1 内蒙古工业大学土木工程学院, 呼和浩特 010051
2 内蒙古工业大学理学院, 呼和浩特 010051
3 内蒙古建筑职业技术学院艺术设计学院, 呼和浩特 010070
孔结构演化对混凝土抗冻性能至关重要, 为研究纳米TiO2对混凝土孔结构及抗冻性能的影响, 本文选取替代率分别为0%、1%、3%、5%(质量分数, 下同)的纳米TiO2混凝土为研究对象, 进行了快冻法试验、抗压强度试验、核磁共振试验及扫描电子显微镜试验。通过纳米TiO2混凝土冻融循环前后质量、动弹模量、抗压强度、孔结构及微观形貌的变化, 评估-18~5 ℃条件下的冻融损伤并分析纳米TiO2对混凝土性能的改善机理; 同时建立抗压强度、相对动弹模量、自由水饱和度及裂缝占比响应模型以确定纳米TiO2的最佳掺量。结果表明: 适量的纳米TiO2可有效改善混凝土微观形貌, 增加混凝土微孔及中孔的比例, 减小大孔及裂缝的比例, 过量的纳米TiO2会使混凝土中大孔和裂缝的比例增大, 不利于混凝土抗冻性能的提高; 纳米TiO2掺量为1%时, 混凝土抗冻性能最佳。基于抗冻性能指标与孔隙测试结果建立响应模型, 确定纳米TiO2最佳掺量接近1%, 这与试验结果相符合。
纳米TiO2 混凝土 抗冻性能 核磁共振 孔结构 响应面分析 nano-TiO2 concrete frost resistance nuclear magnetic resonance pore structure response surface analysis
基于金属-光敏硅组合圆环提出了一种光可调太赫兹超表面,可用于实现多功能的波前操控。该超表面单元由正反两面的结构层和中间介质层组成,其中结构层是开口方向相反的金属环,开口处由光敏硅进行填充。在光照强度较低时,超表面可以将入射的圆极化波转换为交叉极化的透射波;随着光照强度升高,透射波将逐渐被完全抑制。根据几何相位原理,通过旋转金属-光敏硅组合圆环,透射的交叉极化波会携带额外的相位因子,并可实现完全的2π范围相位覆盖。通过合理排列超表面单元结构,可以对透射波的波前实现任意操控。利用提出的光可调超表面,在较低光照条件下实现了高效的异常折射、透镜以及轨道角动量产生器;在较高光照条件下,抑制了其透射效率,可有条件地选择应用功能,表现出较好的灵活性。提出的光可调超表面在太赫兹成像、通信、雷达等方面具有较大的潜在应用价值。
浙江理工大学机械与自动控制学院, 浙江 杭州 310018
氯离子作为一种性质活跃的阴离子, 广泛分布在水溶液中。 氯离子含量是评价水质优劣重要参数之一, 它的高低对食品安全、 工业生产以及腐蚀控制等方面都有不可忽视的影响。 因此, 快速准确的测定水溶液中氯离子含量对优化生活环境、 促进工业发展具有现实意义。 拉曼光谱法是通过分析分子对光的散射效应进行定量检测的技术, 它以所需样品少、 灵敏度高和适用于水中检测等优点广泛应用于各种物质的定性和半定量检测中, 而用于定量检测的案例就比较少。 尝试以炼油厂含硫污水中的氯离子为检测目标, 利用激光拉曼光谱技术结合硝酸银比浊法建立一套全新的测定氯离子浓度的检测方法。 该方法是在提前加入硝酸的情况下, 以丙酮作为稳定剂, 使不同浓度的氯离子溶液与硝酸银反应生成均匀稳定的氯化银胶体, 然后使用小型拉曼光谱仪采集氯化银胶体的拉曼光谱图, 对光谱图进行平滑去噪、 基线校正, 再用高斯分峰拟合技术对拉曼光谱进行处理, 得到每个高斯峰的峰强度、 峰面积以及半峰宽等特征信息, 考察这些特征信息和氯离子浓度之间的关系。 实验结果表明: 常温常压下, 拉曼光谱在1 050和1 635 cm-1处高斯拟合的特征峰强度之比与氯离子的浓度在0.1~4 mg·L-1范围内具有良好的线性关系, 相关系数为0.991 4, 标准偏差系数(RSD)低于5%, 回收率在98.02%~103.3%之间, 具有良好的准确度和重复性, 符合定量检测要求, 可用于预测氯离子的浓度。 为了确定硝酸、 硝酸银、 稳定剂、 静置时间等因素对实验结果的影响, 该研究还进行了系统的优化并确定了最佳的实验条件。 最优实验条件为: 在25 mL水中依次加入2 mL硝酸(1+1), 2 mL丙酮, 2 mL硝酸银溶液(0.1 mol·L-1), 静置时间为15 min。 因此, 拉曼光谱结合硝酸银比浊法测定水中氯离子浓度的方法是可行的, 这种方法易于操作, 所需样品量少, 后期可应用于在线监测, 在水质检测、 腐蚀控制、 物质分析等领域具有广阔的应用前景。
拉曼光谱 氯化银胶体 高斯分峰拟合 定量分析 Raman spectrum Silver chloride colloid Gaussian peak separation fitting Quantitative analysis 光谱学与光谱分析
2020, 40(10): 3147
本文旨在研究日粮中添加沙棘果渣(SBP)对肉羊肌内脂肪沉积的影响及作用机制。试验随机选择4月龄, 体重相近的杜泊×小尾寒羊杂交公羊30只, 平均分为3组, 饲喂添加含不同SBP的日粮: 0%(对照组)、7.8%(7.8SBP 组)和16.0%(16SBP 组)。试验采用索氏提取法测定肌内脂肪含量, 马森(Masson)三色染色法测定肌内脂肪细胞数量; 同时运用实时定量荧光PCR(real time qPCR)与蛋白质印迹法(Western blot)对脂肪细胞分化、脂肪酸代谢相关关键基因及蛋白进行分析; 并采用酶联免疫吸附测定(ELISA)分析了脂肪酸合成和降解的关键酶活性。研究结果表明, 与对照组相比, 7.8SBP组和16SBP组剪切力极显著降低(P<0.01)。16SBP组背最长肌中粗脂肪含量显著上升(P<0.05), 成熟脂肪细胞数目显著增加(P<0.05)。与对照组相比, 16SBP组的ZNF423(P<0.05)、PPARγ(P<0.05)和C/EBPα(P<0.01)等脂肪细胞分化关键基因的mRNA表达量增加, 同时C/EBPα(P<0.05)和PPARγ(P<0.05)蛋白的表达量显著提高。16SBP组的SREBP1 mRNA含量显著高于对照组(P<0.05), 而7.8SBP组与16SBP组的SREBP1蛋白表达量均显著(P<0.05)高于对照组。16SBP组中FAS mRNA(P<0.05)含量与酶活性(P<0.05)均显著高于对照组, 乙酰辅酶A羧化酶(ACC)蛋白(P<0.05)含量与酶活性(P<0.05)也显著高于对照组。与对照组相比, 16SBP组中激素敏感脂肪酶(HSL)的酶活力显著降低(P<0.05), 而苹果酸脱氢酶(MDH)与脂蛋白脂酶(LPL)活性未见显著差异。试验结果表明, 饲料中添加16%SBP可以有效提高羊肉嫩度, 促进脂肪细胞的生成与改善脂肪酸代谢相关酶类活性, 最终促进肌内脂肪的沉积。
肉羊 剪切力 沙棘果渣 肌内脂肪 基因表达 lambs WBSF sea buckthorn pomace intramuscular fat gene expression
1 天津工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300387
2 天津工业大学 天津市光电检测与系统重点实验室, 天津 300387
3 飞利浦(中国)投资有限公司, 天津 300010
4 天津三安光电有限公司, 天津 300384
多芯片LED光源的可靠性分析涉及到光、电、热多个物理场, 高精度的多场分析结果会导致计算资源过多、计算时间过长、计算难度大等问题。为解决上述问题, 本文分别利用传统的有限元算法(FEM)和高效的人工神经网络方法(ANN)进行LED光源温度分析, 并讨论两种方法的优劣性。最后, 通过将FEM分析单一传热物理场的优势与ANN计算时间短、计算资源需求低的优势相结合, 归纳出一种更为高效的方法来进行多芯片LED光源的散热分析。利用该方法, ANN的预测数据与训练数据之间的相关系数达到了0.997 79, 预测结果与实际热分布图有良好的匹配, 计算资源相比传统的FEM方法节约了59%。该方法的应用能够在满足精度的前提下耗费更少的计算资源和时间, 同时提高了分析的灵活性。除此之外, 该方法对求解大功率LED光源寿命等可靠性问题也具有一定的参考价值。
多芯片LED光源 多场耦合 散热分析 有限元算法 人工神经网络 multi-chip LED light source multiphysics field coupling thermal analysis finite element method artificial neural network
1 天津工业大学 天津市电工电能新技术重点实验室, 天津300387
2 天津工业大学 天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津300387
3 天津工业大学 中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室, 天津300387
为提升高热流密度下LED灯具的自然对流散热性能,以一款基于热电制冷(TEC)的单颗LED小型灯具模组为研究对象,在采用实验测量和回归拟合准确获得TEC性能参数的基础上,建立了有无TEC参与散热的等效热路模型,并选择合理的数学公式对其进行性能描述,进而遵循本文设计的计算流程快速得到各种散热性能数据。LED模组的散热分析表明:在恒定的LED热功率下,施加最佳的TEC电流可获得最高的散热性能;LED热功率越低,安装TEC的散热性能越比常规方法优异。经遗传算法优化前后的性能对比分析表明:优化后结构中TEC的合理工作区明显增大,能满足LED更高功率的散热需求;当LED为0.493 W时,优化后结构的最佳结温仅为15.66 ℃,远低于30 ℃的环境温度。基于TEC实验数据建立的等效热路模型,能为装配TEC的LED模组提供快速完整的散热设计分析与结构优化的合理方案。
LED散热 热电制冷 自然对流 等效热路法 优化 LED cooling thermoelectric cooler natural convection thermal circuit method optimization
1 天津工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津 300387
3 中国科学院 半导体研究所, 北京 100083
为了制备大面积周期性微纳米结构以提高LED的发光效率, 建立了劳厄德(Lloyd)干涉光刻系统。简单分析了该干涉光刻系统的工作原理, 并介绍了利用干涉曝光工艺制备一维光栅、二维点阵、孔阵列等纳米结构图形的具体实验过程。最后对纳米图形进行结构转移, 制备出了金属纳米结构。实验结果表明: 利用劳厄德干涉光刻系统, 可以在20 mm×20 mm大小的ITO衬底上稳定制备出周期为450 nm的均匀光栅或二维点阵列图形结构, 它们的占空比也是可以调节变化的。
干涉光刻 周期结构 发光二极管 光提取 interference lithography periodic structure light emitting diode light extraction
1 贵州大学大环化学及超分子化学重点实验室, 贵州 贵阳 550025
2 贵州大学西南药用生物资源教育部工程研究中心, 贵州 贵阳 550025
3 贵州省天然产物重点实验室, 贵州 贵阳 550009
4 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO),Manufacturing Flagship, P.O. Box 218, Lindfield, NSW, 2070 Australia
利用紫外吸收光谱法、 荧光光谱法、 等温量热滴定法、 氢核磁共振技术等研究了八元瓜环(Q[8])与富电子客体吲哚乙酸(IAA)及缺电子客体甲基紫精(MV2+)在水溶液中的超分子相互作用, 探讨了主客体作用体系的作用机制, 作用位点, 作用模式及热力学等性质。 紫外吸收光谱及荧光发射光谱研究结果表明Q[8]与IAA及Q[8]与MV2+在水溶液中均形成了包结计量比为1∶1的主客体配合物, 等温量热滴定法研究结果显示Q[8]/IAA及Q[8]/MV2+体系的ΔH<0, ΔG<0, 表明上述超分子体系是发进行且是放热反应。 当在Q[8]/IAA二元体系中加入MV2+时, MV2+能与Q[8]/IAA体系在水溶液中形成1∶1∶1型三元主客体配合物, IAA的吲哚环及亚甲基部位受到了瓜环的屏蔽作用进入了Q[8]的空腔, MV2+吡啶环部位也进入Q[8]的空腔, 也即IAA及MV2+均相互协同进入Q[8]空腔而与Q[8]形成了主客体配合物, 原因可能是由于富电子客体IAA与缺电子客体MV2+之间的电荷相互转移诱导作用引起的。 上述研究结果为瓜环在富电子客体及缺电子客体超分子自组装方面的应用提供了一定的理论依据。
八元瓜环 吲哚乙酸 甲基紫精 超分子作用 Cucurbit[8]uril β-indoleacetic acid Methylviologen Interaction 光谱学与光谱分析
2015, 35(11): 3134
1 天津工业大学 天津市电工电能新技术重点实验室, 天津 300387
2 天津工业大学 大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心, 天津 300387
3 天津工业大学 中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室, 天津 300387
为考察装配板状肋片散热器的多角度照射型LED灯的自然对流散热性能的方向效应, 以一款LED投光灯的关键散热结构为研究对象, 采用实验测量法验证数值模拟的计算精度, 并将数值模拟的温度和流体数据用于分析3种驱动电流和7个出光倾角下最大温升和温度均匀性的散热机制。结果表明: 不同倾角下的散热器肋间风道内的流速分布的较大差异, 是导致最大温升和温度均匀性变化的根本原因; 最高温度点的上、下游流速的差值可用于定量解释温度均匀性的变化规律。不同倾角下肋片间距对最大温升的影响趋势表明: 最佳间距附近的散热器性能对倾角的敏感度最高, 散热能力的方向效应不容忽视。
LED散热 自然对流 板状肋片散热器 数值模拟 倾角 LED cooling natural convection plate-fin heat sink numerical simulation inclination angle