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超声波对液滴冻结状态及传热的影响

化工学报 2020年第11期71卷 5117-5128页

作者：丛健高蓬辉张东海周晋鹏张正函中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学国际学院江苏徐州221116

超声波辅助冻结在食品、医疗及生物化学等领域得到了广泛的应用,为了明确超声波对溶液冻结过程中液固比例、孔隙率的影响,揭示冻结过程中热量的传递规律,在液滴冻结状态实验观测的基础上,结合声学及热质传递理论,建立了超声波液滴冻结... 详细信息

超声波辅助冻结在食品、医疗及生物化学等领域得到了广泛的应用,为了明确超声波对溶液冻结过程中液固比例、孔隙率的影响,揭示冻结过程中热量的传递规律,在液滴冻结状态实验观测的基础上,结合声学及热质传递理论,建立了超声波液滴冻结理论模型,分析了超声波对液滴冻结状态的影响,比较了超声空化效应所引起的传质散热量和超声热效应引起的产热量的大小关系。结果表明:超声波有助于液滴表面的气泡逸出,气泡逸出率越大冻结过程中液固比例越小;当气泡逸出率一定时,液滴越小冻结过程中的孔隙率越大;超声波一定时,逸出率越小冻结过程中的孔隙率越大;对于冷却冻结过程,不同频率和强度的超声波存在合理的超声波加载时间。

关键词：超声波冻结状态传热传质

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超声波作用对液滴冷却冻结过程的影响

高校化学工程学报 2021年第2期35卷 251-258页

作者：高蓬辉丛健张东海周晋鹏张正函中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学国际学院江苏徐州221116

为了揭示超声波辅助冷却冻结过程中的热质传递机理,在声场理论和热质守恒的基础上,结合液滴冷却冻结过程,建立了超声波作用下液滴冷却冻结数学模型,分析了冷却冻结过程中超声波对液滴温度、液固界面、液滴直径的影响,揭示了冷却冻结过... 详细信息

为了揭示超声波辅助冷却冻结过程中的热质传递机理,在声场理论和热质守恒的基础上,结合液滴冷却冻结过程,建立了超声波作用下液滴冷却冻结数学模型,分析了冷却冻结过程中超声波对液滴温度、液固界面、液滴直径的影响,揭示了冷却冻结过程中超声波空化效应导致传质引起的传热量与超声波热效应产热量的变化规律。结果表明:超声波空化效应强化了液滴表面的传质,有利于液滴的冷却冻结;对于不同频率和强度的超声波,存在合理的超声波加载时间;将超声波作用下液滴冻结过程中液固界面的模拟结果与实验结果进行了对比,二者吻合性好,最大误差10.6%,最小误差0.3%。

关键词：超声波冻结传热传质相变

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电解水制氢技术:进展、挑战与未来展望

工程科学学报 2025年第2期47卷 282-295页

作者：张正宋凌珺北京航空航天大学交通科学与工程学院北京102200

实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一,旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源,凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性,被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标,利用电... 详细信息

实现全球碳中和是各国在2050年制定的重要目标之一,旨在减缓气候变化的不良影响.氢能作为一种极具潜力的清洁能源,凭借其高能量密度、零碳排放、可再生性强等特性,被视为实现能源转型与应对气候变化的重要载体.为了实现这些目标,利用电解水制取氢气已经成为解决全球碳中和问题的重要关键方案之一.本文综述了碱性电解水、质子交换膜电解水、阴离子交换膜电解水和固体氧化物电解水制氢技术的最新进展,并对这四种电解水技术的工作原理、结构特点以及优缺点进行了详尽比较.此外,总结了电解水制氢催化剂材料的研究进展,尤其是新型材料的开发与结构优化,旨在提升材料的催化活性与稳定性.讨论了海水电解制氢和耦合制氢等新兴技术,强调通过电解质组成优化、高效双功能催化剂开发及利用小分子氧化反应热力学优势,可有效提升电解水制氢效率和系统稳定性.最后,提出了电解水制氢技术的发展趋势与未来研究方向,包括提升催化剂性能、降低电解过程能耗、开发新型电解设备等,旨在促进电解水制氢技术的进步,助力全球碳中和目标的实现,并为未来的研究提供参考与指导.

关键词：碳中和氢能电解水制氢催化剂电极材料

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不同肥料对玉米产量和营养品质的影响

中国农业文摘-农业工程 2025年第1期37卷 47-51页

作者：张正云宣城市泾县榔桥镇人民政府安徽宣城242538

【目的】探究不同肥料对玉米产量和营养品质的影响,为安徽宣城玉米种植提供科学的施肥方案。【方法】以“隆平206”为试验材料,设置了单施全量无机肥、化肥减施20%配施商品有机肥、化肥减施20%配施腐殖酸有机酸三个施肥处理和一个对照处... 详细信息

【目的】探究不同肥料对玉米产量和营养品质的影响,为安徽宣城玉米种植提供科学的施肥方案。【方法】以“隆平206”为试验材料,设置了单施全量无机肥、化肥减施20%配施商品有机肥、化肥减施20%配施腐殖酸有机酸三个施肥处理和一个对照处理,比较不同处理玉米植株农艺性状、籽粒农艺性状、产量和营养品质、土壤有机质含量及固氮微生物数量。【结果】有机肥部分替代化肥可更好地促进玉米生长,提高玉米产量、籽粒营养品质及种植经济效益,特别是化肥减施20%配施腐殖酸玉米各项指标最佳,是最适宜当地的玉米种植施肥模式。【结论】在安徽宣城玉米种植过程中,在常规化肥施入基础之上减施20%配施10000kg/hm2腐殖酸有机肥是最佳的施肥方式,适宜大面积推广种植。

关键词：肥料玉米农艺性状产量影响

亲水性Gyroid结构种植体的制备及力学性能分析

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中国组织工程研究 2025年第16期29卷 3343-3350页

作者：闫星华王心彧刘苗韩泽奎宋颐函张岩孙子惠佳木斯大学口腔医学院佳木斯大学附属口腔医院黑龙江省口腔生物医学材料及临床应用重点实验室佳木斯大学口腔医学工程实验中心黑龙江省佳木斯市154002

背景:传统实心钛合金种植体的弹性模量高于人骨,由此引起的“应力屏蔽”现象可能会影响种植体的骨结合,同时3D打印钛合金表面的亲水性有待提高。目的:制备生物力学性能优良的亲水性Gyroid结构种植体。方法:建立Gyroid结构种植体、实心... 详细信息

背景:传统实心钛合金种植体的弹性模量高于人骨,由此引起的“应力屏蔽”现象可能会影响种植体的骨结合,同时3D打印钛合金表面的亲水性有待提高。目的:制备生物力学性能优良的亲水性Gyroid结构种植体。方法:建立Gyroid结构种植体、实心结构种植体、下颌骨骨块和牙冠的3D模型,对不同结构种植体的力学性能进行有限元分析。将Gyroid结构种植体模型导入3D打印机,使Gyroid结构种植体实体化,然后对种植体表面依次进行喷砂酸蚀和紫外光功能化处理,制备具有优良力学性能和表面活性的亲水性Gyroid结构种植体。通过扫描电镜和接触角测试分析3D打印Ti6Al4V试件表面改性处理前后的形貌与亲水性。结果与结论:①有限元分析结果显示,在垂直向平均咬合力作用下,Gyroid结构可以将作用于种植体上的载荷均匀分散到整个结构中,实心结构种植体上的载荷只能分散在其外表面并集中于颈部;Gyroid结构种植体受到的最大等效应力为200.67 MPa,不超过Ti6Al4V材料屈服强度的50%;Gyroid结构种植体对周围骨组织的最大等效应力为24.27 MPa,略高于实心结构种植体的最大等效应力17.32 MPa,并且在20-60 MPa区间内,Gyroid结构种植体对新骨形成的刺激效果优于实心结构种植体。②3D打印技术可以将Gyroid结构种植体模型实体化,扫描电镜下可见3D打印Ti6Al4V试件表面有许多未熔融的球形金属颗粒,经喷砂酸蚀后表面形成微米级网状孔洞结构,已不见凸出的金属颗粒,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理的试件表面形貌与喷砂酸蚀组基本一致;接触角测试结果显示,紫外光功能化处理+喷砂酸蚀处理后的试件表面亲水性优于喷砂酸蚀处理组与无表面处理组。③喷砂酸蚀处理可以去除3D打印试件上弱连接的金属颗粒,提高实体模型与设计模型的相似性,在此基础上进行紫外光功能化处理可以显著提高3D打印Gyroid结构种植体的亲水性且不影响其结构。

关键词：三周期极小曲面 Gyroid结构应力屏蔽表面改性 3D打印紫外光功能化

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电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土机设计与试验

农机化研究 2025年第1期47卷 61-66页

作者：刘俊兵王鑫淼张正尹博董晓威陈长海黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 哈尔滨市农业科学院哈尔滨150029

为实现水稻育秧棚内机械化,针对现有育秧模式中秧盘摆放与底表土铺覆环节劳动强度大、生产效率低、作业时间长,以及现有秧盘摆放装置大多不适用于塑料软盘等问题,结合水稻育秧农艺要求,设计了一种电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土一体机。... 详细信息

为实现水稻育秧棚内机械化,针对现有育秧模式中秧盘摆放与底表土铺覆环节劳动强度大、生产效率低、作业时间长,以及现有秧盘摆放装置大多不适用于塑料软盘等问题,结合水稻育秧农艺要求,设计了一种电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土一体机。阐述了整机结构与摆盘覆土的基本原理,对覆土皮带与横向导轨进行了仿真分析,并验证了设计的合理性。以覆土量均匀性变异系数、覆土表面平整度、秧盘纵向整齐度和秧盘横向整齐度为试验指标进行田间试验,结果表明:电驱式单行水稻育秧盘摆盘覆土机作业效果较好,覆土量均匀性变异系数<3%,覆土表面平整度<2 mm,秧盘纵向横向整齐度均≤2 mm,满足水稻育秧农艺要求和水稻工厂化技术要求中对秧盘摆放与覆土的技术规范要求。

关键词：水稻育秧电驱摆盘机构覆土装置

Gyroid结构钛仿生骨支架修复下颌骨节段性缺损的生物力学性能

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中国组织工程研究 2025年第22期29卷 4621-4628页

作者：姜至秀季俣辰刘丹瑜曹怡琳姜婷婷宋颐函王磊王心彧黑龙江省生物医学材料及应用重点实验室黑龙江省佳木斯市154002 佳木斯大学口腔医学工程实验中心黑龙江省佳木斯市154002 佳木斯大学口腔医学院黑龙江省佳木斯市154002

背景:三周期最小表面的多孔结构是最有前景的骨科生物结构之一,其中的Gyroid结构具有高比表面积、高渗透率、均曲率为零等特点。目的:通过有限元分析结合力学压缩实验测试,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的4 mm单胞Gyroid结构... 详细信息

背景:三周期最小表面的多孔结构是最有前景的骨科生物结构之一,其中的Gyroid结构具有高比表面积、高渗透率、均曲率为零等特点。目的:通过有限元分析结合力学压缩实验测试,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的4 mm单胞Gyroid结构TC4仿生骨支架壁厚区间。方法:建立不同壁厚(0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8 mm)4 mm单胞Gyroid结构有限元模型,分析Gyroid结构的等效弹性模量,筛选出与下颌骨松质骨弹性模量范围相匹配的Gyroid结构壁厚区间,壁厚分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7 mm。根据有限元分析筛选结果,以Ti6Al4V为原料,采用选择性激光熔融技术制备不同壁厚的3D打印Gyroid结构试件,进行大颗粒喷砂酸蚀处理,通过力学压缩实验测试试件的弹性模量与抗压强度。结果与结论:(1)有限元分析结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构的等效弹性模量升高,其中壁厚为0.2-0.7 mm Gyroid结构的等效弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内(1.5-4.0 GPa),用于3D打印Gyroid结构试件;(2)力学压缩实验结果显示,随着壁厚的增加,Gyroid结构试件的弹性模量与抗压强度均升高,其中0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构试件的弹性模量在下颌骨松质骨弹性模量范围内,0.3-0.7 mm壁厚Gyroid结构试件的抗压强度符合下颌骨的力学性能;(3)结果显示0.3-0.5 mm壁厚Gyroid结构与下颌骨的弹性模量范围相适应。

关键词：节段性骨缺损 Gyroid结构 3D打印选择性激光熔融有限元力学性能

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固体超快电子动力学的研究进展

中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 131-139页

作者：黄思晨严蕾张正龙陕西师范大学物理学与信息技术学院

物质的微观结构及内部电子的超快过程从根本上决定了其宏观物理性质及潜在应用.因此,深入研究电子的超快动力学对于揭示物质性质及状态变化起着至关重要的作用.本文专注于阿秒科学的关键领域——固体中的超快电子动力学,基于阿秒瞬态光... 详细信息

物质的微观结构及内部电子的超快过程从根本上决定了其宏观物理性质及潜在应用.因此,深入研究电子的超快动力学对于揭示物质性质及状态变化起着至关重要的作用.本文专注于阿秒科学的关键领域——固体中的超快电子动力学,基于阿秒瞬态光谱技术和含时密度泛函理论,概述了固体中电子激发、电子注入及电子屏蔽等超快动力学过程的研究进展,最后对固体超快电子动力学的未来发展趋势进行了展望.

关键词：超快电子动力学电子激发电子注入电子屏蔽

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Ⅰ型和Ⅱ型钙黏蛋白二聚体生物力学响应的分子动力学模拟

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天津理工大学学报 2025年第2期 140-145页

作者：王梓函王鑫天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心

钙黏蛋白是一种细胞粘附分子，在维持生物体中组织形态发生和完整性方面起着至关重要的作用。如果粘附系统功能失调会对身体产生重大影响，比如癌症侵袭和转移、皮肤病、心肌病等疾病。然而，即使具有相似的晶体结构，它们的生物力学响... 详细信息

钙黏蛋白是一种细胞粘附分子，在维持生物体中组织形态发生和完整性方面起着至关重要的作用。如果粘附系统功能失调会对身体产生重大影响，比如癌症侵袭和转移、皮肤病、心肌病等疾病。然而，即使具有相似的晶体结构，它们的生物力学响应对于外部载荷也是不同的。因此，文中利用分子动力学软件包GROMACS2019.6模拟原子力显微镜探针在E-钙黏蛋白、N-钙黏蛋白和VE-钙黏蛋白上的纳米压痕，旨在从力学稳定性、粘附性和刚度的角度研究I型和II型钙黏蛋白二聚体的生物力学响应。钙黏蛋白的胞外结构域被选为力学模型，因为它在控制细胞-细胞和细胞-底物相互作用中起着关键作用。结果表明，从均方根位移(root mean square displacement, RMSD)和力-位移曲线研究来看，E-钙黏蛋白二聚体与其他两种二聚体相比，其刚度最高，所以其具有较强的机械稳定性，RMSD波动也较小。而相比于其余两种二聚体，N-钙黏蛋白则是刚性较低，粘附性较强的，所以其RMSD波动也相对较大，机械稳定性较差。这一结果将有助于用更合适的基质培养不同的干细胞，并有助于解释体内细胞粘附强度的差异。

关键词：分子动力学模拟粘附刚度机械稳定性