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基于分子模拟的树枝状磺酸型碳基固体酸的制备及其在酯交换反应中的应用

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基于分子模拟的树枝状磺酸型碳基固体酸的制备及其在酯交换反应中...

作者：王金侠北方民族大学

学位级别：硕士

生物柴油是一种可替代矿物燃料的绿色燃料。制备生物柴油的原材料中,相比于新鲜植物油,煎炸废油由于价格低廉,其使用备受关注。煎炸废油的主要成分是脂肪酸甘油酯和游离脂肪酸,在固体酸催化剂的催化作用下可同时通过酯交换和酯化反应合... 详细信息

生物柴油是一种可替代矿物燃料的绿色燃料。制备生物柴油的原材料中,相比于新鲜植物油,煎炸废油由于价格低廉,其使用备受关注。煎炸废油的主要成分是脂肪酸甘油酯和游离脂肪酸,在固体酸催化剂的催化作用下可同时通过酯交换和酯化反应合成生物柴油（脂肪酸甲酯,FAMEs）。本文以水热碳微球（CMs）、双层中空碳微球（DPHCMs）为碳基前驱体进行不同的功能化,合成了三种磺酸型碳基固体酸催化剂,并将其分别用于催化制备FAMEs。（1）使用葡萄糖为原料水热合成碳微球（CMs）,继而依次使用L-半胱氨酸、三（2-羧乙基）膦盐酸盐、过氧化氢对CMs进行改性合成了磺酸型碳基固体酸（CMs-SOH）。利用FT-IR、XRD、XPS、SEM等表征手段对催化剂的物理化学性质进行研究,结果表明改性过程中碳微球的结构未发生变化,CMs的表面基团在分步改性过程中实现了磺酸基团的键合,合成的催化剂表面酸密度达到7.31 mmol g。在煎炸废油的酯交换反应中,在醇油摩尔比10:1,催化剂/油质量比1:20,反应温度120℃下,经过4 h的反应,FAMEs产率达74.8%,催化效果差。（2）以CMs为前驱体,依次经过氧化、酰胺缩合、及磺化反应制备树枝状磺酸型固体酸催化剂（SPEI-EN-OCMs）。经过低温空气氛氧化得到的碳微球OCMs表面具有丰富的含氧官能团（-COOH、-OH）,利用-COOH与-NH的酰胺缩合反应制备得到树枝状氨基碳微球,此外,使用密度泛函理论（DFT）对-COOH与-NH的酰胺缩合反应机理进行计算。计算结果显示,在N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）的活化作用下,明显地改善了羧基与氨基的缩合反应,进一步提高了氧化碳微球表面的氨基接枝率。最终合成的SPEI-EN-OCMs催化剂的酸密度达到11.8 mmol g远高于未使用活化剂枝处理的催化剂。SPEI-EN-OCMs用于催化废油与甲醇的酯交换反应,在110℃下反应4 h,FAMEs产率可达92.3%,重复使用4次后降为54.3%。催化剂的催化效果好,但稳定性一般。（3）为了提高催化剂催化的稳定性及产率,以高比表面积的双层碳微球（DPHCMs）为载体依次进行硅烷化、迈克尔加成、酰胺化、及磺化反应制备了高密度树枝状磺酸型固体酸（CSLMGP-DPHCMs）。通过SEM、TEM、N-BET等表征分析知,改性后的碳微球的双层中空结构未发生改变,DPHCMs的比表面积达55.3 m/g远远高于CMs、OCMs,固体酸表面酸密度达到13.8 mmol g,180℃下S元素的相对含量仍然保持24.54%。将CSLMGP-DPHCMs用于催化废油与甲醇的酯交换反应,在100℃下反应4 h,FAMEs产率达到96.0%。催化剂循环利用四次后,FAMEs产率为62.9%,CSLMGP-DPHCMs显示出良好的催化性能和较好的稳定性。

关键词：树枝状磺酸型碳基固体酸废煎炸油稳定性 DFT计算脂肪酸甲酯

2024-O铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳裂纹扩展行为及寿命预测

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吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1563-1569页

作者：王磊李东侠周松回丽沈振鑫苏州科技大学机械工程学院江苏苏州215009 沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136

通过试验和基于FRANC 3D与ABAQUS联合仿真的方法对2024-O高配铝合金搅拌摩擦焊预制裂纹于焊核区、热影响区和垂直于焊缝方向的裂纹扩展行为进行了分析及寿命预测。结果表明,预制裂纹于3个区域裂纹扩展路径和裂纹扩展速率的仿真结果与试... 详细信息

通过试验和基于FRANC 3D与ABAQUS联合仿真的方法对2024-O高配铝合金搅拌摩擦焊预制裂纹于焊核区、热影响区和垂直于焊缝方向的裂纹扩展行为进行了分析及寿命预测。结果表明,预制裂纹于3个区域裂纹扩展路径和裂纹扩展速率的仿真结果与试验结果基本吻合;预制裂纹于3个区域的裂纹扩展寿命由短到长依次为:焊核区、热影响区、垂直于焊缝方向;通过FRANC 3D对3种试样进行寿命预测结果与试验结果的相对误差在5%左右,验证了通过联合仿真的方法对焊接接头分区域模拟高配铝合金搅拌摩擦焊裂纹扩展行为和寿命预测的准确可行性。

关键词：机械设计 2024-O铝合金搅拌摩擦焊 FRANC 3D 裂纹扩展寿命预测

超声辅助热处理联合海藻糖和谷氨酰胺转氨酶对未漂洗鱼糜凝胶特性的影响

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食品科学 2024年第7期45卷 233-242页

作者：张畅李强王嵬仪淑敏李学鹏励建荣渤海大学食品科学与工程学院生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心国家鱼糜及鱼糜制品加工技术研发分中心辽宁锦州121013

研究海藻糖、谷氨酰胺转氨酶(glutamine transaminase,TGase)与超声波技术联用对热致未漂洗鱼糜凝胶品质的影响。首先对凝胶特性、持水性等凝胶特性指标进行测定,再对其构象及作用的变化进行分析。结果表明:在超声辅助处理的同时,添加... 详细信息

研究海藻糖、谷氨酰胺转氨酶(glutamine transaminase,TGase)与超声波技术联用对热致未漂洗鱼糜凝胶品质的影响。首先对凝胶特性、持水性等凝胶特性指标进行测定,再对其构象及作用的变化进行分析。结果表明:在超声辅助处理的同时,添加质量分数4.5%海藻糖和/或质量分数0.05%TGase使鱼糜凝胶强度提升35.11%~169.25%,其中海藻糖抑制了蛋白质结构的展开,而TGase则表现出相反的作用;但实际上超声辅助处理抑制了TGase的催化作用,使凝胶强度降低至4737.23 g·mm,游离水相对含量降低19.52%,抑制了蛋白质过度交联;此外,超声处理促进了海藻糖保护作用下的蛋白质展开,当海藻糖与TGase同时存在时,各自对蛋白质结构的影响均被削弱。

关键词：鱼糜凝胶肌球蛋白超声海藻糖谷氨酰胺转氨酶

一种基于机器学习的零刚度隔振超材料设计及性能验证

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2599-2608页

作者：赵哲杨来侠吴玲玲田小永代鑫西安科技大学机械工程学院西安710054 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

准零刚度隔振器作为国内外主流的非线性隔振器,凭借其高静态刚度和低动态刚度力学特性,在机械工程领域应用较多,但近零刚度范围窄、后期组装繁琐等问题限制了其隔振的应用范围,通过结构设计使近零刚度范围增大,且能通过一体化成型技术... 详细信息

准零刚度隔振器作为国内外主流的非线性隔振器,凭借其高静态刚度和低动态刚度力学特性,在机械工程领域应用较多,但近零刚度范围窄、后期组装繁琐等问题限制了其隔振的应用范围,通过结构设计使近零刚度范围增大,且能通过一体化成型技术快速制备方面的研究仍较稀缺。本文基于能量屏蔽理论设计了一种新型零刚度单元结构,通过将外界输入能量循环于超材料内部,从而屏蔽外界对隔振对象的能量输入,达到隔振效果。该研究首先设计出具有优化潜力的初始结构,然后使用机器学习与有限元分析结合的方法对初始结构进行优化,自动搜索出最优的超材料结构参数,且最优结构满足零刚度性能设计要求,之后使用3D打印对最优结构单元及2×2阵列结构进行一体化制造。并对样件进行静态实验验证,实验结果表明:在静态压缩过程中,该结构的等效刚度在大范围内近似于0。又对阵列结构进行动态振动实验,结果得出,阵列结构在23 mm振幅下0.1~100 Hz范围内,9.2 kg载荷隔振性能最优,最小传递率可达-61 dB,载荷越接近9.2 kg隔振性能越好。该结构具有结构简单、一体化成型等优势,可应用于列车座椅、康复医疗设备、精密仪器保护及微重力环境等领域下的隔振。

关键词：超材料机器学习零刚度隔振结构 3D打印

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一种自适应的三维荧光光谱去散射方法

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 969-976页

作者：伍卓慧黄冰佳李学勤王晓萍浙江大学海洋学院浙江舟山316021 浙江大学海南研究院海南三亚572025 海洋感知技术与装备教育部工程研究中心浙江舟山316021

三维荧光光谱因其数据量大、灵敏度高等优点,在食品科学、分析化学、生物化学和环境科学等领域应用广泛。然而,因为同时存在瑞利散射和拉曼散射,给三维荧光光谱的定量分析和数据显示带来了困难。因此,在数据处理前期,消除散射干扰对其... 详细信息

三维荧光光谱因其数据量大、灵敏度高等优点,在食品科学、分析化学、生物化学和环境科学等领域应用广泛。然而,因为同时存在瑞利散射和拉曼散射,给三维荧光光谱的定量分析和数据显示带来了困难。因此,在数据处理前期,消除散射干扰对其具有重要意义。在已有方法中,对较低浓度溶液和散射峰与物质荧光信号重叠严重光谱的去散射算法的研究相对空白。针对现有问题,提出了一种自适应的三维荧光光谱去散射方法。首先,该方法通过减去每次实验获取的溶剂的光谱基线来校正拉曼散射和背景干扰。然后综合考虑散射峰与物质峰的荧光强度和重叠程度将光谱分为五类情况对应三个重叠等级:无重叠、微弱重叠和严重重叠,分别采用置零法、分段三次Hermite插值多项式算法和高斯拟合-分段三次Hermite插值多项式耦合算法对瑞利散射进行校正处理。此方法基于一维插值,仅对单个发射光谱进行研究,降低了算法复杂度,计算时间较短。通过对酪氨酸、黄腐酸、萘乙酸和罗丹明B四种典型有机化合物进行实验,评估了该方法扣除散射干扰的有效性。并且与现阶段研究中使用最多的Delaunay三角形内插值法进行比较,以重叠区域散射校正后的数据对四种有机化合物分别进行浓度回归,此自适应方法所得的平均决定系数为0.9962,相比于Delaunay三角形内插值法提高了5.04%。同时,通过对比天然有机化合物黄腐酸分别经此方法和Delaunay三角形内插值法进行散射校正后的三维荧光光谱,进一步证明了该方法更好地保持了物质荧光光谱区域的结构特征,有效地避免了过拟合现象的发生。最后,利用该方法对模拟突发污染水样进行监测,验证了此方法具有很好的普适性,有实际应用价值,为三维荧光光谱去散射提供了一种新的思路。

关键词：三维荧光光谱瑞利散射拉曼散射自适应去散射

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某航改燃机氢燃料燃烧室污染排放特性研究

推进技术 2024年第3期45卷 194-206页

作者：巨翃宇梁红侠索建秦孙付军西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

为了对氢燃料燃烧室的低污染燃烧组织方案提供技术支撑,根据某航改燃机燃烧室的工况及结构参数,设计了三种氢燃料喷射单元(贫油直接喷射(LDI)单元以及两种贫油预混喷射(LPIA和LPIB)单元),通过数值计算方法研究了其流场特性,燃料-空气混... 详细信息

为了对氢燃料燃烧室的低污染燃烧组织方案提供技术支撑,根据某航改燃机燃烧室的工况及结构参数,设计了三种氢燃料喷射单元(贫油直接喷射(LDI)单元以及两种贫油预混喷射(LPIA和LPIB)单元),通过数值计算方法研究了其流场特性,燃料-空气混合特性及污染排放特性,然后采用粒子群优化算法(PSO)建立了三种单元的NO_(x)排放回归模型。研究表明:氢气喷射方式对流场结构影响较大。LDI单元的中心回流区(CRZ)脱离喷嘴一段距离,LPIA单元的CRZ径向尺寸最大,LPIB单元的下游流场轴向速度最快;LPIA单元燃烧室内燃料-空气混合相对于其它两个单元更加均匀;在设计工况下,LDI单元的NOx排放量不能满足目前新建燃机的排放标准(@15%O_(2),≤30 mg/m^(3)),而LPI单元的NOx排放能够达标,且LPIA相对于LDI单元可降低81.6%;所建立三个单元NO_(x)排放回归模型考虑了燃烧室进口压力、温度、当量比及气流速度的影响,其决定系数R2分别为0.972,0.969和0.953。本文所采用的单元及其性能数据和建模方法可以为氢燃料燃烧室设计提供有效参考。

关键词：燃气轮机氢燃料低污染燃烧室喷射单元排放特性

基于可视化分析的中国传统文化产品设计研究热点与趋势

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包装工程 2024年

作者：韩超艳孙硕魏永侠宝鸡文理学院

目的为了更好地促进优秀传统文化的传承与创造性转化，对基于传统文化的产品设计研究现状及热点进行可视化分析，预测未来发展趋势。方法以中国知网（CNKI）期刊数据库作为数据来源，使用知识计量软件CiteSpace对2006-2023年以“传统... 详细信息

目的为了更好地促进优秀传统文化的传承与创造性转化，对基于传统文化的产品设计研究现状及热点进行可视化分析，预测未来发展趋势。方法以中国知网（CNKI）期刊数据库作为数据来源，使用知识计量软件CiteSpace对2006-2023年以“传统文化”和“产品设计”为主题的文献展开分析，通过年度发文量、学科期刊、作者、机构和关键词知识图谱，梳理研究热点和发展脉络。结果运用关键词聚类分析法，得到13个聚类5个研究热点主题，即文化产品设计、博物馆文创、数字化设计、非遗传承和乡村振兴。结论早期探索阶段侧重于构建基于中国传统文化的产品设计理论框架；中期发展阶段探索显在传统文化元素设计因子的提取与创造性转化方法；近期繁荣阶段挖掘用户潜在文化需求和审美意象，注重传统文化的创新设计和互动体验。未来研究将突破文化元素和设计符号的思维范式，致力于多学科多领域交叉融合，从文化价值转译、数字技术应用、文化内容体验等方面构建基于传统文化的产品设计研究新格局。

关键词：产品设计传统文化 Cite Space 可视化分析

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祁连山不同地形饲用植物对藏羊偏食性的影响

生态学报 2024年

作者：王金兰曹文侠李文青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室青海大学畜牧兽医科学院(青海省畜牧兽医科学院)青海省青藏高原优良牧草种质资源利用重点实验室甘肃农业大学草业学院

食性选择是家畜的一种复杂生理和生态适应过程，也是放牧家畜采食行为的核心问题，对草地放牧管理具有重要意义。目前的研究主要集中在草地植物群落组成、结构及家畜个体特征对采食行为的影响上，而不同地形的植物如何影响家畜采食行为... 详细信息

食性选择是家畜的一种复杂生理和生态适应过程，也是放牧家畜采食行为的核心问题，对草地放牧管理具有重要意义。目前的研究主要集中在草地植物群落组成、结构及家畜个体特征对采食行为的影响上，而不同地形的植物如何影响家畜采食行为尚不明晰。本研究以祁连山不同地形（阶地、河漫滩、阴坡、半阴坡、半阳坡和阳坡）饲用植物（禾本科、莎草科、豆科、杂类草、可食灌木及群落）为对象，采用舍饲自助餐式实验法开展藏羊对不同地形植物的采食选择研究，探讨藏羊对不同地形植物的偏食性，并采用结构方程模型探究影响藏羊偏食性的主要因素。结果表明，（1）禾本科植物的营养品质在阴坡最高，莎草科和豆科植物的营养品质在阶地最高，杂类草和整个植物群落的营养品质在阳坡最高。（2）藏羊对禾本科、莎草科、杂类草及整个植物群落的干物质采食量均在阳坡最高，分别为42.6、68.7、69.8和237.6 g/h，而均在河漫滩最低，分别为7.3、8、21.8和69 g/h。（3）藏羊对阳坡的禾本科、莎草科、杂类草及整个植物群落的偏食性最高，偏食性指数分别为5、8、8.1和27.7，而对河漫滩饲用植物的偏食性最低。（4）结构方程模型表明，植物粗纤维和粗蛋白含量是影响藏羊偏食性的最主要因素。研究结果为深入理解草地动植物互作关系及制定科学放牧管理策略提供了科学依据，对草地畜牧业可持续利用具有重要意义。

关键词：祁连山藏羊牧草营养品质偏食性食性选择

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中国式现代化内涵的演进过程与理性逻辑

浙江工商大学学报 2024年第1期 5-14页

作者：陈宝胜李学敏浙江大学马克思主义学院浙江杭州310058

中国式现代化的内涵凝结于中国共产党对中国现代化的百年探索,研究中国式现代化内涵演进的历史过程与理性逻辑,有利于更好地把握“中国式现代化”的基本内涵。中国共产党对中国式现代化内涵的认识,历经政治方向确立、具体实践聚焦、经... 详细信息

中国式现代化的内涵凝结于中国共产党对中国现代化的百年探索,研究中国式现代化内涵演进的历史过程与理性逻辑,有利于更好地把握“中国式现代化”的基本内涵。中国共产党对中国式现代化内涵的认识,历经政治方向确立、具体实践聚焦、经济目标重构、全面系统深化的演进过程,逐步从宏大的社会主义愿景,走向以经济建设为牵引、聚焦经济和政治现代化的具体实践,最终升华凝结为“以人民为中心”“五位一体”全面系统推进的中国式现代化,完成了认识起、承、转、合的跃迁与升华。在建设社会主义现代化国家新征程上,重视历史经验总结,才能不断加深对中国式现代化内涵的认识,更好地推进中国式现代化建设,促进创造人类文明新形态。

关键词：中国共产党中国式现代化内涵演变理性逻辑