降;蛋清蛋白的乳化性、起泡能力、泡沫稳定性及疏水性先随脉冲电场强度增加而增大,但当脉冲电场强度大于30kV/cm后,蛋清蛋白的乳化性、起泡能力、泡沫稳定性及疏水性下降;随着脉冲电场数的增加,蛋清蛋白的溶解度、乳化性、起泡能力、泡沫稳定性及疏水性变化不显著。

高压输电导线三维工频电磁场计算与测量

为准确计算高压输电线路以及交叉跨越输电线路的工频电磁场,基于模拟电荷法和毕奥-萨瓦定律,根据悬链线方程建立了输电导线的三维电磁场通用计算模型。计算和测量了常规同塔双回线路以及交叉跨越导线下方的工频电磁场分布,结果表明,在垂直档距中央的横向分布上,三维模型计算结果与二维模型导线计算高度取最小对地高度时的计算结果十分接近,且均与实测值比较吻合;交叉跨越导线下方交叉点投影位置,工频电磁场计算值与测量值也吻合较好,验证了交叉跨越导线计算模型的有效性。此外,分析了导线下方工频电磁场计算值与测量值的误差来源,着重讨论了影响三维计算模型计算结果的相关因素,给出了导体线单元剖分段数的合理值。

三联外治法治疗早期哺乳期急性乳腺炎1522例疗效观察

目的:将特高频理疗、电动吸乳和乳腺按摩外治疗法结合起来,作为三联外治法为主的治疗方案,检测其对于早期哺乳期急性乳腺炎的治疗效果。方法:对2004年5月～2005年5月期间收治的1522例早期哺乳期急性乳腺炎患者采用该三联方案,3天为一疗程,治疗1～2个疗程。对其中红肿明显、高热或白细胞升高的患者,配合敏感抗生素治疗。结果:治愈1514例(99.47%),脓肿形成8例(0.53%)。结论:此三联方案治疗效果显著、简便易行、费用低、病人痛苦小,具有临床推广价值。

乳状液液滴在高压直流电场中的变形与破裂分析

新型电脱水技术利用高压电场对乳状液中液滴的变形、聚合具有一定的影响,其中电场参数的选择对液滴变形和聚合效率具有显著影响。适度的液滴变形将促进液滴聚合,过度的变形则可能使液滴破裂成更多的小液滴而增加乳状液分离的难度。本文引入光滑粒子流体动力学方法,对电场强度的变化对液滴变形和破裂过程的影响进行了数值模拟分析。结果表明:电场强度一定程度的增大能提高液滴变形速度并加速其聚合,如果场强过高则液滴破裂;在同一电场强度作用下,粒径较小的液滴比粒径较大的液滴变形困难。

1100kV架空线周围的工频电场

利用自行编制的计算机辅助分析软件，计算分析了1100kV特高压架空线周围工频电场的分布规律和影响因素，并从电场对环境影响方面考虑，提出了建设1100kV特高压输电线路的若干建议。

高频脉冲原油电脱水供电装置的研制及应用

通过对原油乳化液导电性能的分析,提出了采用高频脉冲电脱水供电装置,解决了油田3次采出液脱水难的问题.详细介绍了高频脉冲原油电脱水供电装置的结构、工作原理以及现场应用中所取得的效果.与常规电脱水装置相比高频脉冲电脱水装置在电场平稳性及处理效果方面有明显的优越性,在生产中取得了良好的效果,解决了复合驱采出液的脱水难题.

W/O型乳化液在矩形流道中的静电聚结破乳研究

分析了带绝缘层矩形流道电场强度的影响因素以及分散相水颗粒在均匀交流电场下的聚结机理,设计了矩形流道连续流动静电聚结实验装置。以矩形波高压/高频脉冲交流电源为基础,研究电场强度、脉冲频率、脉宽比、流动速度等参数对不同W/O型乳化液中分散相水颗粒静电聚结特性的影响。实验结果表明,含水率为5%、电场强度为1.69kV/cm、流动速度为0.17m/s、脉宽比为40%、脉冲频率为1000Hz,水颗粒粒径能增长24倍,聚结效果明显。