非溶蚀型药物体系的释放动力学新模型──Fick第一扩散定律的修正及其应用

基于以下两点事实：Ｆｉｃｋ第一扩散定律中的扩散系数并非严格的常数，它随浓度变化；Ｆｉｃｋ第一扩散定律只适用于浓度梯度恒定的稳定扩散，而许多实验表明浓度梯度也是一个时间函数，本文对Ｆｉｃｋ第一扩散定律作出两点修正将原定律中浓度梯度和扩散系数分别修正为时间函数和浓度函数，从而导出关于非溶蚀型药物体系的释放动力学模型。该模型较其他常用释放模型有更好的拟合效果，其参数也有较为明确的物理意义。

Fick第二定律的应用研究现状与展望

Fick第二定律通常被用来描述氯离子在混凝土中的扩散性质,对于Fick第二定律在钢筋混凝土结构寿命预测的应用,已经有许多学者对其进行了研究。本文总结了他们的研究成果,分别从Fick第二定律公式中的各个影响参数出发,对公式进行讨论,并且根据公式中各个参数的不确定性,提出了Fick第二定律应用发展方向,即应用随机微分方程理论建立随机模型。

Numerical Modelling of the Transient Hygroscopic Behavior of Flax-Epoxy Composite

This contribution deals with the development of a three-node triangular plane finite element to analyze the transient hygroscopic behavior of 2/2 twill flax fabric-reinforced epoxy composite.Several plates of this material were fabricated using the vacuum infusion process and composite specimens were then cut and aged in tap water at room temperature until saturation.To simplify,a plane modelling of water diffusion in the aged specimens is adopted and Fick’s model is used to describe the water diffusion kinetics.To highlight the heterogeneity of the flax-epoxy samples,the twill flax fabrics waviness is modelled with a sinusoidal undulation.In particular,we show that the proposed finite element formulation allows estimating the flax fiber radial diffusion coefficient by an inverse approach.

Diffusion Analysis and Modeling of Potassium Sorbate in Gelatin Based Antimicrobial Film

The diffusion of potassium sorbate incorporated into gelatin based antimicrobial film was measured. Fick’s second law was applied to investigate the mechanism of potassium sorbate released from the films. The mathematical model was established. The result showed that the diffusion coefficient D increased with the increase of potassium sorbate concentration. The effects of temperature 5?C, 25?C and 35?C on diffusion were investigated. The mechanisms of potassium sorbate diffusion through gelatin films were mainly Fickian and determined by the power law model Mt/M∞ = k × tn. A decrease in temperature from 35?C to 5?C resulted in a reduction of diffusion coefficients from 5.20 × 10?12 to 1.36 × 10?12 m2/s. The diffusion coefficient of potassium sorbate is influenced by receiving solution pH values.

基于菲克第二定律的再生沥青中新旧沥青扩散融合研究

为了研究不同扩散时间、温度下新旧沥青扩散融合程度,制备了直径为25 mm,厚度为2 mm的老化沥青与新沥青双层沥青试样进行动态剪切流变试验;采用复数剪切模量G*作为双层沥青试样性能的表征参数,基于菲克第二定律理论计算了具有不同融合程度双层试样的G*理论值,从而采用迭代法并根据G*实测值计算出双层沥青试样中新旧沥青的融合程度;利用双因素方差分析评价了时间、温度对扩散融合程度的显著性。结果表明:复数剪切模量可以描述再生沥青中新旧沥青扩散融合且与新沥青掺量具有很好的线性关系,可作为性能变化的表征参数;70#基质沥青与90#基质沥青具有相同量级的扩散速率,均为10^(-7)左右,两种再生沥青的扩散速率随温度变化均呈指数增长;由双因素方差分析看出,扩散时间及温度对新旧沥青扩散融合程度都具有显著影响。

早龄期受硫酸盐侵蚀下的混凝土分层腐蚀模型

为研究早龄期受硫酸盐侵蚀下混凝土的损伤劣化规律,采用压汞法(mercury intrusion porosimetry, MIP)测定了清水环境和硫酸盐环境下不同腐蚀龄期混凝土试样的孔隙率,利用分光光度法测定了混凝土中硫酸根离子的分布,并测试了不同腐蚀龄期混凝土的超声波声速值。结果表明:清水组中混凝土的孔隙率先降低后逐渐趋于一个定值,硫酸钠溶液中混凝土的孔隙率则先降低后增加;混凝土超声波声速值的变化规律与孔隙率的变化规律呈负相关性。最后,结合硫酸根离子的分布规律和Fick第二定律,建立了腐蚀混凝土分层理论计算模型,并利用混凝土密实速率系数评估了混凝土的损伤劣化进程。

吸附树脂对唾液酸的分离纯化

采用一种新型的吸附树脂RH-1从唾液酸(sialic acid,SA)生物转化液中分离回收SA。研究了SA在树脂上的吸附平衡、吸附动力学以及柱动态吸附和解吸的过程。测定了不同温度条件下SA的吸附等温线,发现SA在树脂上的吸附容量随着温度升高而降低,吸附过程为放热过程,符合Henry吸附模型(R^(2)=0.998)。表面扩散模型能较好地描述SA在树脂上的吸附动力学行为,拟合得到的表面扩散系数De为2.19×10^(-9)m^(2)/s,SA在10min内就可以达到吸附平衡。最后通过柱动态法回收转化液中的SA,考察了SA在不同工艺条件下在树脂上的穿透曲线,水作为洗脱剂,回收得到的SA收率≥99.8%。用水就能实现SA的分离回收,为SA的绿色生产提供了一种新方法。

环氧粘结材料释气特性的模型建立与分析

在真空封装的MEMS传感器中,真空腔内部材料的释气是引起微腔体真空度变化的关键因素,而封装中使用较为普遍的环氧粘结材料因其易吸水的特性成为材料释气的最主要来源。真空封装内部材料释放出水汽,造成内部真空度的变化,从而直接影响产品的质量,为了探究影响MEMS传感器微腔体真空度的变化因素,以环氧粘结材料为例,研究其在不同温度下的扩散释气特性,结合菲克扩散模型,建立了环氧粘结材料的释气速率随时间变化的理论模型。通过对实验数据进行仿真验证,利用MATLAB软件对实验数据进行拟合,对比模型的拟合结果与实验数据的计算结果,相对误差<5%。研究结果表明,115℃下建立的理论模型与真实的释气模型吻合度较高,当温度不变时,环氧粘结材料的释气速率随时间的变化不断减小;同时,随着温度的升高,释气速率随时间的变化呈指数衰减趋势。

食品干燥过程中水分扩散特性的研究进展

主要综述近年来国内外对食品干燥过程中水分扩散特性的研究现状,分析干燥过程中物料性质、工艺参数、前处理作用、干燥方式等对水分扩散特性的影响,以及水分扩散迁移与干燥产品品质之间的联系,旨在为干燥理论研究的完善提供参考。

盐雾环境下氯离子在混凝土中的扩散

通过模拟滨海盐雾环境,采用不同配合比的混凝土试样,进行盐雾环境下的腐蚀试验,研究盐雾氯离子在混凝土中的扩散模型.研究发现,盐雾氯离子在混凝土中的扩散与Fick第二定律的解析解存在一定差距.实验引入环境系数概念,提出经修正的Fick第二定律,推导出修正后的解析解.实验结果显示,实测数据和修正的Fick第二定律符合很好.在实际滨海环境下,选取两处有代表性的钢筋混凝土结构,在典型部位抽取芯样,考察了实际盐雾氯离子对混凝土结构的作用,结合当地环境特征,通过拟合数据点,确定环境系数,验证了环境系数在实际混凝土结构中的应用及其评价意义.

亲水-疏水PVP-semi-IPN-PCL水凝胶的制备与溶胀性能

N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)在聚己内酯(PCL)的乙酸乙酯溶液中进行自由基聚合,制备了亲水-疏水性聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/聚己内酯(PCL)半互穿网络水凝胶(PVP-semi-IPN-PCL)。凝胶中PCL的熔融温度Tm无明显变化,而Tm吸热峰形状随PVP含量变化。凝胶平衡溶胀率(ESR)随PVP含量的升高而增大,结合水量的增大尤其显著。由于"笼蔽效应",低浓度引发剂时,偶氮二异丁睛(AIBN)引发制备的凝胶ESR低于过氧化苯甲酰(BPO)引发剂。交联剂浓度较低时,以戊二醛交联形成凝胶的ESR较N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)交联形成的凝胶大。浓度较高时,戊二醛交联凝胶ESR较NMBA低。PVP含量(质量)分别为20%、40%、60%、80%时,凝胶溶胀动力学Fick模型中的n值分别为0.854、0.471、0.466、0.253,说明在合适的PVP含量时,凝胶的溶胀动力学符合Fick模型。

碳纤维增强环氧复合材料吸湿行为研究

研究碳纤维增强环氧复合材料湿热环境下的吸湿行为。通过试验测试复合材料在温度T=71℃,相对湿度RH=85%环境下吸湿性能,获取吸湿曲线。结果表明复合材料吸湿初始阶段吸湿率和t1/2是呈线性增加的关系,吸湿扩散系数D为3.13×10-3mm2/h,吸湿一定时间后吸湿速率逐渐减小,吸湿1008h左右后,达到吸湿平衡,平衡吸湿率Mm为0.86%左右。结合吸湿Fick定律,建立反映此复合材料吸湿行为的吸湿模型,能较准确的预测此复合材料在该湿热环境下任意时刻的吸湿量及预估达到特定吸湿量所需的时间。

基于扩散的蜡染染色模拟

建立由封蜡层、经线层、纬线层构成的三层布料模型。三层布料模型中,封蜡层包裹经线层、纬线层构成封蜡布,经线层与纬线层相互交叉、重叠,构成布料层。根据菲克第二定律建立微分方程表示染料扩散过程,并对该微分方程离散化。扩散方程中考虑的主要因素有染料扩散、供给、吸收,扩散方程中使用孔隙度、弯曲程度、相邻关系等参数。使用椭圆距离模型模拟矩形织纹,并对其在HSV颜色空间中进行模糊处理。实验表明,文中方法可以得到接近实际蜡染布料的视觉效果。算法具有较好的时间复杂度。

超声辅助提取中草药有效成分的动力学研究

根据Fick第一定律以及中草药浸提机制,并结合超声空化作用、机械效应对萃取体系尤其是漩涡扩散的影响,本文研究了超声强化中草药有效成分提取过程的动力学方程,以提取丹参酮为例,讨论了时间、温度、不同超声功率与有效成分浸出量之间的关系,验证了本文试图建立的动力学模型。

土体冻结过程水分迁移模型的建立与反演

目的为了量化的研究土中水分在冻结过程中的迁移,提出融化过程中水分迁移模型.方法假定非饱和土中水分在冻结过程中主要以水汽扩散的形式发生迁移,在此过程中液态水通过转化为水汽参加迁移.结合室内试验数据,设定冻结锋面以下土层中水汽浓度方程,建立浓度-深度随冻结锋面发展的移动坐标系.为考虑温度梯度的影响,在Fick定律公式的右边乘上温度梯度,得到了修正的非饱和土Fick定律,据此建立了冻结过程的水分迁移模型,编写了计算程序.结果以试验获得的含水量沿深度方向的分布曲线为目标,利用遗传算法反演了模型中的未知参数.把冻结模型的参数代入假设方程中,得到了冻结锋面下部土层中水汽浓度的方程.结论将反演得到的参数带到迁移模型里,计算得到的含水量沿深度方向的分布曲线和试验得到的曲线吻合得较好,说明模型是实际可用的.

低压加热条件下水膜蒸发特性

针对低压密闭腔体内水膜的加热蒸发现象,利用斐克扩散定律构建一维蒸发模型。基于饱和水温度和压力的对应关系,发展一种确定扩散边界层厚度的方法。搭建水膜低压加热蒸发的实验系统,实验研究不同压力条件下水膜的蒸发质量和温度随时间的变化。通过对比蒸发质量和温度变化的模型预测结果和实验结果,发现二者数据的吻合度较高,表明该模型能够较为准确地预测低压加热条件下的水膜蒸发特性。基于当前的数学模型,进一步研究真空压力、加热热流密度和蒸发容积对水膜蒸发速率、蒸发质量和蒸汽压力的影响。研究发现,压力越低、加热热流密度越高和蒸发容积越大,水膜的蒸发速率越大,达到饱和状态的时间越短。

固体氧化物燃料电池阴极气体传输的研究

建立了一个数值模型,来计算并论述在固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极中的扩散和渗透共同作用下的传质现象。经过对比分析,研究了阴极内压力梯度对气体传输、气体分布,以及浓度过电压的影响。研究表明,文献中所采用的扩散模型可近似模拟SOFC阴极的浓度过电压。但是,对于气体成份沿阴极的分布,则必须考虑压力梯度的影响。在此提出的模型可进一步深化,以优化SOFC电极的多孔结构。

基于改进计时电流法精确模型的数值解仿真及实验验证

根据电极表面被测物浓度变化经验公式所建立的改进计时电流法的理论模型,只能定性分析响应电流峰值与被测物浓度关系,无法准确描述响应电流峰值与反应体系及激励电势中其它参数的关系.为解决该问题,利用能斯特方程与扩散定律,建立了描述电极表面被测物浓度与响应电流关系的积分方程,通过数值分析方法求解得到该积分方程数值解.进而利用数值仿真得到精确的电流与时间关系曲线,分析了电流峰值与试剂浓度、惯性时间常数、参比电极标准电势、激励电势初始值以及稳态值之间的关系.最后,利用改进计时电流法的电路装置对K3[Fe(CN)6]试剂进行测试,实验结果表明该数值模型比经验模型更接近真实情况,也验证了由该模型推导得到的各参数之间关系的正确性.

一种氢渗透模型的构建及其在Nb基渗氢合金中的应用

基于Fick第二定律,推导出了一种新的氢渗透数学模型,并成功编制了相应的Matlab计算程序。根据该模型,建立了一种计算Nb基渗氢合金氢扩散系数和溶解系数的新方法;通过对Nb基合金在不同温度下的实例计算,并与实验和文献结果相比较,证实了本模型的可行性和有效性。

PVA纤维增强水泥基复合材料氯离子扩散系数时变修正

以不同纤维掺量的PVA纤维增强水泥基复合材料的氯盐腐蚀试验数据求解氯离子扩散系数,对扩散系数解析解进行回归分析,得到基于Fick第二定律的PVA纤维增强水泥基复合材料氯离子扩散模型,并进行对比分析。结果表明:PVA纤维掺量对氯离子扩散产生显著影响,利用Fick第二定律对氯离子扩散过程进行描述与试验值存在明显差异,修正后氯离子扩散系数时变模型计算值与试验值吻合情况好。