不同缺陷类型双层石墨烯旋转摩擦特性

采用分子动力学模拟方法,构建双层石墨烯旋转摩擦的原子模型,研究缺陷类型、浓度、尺寸效应、石墨烯堆叠方式等因素对其层间旋转摩擦特性的影响,并探讨应变工程的减摩效应.实验结果表明,缺陷类型和堆叠方式对石墨烯旋转摩擦特性的影响较为显著,缺陷类型的影响程度最高.当对底层石墨烯引入拉伸应变后,其旋转摩擦阻力发生衰减,且单空位缺陷与无缺陷模型的力矩递减趋势最为相似.对比研究底层石墨烯的压缩应变,发现其在一定范围内使得层间摩擦增大.本研究有助于缺陷石墨烯层间旋转摩擦特性理论的进一步完善.

纳米划擦速度对单晶硅去除行为的影响

单晶硅作为典型的硬脆材料在不同的划擦速度下会有不同的应变率,进而产生不同的材料去除行为,采用分子动力学从应变率角度研究不同划擦速度下材料的变形与去除过程。结果表明:划擦过程中随划擦速度由25 m/s增加到250 m/s,单晶硅的应变率从1.25×10^(10) s^(−1)提高至1.25×10^(11) s^(−1),其划擦力、剪切应力和摩擦系数减小,划擦温度升高,且划擦表面的轮廓精度和粗糙度随划擦速度的增大而改善。划擦过程中的非晶化和相变是单晶硅纳米尺度变形的主要发生机制,剪切应力减小造成其亚表面损伤层深度由2.24 nm减小到1.89 nm,划擦温度升高导致其表面非晶层深度增加。

铜/铝搅拌摩擦焊接头界面原子扩散及力学性能模拟

利用搅拌摩擦焊技术连接低熔点的铜与铝,连接过程中铜原子与铝原子在界面的扩散能力影响界面力学性能.采用分子动力学研究搅拌摩擦焊过程中铜/铝界面原子的扩散行为,评价了不同应变速率下界面的力学性能.结果表明:铜原子扩散进入铝晶格的数量远大于铝原子扩散进入铜晶格的数量,原子扩散以最近邻跳跃机制为主,铜原子和铝原子的扩散激活能分别为0.58、0.75 eV.界面过渡层厚度主要受保温温度控制,800 K下的界面为最佳厚度界面;拉伸应变速率为1×10^(10)s^(-1)时,界面抗拉强度最大,达到3.19 GPa.塑性变形在铝侧,而铜侧几乎没有塑性变形,变形过程中发生的位错反应由全位错分解和压杆位错合成,位错能下降,是以肖克莱位错为主要的滑移位错.

应变速率对纳米杆断裂分布与初始滑移分布相关性的影响

金属纳米材料具有独特的物理和化学性质,因此被广泛应用于各种领域的器件制造中。然而,纳米尺度下材料性能表现的外在响应具有很大的不确定性,应变速率是一个重要的影响因素。为了深入探究金属纳米材料机械力学性能对应变速率的响应以及纳米杆断裂失效与初始微观结构之间的关系,本文构建了金属纳米杆模型,并通过分子动力学模拟研究了单晶Cu纳米杆在不同应变速率下拉伸的形变过程。利用基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)机器学习算法,获得了初始微观结构缺陷的位置。在对比了每个速率300个样本,共计2700个样本后,得出纳米杆断裂位置与初始滑移分布的相关性特征。结果表明,当应变速率高于0.08%ps^(-1)时,初始滑移主要分布在纳米杆两端,但断裂位置分布却集中在中间。随着应变速率的降低,初始滑移分布则愈发均匀,断裂位置分布则更趋向于两端。而纳米杆的断裂强度和塑性形变能力则随着应变速率的提高而提高。这一研究结果可以为金属纳米材料的设计和制造提供有价值的参考。

羊肚菌菌株杂交条件初探

为了确定获得羊肚菌杂交双基因型菌株的时间,选择了6个七妹羊肚菌单基因型菌株和4个六妹羊肚菌单基因型菌株,分别在不同温度和不同状态下杂交,利用PCR技术在第1、3、5和7 d检测杂交菌株的基因型。结果表明,七妹羊肚菌杂交成功率更高,不同条件下3 d基本能获得双基因型菌株;六妹羊肚菌杂交不太稳定,杂交5 d成功率较高。

菌株和栽培地对香菇子实体多糖含量及分子量分布特征的影响

采用苯酚-硫酸法测定栽培于河南省驻马店市的38个香菇(Lentinula edodes)菌株子实体多糖含量,并采用高效分子排阻色谱-多角度激光光散射-示差折光检测器联用法分析子实体多糖的分子量分布,依据出峰时间和出峰数量将样品进行分组,对每组图谱进行组内及组间相似度评价,并比较组内和组间样品多糖含量;随机选择4个菌株,分别栽培于河南省驻马店市和湖北省随州市,比较同一菌株不同栽培地所产香菇子实体的多糖含量和分子量分布特征。结果显示,不同菌株多糖含量为2.35%~7.82%,均值为4.98%,变异系数较大,达28.43%。依据出峰情况可将样品分为6组(A~F),其中P1为共有峰,出峰时间均在22.3~26.0 min,重均分子量为4.259×10^(6)~1.039×10^(7) g·mol^(-1),各组的P2保留时间有较大差异,重均分子量均大于10~6 g·mol^(-1),P3只存在于D、E、F组,出峰时间均在30 min后,重均分子量为2.415×10^(5)~5.235×10^(6) g·mol^(-1)。组内样品相似度为0.915~0.997,组间除A组和B组相似度为0.847,其余组均小于0.7,且多糖含量与分子量分布图谱不存在相关性。同一菌株不同栽培地的香菇子实体多糖分子量分布中峰的数量和多糖含量均有差异。研究结果为提取香菇多糖选取优良子实体原料提供参考。

纳米多晶Mg-Y合金压缩力学行为的分子动力学研究

目的研究纳米多晶Mg-Y合金在不同温度和应变速率下的力学响应以及不同变形条件下的晶粒变形行为。方法通过ATOMSK软件构建了晶粒取向随机的纳米多晶Mg-Y二元合金模型,利用LAMMPS软件,在400~520 K温度及1×10^(10)s^(−1)、1×10^(9)s^(−1)应变速率下完成了纳米多晶Mg-Y合金的压缩模拟,借助后处理OVITO软件对模拟结果进行了分析。结果随着温度的升高,纳米多晶Mg-Y合金的力学性能降低,且在温度上升到一定程度后具有一定的梯度规律。在微观层面,温度的上升使总体位错密度下降,但减少了晶粒内部的长程位错和位错扭结,并且<c+a>类位错与类位错的比例上升。纳米多晶Mg-Y合金在高应变速率下的屈服强度更高,在原子排布层面上,六方最密堆积的比例降低。结论温度升高带来的更多能量使低能态的Y原子更容易参与到位错产生、消失过程中,还加剧了<c+a>类型位错向类位错的转变。高应变速率通过大幅度转化基体Mg的六方最密堆积形式,增加了晶界的破碎和形核,影响了合金的力学性能。

基于应变石墨烯基底的有机分子薄膜溶液外延生长研究

有机半导体器件中的载流子微观动力学行为受有机分子的吸附取向和排列结构的影响极大。因此,研究有机分子在衬底表面的堆栈行为对于促进高性能有机半导体器件的研究极为重要。石墨烯具有模板效应,可促进有机分子的有序堆栈,从而能极大地提高相应器件的性能。在π-π耦合相互作用驱使下,有机分子(通常具有平面芳香环结构)在石墨烯衬底上通常呈现“平躺”式吸附模式。如何克服有机分子在石墨烯基底上吸附取向的单一性是“石墨烯基有机器件”研究亟待解决的问题。本文提出一种利用石墨烯应变和空间微形貌协同调控有机分子吸附取向的新策略,在具有周期性纳米级弯曲结构的石墨烯上实现了具有直立分子取向的二维超薄C8-BTBT薄膜的外延生长。研究发现,石墨烯弯曲程度和应变共同决定了C8-BTBT分子的直立几何形状及其在石墨烯表面的定向生长。本研究为控制二维材料界面上的分子外延向功能异质结构方向发展提供了一种可行的途径。

水化蒙脱石拉伸力学特性的分子动力学模拟研究

了解蒙脱石在拉伸状态下的力学行为在地球科学、岩土力学等领域至关重要,但现有理论和方法难以在小间距范围内预测其水化力学性质及关键机理。通过编写施加应力-计算应变Perl语言脚本,进行不同水化量蒙脱石拉伸应力下的分子动力学计算模拟与应力-应变分析,确定其不同应力阶段的力学特性、相互作用机制和微观结构演化。结果表明:蒙脱石内层水化对极限应力和拉伸模量的弱化效应明显,且在水化初期弱化幅度会更大;体积水化膨胀主要源于晶格长度c的线性增长。Z方向的拉伸模量远小于平面内,即应力对表面Z方向的力学行为影响最大,达到极限拉应力后,会出现整层分离的破坏现象;内层是大部分形变的主要原因,并且支配着蒙脱石的拉伸力学性能;Z方向拉应力主要造成晶格长度c和晶格角β的增大,而在X和Y方向拉应力下主要发生β的减小和增大。层电荷密度越高,结合水膜越密实,形成的氢键数目越多,体积和晶格长度c越小,抗拉力学性能也越强。

T1期乳腺癌多模态超声影像特征与分子分型相关性研究

目的 探讨多模态超声检查(常规超声、应变弹性、超声造影)特征与T1期乳腺癌分子亚型之间的相关性。方法 选取我院就诊的697例乳腺病变患者中实际符合纳入标准的99例患者(99个病灶),术前均接受常规超声检查、弹性超声检查和超声造影(CEUS)检查。通过病理和免疫组化确定乳腺癌分子亚型为:Luminal A、Luminal B、HER-2过表达和Basal-Like型;采用非参数Kruskal-Wallis检验或Pearson’s χ^(2)检验或Fisher精确概率法对不同分子亚型多模态超声特征进行对比分析,两两比较用Bonferroni法校正。结果 4种亚型中,乳腺病灶方向(平行/非平行)、边缘(模糊/界清)、应变弹性评分、增强速度(同步增强/快速增强)、造影剂灌注方向(整体性/向心性/离心性)、增强后病灶范围有无增大6个超声检查特征比较,差异有统计学意义(P<0.05);各项指标两两比较,仅超声造影中增强速度、造影剂灌注方向、增强后病灶范围差异有统计学意义(P<0.05);其中luminal B型较luminal A型以快速高增强多见;HER-2过表达型较Luminal B型多表现为向心性增强,Luminal A型与Luminal B型较HER-2过表达型多表现为离心性增强;Luminal A型较HER-2过表达型增强后范围扩大多见。结论 在T1期乳腺癌的不同分子亚型中,常规超声检查及应变弹性超声特征有一定差异,但价值有限,而超声造影模式差异显著,超声造影特征可能是预测乳腺癌不同分子亚型重要参数。

两株鱼源降脂乳酸菌的分离、体外筛选及分子鉴定

脂肪肝病是我国人工养殖鱼类中常见的营养性疾病,对水产养殖业造成很大的负面影响。为了筛选具有降脂作用的潜在乳酸菌,利用MRS琼脂培养基,从健康褐篮子鱼(Siganus fuscescens)和卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)肠道中分离得到52株乳酸菌。测定这些菌株的溶血性后得到35株不溶血乳酸菌菌株。经降脂活性复筛(测定菌株体外降胆固醇能力、体外降三酰甘油能力)后从中筛选得到2株具有降脂能力的潜在益生菌,随后测定了这2株菌株对人工模拟胃液、人工模拟肠液的耐受性、菌株的黏附能力(菌株表面疏水活性和自凝集能力)、胞外酶活性及颉颃病原菌活性,最终获得2株具有较强体外降脂能力的潜在益生菌(LZ8和F2),其中,菌株LZ8分离于褐篮子鱼肠道、F2分离于卵形鲳鲹肠道。经16S rRNA鉴定分别为乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)和粪肠球菌(Enterococcus faecalis)。

计及温度与应变率效应的超高分子量聚乙烯纤维束的拉伸力学性能

文中针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维束在计及温度(-60~80℃)和应变率(1×10^(-5)~3.3×10^(-2)s^(-1))的25种工况下,基于轴向拉伸实验数据,研究了UHMWPE纤维束力学性能的温度和应变率效应及其破坏模式。结果表明,UHMWPE纤维束的力学性能具有一定的应变率和温度效应,但后者具备更为强大的影响力,其使UHMWPE纤维束在温度高于50℃时强度产生显著下降;此外,低温在提升UHMWPE纤维束拉伸强度的同时也会削弱其力学性能的应变率效应,在-40~-60℃范围内,UHMWPE纤维束拉伸强度和失效应变基本不受应变率影响。在UHMWPE纤维束的损伤破坏模式研究中发现,在脆-韧性转变存在的温度区间内(25~80℃),转变发生的临界应变率与温度之间具有密切联系,温度每升高约30℃,临界应变率就会提升1个量级。

极低温区循环载荷作用下Nb_(3)Sn复合超导体的变形损伤及其应变率效应数值模拟

Nb_(3)Sn超导体在循环载荷下的变形损伤行为研究对揭示超导体临界性能不可逆退化背后的力学机制具有重要意义。采用分子动力学模拟方法研究了极低温条件下单晶和多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷下的变形损伤行为,同时分析了应变率对Nb_(3)Sn/Nb复合材料变形损伤和断裂行为的影响。结果表明:单晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷作用后,Nb_(3)Sn层出现滑移,当滑移带交错处的局部应力大于材料强度时,在滑移带交错处微裂纹萌生,致使复合材料中Nb_(3)Sn层断裂失效;而多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料则由于晶界处应力在循环载荷下得不到松弛,当应力峰值超过晶界强度时,在晶界处萌生微裂纹,导致复合材料中Nb_(3)Sn层发生沿晶断裂。Nb_(3)Sn/Nb复合材料在不同应变率下表现出不同的断裂方式。随着应变率的增加,单晶Nb_(3)Sn层中的滑移带数量增加,导致单晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料的韧性增强。而多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料中,晶界对材料强度的影响随着应变率的增加而降低,高应变率下,复合材料在Nb_(3)Sn层局部断裂后具有较大的剩余强度。研究结果将有助于理解Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷下的损伤演化过程,为材料的性能优化设计提供一定的理论指导。

肉鸡源传染性法氏囊病新型重排毒株的分离鉴定及遗传进化分析

[目的]明确云南某肉鸡场疑似传染性法氏囊病病毒(IBDV)感染病例的病原类型及分子特征,以了解IBDV新型重排毒株在肉鸡中的流行情况、分子进化趋势,为制定有效的传染性法氏囊病(IBD)防控和疫苗选用策略提供参考依据。[方法]对疑似IBDV感染的病鸡法氏囊进行研磨处理后,采用巢式RT-PCR进行检测,后将IBDV阳性的法氏囊组织悬液接种于9日龄SPF鸡胚并进行病毒分离,对病毒的vVP2和VP1-b基因扩增并进行遗传变异分析。[结果]成功分离出一株新型IBDV重排毒株(命名为YN-YX221110),接种9日龄SPF鸡胚后,胚体整体呈现弥漫性出血,头、颈以及背部皮肤有出血点。基于vVP2基因序列,分离株YN-YX221110与新型变异株(nvIBDV)参考株的核苷酸相似性最高,为93.2%~97.9%,分离株YN-YX221110的vVP2基因222A特征性氨基酸位点与UK661、HK46等超强毒株(vvIBDV)参考株相同,249K、256V、279N、284A、294L、299S等位点与新型变异株(nvIBDV)参考株中的SHG19相同;在基于vVP2基因的遗传进化树中,分离株YN-YX221110与GX-QZ191002、SHG19等nvIBDV参考株聚为一支,属于A2d分支。基于VP1-b基因序列,分离株YN-YX221110与参考株中的经典毒株(cIBDV)类似株核苷酸相似性最高,为97.8%~98.4%,分离株YN-YX221110的vVP2基因特征性氨基酸位点240D、242D、287T、390L和393E与致弱毒株(attIBDV)参考株中的B87、Gt相同;在基于VP1-b基因序列的系统发育进化树中,分离株YN-YX221110与参考株Gt、B87和CEF94等cIBDV类似株中的attIBDV聚为一支,属于B1a分支。分离株YN-YX221110基因型为A2dB1a。[结论]成功分离得到肉鸡源IBDV分离株YN-YX221110,其A片段来源于nvIBDV,B片段来源于cIBDV类似株中的attIBDV,为新型IBDV重排毒株。

一株产耐有机溶剂脂肪酶伯克霍尔德氏菌的分子鉴定及酶学性质分析

为筛选具有潜在应用价值的产脂肪酶菌株,采用三丁酸甘油酯固体培养基从黄山松树林土壤中筛选产脂肪酶菌株,利用16S rDNA测序对筛选的菌株进行鉴定,并对其产脂肪酶酶活力参数以及酶学性质进行分析。结果表明:筛选的产脂肪酶菌株HSU-7为伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp. HSU-7);菌株HSU-7所产脂肪酶的最适反应温度为45℃,最适pH为5,为一种耐酸性的中温脂肪酶;菌株HSU-7发酵5 d,所产脂肪酶酶活力最大,为72.22 U/mL。同时,K^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)对菌株HSU-7所产脂肪酶酶活力具有显著的促进作用,而Ni^(2+)、Cu^(2+)、Fe^(3+)和Zn^(2+)具有一定的抑制作用,该脂肪酶可耐受有机溶剂甲醇、乙醇、异丙醇和二甲基亚砜,但Triton X-100可显著抑制其酶活力;此外,该脂肪酶能耐受65℃的高温。综上,菌株HSU-7可高产脂肪酶,且该脂肪酶有较强的热稳定性,可耐受多种有机溶剂,具有很好的工业应用价值。

不同应变率下几种高分子聚合物变形耗能特征试验

为探究不同高分子聚合物材料在高应变率下的耗能效果,采用电液伺服机及霍普金森压杆(SHPB)装置对聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)5种材料开展不同应变率下的压缩试验,分析应变率、材料种类对试件压缩变形率、峰值应力、单位体积耗散率及能量耗散率的影响规律。结果表明:静载作用下POM、PC、PVC、PP、PE试件峰值应力分别为104.60、77.60、65.82、43.63、28.70 MPa,压缩变形率分别为7.80%、2.04%、0.81%、4.38%、4.21%,弹性模量变化为PVC>PC>POM>PP>PE,POM试件强度及变形率最高,PVC试件变形程度最低。随着应变率的增大试件峰值应力随之增加,试件强度存在显著应变率效应,且POM试件应变率效应敏感度最弱,PE试件应变率效应最强。试件耗散能与入射能间存在线性正相关,试件单位体积耗散能变化规律为PVC>PC>POM>PP>PE,高应变率下PVC材料耗能效果最好,其次分别为PC、POM、PP,PE材料耗能效果最低。冲击气压的增大使得试件单位体积耗散能增大,能量耗散率降低,试件能量耗散率为PVC>PC>POM>PP>PE,因此PVC材料在高应变率下其强度较高且增幅较大,其自身耗能效果及能量耗散率最大,是定向爆破药包外壳最优选择材料。

纳米多晶铝压缩塑性力学行为分子动力学研究

目的研究纳米多晶铝在不同温度与应变速率下的力学响应与塑性变形行为以及不同变形条件下的塑性力学行为。方法通过ATOMSK软件构建了晶粒取向随机的纳米多晶铝模型,利用LAMMPS软件在300~700 K温度以及1×10^(9)、5×10^(9)、1×10^(10)、1×10^(11)s^(-1)应变速率下完成了纳米多晶铝的压缩模拟,借助后处理OVITO软件对模拟结果进行了分析。结果随温度的升高,晶界原子所占比例增大,纳米多晶铝的弹性模量逐渐下降,在压缩过程中总位错密度随温度的升高而增大。随着应变速率的增大,材料硬化速率增加,纳米多晶铝表现出更高的屈服强度。当应变速率较低时,位错大量存在于小晶粒之中,且中央大晶粒相较于初始位置旋转了20°。当应变速率达到1×10^(11)s^(-1)时,材料的硬化速率极大提高,且在晶粒内部出现了孪晶。在塑性变形过程中,1/6<112>(不全位错)的数量最多,在位错运动中占主导地位。结论温度升高导致材料弹性模量降低,这主要是由于高温提供了更多能量,晶界原子占比增加。应变速率会影响纳米多晶铝的塑性变形方式,应变速率的增大使其由晶粒旋转变形转变为孪生变形与位错湮灭机制,导致纳米多晶铝硬化速率与屈服强度提高。

黄酮类单体抗奥密克戎毒株药理活性研究

目的探讨黄酮类单体化合物抗新型冠状病毒的药理活性及作用机制。方法利用Autodock Vina分子对接软件将橙皮素、橙皮苷、芹菜苷、木犀草素、木犀草素-4’-葡萄糖苷对接到新型冠状病毒RNA聚合酶三维结构7BV2的底物结合位点处,研究化合物分子与靶酶活性位点之间的相互作用;并利用奥密克戎毒株转染的Vero细胞模型测试这些黄酮类化合物单体的抗病毒活性。结果橙皮素、橙皮苷、芹菜苷、木犀草素、木犀草素-4’-葡萄糖苷均可竞争性地结合于靶酶7BV2的底物进入通道处从而阻碍正常的核苷酸类底物进入,故可对靶酶执行的核酸复制生物学功能起到抑制作用;初步细胞水平抗病毒活性测试实验发现橙皮素和木犀草素具有明显地抑制奥密克戎毒株核酸复制的药理作用,而橙皮苷、芹菜苷、木犀草素-4’-葡萄糖苷抗病毒活性较弱。结论经初步实验发现,橙皮素和木犀草素具有一定的抗新型冠状病毒及其变异株的药理活性,可作为先导化合物行进一步开发,实验数据可为抗新型冠状病毒药物开发提供一定参考。

UHMWPE的应变率效应及其对超高速碰撞特性的影响

为分析超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)的应变率效应及其对超高速碰撞特性的影响规律,采用万能材料试验机和分离式霍普金森拉杆对UHMWPE纤维束进行静、动态拉伸实验,获得了不同应变率下材料的应力-应变关系,并进一步开展了UHMWPE纤维织物的超高速碰撞数值模拟。结果表明,UHMWPE的拉伸模量和强度均随应变率的升高而逐渐增大。随着材料应变率敏感系数的增大,防护结构对弹丸动能的吸收率呈现先减小后增大的趋势。

AlNi_(3)单轴拉伸的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究AlNi_(3)的拉伸力学性能。模拟300 K、恒定工程应变速率对AlNi_(3)拉伸性能的影响,以及探究不同温度和应变速率对AlNi_(3)拉伸性能的影响;模拟300 K条件下含预制孔洞AlNi_(3)的拉伸过程,研究不同孔洞半径和孔洞个数对其拉伸性能的影响。结果表明:在300 K条件下,当应变为0.1342时,AlNi_(3)应力达到峰值23.397 GPa;含孔洞的AlNi_(3)在应变为0.1096时,应力达到峰值21.047 GPa。升高温度会使AlNi_(3)的弹性模量和抗拉强度减小;增加应变速率会提高其抗拉强度,但对弹性模量没有影响;增大孔洞半径、增加孔洞个数会使抗拉强度明显降低。