原油-CO_(2)相互作用机理分子动力学模拟研究

CO_(2)的众多驱油机理已经被广泛认同,但受油藏因素影响,不同油藏条件下CO_(2)驱的效果差异较大。因此,需要进一步深化研究CO_(2)与原油的微观相互作用机理,明确不同油藏条件下CO_(2)的驱油方式,最大限度挖潜CO_(2)驱的潜力。利用分子动力学模拟方法研究了组分、温度、压力对油滴-CO_(2)相互作用的影响。求取动力学参数,量化表征油滴-CO_(2)间的相互作用,厘清了不同条件下二者的微观相互作用规律。模拟结果显示,色散力是主导CO_(2)-烷烃分子相互作用的主要作用能,二者相互作用主要包含两方面:一是CO_(2)分子克服烷烃分子间的位阻作用向油滴内部溶解扩散,二是CO_(2)分子对油滴外层分子的萃取吸引作用。随着烷烃分子链长减小、温度降低和压力增加,油滴溶解度参数和CO_(2)配位数增加,油滴外层分子的弯曲度减小,二者的相互作用增强。研究结果认为,在温度较低、压力较高的轻质和中轻质油藏中,应尽可能地实现CO_(2)混相驱和近混相驱,在温度较高、压力较低的中质和重质油藏中,应充分发挥CO_(2)非混相驱的溶解降黏、膨胀原油体积和补充能量的优势。研究结果能够为室内研究和现场实施CO_(2)驱油提供理论指导。

二维冰-水-结构物作用的近场动力学模拟

为探讨冰、水、结构物之间的相互作用关系,采用近场动力学方法建立二维冰-水-圆柱结构物的运动计算模型,采用近场动力学微分算子模拟海水流动,采用常规态型近场动力学模拟海冰的损伤行为以及海冰与结构物之间的作用。进一步研究不同圆柱结构物移动速度和直径对冰载荷的影响,将数值计算结果与试验结果进行对比以验证方法的可行性,为研究冰、水、结构物相互作用提供理论支撑。

聚氨酯与稀释沥青相互作用的分子动力学模拟

为从分子尺度深入了解聚氨酯与稀释沥青的相互作用,采用Materials Studio软件,分别构建沥青、聚氨酯、聚氨酯-稀释沥青共混模型,并验证模型准确性。基于分子动力学模拟,开展温度和聚氨酯掺量对稀释沥青内聚能密度、溶解度参数、相互作用能、力学性能的影响研究。结果表明:建立的沥青和聚氨酯分子模型较合理,能够表征沥青和聚氨酯真实特性;随着温度的升高,稀释沥青和稀释沥青-聚氨酯共混体系的内聚能密度均呈下降趋势;在[-10℃,100℃]范围内,聚氨酯添加物能够降低稀释沥青的内聚能密度,不同温度下降低幅度平均为15%;在60℃时,稀释沥青与聚氨酯的溶解度参数δ差值最小,各总相互作用能和范德华势能最大,体系最稳定;聚氨酯能够提高稀释沥青的力学参数,并且力学参数与聚氨酯的掺量呈正相关关系。研究对树脂改性冷补沥青混合料具有参考价值。

基于分子动力学模拟的木材细胞壁与水分相互作用研究进展

木材是一种典型的天然高分子材料,在分子尺度上解读水分对木材微纳结构的影响,是木材中水分研究的重难点。文中概述了分子动力学模拟的一般过程,重点介绍了近年来分子动力学模拟在木材-水分的研究领域中,对细胞壁化学组分纤维素、半纤维素、木质素与水分相互作用以及细胞壁各组分之间的界面与水分相互作用等方面的最新研究进展,最后提出了相关的现存问题,并就未来的发展方向进行展望,以期为深入揭示木材与水分的相互作用提供参考。

PBT推进剂中水氧扩散及键合作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,对H_(2)O和O_(2)在三氟化硼三乙醇胺络合物(T313)中的扩散行为进行模拟,并研究了叠氮聚醚聚氨酯(PU_(PBT))/T313/高氯酸铵(AP)复合体系在不同界面层间的结合能和界面间的相互作用机理。扩散模拟结果显示,随着温度升高,H_(2)O在T313中的扩散系数逐渐降低,O_(2)在T313中的扩散系数逐渐增大,呈现出相反的变化趋势,表明极性分子和非极性分子在键合剂膜层中的扩散现象有显著差异。PU_(PBT)加入键合剂T313后,与AP颗粒之间的结合将更加紧密。PU_(PBT)/T313体系的界面黏附能力主要由PU_(PBT)体系中的原子与T313中各原子之间的强范德华相互作用或氢键相互作用提供,而T313/AP体系的界面黏附能力主要由AP和PU_(PBT)体系中原子之间的强范德华相互作用提供。

艾多沙班药代动力学相互作用研究进展

目的阐明艾多沙班药代动力学相互作用(PK-DDI)的机制和剂量调整意见,为临床合理联合用药提供参考。方法检索PubMed、Web of Science、中国知网、万方数据、维普网中艾多沙班的药物相互作用(DDIs)文献,结合2021年欧洲心律协会指南、美国食品药品监督管理局(FDA)说明书、欧盟产品特性概要(SmPC)和Lexicomp数据库,总结不同种类药物与艾多沙班的PK-DDI机制、临床证据以及推荐剂量调整方法。结果共涉及17类69种药品,其中无需调整剂量药品24种和需要禁用、慎用或者需要调整剂量药品45种。结论艾多沙班PK-DDI涉及多种药品,机制主要与CYP3A4和P-糖蛋白抑制剂/诱导剂相关,但是目前PK数据缺乏。此外患者的个体特征和疾病状态也会对艾多沙班的体内过程产生影响,目前对于多因素的研究较欠缺,需进一步研究为临床合理用药提供证据。

dsDNA与TiO_(2)(110)在溶液中相互作用的动力学行为和机制

金红石型TiO_(2)(110)在DNA传感领域具有广阔的应用前景,然而其与DNA在溶液中相互作用的动力学行为和机制尚不清楚.利用分子动力学模拟,深入研究了双链DNA (dsDNA)在初始时沿轴向平行或垂直于金红石型TiO_(2)(110)表面时二者在溶液中的相互作用.通过分析dsDNA在吸附后的稳定构型、吸附动力学过程和结构稳定性发现,与一些典型二维纳米材料不同,dsDNA倾向于水平吸附到TiO_(2)(110)表面.水平吸附不仅使得dsDNA的四种碱基均吸附到TiO_(2)(110)表面,增加了吸附稳定性,而且不破坏dsDNA的结构稳定性.进而,通过分析dsDNA与TiO_(2)(110)表面的相互作用能和水分子密度/数量发现,dsDNA的平行吸附可能源于二者之间的短程范德华和长程静电相互作用.此外,纳米级脱湿也增强了dsDNA的吸附.对dsDNA与TiO_(2)(110)在溶液中的相互作用研究有助于实现TiO_(2)(110)在DNA传感中的应用.

地球动力学对地质矿产形成的控制作用研究

地球动力学是揭示地球内部运动和动力学过程的学科,对于理解矿物形成具有重要意义。地壳、地幔和核幔过渡区的物理特性对矿物的生成和分布起着关键作用。矿物形成的基本理论和关键过程需要通过地球动力学的研究来理解。进一步,地球动力学影响矿物形成的机制与地质和矿物特征之间存在联系。通过分析地质和矿物特征,可以揭示地球动力学对其的控制作用。基于这些研究结果,可以为未来的矿产勘探和资源管理提供参考和建议。研究地球动力学在矿物形成中的作用对于推动矿产勘探和资源管理的发展至关重要。

植物绝缘油中水对甲醇扩散影响的分子动力学模拟

甲醇因其稳定性强、在绝缘油老化初期含量高等特点,是变压器油纸绝缘状态评估的重要特征物质,而水是油纸老化过程中必不可少的产物。为明确水对植物绝缘油中甲醇扩散的影响,分别构建含水量为1.0%、1.5%、3.0%、5.0%的植物绝缘油、水、甲醇共混模型,利用分子动力学方法计算模型中物质的扩散轨迹、扩散系数、相互作用能、氢键、自由体积,并从微观角度出发,解释水促进甲醇扩散的机理。结果表明:随着含水量的增加,甲醇与植物绝缘油的相互作用能减小,系统整体的氢键稳定性下降,自由体积增大,最终导致甲醇在植物绝缘油中的扩散作用增强。

分子动力学模拟及其在碳水化合物中的应用

碳水化合物是主要的食品组分之一,其构象灵活复杂,导致现有的试验方法难以深入、全面地获得其在分子水平的详细信息。分子动力学(MD)模拟作为一种理论计算方法,近年来被广泛应用于碳水化合物的研究中。其能够提供碳水化合物分子构象以及相互作用的驱动力、结合能和作用位点等信息,是对真实试验结果的有效补充和深入挖掘。本文综述MD模拟的概念、软件和力场、一般流程以及新方法,结合实例,分析MD模拟在碳水化合物构象表征、聚集行为以及加工过程对碳水化合物的影响等研究中发挥的关键作用,阐述其在解析碳水化合物与其它组分相互作用机制方面的巨大潜力,以期为深入解析碳水化合物的构效关系,提高其应用效率提供理论参考。

p53活性四聚体全原子分子动力学分析

p53是一种肿瘤抑制蛋白,对阻碍癌症发展、维持遗传完整性起着至关重要的作用.在细胞核内,4个p53分子通过高度协同的方式、通过DNA结合域与DNA结合,形成稳定的四聚体活性结构,并转录激活或抑制其靶向基因.然而,大多数肿瘤细胞中存在大量p53的突变,其中绝大部分突变发生在p53的DNA结合域,而p53的DNA结合域又是p53形成四聚体活性结构、调控下游靶基因转录的重要区域.本文通过全原子分子动力学模拟,研究了野生型p53四聚体内分子间的相互作用机制.结果表明,位于DNA两侧的对称二聚体是一个稳定的二聚体,在与DNA结合前后都能维持稳定的结构.位于DNA同侧的两个单体依靠两个接触面提供的蛋白-蛋白相互作用和DNA的骨架作用使四聚体活性结构保持稳定,这些相互作用为四聚体的形成机制提供了重要支撑.该工作厘清了p53四聚体在动力学过程中的内部相互作用机制和关键残基,揭示了四聚化过程中各个相互作用界面的关键位点,对于理解p53的抑癌机制、探索有效治癌策略、发展治癌药物具有重要意义.

润湿性影响薄液膜沸腾传热的分子动力学研究

纳米尺度下表面润湿性如何影响薄液膜沸腾传热仍是一个具有挑战性的研究. 本研究采用分子动力学 方法探讨壁面润湿性影响纳米尺度薄液膜沸腾换热的机制. 结果发现: 亲水表面能够显著地提升沸腾换热性 能, 有较早的沸腾起始时间, 较高的升温速率、热流密度和界面导热率, 以及较小的界面热阻. 通过建立二维 表面势能模型, 揭示表面润湿性影响纳米尺度沸腾换热的机理. 亲水壁面的表面势能为-0.34 eV, 而疏水壁面 的表面势能仅为-0.09 eV, 提升表面润湿性强化沸腾传热的本质原因是表面势能绝对值的提高. 此外, 通过计 算分子间的相互作用能, 揭示了纳米尺度下亲疏水壁面的成核机理. 水分子-亲水壁面、水分子-疏水壁面和 水分子内部的相互作用能分别为 1.57, 0.26 和 0.48 eV/nm^(2). 亲水表面的界面能大于水分子内部的相互作用 能, 因此亲水表面上气泡成核发生在水膜内部;疏水表面上的界面能比水分子内部的相互作用能弱, 疏水表 面的气泡成核发生在固/液界面处. 本研究揭示了表面润湿性如何影响纳米尺度薄液膜沸腾传热和气泡成核 的主要机制.

Arrhenius公式和环境作用动力学对压缩橡胶的精度比较

目的 精确描述压缩橡胶永久变形率的变化规律,准确评估其使用寿命。方法 应用环境作用动力学理论,建立压缩橡胶永久变形率的变化微分方程,求解微分方程得到压缩橡胶永久变形率变化规律的微分方程通解。再以氟硅橡胶为例,通过高温加速试验获取其在100、125、150、175、200℃下的试验数据,分别采用环境作用动力学通解和阿伦尼乌兹公式建立氟硅橡胶压缩永久变形率模型。最后,与3.5 a的自然环境试验数据进行对比。结果 应用环境作用动力学理论建立的氟硅橡胶压缩永久变形率模型与3.5 a自然环境试验数据的最大误差约为3.32%,而应用阿伦尼乌兹公式建立的氟硅橡胶压缩永久变形率模型的最大误差约为14%。结论 阿伦尼乌兹公式只适用于没有环境作用或固定环境作用下的物质特征变化,而环境作用动力学方程中,有明确的环境作用项σ,适用于复杂环境作用下物质特征变化规律的描述。

基于微型流化床的油页岩与棉秆共热解特性及其动力学

采用微型流化床反应分析仪分析油页岩与棉秆共热解特性,探讨不同热解温度和混合比例对H_(2)、CH_(4)、CO、CO_(2)释放特性的影响,并利用等转化率法求解动力学参数,研究共热解过程中的相互作用。结果表明,油页岩和棉秆的单独热解气体释放特性存在明显差异,而在等温共热解过程中,棉秆的添加能加快反应的转化率,提高气体生成速率。通过Friedman-Reich-Levi方法计算气体生成活化能,结果显示共热解活化能明显低于理论值,表明共热解能提高原料热解反应性,促进气体的生成。

CNT-COOH含量对PUR基复合材料性能影响的分子动力学模拟

为分析功能化碳纳米管含量对聚合物基复合体系性能的影响,通过分子动力学模拟方法,建立了不同含量的聚氨酯/羧基化碳纳米管(PUR/CNT-COOH)复合体系模型,比较了不同复合体系的拉伸强度、拉伸弹性模量(E)、剪切模量(B)以及体积模量(G)等性能。通过分析PUR/CNT-COOH复合体系的径向分布函数、氢键作用、氢键密度以及不同种类的氢键数量等性能,从微观层面探究了CNT-COOH含量对复合体系性能的影响规律。模拟结果表明,随着CNT-COOH含量逐渐增加,PUR/CNT-COOH复合体系的屈服强度逐渐增大,拉伸性能逐渐下降;PUR/CNT-COOH复合体系的E,G以及B均随CNT-COOH含量的增加而升高。CNT-COOH在复合体系中的占比越大,CNT-COOH与PUR基体间的相互作用越强;PUR基体间的相互作用力下降,复合体系的拉伸性能下降;随CNT-COOH含量的增加,二者相互作用增强,使其更易发生团聚现象。径向分布函数分析结果表明,随着CNT-COOH含量的增加,填料与基体间的相互作用逐渐增强,基体自身的相互作用明显减弱。氢键分析结果表明,随着CNT-COOH的增加,填料间的氢键数目不断升高,基体间的氢键数目不断下降。

基于RecurDyn的双作用减振器多体动力学仿真

以铁路货车转向架双作用减振器为对象,在RecurDyn软件中建立了准轨煤炭漏斗车的一节车厢的多体动力学模型,并分别对其空车、重车状态下静平衡特性和基于轨道激励的整节车厢振动特性进行仿真分析。初始状态弹簧压缩量和轮-轨接触力最大偏差均小于5%,符合仿真试验模型可靠性要求。对轨道激励的车厢振动即点头和浮沉激扰工况进行仿真分析。结果表明:在空车状态下,仅由常摩擦减振弹簧提供减振力;在重车状态下,常摩擦和变摩擦减振弹簧一起提供减振力,空车、重车状态下相对摩擦系数均处于理想范围内,车辆垂向动力学性能更好。双作用减振器对缓和振动冲击影响显著,为转向架摩擦减振系统的动态特性分析与性能评估提供一种有效的研究方法。

金属镁非共面位错相互作用强度的位错动力学模拟

采用位错动力学方法模拟金属镁在塑性变形过程中的基面、柱面及一阶锥面<a>位错非共面相互作用,利用扩展Taylor硬化方程计算潜硬化系数,探讨位错相互作用强度及其影响因素。研究结果表明,位错相互作用强度随滑移机制以及主滑移系与林滑移系的交换而变化,表现出显著的各向异性和非对称性。共线基面/柱面相互作用最强,非共线柱面/基面相互作用最弱,相应的潜硬化系数分别为0.43和0.11。共线相互作用下主位错长度由于位错湮灭明显比非共线相互作用下的小,非共线作用下则形成大量位错交结或交叉态位错。虽然共线相互作用总体上略强于非共线作用,但特定主位错−林位错相互作用对的共线与非共线作用相对强弱随非共线作用下形成的交结性质而变化。当非共线相互作用形成固着交结或交叉态时,非共线作用强度高于共线作用强度,而当形成的交结为可动交结时则弱于共线作用强度。充分考虑位错可动性及摩擦阻力的差异是有效预测位错相互作用强度及其各向异性的重要前提。

大陆碰撞成矿作用:深部动力学机制与成矿

大陆碰撞成矿研究是当今地球科学的重大前沿,但是碰撞带深部动力学机制与成矿之间的联系还不够紧密。目前主要的几种碰撞动力学机制包括大陆俯冲及俯冲相关的陆壳撕裂与回撤、大洋板片断离、上覆岩石圈去根,如对流减薄、拆沉等;而碰撞成矿系统还可以进一步概括总结为岩浆热液成矿系统、变质流体成矿系统和盆地流体成矿系统三类。在此基础上,通过地幔上涌、地壳缩短和地表隆升等各种壳幔响应,将深部动力学与成矿作用进行了成因关联。研究揭示,成矿是地球圈层相互作用导致金属元素循环富集的过程。研究指出,从地球系统科学的角度来研究大陆碰撞成矿作用,有望将矿床学研究提高到新层次,还有望实现“碰撞加工厂”的找矿理想。

消癌平注射液对多西紫杉醇在大鼠体内的药代动力学及体外CYP450酶活性的影响研究

目的探讨消癌平注射液(XAP)对大鼠体内多西紫杉醇(DOC)药代动力学与体外细胞色素P450(CYP450)酶活性的影响。方法对24只SD雄性大鼠实施体内研究,随机分为A组(DOC对照组)、B组(XAP+DOC组)、C组[(咪达唑仑(MDZ)对照组)]、D组(XAP+MDZ组)共4组。借助超高效液相色谱串联质谱法检测给药后5、10、20、30 min和1、2、3、4、6、8、12、24 h大鼠血清中DOC/MDZ浓度,计算药代动力学参数。通过重组CYP450酶3A4(CYP3A4)的体外反应体系展开研究,制备人肝微粒体,以MDZ为底物探究XAP对CYP450酶活性的抑制作用,考察XAP对DOC代谢的影响。结果体内药代动力学结果显示,XAP可使DOC的C max和AUC 0→t分别增加150%(P<0.01)和60%(P<0.05);t 1/2和MRT分别为(4.24±1.78)h、(3.92±1.14)h,较DOC对照组显著延长;XAP可使MDZ的消除延长,半衰期t 1/2延长至(0.962±0.19)h,MRT延长至(1.008±0.13)h,药时曲线下面积(AUC 0→∞)为(1510.078±242.11)ng·h/ml,均显著高于MDZ对照组(P<0.05)。以MDZ为底物进行的体外抑制实验表明,XAP(10~100 mg/ml)和C 21总甾体提取物(10~50μg/ml)能明显抑制人肝微粒体CYP3A4活性。结论XAP与DOC联合使用后,DOC的血药浓度升高,DOC的多个药代动力学参数明显改变,XAP对DOC的消除有抑制效能,同时其作用机制可能与CYP3A4受抑制有关。

基于分子动力学模拟的α-SiO_(2)纳米颗粒油-水界面吸附行为研究

纳米颗粒相界面吸附与自组装被广泛应用于石油采收、泡沫浮选、药物输送及新型功能材料等研究领域。然而,由于溶剂化力、静电斥力等多种相互作用所导致的吸附势垒,纳米颗粒自发吸附至界面的过程受到阻碍。基于分子动力学方法研究了α-SiO_(2)纳米颗粒相界面吸附动力学特征,深入分析了水化层结构及离子浓度对颗粒吸附行为的影响。首先,通过修饰表面基团获取了不同亲疏水性α-SiO_(2)纳米颗粒的吸附特征:纳米颗粒自发扩散至亚界面后会经历弛豫吸附至界面、快速吸附以及在界面区域经历一段弛豫后达到动态平衡三个过程。随后,从径向分布函数、角度分布、氢键密度分布等对纳米颗粒水化层结构以及氢键结构和进行了量化和比较,通过水化层内水分子驻留自相关函数以及氢键寿命分析了水化层结构及氢键结构的动力学特性。结果表明:水化层结构依赖于所作用颗粒的表面特性,与亲水表面相比,水分子在疏水表面具有明显的择优取向和更强的流动性;表面-水间氢键相互作用和水化层内特殊氢键结构是影响颗粒吸附的重要原因;不同离子效应可以通过共同作用干扰氢键结构以促进纳米颗粒相界面吸附。本研究为理解纳米颗粒相界面吸附动力学特性以及吸附壁垒形成机制提供参考,对于纳米颗粒相界面可控吸附在石油采收、新型功能材料等应用领域具有指导意义。