Belousov-Zhabotinsky反应自振荡凝胶仿生运动与集体行为研究进展

Belousov-Zhabotinsky反应自振荡胶马达可将反应液环境中的化学能自发转化为定向运动,并通过信号分子扩散实现个体间通讯和群体运动,同时体系的化学动力学关系赋予化学波自组织过程可感知空间差异性物理场(光、物质浓度等)。本文主要综述:①化学波驱动响应胶定向运动的物理化学根源和控制规律;②马达仿生运动功能的系统设计;③基于马达微型化的通讯和群体行为及其控制原理。

Belousov-Zhabotinsky反应修正的俄勒岗模型的弛豫振荡的渐近解

应用奇微扰理论得到了Belousov-Zhabotinsky振荡反应的俄勒岗模型约化的两变量形式的修正模型,给出了该模型的弛豫振荡的渐近解及其振荡周期.

配比系数对Belousov-Zhabotinsky反应系统双稳态的调节

通过研究对氧和光灵敏的Belousov Zhabotinsky反应修正的Oregonator模型 ,确定由于溴化物流项Φ的引入 ,Oregonator模型存在与双稳态相对应的三个定态解 ,利用极值法确定B Z反应系统存在双稳态时配比系数的范围及双稳态所对应的左右两个端点 ;改变配比系数 ,研究配比系数不同时B Z反应系统双稳态存在情况和变化趋势 ;数值模拟作出双稳态图像并进行比较分析 .结果发现 ,当配比系数满足一定条件时 ,修正的Oregonator模型呈现双稳态现象 ,而且通过配比系数可以确定B Z反应系统的不同状态 ,体现了配比系数对B Z反应系统双稳态的调节作用 .

Belousov-Zhabotinsky反应自振荡水凝胶仿生运动研究进展

活性物质的集体行为与功能是远离平衡态理论、软物质科学、材料科学及生物化学的交叉学科,近十年逐渐成为研究热点,具有深远的理论意义和应用前景。本文综述活性物质研究的热点之一:Belousov-Zhabotinsky反应自振荡水凝胶(BZ胶)的自发定向运动及由此产生的仿生功能,并展望相关领域今后的研究方向和应用前景。

Belousov-Zhabotinsky反应中的周期电反馈效应

讨论了BZ反应的Oregonator(俄勒冈)模型在周期反馈下的动力学行为。指出无反馈存在时,系统可能存在稳定的平衡态,并由Hopf分岔导致周期振荡。而当周期扰动存在时,随着扰动幅值的逐步增大,系统由周期增加分岔直至无穷导致混沌。混沌失稳后产生不同周期的振荡,并由周期增加分岔引起另一混沌吸引子。

Belousov-Zhabotinsky反应化学波研究进展

Belousov-Zhabotinsky反应自发现以来一直是非线性化学研究的重要领域,BZ反应在时间和空间序列上表现出各种复杂的动力学行为,在空间主要表现为靶形波,螺旋波,Turing斑图,多臂螺旋波等时空斑图。对BZ反应化学波的研究不仅是纯理论的科学研究,在众多应用领域也进行了一些尝试,显现出了广阔的应用前景。

用格子Boltzmann方法模拟Belousov-Zhabotinsky反应中的靶型波

构造了用于Belosov-Zhabotinsky反应的格子Boltzmann模型。通过对使用多组分的分布函数满足的格子Boltzmann方程,进行多重尺度Knudsen数展开,得到了模型的平衡态分布函数的各向同性解。作为算例,给出随机初始条件下反应区域内的靶型波的模拟结果,再现了Belousov-Zhabotinsky反应的经典结果。

Belousov-Zhabotinsky反应斑图形成的图灵不稳定分析

基于经典的Tyson模型,对Belousov-Zhabotinsky(BZ)反应进行了图灵不稳定分析,得到了使BZ反应产生图灵斑图的数学条件,并对计算结果进行了数值模拟验证。在分析过程中,利用傅里叶展开法将偏微分方程转化为若干常微分方程的和,通过Routh-Hurwitz判据来判断系统平衡解的稳定性,以得到系统在不考虑扩散项时保持稳定、考虑扩散项时不稳定的参数范围,即产生图灵不稳定的参数范围。在数值模拟过程中,采用有限差分法,将连续区域和近似函数分别替换为离散区域和离散函数,对BZ反应空间演化进行了模拟。所采用的方法与研究结果为包括生物系统在内的非线性系统的研究提供了参考。

Belousov-Zhabotinsky反应的随机描述

本文从生灭型方程出发,讨论了无扩散时B—Z反应体系的涨落,除得到了宏观结果一致的临界曲线外,还给出了定态时涨落对Poisson分布偏离的具体形式及其在临界点附近的行为。

数字化重症快速反应体系建设探索

目的:建设数字化重症快速反应体系,实现急危重症患者早期识别和干预,保障患者医疗安全。方法:利用物联网、大数据和人工智能等技术,建设重症快速反应信息平台,完善快速反应管理体系。结果:构建急危重症大数据中心、智能预警及快速反应系统、组织管理体系三位一体的重症快速反应体系,为患者提供智慧、同质、高效的医疗服务。结论:重症快速反应体系建设在我国尚处于探索阶段,通过全流程的信息化、数字化管理,切实提高患者医疗安全保障,不断推动构建适合我国医疗高质量发展的重症快速反应体系。

岩石矿物成分对酸岩反应速率影响规律研究

分析酸液与岩石的化学反应速率规律是碳酸盐岩储层酸化改造技术研究的核心问题。岩石矿物成分是酸岩反应速率的重要影响因素。探索岩石中矿物成分对酸岩反应速率的影响规律,既有助于揭示各类矿物之间竞争反应机理,又可以优化各类型碳酸盐岩改造思路。结合X射线衍射分析与酸岩反应实验,定量测试了不同矿物成分及含量组成下,酸液与岩石的反应速率。研究表明:(1)碳酸盐岩各类矿物中方解石、白云石与反应速率呈正比,其他矿物与反应速率呈反比;方解石比白云石反应速率更快。(2)在灰岩中,当白云石含量为0%~15%与15%~40%时,酸岩反应速率随方解石含量增加升高幅度下降51.4%;当其他矿物含量为0%~15%与15%~30%时,酸岩反应速率随方解石含量增加升高幅度下降61%。在白云岩中,当方解石含量为0%~4%与4%~8%时,酸岩反应速率随白云石含量增加升高幅度上升23%;当其他矿物含量为0%~15%与15%~35%时,酸岩反应速率随白云石含量增加升高幅度减小99%。

不同取代基对传统烯烃亲电加成反应机制的挑战

氯鎓离子是经典的烯烃与次氯酸亲电加成反应中的重要中间体,经过此中间体的分步反应机制是教学烯烃亲电加成反应中介绍的唯一反应机制。然而,量子化学计算结果表明,烯烃的不同取代基会导致反应机制发生变化。被一般供电基团和弱吸电基团取代的烯烃与次氯酸先形成氯鎓离子中间体,再生成马氏产物;而当取代基具有与C=C双键形成p-π或π-π共轭的供电基团时,反应生成的是碳正离子中间体。中和强吸电基团取代的烯烃分别通过协同和亲核加成反应机制与次氯酸反应,生成反马氏产物。由此可见,教学烯烃亲电加成反应机制时,不能局限在传统的氯鎓离子中间体机制,关注机制的适用体系是非常必要的。

不同点火方式下HMX基PBX炸药反应演化过程的特征分析

在长管强约束条件下对HMX基PBX炸药点火实验进行了数值模拟,分析了点火方式对炸药反应演化规律的影响,获得了弱冲击点火条件下炸药反应演化过程的特征图像。针对黑火药和雷管2种点火方式,分别构建了PBX炸药黑火药点燃和冲击起爆2类实验的唯象模型和数值模拟方法,通过数值模拟获得了钢管内炸药柱反应演化进程的特征图像,柱壳膨胀历程与实验结果符合较好。研究表明,不同点火方式下炸药反应演化进程存在较大差异。如果使用雷管点火,PBX炸药会在几微秒内发生爆轰反应;而使用黑火药点火,PBX炸药会在数毫秒内从缓慢燃烧转化为剧烈爆炸,但随着壳体破裂解体,管内压力骤降,抑制了反应演化向爆轰转变。黑火药点燃条件下整个反应演化过程可以分为4个主要阶段,其中管壁附近炸药柱表面燃烧传播优先于炸药柱中心基体反应,是弱冲击点火反应演化过程的重要特征之一。

反应堆瞬时短周期与反应性引入速率约束问题研究

核反应堆在反应性引入过程中会出现瞬时短周期现象,可能触发周期保护系统,从而出现非必要停堆问题。瞬时短周期受反应性引入速率影响较大,但同时与当前缓发中子先驱核浓度相关,一般难以量化。本文从点堆方程出发,基于两次保守假设,剥离出缓发中子先驱核浓度因素,推导出了简洁的瞬时短周期与反应性引入速率约束公式;并验证在该反应性速率约束下,瞬时短周期永远大于目标周期值,可以避免意外触发周期保护问题,为反应堆运行中的控制棒提升速率约束提供了理论依据。

联合预测因子对利拉鲁肽致胃肠道不良反应风险的预测价值

目的探讨利拉鲁肽致胃肠道反应(GIAR)的危险因素并建立预测模型,同时验证该模型的准确率。方法回顾性分析2021年7月—2022年9月第九○九医院(厦门大学附属东南医院)使用利拉鲁肽治疗的149例2型糖尿病住院患者的信息,按照4∶1的比例随机分为研究集119例和验证集30例。将119例研究集患者的临床指标进行统计分析,筛选出利拉鲁肽致GIAR的独立危险因素,对Logistic模型方程进行转换建立联合预测因子,采用ROC曲线确定联合预测因子的曲线下面积(AUC)及最佳临界值。结果119例患者中,共有28例患者(23.53%)发生了GIAR,多因素Logistic回归分析表明晕车史、联合α-葡萄糖苷酶抑制剂(AGI)和性别是利拉鲁肽致GIAR的独立危险因素。对Logistic模型方程转换得出联合预测因子(Y联合预测因子)的计算公式,Y联合预测因子=X晕车史+1.165X联合AGI+3.285X性别,联合预测因子的AUC最大为0.741,约登指数(Youden)最大时(0.376)对应的最佳临界值为3.785。利用30例验证集患者的临床指标验证该模型预测的准确率为76.67%。结论晕车史、联合AGI和性别是利拉鲁肽致GIAR的独立危险因素,联合上述3项临床指标构建联合预测因子对利拉鲁肽致GIAR风险具有良好的预测价值。

零功率反应堆研究进展与展望

零功率反应堆是开展反应堆物理研究重要的基础性实验平台,其结构简单,灵活可变,堆芯活性区能够针对特定的研究对象进行调整,以验证核设计软件与核数据库的准确性,获得堆芯物理重要参数实验数据,检验反应堆测量控制设备的有效性。本文简要描述零功率反应堆的特征与用途,回顾国内外研发历程,并介绍当前研究进展以及对未来的展望。

经脐单孔腹腔镜手术对卵巢囊肿剥除术患者应激反应及卵巢储备功能的影响

目的针对卵巢囊肿患者行经脐单孔腹腔镜手术,观察其应用效果。方法以2019年1月至2022年9月郑州大学第三附属医院收治146例卵巢囊肿患者为研究对象,选择其中行经脐单孔腹腔镜手术的74例患者为观察组;同期选择行三孔气腹式腹腔镜手术的72例患者为对照组。收集手术指标,检测应激反应、卵巢储备功能及不良反应等资料。结果治疗后,观察组患者术后排气时间短于对照组,美容满意度评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);两组患者的术后2d各项应激反应指标均升高,但观察组患者的各项指标均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者术前血清抗苗勒管激素(AMH)、基础卵泡刺激素(bFSH)、雌二醇(E2)、促黄体生成素(LH)等卵巢功能治疗比较,差异均无统计学意义(P>0.05);术后1个月、3个月,两组患者的手术指标均有所变化,其中观察组患者的AMH、E2、LH水平均高于对照组,而bFSH水平均低于对照组,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。结论卵巢囊肿采用经脐单孔腹腔镜手术应激反应更轻,对术后卵巢储备功能具有一定的保护作用,降低不良反应的发生率。

槲皮素预处理ALI大鼠肺组织损伤、炎症/氧化应激反应、铁死亡及Nrf2/HO-1信号通路激活情况观察

目的观察槲皮素灌胃预处理的LPS诱导急性肺损伤(ALI)大鼠肺组织损伤、炎症反应、氧化应激反应、铁死亡及Nrf2/HO-1信号通路激活情况,以探讨槲皮素对ALI的预防作用及机制。方法24只SD大鼠分为槲皮素低、中、高剂量组和阳性对照组(地塞米松)、模型组、正常对照组。槲皮素低、中、高剂量组以25、50、100 mg/kg槲皮素灌胃,1次/天,连续7 d;槲皮素灌胃处理的第4天在大鼠气管内滴注5 mg/kg LPS;阳性对照组以地塞米松1.04 mg/kg灌胃,其余处理同槲皮素组;模型组以生理盐水灌胃,1次/天,连续7天,其余处理同槲皮素组;正常对照组以生理盐水连续灌胃7 d。末次灌注给药后,观察各组肺组织损伤(肺功能及肺组织病理改变、纤维组织阳性表达率、肺泡上皮细胞凋亡率)、炎症反应(肺泡灌洗液TNF-α、IL-6、IL-1β)、氧化应激反应(肺泡灌洗液SOD、GSH、MDA,肺组织ROS)、铁死亡(Fe^(2+)水平)及Nrf2/HO-1信号通路激活[肺组织核因子红细胞2相关因子2(Nfr2)、血红素加氧酶1(HO-1)、超氧化物歧化酶2(SOD2)、过氧化氢酶(CAT)蛋白]情况。结果与正常对照组比较,模型组PaCO_(2)水平升高,PaO_(2)、SaO_(2)水平降低(P均<0.01);肺组织可见肺泡上皮细胞变性坏死,纤维组织阳性表达率高;肺泡上皮细胞凋亡率高;肺泡灌洗液中TNF-α、IL-6、IL-1β水平均升高,SOD、GSH水平降低,MDA水平升高,肺组织ROS表达水平升高,肺泡灌洗液中Fe^(2+)水平升高(P均<0.05)。与模型组相比,槲皮素中、高剂量组和阳性对照组中PaCO_(2)均降低(P均<0.05),槲皮素高剂量组PaO_(2)和SaO_(2)水平升高(P均<0.05);槲皮素高剂量组与阳性对照组肺组织炎性浸润与纤维增生明显减少,肺泡恢复正常生理结构;槲皮素低、中、高剂量组和阳性对照组肺纤维组织阳性表达率均下降(P均<0.05),其中槲皮素高剂量组肺纤维组织阳性表达率最低;槲皮素低、中、高剂量组和阳性对照组肺泡上皮细胞凋亡率均降低(P均<0.01);槲皮素低、中、高剂量组和阳性对照组肺泡灌洗液中TNF-α、IL-6、IL-1β水平均降低、SOD、GSH水平升高、MDA水平降低,肺组织ROS表达水平降低(P均<0.01),肺泡灌洗液中Fe^(2+)水平降低。与正常对照组比较,模型组肺组织中CAT、HO-1、Nrf2、SOD2蛋白表达水平低(P均<0.01);与模型组比较,槲皮素中、高剂量组和阳性对照组肺组织中CAT、HO-1、Nrf2、SOD2蛋白表达水平高(P均<0.05)。结论槲皮素灌胃预处理的ALI大鼠肺组织损伤、炎症反应、氧化应激反应、铁死亡情况减轻,Nfr2/HO-1信号通路激活;槲皮素灌胃预处理可预防LPS诱导的大鼠ALI,可能通过抑制炎症反应、氧化应激反应及铁死亡而起作用;槲皮素可能通过上调Nfr2/HO-1信号通路而抑制炎症反应、氧化应激反应及铁死亡;50、100 mg/kg槲皮素均对LPS诱导的大鼠ALI起预防作用,以100 mg/kg槲皮素的作用效果更佳。

用于烯烃臭氧化反应的快速流动管的设计与动力学研究

Criegee中间体是烯烃气相臭氧化反应过程中最重要的中间产物,可以发生单分子分解生成羟基自由基,也可以与大气中的污染成分发生双分子反应,化学性质十分活跃.本文设计了大气压力快速流动反应管用于烯烃臭氧化反应及后续二次反应的研究.该流动管具有良好的温度和流量控制功能;可以同时进行两个独立反应(如烯烃+O_(3)和SCI+SO_(2));可以通过调节长度控制反应时间;易拆卸清洗,最大限度减少可能影响反应的痕量污染物的存在.通过3个流体力学无量纲参数雷诺数、斯托克斯数和理查德森数对流动管进行表征,并利用高分辨率化学电离飞行时间质谱对烯烃臭氧化反应及后续双分子反应进行动力学研究.经验证,新设计的流动管适用于烯烃臭氧化体系的研究,并且能够提供精确的、直接的动力学信息.

快中子反应堆堆芯物理分析方法的研究现状与发展建议

快中子反应堆在核能可持续发展中扮演着重要角色,是各核强国都在致力发展的重点堆型。快堆物理计算是快堆核设计的基础,其计算方法的研究和相应计算程序的开发是快堆理论研究和数值模拟技术发展中极其重要的环节。本文对国内外快堆物理计算方法,特别是近20年来的发展变化进行了系统梳理,以对国内外专用和通用快堆物理计算程序的总结为线索,介绍了快堆物理分析理论体系的发展情况,对其中体现出的一致性特点和最近几年发展的趋势进行了分析,并对我国快堆堆芯物理分析方法的发展给出了建议,为我国快堆物理计算理论的进步和自主化的物理分析软件研发提供参考。