植物纤维生物复合材料界面改性研究进展

植物纤维具有来源广泛、成本低廉、可再生、可降解等诸多优点,广泛应用于生物复合材料。但是植物纤维表面存在大量羟基基团,与树脂基体相容性差,因此提高纤维与基体之间的界面粘结强度对于提高植物纤维生物复合材料力学性能具有重要作用。总结了近年来植物纤维生物复合材料界面改性的研究进展,重点介绍了植物纤维表面改性、基体树脂改性和相容剂法,并展望了植物纤维生物复合材料未来的发展方向。

溶解法是回收航空航天用生物复合材料的最佳方法

新的研究表明,溶解比热解对碳更友好。为了响应航空业通过使用生物复合材料来减轻其对环境影响的趋势,两个研究中心——西班牙的Aimplas和荷兰的TNO——合作进行了一项新的研究,研究这些生物复合材料的化学回收的不同方法。生物复合材料使用天然纤维和可再生树脂作为加固材料。然而,由于人们对这些热固性材料的不熟悉、它们的异质性以及它们缺乏具有高市场价值的碳纤维这一事实,使得很难找到一种有效的报废解决方案。

微生物复合肥替代常规化肥及其减量施用对水稻生长与土壤肥力的影响

在化肥减量的前提下,以常规施肥为对照,探讨微生物复合肥在水稻上的施用效果。结果表明:在化肥总养分减少20.0%的前提下,施用微生物复合肥对水稻生长和产量基本无影响。在化肥总养分减少30.0%的前提下,虽对水稻植株生长有一定的影响,但对产量影响较小。施用微生物复合肥的晚稻单位产量化肥养分投入量较常规施肥下降,化肥减量效果明显,其中磷素减量效果最好。此外,施用微生物复合肥可改善土壤酸碱度,提升土壤脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性,增加土壤速效养分含量,同时可减少土壤真菌数量。该研究认为,施用微生物复合肥后,水稻施肥成本虽有所上升,但能有效提高土壤质量、提高肥料利用率,建议将其作为水稻化肥减量的有效措施予以推广应用。

改性微晶纤维素增质PDMS-BG生物复合材料的制备与性能研究

具有高生物活性的复合材料已成为生物材料研究领域的重点内容。本文采用溶胶-凝胶法成功制备了以生物活性玻璃(PDMS-BG)为基质,以改性微晶纤维素m MCC作增质剂的生物复合材料m MCC-PDMS-BG。研究了不同含量的m MCC对生物复合材料成型能力和生物活性的影响。结果表明,加入含量小于1.0wt%m MCC的生物复合材料表面产生均匀的孔结构,大部分m MCC都包埋在PDMS-BG溶液中,说明改性微晶纤维素与基质之间的相互作用力增强。将m MCC-PDMS-BG生物复合材料在SBF中培养3d后,通过FT-IR、XRD、SEM和EDS图谱分析表明,复合材料具有良好的生物活性,并且含量为1.0wt%m MCC的m MCC-PDMS-BG生物复合材料具有较为显著的生物矿化能力。m MCC-PDMS-BG生物复合材料有可能用作骨替代、骨修复或者医药载体材料。

壳聚糖生物复合材料在骨生物工程中的应用进展

近年来,具有生物活性的天然材料因其在物理和化学方面的独特性质而在骨生物工程中备受关注[1-3]。与大多数合成聚合物相比,天然聚合物的毒性更小,生物相容性更好。目前许多天然合成材料,如海藻酸盐、透明质酸和明胶等已被用于骨生物工程[1-3]。然而,由于降解失控、易感染、力学性能不足等缺点,这些材料仍不能满足骨生物工程的要求。为了克服这些问题,研究人员开发了具有优异性能的壳聚糖类生物复合材料,他们将壳聚糖及壳聚糖衍生物与无机材料结合在一起,以最大限度地减少单一组分材料的缺点,因此壳聚糖生物复合材料在骨生物工程中很有发展前途。本文首先对其在骨生物工程应用的最新进展进行详细的总结,最后讨论其未来的发展趋势和挑战。

多种微生物复合的微生态制剂研究进展

综述了国内外多种微生物复合的微生态制剂研究进展,阐述了菌种组成、代表产品、作用机制、农业应用及生产工艺最新技术,并指出其发展方向。

纤维素分解微生物复合菌剂降解固态物料特性研究

为提高纤维素类碳源物质降解能力,通过试验驯化得到可降解玉米秸秆微生物复合菌剂。将复合菌剂添加到以纤维素类物质(滤纸、打印纸、秸秆、报纸)作为培养基碳源物质的液体培养基中,分析菌剂反应前后培养基中碳源物质减重率。结果表明,滤纸、打印纸、秸秆、报纸减重率分别达到93.7%、83.2%、75.4%、61.3%。玉米秸秆横截面扫描电镜观察表明,复合菌剂处理前后,细胞结构变得疏松,产生裂缝和空洞,有效证实驯化微生物复合菌剂有助于降解纤维素碳源物质能力。为分离复合菌剂中的单菌株,利用功能菌培养机上产生的透明圈及颜色变化,分离出降解蛋白质、脂肪、纤维素及产酸菌株,利用16S r RNA序列分析,鉴定出4个菌属8种菌株,分别为Chryseobacterium indologenes Dan121、Chryseobacterium indologenes Dan191、Acinetobacter bereziniae Zhi71、Acinetobacter bereziniae Zhi77、Acinetobacter bereziniae Zhi111、Lactococcus garviae S36、Bacillus cereus M7、Bacillus cereus MP310。

羟基磷灰石(HA)生物复合材料的研究进展

综述了强韧化羟基磷灰石(HA)生物复合材料的类型、烧结制备和力学性能等方面的研究进展,并简单介绍了功能性活性HA生物复合材料。

竹子──一种天然生物复合材料的研究

从宏观、细观和微观的尺度上研究天然复合材料─—竹子的实验表明：竹子宏观结构符合材料力学中的等强度设计原理：竹子维管束的体积分数与其各种力学性能沿径向的变化趋势非常一致竹节对宏观结构及材料性能都起重要的作用，实验测定了各种影响的大小．竹子的结构单元──韧皮纤维，其结构非常复杂。

生物复合种衣剂对4种牧草种子萌发和幼苗生长的影响

为探索2%戊唑醇生物复合种衣剂提高牧草发芽率和生长量的可行性,对‘超音速’紫花苜蓿(Medicago sativa‘Supersonic’)、光叶紫花苕(Vicia villosa var.glabresens)、白三叶草(Trifolium repens)、‘特高’黑麦草(Lolium multiflorum‘Tetragold’)进行包衣。结果表明,上述牧草分别按1∶40,1∶60,1∶70,1∶90包衣促进萌发效果最好,且无霉变现象。前3种牧草与对照相比,苗长分别增加15.86%,10.26%,18.08%;地上部分鲜重分别增加15.66%,42.49%,97.26%。因此该种衣剂可按适宜包衣剂量对这4种种子进行处理。

新型生物复合材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石＋聚酰胺66修复关节软骨及软骨下骨缺损

背景：聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol hydrogel，PVA）水凝胶目前普遍被认为是关节软骨良好的替代材料，纳米羟基磷灰石（nano—hydroapafite，n-HA）修复骨缺损已取得公认，聚酰胺66（PA66）是一种具有高强度、高韧性和良好稳定性的聚合物，在工程和医学领域已获得广泛应用。目的：实验仿照关节软骨理化特性，制备新型生物复合材料PVA／n—HA＋PA66，观察新型生物复合材料PVA／n—HA＋PA66修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的效果。设计、时间及地点：随机分组设计的动物对照实验，于2006—07／2007—07在四川大学华西医院骨科组织工程实验室完成。材料：成年健康新西兰大白兔72只，在兔股骨关节面上打孔（5mm×5mm×5mm）制备兔关节软骨及软骨下骨缺损模型。PVA／n-HA＋PA66生物复合材料由四川大学纳米分析测试中心提供，规格：直径5mm，高5mm，圆柱体，上层PVA高度为1．5mm，乳白色，光滑，质韧，下层n-HA＋PA66表面粗糙，质硬，高度为3．5mm。PVA为多孔网状结构，孔径为5～40μm，孔隙率为75.3％，含水率为71．6％，n-HA＋PA66为多孔网状结构，孔径100-400μm，孔隙率61．7％。方法：72只模型兔按随机数字表法分为3组，PVA／n-HA＋PA66植入组、单纯PVA植入组、空白对照组，每组24只。PVA／n-HA＋PA66植入组在兔关节软骨及软骨下骨缺损处植入PVA／n-HA＋PA66材料，单纯PVA植入组在缺损处植入PVA材料、空白对照组不做任何处理。主要观察指标：植入4，8，12，24周后观察兔行为形态、兔膝关节局部组织形态学变化，免疫组织化学染色检测Ⅱ型胶原，扫描电镜观察生物材料与周边软骨及软骨下骨连接界面的反应。结果：72只兔全部进入结果分析。①术后大体形态观察伤口无感染，关节活动度好。②植入后24周，PVA／n—HA＋PA66植入组下层材料与周边组织融为一体，周边软骨未见明显退行性变；单纯PVA植入组PVA与部分周边软骨间隙加大，周边软骨部分退行性变；空白对照组缺损部位大部分已钙化。③植入后24周，PVA／n—HA＋PA66植入组PVA周边软骨Ⅱ型胶原阳性染色，PVA边缘及表面II型胶原阳性染色增多；单纯PVA植入组PVA与周边组织间隙中Ⅱ型胶原阳性染色有少量增加，PVA表面阳性染色减弱，周边软骨阳性染色减弱；空白对照组缺损处表面组织中Ⅱ型胶原染色减低，周边关节软骨染色减低。④植入后24周，扫描电镜见PVA，n—HA＋PA66植入组下层材料网孔中充满大量类骨质成分，上层材料PVA与下层材料嵌合紧密；单纯PVA植入组材料周边骨质有部分退缩，间隙加大；空白对照组缺损处下部由骨质充填，上部为纤维瘢痕样组织，组织结构排列紊乱。结论：双相生物复合材料PVA／n—HA＋PA66具有良好的组织相容性及良好的替代关节软骨及软骨下骨的功能。

高分子生物复合膜作为微粒皮移植覆盖物的实验研究

目的：探讨高分子生物复合膜作为微粒皮移植覆盖物对创面愈合的促进作用。方法：30只实验家兔背部两侧制作全层皮肤缺损模型,将自体微粒皮移植于创面后,采用自体对照,随机分为实验侧和对照侧,实验侧予壳聚糖/葡甘聚糖复合膜覆盖、对照侧予脱细胞猪皮覆盖,术后1、2、3、4、5周创面取材,观察创面愈合情况、测定创面愈合率、HE染色、免疫组化检测PCNA及CD31。结果：（1）术后2~4周实验侧创面愈合率显著高于对照侧（P〈0.01）;（2）术后实验侧炎性细胞浸润量少于对照侧;（3）术后1~2周实验侧PCNA表达高于对照侧（P〈0.01）,术后3~4周实验侧PCNA表达低于对照侧（P〈0.01）;（4）术后1~5周实验侧CD31表达均高于对照侧（P〈0.01）。结论 ：壳聚糖/葡甘聚糖复合膜作为微粒皮移植覆盖物可促进创面愈合。

生物复合酶污水净化剂处理黑臭水体的研究

用生物复合酶对黑臭水体进行修复实验,其对水体COD、BOD5、NH3-N、S2-等有较高的去除率,并能提高水体的复氧功能,增加水中溶解氧。消除水体黑臭,显著降低黑臭指数。实验表明:当水体中复合酶浓度达6 mg/L时效果最佳,随着处理时间的延长,效果越加显著,适当曝气效果更佳。

微生物复合菌剂法污泥原位减量群落动态研究

为了探讨污泥原位减量效果和功能菌群演替,在序批式活性污泥反应器(SBR)中,投加具有污泥减量功能的微生物复合菌剂,连续运行33 d,考察了污泥原位减量效果和减量稳定性,通过PCR-DGGE技术分析污泥减量过程中微生物群落结构的变化。研究发现,投加日处理水量2%的污泥原位减量菌剂时,污泥原位减量20.8%,COD和氨氮的去除率保持在90%以上,处理效果未受到菌剂投加的影响;T-N和T-P的去除效率略有提高。群落分析发现,投加菌剂可以促进微生物的竞争,缩短稳定结构形成时间,强化群落结构稳定性,降低受外界环境因子变化的影响。活性污泥中的脱氮除磷和污染物去除能力较强的微生物,如Rhodobacter sp.、Exiguobacterium sp.、Williamsia sp.、Blastomonas sp.、Actinocorallia sp.等均得到强化。

金核壳纳米粒子的控制合成及其生物复合(英文)

合成了一系列Au/SiO2核壳纳米粒子,并详细研究了Au纳米壳层的生长过程。发现在金纳米壳层形成的过程中存在着2个竞争反应。利用这一发现,可将金纳米壳层的吸收峰从524nm连续调谐至980nm处。恩度是一种临床抗癌药物,我们首次将其生物复合于吸收峰位于808nm的Au/SiO2壳层表面,得到Au/SiO2-Endo,通过FTIR测试证明该生物复合成功。将恩度特殊的饿杀肿瘤特性以及对肿瘤具有特异识别能力,与Au/SiO2纳米壳层结构的光学可调谐特性以及良好的光热转换能力复合于一体,我们期望得到一种治疗肿瘤效果更强的新型药物。

胫骨生物复合材料多级微纳米结构的韧性机理

目的研究胫骨生物复合材料多级优良微纳米结构的韧性机理。方法利用扫描电镜观察胫骨成骨的多级微纳米结构。通过多级微纳米结构模型分析揭示胫骨的韧性机理。结果胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的、具有多级微纳米结构的生物复合材料。在不同尺度下的微纳米结构模型分析表明胫骨多层微纳米结构增加了胫骨的断裂能,而羟基磷灰石纤维片的交叉微结构以及羟基磷灰石纳米纤维片的长细形状尺寸增加了纤维片的拔出能。结论胫骨多级优良微纳米结构赋予胫骨高的断裂韧性,可用于仿生复合材料设计。

低温条件下回流比对生物复合工艺的影响

在污水生物处理中,水温是影响微生物生长与存活的重要因素之一.试验中以哈尔滨市文昌污水处理厂原污水为试验原水,研究了低温条件下污泥回流比对生物复合工艺污染物去除效果的影响.研究结果表明,在低温下利用加大回流比来改善系统处理效果是成功的,当回流比为300%,系统出水完全满足排放标准.

碳纤维增强明胶(C/Gel)生物复合材料的溶胀动力学研究

分别采用溶液交联和蒸汽交联法制备了 CL/Gel复合材料 ,溶液交联 CL/Gel复合材料的溶胀行为可用二次速率方程描述 ,但不满足 Fick定律 ;蒸汽交联 CL/Gel复合材料的溶胀既不能用二次速率方程表达 ,也不满足Fick定律 ,其溶胀度低于前者。虽然溶液交联 CS/Gel复合材料的溶胀与溶液交联 CL/Gel复合材料遵循同样的规律 ,但 CS/Gel复合材料的平衡溶胀度 W∞ 和溶胀速率 K∞ 均小于相应的 CL/Gel复合材料。结果表明 ,纤维形式和含量对 C/Gel生物复合材料的溶胀性能有较大的影响 ,笔者对其影响机制进行了初步探讨。

有机生物复合肥不同底肥施用量对玉米产量及经济效益的影响

毕节地区农业科学研究所于2001-2002年度进行了有机生物复合肥不同底肥施用量对玉米产量及经济效益的影响试验。结果表明:以20kg/667m2有机生物复合肥作底肥的单位面积产量、产值和纯经济效益最高,其次为40kg/667m2,施用量超过80kg/667m2后,玉米的产量显著下降,产值降低。

新型生物复合材料聚乙烯醇／纳米羟基磷灰石＋聚己二酰己二胺修复关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学研究

目的:探讨新型生物复合材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石+聚己二酰己二胺(Polyvinyl alcohol hydrogel/ nano- hydroxyapatite+ polyamide66,PVA/n-HA+PA66)修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学性能。方法:实验于2006-01/2007-05在四川大学华西医院骨科组织工程实验室完成。①通过原位合成技术及冷冻-融合循环方法制备PVA/n-HA+PA66,并检测材料体外力学性能。②在兔股骨关节面上打孔,包括关节表面软骨和软骨下骨,制成关节软骨缺损的模型。将PVA/n-HA+PA66复合材料植入兔膝关节,对侧肢体打孔作空白对照组或单纯PVA植入,分别于植入12,24周后行局部组织学切片观察,扫描电镜观察,生物材料体内力学性能测试。结果:36只兔全部进入结果分析。①上层材料在100mm/min拉力状态下,抗拉强度为3.42MPa,下层材料的抗拉强度为6.33MPa。上层材料在3mm/min的压力强度下,抗压强度为3.12MPa。下层材料的抗压强度为5.3MPa。②生物复合材料植入动物体内12,24周,下层材料中有骨组织长入,上层材料与下层材料紧密连接;生物复合材料在5mm/min的冲击强度下,其抗冲击强度在植入12周时已达正常松质骨抗冲击强度。结论:新型生物复合材料PVA/n-HA+PA66修复兔关节软骨及软骨下骨缺损具有良好的生物力学性能。