TiC对Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金非晶形成能力、微观组织及热稳定性的影响

铁基非晶合金存在非晶形成能力低、室温塑性差等问题,极大地限制了其在工程中的应用。基于“近混合焓+有效原子尺寸差”非晶合金成分设计理念设计了Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)全金属组元粉末,采用机械合金化球磨工艺成功制备出非晶态合金粉末,并研究了TiC陶瓷粉末的加入对Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金粉末非晶形成能力、微观形貌和热稳定性的影响。结果表明:Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金粉末具有较好的非晶形成能力和热稳定性,TiC陶瓷粉末均匀稳定的分布于Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)非晶合金粉末中。添加质量分数15%TiC陶瓷粉末延缓了球磨过程中Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金粉末的合金化和非晶化进程,降低了热稳定性,使得球磨后粉末粒度变小,分布范围变宽。该项工艺可制备出具有较大室温塑性的大块铁基非晶合金原始粉末。

祖先序列重建增强D-阿洛酮糖3-差向异构酶的热稳定性

为解决现有D-阿洛酮糖3-差向异构酶(DAEase)热稳定性差的产业问题,本文采用系统发育指导的大数据挖掘、合理修饰和祖先序列重建策略(ASR),重建了具有不同催化结构域DAEase的祖先序列,构建了表达载体,通过重组表达与分子对接筛选出了DAEase A13并进行酶学性质表征,此外,还基于结构分析与分子动力学模拟揭示了DAEase A13热稳定性增强的分子机制。结果表明,基于ASR策略所构建的A13 70℃时半衰期可达8.4 h,其热稳定性较野生(WT)酶显著增强,最大转化率为31%,催化活性也略高于WT酶。立体结构模拟与分子动力学模拟揭示了ASR A13中大量氢键和疏水作用的增加维持了高温下酶分子结构的稳定性,是其热稳定性增强的主要因素。研究结果证实了ASR策略可以改造DAEase使其稳定性、活性和混杂性增强,可以为D-阿洛酮糖工业生产提供良好的生物催化剂。

蛋白质分子表面氨基酸突变提高植酸酶Yi APPA的活性和热稳定性

为了提高植酸酶的活性和热稳定性,增加其在食品加工领域的应用潜力,对植酸酶Yi APPA进行同源模建,结合蛋白质分子表面氨基酸突变策略,选择位于分子表面的赖氨酸和甘氨酸进行定点突变,构建单位点突变体。通过活性和热稳定性筛选,获得活性和热稳定性显著提高的突变体K216R以及热稳定性提高的突变体K189R。通过有益突变位点叠加策略,进一步构建并表征组合突变体K189R/K216R的酶活力及热稳定性。结果表明:与Yi APPA相比,K189R/K216R于80℃半衰期由14.81 min延长至23.35 min,半失活温度由55.12℃提升至62.44℃,热解折叠温度由48.36℃提升至53.18℃。并且K189R/K216R于37℃、pH 4.5的酶活力由3959.98 U/mg提高至4469.13 U/mg。分子结构建模和分子动力学模拟的结果显示:K189R/K216R中引入了新的氢键,能够提高酶部分结构单元的稳定性,使其热稳定性得到提高;同时K189R/K216R的催化口袋体积增大是其活性提高的主要原因。本研究通过蛋白质分子表面氨基酸突变策略可有效提高植酸酶Yi APPA的活性和热稳定性,为植酸酶及其他类型酶的分子改造提供参考依据。

4种提取方法对对虾肌原纤维蛋白提取率、空间结构和热稳定性的影响

【目的】获取提取率高且结构完整的凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)肌原纤维蛋白。【方法】通过0.5 mol/L KCl、53 kHz超声辅助0.5 mol/L KCl、53 kHz超声辅助质量分数5%十二烷基硫酸钠(SDS)和RIPA裂解液这4种提取方法提取对虾肌原纤维蛋白,以肌原纤维蛋白提取率和结构完整性为评价指标,采用光谱学和凝胶电泳生化,评价四种提取方法对对虾肌原纤维蛋白提取率、空间结构和热稳定性的影响。【结果】53 kHz超声辅助0.5 mol/L KCl、0.5 mol/L KCl、53 kHz超声辅助5%SDS和RIPA裂解液4种方法所得提取率分别为(87.99±3.08)%、(53.76±3.90)%、(75.59±0.95)%和(95.46±4.49)%。53 kHz超声辅助0.5 mol/L KCl提取的蛋白中肌钙蛋白和原肌球蛋白蛋白丰度较高,0.5 mol/L KCl和53 kHz超声辅助质量分数5%SDS提取的肌球蛋白重链和肌动蛋白蛋白丰度较高;相较于0.5 mol/L KCl,超声辅助提取可最大限度保持肌原纤维蛋白天然结构,α-螺旋结构保留完好;0.5 mol/L KCl提取可较好维持肌原纤维蛋白的酰胺Ⅰ带结构。RIPA裂解液提取对肌原纤维蛋白二级结构有明显破坏,热稳定性仅为原蛋白的(60.63±4.46)%。【结论】综合提取率、空间结构和热稳定性结果,采用53 kHz超声辅助5%SDS提取可获得质量最佳的凡纳滨对虾肌原纤维。本研究可为后续深入解析冷藏对虾品质劣变和开发高效控制技术提供高质量的肌原纤维蛋白。

大型航天器结构热稳定性试验系统设计与实现

结构形面热稳定性是航天器结构设计的重要指标之一,对航天器在轨真空低温环境下功能与性能的实现具有重要作用,为确保航天器结构热稳性设计的正确性,需在地面开展空间环境热稳定性测试试验;针对大尺寸结构高精度、高频率热变形测量需求开展研究,采用光学摄影原位变形测量技术,设计了多相机融合测量系统架构及测量方法,有效保证了大型结构最优变形测量场的构建,并通过系统机电、图像采集装置的智能化同步控制设计,实现了图像数据的空间位置属性的自动匹配;通过试验验证,结果表明该系统可满足真空低温环境下尺寸不小于4 m的瞬态、高精度结构变形测量,最小测量周期可达90 s,单向测量精度优于28μm,测试过程运行稳定可靠。

MoO_(x)状态调控及其对VO_(x)/MoO_(x)-TiO_(2)催化剂脱硝性能和热稳定性的影响

将七钼酸铵分别用水和草酸溶液溶解后与TiO_(2)复合制备MoO_(x)-TiO_(2)载体,通过浸渍法负载钒获得VO_(x)/MoO_(x)-TiO_(2)催化剂;采用XRD、SEM、BET、XPS、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD表征手段研究催化剂的结构和性质,并考察了其脱硝活性和高温老化性能。结果表明,草酸助溶七钼酸铵制得的VMoTiO-F在210~510℃的脱硝效率大于80.0%,优于用水溶解制备的VMoTiH-F;VMoTiO-F表面存在较多的MoO_(x),可增强与VO_(x)的相互作用,促进催化剂表面产生更多的低价态VO_(x)和表面化学吸附氧(Oα)活性物种;VMoTiO-F中的VO_(x)和MoO_(x)相互作用还能提高低温氧化还原性能,有利于催化过程中的电子传递;VMoTiH-F相比VMoTiO-F有更多的MoO_(x)进入TiO_(2)晶格,提高TiO_(2)的热稳定性,而VMoTiO-A中的锐钛矿TiO_(2)在高温老化中被严重烧结甚至部分转变为惰性金红石晶型,导致表面酸性位损失和氧化还原性能降低,因此VMoTiH-A催化剂的脱硝性能明显优于VMoTiO-A。

热像仪的光轴热稳定性仿真及拓扑优化研究

热成像仪由于工作环境较为恶劣,且自身发热量较大,容易导致热像仪光轴发生热偏移,严重影响其瞄准性能。为了提高红外热像仪的光轴热稳定性,以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象,研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况,并通过构建折转镜的有限元仿真模型以及试验测试系统,获得与试验数据一致性较好的有限元模型;以此为基础,采用基于变密度法的拓扑优化仿真技术,以刚度最大化为设计目标,以体积分数为约束,对折转镜座进行了拓扑优化设计。通过试验测试得出,优化设计的折转镜座的光轴高温偏移量由46.1″减小到25.5″,减小了44.7%,折转镜座的光轴低温偏移量由92.9″减小到51.0″,减小了45.1%,极大地提高了折转镜的光轴热稳定性。最后,将优化后的折转镜安装到某型热像仪中进行整机试验测试,热像仪整机的高温光轴偏移量由0.461 mrad减小到0.340 mrad,下降了26.2%,低温光轴偏移量由0.485 mrad减小到0.296 mrad,下降了39.0%,证明了仿真与拓扑优化模型的可行性与有效性,为后续红外热像仪整机的轻量化设计与性能提升奠定了基础。

高热稳定性近红外荧光粉BaY_(2)Al_(2)Ga_(2)SiO_(12):Cr^(3+)的合成及发光性质

近年来,近红外荧光粉转换发光二极管(NIR pc-LED)在夜视、生物成像和无损检测等领域引起了广泛关注。然而,获得兼具高量子效率和优异热稳定性的近红外荧光粉仍然是一个巨大挑战。本文利用高温固相法合成了一种新型近红外荧光粉BaY_(2)Al_(2)Ga_(2)SiO_(12):Cr^(3+)(BYAGSO:Cr^(3+)),并系统研究了材料的结构和发光性质。在440 nm蓝光激发下,BYAGSO:Cr^(3+)荧光粉的发射光谱在650~850 nm范围内呈现锐线和宽带的混合发射,源于Cr^(3+):^(2)E→^(4)A_(2)自旋禁戒跃迁和^(4)T_(2)→^(4)A_(2)自旋允许跃迁发射。该近红外发光表现出可观的量子效率和良好的热稳定性,最优化样品的外量子效率可达30.3%,在200℃时样品的发光强度可保持其在室温时强度的99%。通过将BYAGSO:Cr^(3+)荧光粉与450 nm蓝光LED芯片结合,我们封装了一个NIR pc‐LED器件。该器件在300m A驱动电流下,输出功率为70.83 mW;在20m A驱动电流下,光电转换效率为11.20%。研究结果表明,BY-AGSO:Cr^(3+)在NIR pc-LED领域具有良好的应用前景。

蛋白质工程提升糖酶热稳定性研究进展

糖酶是制糖工业中不可或缺的一种酶制剂。天然糖酶在长时间高温转化制糖时难以保持较好的稳定性,制约了其在工业生产中的应用。大量研究表明蛋白质工程手段是提升糖酶热稳定性的重要手段和策略。本文系统地综述利用蛋白质工程手段提高糖酶热稳定性的最新进展,详尽分析蛋白质工程中的定向进化、理性设计和半理性设计策略。同时评估这些策略在提高糖酶热稳定性方面的效果及其潜在的工业应用价值,并指出各策略的优势、不足和面临的挑战。最后提出应结合多种方法策略提高糖酶热稳定性的建议,并展望未来研究的方向,以期实现糖酶热稳定性和酶活性的协同提高。

2-氨基烟酸镧铈对PVC热稳定性的影响

以2-氨基烟酸(2-ANA)、Ce(NO_(3))_(3)、La(NO_(3))_(3)和NaOH为原料,合成出2-氨基烟酸镧铈(2-LCANA),研究2-LCANA及其复配稳定剂对聚氯乙烯(PVC)热稳定性能、流变性能和力学性能的影响。结果表明,2-LCANA及其复配稳定剂提高了PVC的热稳定性能,当m(2-LCANA)∶m(ZnSt_(2))∶m(PE)=2∶1∶2时,其热稳定时间为38 min,可以减小在加工过程中的损耗,增强PVC的力学性能,但是随着温度升高2-LCANA要比m(2-LCANA)∶m(ZnSt_(2))∶m(PE)=2∶1∶2的复配稳定剂抑制PVC降解反应发生更有效。2-LCANA能够吸收PVC降解释放的HCl气体,生成LaCl_(3)和CeCl_(3),减弱了HCl对PVC降解的催化作用,可以有效地阻止PVC链上C-Cl和与氯相连的C-H断裂,减少共轭双键的生成,减缓PVC变色,延缓了PVC的热降解。

掺WO_(3)对碲酸盐玻璃热稳定性改善和Er^(3+)/Yb^(3+)掺杂碲钨酸盐玻璃光谱性能的研究

为得到热稳定性能良好且高强度发光的碲酸盐玻璃,通过在TeO_(2)-ZnO-Na_(2)O系统中掺入WO_(3),以提高玻璃的抗析晶和热稳定性能。研究结果表明,碲酸盐玻璃的ΔT从不掺WO_(3)的110℃增加到了WO_(3)含量为20 mol%时的142℃。在热稳定性研究的基础上,进一步分别研究了单掺Er^(3+)和Er^(3+)/Yb^(3+)共掺的碲钨酸盐玻璃的光谱性质。研究结果表明,在Er^(3+)/Yb^(3+)共掺条件下,Er^(3+)/Yb^(3+)之间的能量传递提高了Er^(3+)离子对980 nm泵浦光的吸收效率,增强了1.5μm波段发光强度,最终得到了具有高强度1.5μm波段发光的Er^(3+)/Yb^(3+)共掺碲钨酸盐玻璃,初步证明共掺方式是实现1.5μm波段高强度发光的有效方法。

增材制造单晶镍基高温合金微观组织、热稳定性及耐磨性能

利用定向能量沉积的增材制造方法制备了单晶镍基高温合金SRR99,通过微观组织表征、硬度测量与纳米划痕实验,系统地研究激光增材制造单晶镍基高温合金在服役温度下的组织稳定性。结果表明:经过服役温度(650℃)退火100 h后,增材制造样品γ'强化相的形貌及尺寸(70 nm)依旧保持。相比于传统铸造样品,服役温度退火前后增材制造样品的硬度(6.6 GPa)均提高了20%以上。此外,退火前后增材制造样品的摩擦因数均具有数值低(0.19)、离散性小的特点。本研究证明定向能量沉积增材制造的单晶镍基高温合金样品拥有优异的组织热稳定性和耐磨性能,为激光增材制造技术应用于单晶镍基高温合金涡轮叶片的榫头修复与提性延寿提供了实验支撑。

不同pH值对肌红蛋白构象及热稳定性的影响

为探究不同pH值对肌红蛋白结构及热稳定性的影响,采用体外实验,以正常pH值(5.6)和高pH值(6.4)肌红蛋白溶液为研究对象,利用多光谱分析技术探究冷藏(4℃)和加热(72℃)条件下不同pH值对肌红蛋白分子结构、表面疏水性和热变性程度的影响。结果表明:4℃孵育条件下,2种pH值对肌红蛋白构象无明显影响,而72℃加热条件下,pH 5.6肌红蛋白溶液的内源荧光强度、蛋白质表面疏水性和热变性程度显著高于pH 6.4;相比于pH 6.4时,pH 5.6时的肌红蛋白分子的三级结构受到更严重的破坏,热稳定性降低。因此,环境pH值可以通过改变肌红蛋白的结构稳定性,进而改变肌红蛋白的热稳定性,高pH值可以增加肌红蛋白的热稳定性,是导致DFD(dark,firm,dry)牛肉熟制时持续粉红现象的重要原因。

大豆油基多元醇改性聚氨酯热稳定性及阻燃性能研究

将大豆油基多元醇以不同的比例添加到石油基多元醇中,得到热稳定性更高和阻燃效果更好的生物基聚氨酯泡沫(PUF)。采用锥形量热法、扫描电子显微镜、热重分析法和烟密度测试箱研究了不同比例大豆油基多元醇对PUF阻燃和抑烟性能的影响。结果表明:在辐射强度为25kW/m^(2)、35kW/m^(2)和50kW/m^(2)条件下,PUF-S3均具有最好的阻燃效果;添加大豆油基多元醇后样品均表现出两阶段热解,同时PUF-S3热失重5%时的温度比PUF-0高16.49℃;添加大豆油基多元醇样品的最大烟密度均小于PUF-0。在石油基多元醇中添加大豆油基多元醇制备的PUF具有优良的阻燃和抑烟效果,大豆油基多元醇最佳添加量为15%(质量分数)。

巧克力油脂结构及热稳定性中红外光谱研究

采用中红外(MIR)光谱技术进行巧克力的结构研究,并采用二维中红外(2D-MIR)光谱技术进一步开展了巧克力油脂热稳定性研究。研究发现,醇黑巧克力油脂结构中CH_(3)基团和CH_(2)基团、奶香白巧克力油脂结构中CH_(2)基团的热稳定性相对较差,随着测定温度的升高,其结构最先发生改变,更容易发生氧化反应,而丝滑牛奶巧克力油脂热稳定性则相对较好。

铝铌渣的性能及其热稳定性机制研究

为开发利用铝热还原法制备金属铌工艺中产生的一种有色冶金废渣——铝铌渣,采用ICP、XRD、SEM、TG-DTA等表征技术对铝铌渣的化学组成、物相组成、显微结构及性能进行研究,结果发现,铝铌渣中Nb及NbO的氧化,导致铝铌渣的体积热稳定性非常差。将铝铌渣经400~1500℃热处理后发现:高温预烧处理能有效解决铝铌渣体积热稳定性差的问题;经≥1400℃预烧处理后,铝铌渣的物相组成、体积变化率均达稳定状态,且耐火度大于1790℃,满足耐火材料对原料的基本要求,为其资源化利用奠定了良好的基础。

羧甲基壳聚糖对牛骨胶原蛋白微观结构、热稳定性及自组装性质的影响

构建具备良好热稳定性、自组装性质及生物相容性的可食性细胞外基质(extracellular matrix,ECM)类似物支架对于制造结构化细胞培养肉制品至关重要。将羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan,CMCS)引入牛骨胶原蛋白(bovine bone collagen,BBC)体系中,通过光谱分析(紫外、红外、荧光光谱)发现BBC与CMCS的相互作用随着引入CMCS添加量的增加而增强,但并未影响BBC的三螺旋结构。差示扫描量热法/热重分析结果表明,CMCS的引入增强了BBC体系的热稳定性。浊度试验及扫描电子显微镜/透射电子显微镜观察结果证实了CMCS引入后胶原蛋白纤维形成度呈上升趋势,聚集行为更明显且自组装速率产生变化,呈现出更疏松扭曲的三维结构以及更大的纤维直径及更广泛的直径分布。但CMCS的引入并未明显影响BBC的D-周期性结构(胶原纤维自组装过程中形成的特征性明暗交替的周期性横纹结构)形成及其长度,且CMCS引入前后体系的细胞相容性也未呈现显著性差异。随着引入CMCS添加量增加,CMCS和BBC之间的静电作用力可能较共价相互作用和氢键更占优势。这些结果表明,CMCS的引入不影响BBC三螺旋结构完整性和生物相容性,并改善了BBC的热稳定性及体外自组装性质。这为开发新型优良可食性胶原蛋白基ECM仿生支架在细胞培养肉领域的应用以及畜禽骨副产物高值化精深加工利用提供了参考信息。

基于计算设计的GH11家族木聚糖酶CDBFV的热稳定性改造及潜在机制研究

【目的】瘤胃真菌Neocallimastix patriciarum GH11家族木聚糖酶CDBFV在饲料、食品等领域具有良好应用前景,提高其热稳定性对其生产应用十分重要。【方法】使用分子动力学模拟、机器学习等策略设计潜在CDBFV热稳定性突变体,在大肠杆菌和毕赤酵母中进行异源表达纯化,测定最适反应条件、比酶活和85℃孵育3 min后相对剩余活力,通过结构分析明确热稳定性提高机制。【结果】位于CDBFV N端基序~(36)GNNS~(39)具有较高柔性,对其改造设计的单突变体N37P和N38V在85℃孵育3 min后,相对活力分别降低至70.3%和55.1%,较野生型(48.7%)提升了21.6%和6.5%;进而,在相对活力提升显著的N37P基础上叠加已报道优势突变体N88G,构建双突变体N37P/N88G,其相对活力达到了73.4%,较野生型提高了24.7%;此外,将N37P/N88G在毕赤酵母中进行了分泌表达,在85℃处理3 min后,相对活力达到了88.8%;结构分析表明,N37P突变的引入使得CDBFV形成了新的氢键相互作用,降低活性位点附近柔性,并干预了糖基化形成,进而提高了热稳定性。【结论】成功得到了高耐热双突变体N37P/N88G,为提高GH11家族木聚糖酶的热稳定性改造提供了新的思路和方法,有望推动CDBFV在饲料工业等高温环境下的广泛应用。

取代基对氰基官能化苯并噁嗪树脂固化反应及热稳定性的影响

基于含不同取代基的酚与间氨基苯甲腈合成了3种含氰基苯并噁嗪单体(PH-bn、mPHbn、aPH-bn),并固化得到苯并噁嗪树脂(poly(PH-bn)、poly(mPH-bn)、poly(aPH-bn))。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(^(1)H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)对苯并噁嗪单体的结构与组成进行了表征,通过差示扫描量热分析(DSC)比较了取代基对固化行为的影响,并进一步探讨了固化反应机理。此外,采用热重分析(TGA)和热重分析-红外联用(TGA-FTIR)研究了3种固化物的热稳定性和热解机理。结果表明:噁嗪环与部分氰基在固化过程中同时发生交联反应。给电性甲基的存在使得体系的固化反应峰值温度增加、热稳定性降低;而吸电性醛基使得体系的固化反应峰值温度降低,同时醛基的交联反应使体系的热稳定性显著增加。poly(aPH-bn)的5%失重温度为380℃,800℃时N_(2)气氛下残炭率高达67.3%。

玉米黄质对魔芋葡甘聚糖凝胶性能及热稳定性评价

为探究魔芋多糖体系与色素小分子互作的方式并解决魔芋凝胶赋色的问题,该研究以魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan,KGM)凝胶为研究对象,使用玉米黄质(zeaxanthin,ZEA)对KGM凝胶赋色,以不添加色素的KGM凝胶作为对照组,对比分析对照组和赋色后KGM/ZEA复合有色凝胶的凝胶性能和微观结构。结果表明,KGM/ZEA-2复合有色凝胶的色素保留率、L^(*)值、a^(*)值和b^(*)值较对照组分别显著升高了73.82%、9.78%、4.34%、5.63%,较KGM/ZEA-1分别显著升高了16.33%、2.55%、1.09%、2.14%;其持水性、凝胶强度、硬度和咀嚼性较对照组分别显著升高了2.18%、91.01%、54.09%、50.70%,较KGM/ZEA-1显著分别升高了0.88%、75.40%、45.48%、42.23%。微观结构表明,KGM/ZEA-2复合有色凝胶在疏水相互作用的驱动下形成了更加致密的网络结构,可截留更多的色素小分子,同时提高了其结晶度和热稳定性。因此,玉米黄质能够稳定地结合在魔芋凝胶体系内,作为着色剂应用于多彩凝胶素食的开发。