飞秒激光辅助的猫角膜基质板层切割界面光滑度的研究（英文）

目的:评估飞秒激光FS200在不同模式下切割猫角膜基质板层界面的光滑度。方法:新鲜的猫眼球20只,随机平均分为4组(A、B、C、D组),分别在不同的模式下进行飞秒激光角膜基质板层切割:A组为常规切割组:负压吸引环吸引、角膜完全压平,压平直径约为13mm;B组不使用负压吸引环、角膜完全压平,压平直径约13mm;C组负压吸引环吸引、角膜压平直径约为8mm;D组不使用负压吸引环、角膜压平直径约为8mm。采用5分制的评分标准,对切割后的猫角膜基质界面的电子显微镜扫描照片进行评分,以评估切割后的角膜基质界面的光滑度。结果:裂隙灯显微镜图片显示出四组角膜基质界面光滑度的结果,D组最光滑,A组最粗糙。30倍扫描电镜照片的评分结果显示D组光滑度明显优于A组(P=0.007),D组光滑度明显优于B组(P=0.007),D组光滑度明显优于C组(P=0.016)。100倍电镜照片评分结果显示D组光滑度明显优于A组(P=0.01),D组光滑度明显优于B组(P=0.016)。其余各组间差异无统计学意义。结论:在无负压环吸引且压平面积小的模式-对角膜组织的压缩变形较小的切割状态下,飞秒激光辅助的猫角膜基质后板层切割界面的光滑度可得以部分改善。

TiO_(2)光催化高延性水泥基材料拉伸性能和光催化性能研究

随着大气污染给建筑物及居住环境带来的恶劣影响日益严重,TiO_(2)光催化水泥基材料广受关注。利用光催化剂纳米TiO_(2)颗粒制备光催化高延性水泥基材料(PC-ECC),研究其单轴拉伸应力作用下力学性能和光催化性能;结合微观力学模型及孔结构分析纳米TiO_(2)颗粒对PC-ECC延性的作用机理。结果表明:掺0~15%纳米TiO_(2)颗粒的PC-ECC在龄期28 d时均具有显著的应变硬化特征和优异的多缝开裂能力,拉伸应变在掺1%纳米TiO_(2)颗粒时出现最低值3.48%,之后升至4.55%;宏观拉伸应变随纳米TiO_(2)颗粒掺量变化趋势与应变硬化指标J_(b)’/J_(tip)一致,且后者与孔结构等微观结构紧密相关;掺5%纳米TiO_(2)颗粒的PC-ECC经72 h紫外光照后光降解亚甲基蓝效率达95%,符合一级反应动力学模型。

一类生物材料界面的结构及其裂纹阻力

通过对天然珍珠母材料有机基质界面的微结构及其力学性能的研究,简要地分析了珍珠母有机界面的弹性模量以及裂纹阻力与其微结构的联系,由此说明在珍珠母所表现出来的优异力学性能中微结构所起的重要作用.

柿树炭疽菌侵染柿树叶柄的超微结构观察

利用透射电镜技术研究了柿树炭疽菌侵染柿树叶柄的超微结构。结果表明:病原菌侵入寄主细胞后,产生细胞内的初生菌丝,其表面沉积凹凸不平的电子不透明物质。一层界面基质(interfac ialm atrix)把表初生菌丝细胞壁和凹陷的寄主原生质膜分开。随着初生菌丝定殖下一个细胞,原先细胞中的细胞膜消失,形成许多泡囊,随后叶绿体消失,内质网和高尔基体也逐渐降解,最后细胞内物质全部被降解成电子不透明的颗粒,降解的物质沿着初生菌丝和细胞壁表面沉积。初生菌丝穿透细胞壁的过程中,菌丝顶端接触细胞壁后膨大,并在中部产生一个隔膜,然后顶端细胞产生一个较细的穿透菌丝,穿透寄主细胞壁。穿透菌丝在寄主细胞壁中的狭窄处产生一个隔膜,一旦穿透寄主细胞壁后,迅速膨大。次生菌丝在细胞间和细胞内扩展,通过菌丝体对细胞壁施加的机械压力引起寄主细胞壁破裂,或同初生菌丝一起使细胞壁解体。侵染90 h后,形成垫形分生孢子盘。在分生孢子盘周围的表皮细胞中,次生菌丝不断形成子座组织,使原来的子座扩大,子座不断分化形成产梗细胞,产梗细胞产生分生孢子梗,分生孢子梗生长和发育对角质层和表皮细胞壁组织折叠处施加机械压力,使角质层和表皮细胞壁组织进一步折叠,分生孢子盘也相应扩大。

柿树炭疽菌侵染寄主的细胞学研究

超微结构研究表明,柿树炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)侵染后在寄主细胞中形成初生菌丝和次生菌丝,寄主细胞膜外沉积了一层厚的电子不透明物质,初生菌丝与具有沉积物的寄主原生质膜之间有一层界面基质(interfacial matrix)。当初生菌丝扩张并侵染相邻细胞时, 围绕着初生菌丝层的界面基质消失,具有沉积物的原生质膜被逐步降解。初生菌丝在穿透寄主细胞壁过程中形成一个漏斗状的菌丝锥,然后穿透寄主细胞壁并迅速膨大, 然后形成厚壁的初生菌丝。初生菌丝在寄主细胞壁中收缩狭窄处产生一个隔膜,隔膜两边菌丝中细胞质的电子密度明显不同,菌丝锥中有浓密的电子密度。死体营养的次生菌丝在死的细胞中繁殖和扩展,并产生分枝。次生菌丝可直接穿透较薄的寄主细胞壁,无缢缩或任何变形现象,菌丝顶端部分未见隔膜产生;在穿透较厚的细胞壁时,靠近顶端处产生隔膜,顶端细胞膨大,使寄主细胞壁撕裂。接种90h后分生孢子盘在枝条表面形成。柿树炭疽菌其侵染过程有两个阶段,即初生菌丝的活体营养阶段和次生菌丝的死体营养阶段。

酸性压裂液防治低渗煤层水锁损害实验研究

压裂液易渗吸进入煤基质,大幅增加水力裂缝-煤基质界面水饱和度,严重降低甲烷气体产出速率,为此防治水锁损害是提升煤层压裂改造效果的重要手段。以阜新盆地刘家区低煤阶煤层气富集区为研究背景,选用阜新组富含方解石(体积占比约4.5%)低渗煤样与质量分数6%乙酸溶液,测试了水相返排过程原煤样与酸化煤样气相渗透率变化规律,并结合扫描电镜、核磁共振岩心分析及CT成像,分析了方解石溶蚀对煤样渗流通道与毛管力影响。结果表明:(1)原煤样孔缝壁面倾向于强亲水,水相易渗吸侵入,加之煤基质储集空间以直径<100 nm的微、小孔隙为主,导致煤基质存在高毛管阻力,不利于渗吸水相返排,测试表明0.1,0.5 MPa气体驱替压差下仅少量水被返排出,滞留水饱和度大于90%,造成气相渗透率降低90%以上,当驱替压差增加至2.0 MPa(接近阜新组煤层最大返排压力梯度),部分煤样水锁损害率仍大于60%;(2)质量分数6%乙酸渗吸流动过程能够有效解除方解石对天然裂缝的充填堵塞,使煤岩心内部形成低毛管力、高渗透率的裂缝性酸溶蚀通道,为此0.1,0.5 MPa气体驱替压差即可有效返排主要渗流通道中的渗吸水相,返排过程气体渗透率达(6.9~82.3)×10^(-15)m^(2),较酸化前增加10~79倍,有效实现了防水锁与增渗目的;(3)借助酸溶蚀孔缝扩展延伸数值模拟、岩心柱尺度渗流实验等评估结果,优化压裂液中乙酸浓度、酸化溶蚀时间,适量解除方解石对煤层裂缝的充填堵塞,在煤层水锁损害带形成数量合理的低毛管力、高渗透率的裂缝性渗流通道,可最大程度防治水力裂缝-基质界面水锁损害,并降低酸溶蚀对煤体强度及煤粉运移影响。对于富含方解石的低渗煤层,采用乙酸改性的活性水压裂液,既可防治压裂液渗吸诱发的水锁损害,又不污染、破坏煤质,有利于煤层气抽采后煤炭绿色开采。

一类生物材料界面的强韧化分析

通过对珍珠母中有机基质界面的显微观察,证实了在有机基质界面中矿物桥的存在.由此确定珍珠母的微结构不是传统上认为的“砖墙”式结构,而应是“砖-桥-灰浆”式结构.对珍珠母的力学实验及其分析表明,矿物桥对珍珠母有机基质界面的强度和韧性有重要影响.通过与仿生结构的SiC/BN层状材料的实验比较和分析,结果表明在这两种材料中裂纹传播的方式以及材料的韧性机制均是由材料微结构所确定,并发现正是由于其微结构间存在的这种细微差异导致了在材料宏观力学性能上的差异,由此证明矿物桥对珍珠母的宏观力学性能起着重要的作用,同时也为材料的仿生设计提供了一种概念性的指导.