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边界或拓扑约束下自驱粒子的动力学行为研究

边界或拓扑约束下自驱粒子的动力学行为研究

作者：秦超然苏州大学

学位级别：硕士

活性物质是当前软物质研究的热点和前沿方向。由于体系存在典型的非平衡特性,活性系统能够表现出许多奇异的动力学行为。目前对活性物质的研究大多集中在微观的细菌、藻类或微纳米马达的群体行为和相应的数值模拟研究,而借助宏观实验对... 详细信息

活性物质是当前软物质研究的热点和前沿方向。由于体系存在典型的非平衡特性,活性系统能够表现出许多奇异的动力学行为。目前对活性物质的研究大多集中在微观的细菌、藻类或微纳米马达的群体行为和相应的数值模拟研究,而借助宏观实验对活性物质在受限条件下的动力学研究却相对匮乏。空间几何对称性的打破被认为是对活性物质运动进行矫正的必要因素。探索宏观自驱动颗粒受限体系的动力学机制对深入理解活性物质与环境的相互作用和指导现代智能机器的研发具有重要意义。本文通过实验和数值模拟方法对自驱动圆盘浴中棘轮的定向转动和几何约束下的活性颗粒物质的协同行为进行了系统研究。首先,本文通过实验和数值模拟的结合,对活性布朗粒子浴中的几何对称棘轮进行了详细地研究。研究发现,处于简单的圆形活性粒子浴中的几何对称棘轮在粒子面密度φ比较高和旋转扩散系数Dr较小的条件下可以产生持久的定向旋转;动力学自发对称性破缺是其内在物理机制。此外,通过相应的模拟研究还发现活性布朗粒子间的体积排斥作用和空间堆积效应对几何对称棘轮的定向旋转没有加强作用。其次,研究了自驱动颗粒链在噪音和链刚度的作用下,动力学行为的差异。研究发现,自驱动颗粒链的动力学行为与链刚性以及噪声存在较大相关性。在不同的参数条件下,自驱动颗粒链会呈现出螺旋态、单向运动态、转向态以及振荡态等四种状态。一般来说,随着链刚度和噪声的增大,活性颗粒链会经历由螺旋态到转向态再到振荡态的转变过程,单向的持续运动则发生在平动或者转动扩散系数较小,刚度较大的情况下。另外,旋转扩散系数能够诱导颗粒链的列向同步运动,而平动扩散系数则诱导颗粒链进行横向的同步运动。本文的研究结果对由几何约束诱导的的活性体系的动力学研究具有重要的指导意义。

关键词：活性物质棘轮对称破缺活性颗粒链几何约束

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马克思主义的生态观与当代环境问题

马克思主义的生态观与当代环境问题

作者：秦超然曲阜师范大学

学位级别：硕士

随着人类步入工业社会，生产力水平不断提高。然而，工业文明的发展带来了严重的生态问题。人类为了解决日益严重的生态问题，不断进行深入研究。随着人类认识水平的不断提高，人们认识到解决生态问题的关键，就是运用马克思恩格斯的生... 详细信息

随着人类步入工业社会，生产力水平不断提高。然而，工业文明的发展带来了严重的生态问题。人类为了解决日益严重的生态问题，不断进行深入研究。随着人类认识水平的不断提高，人们认识到解决生态问题的关键，就是运用马克思恩格斯的生态观指导社会实践，并提高自身的理论水平。马克思恩格斯的生态观为日益严重的生态问题，提供了根本的解决办法。马克思恩格斯的生态观一直坚持人与自然的和谐相处，并在维持人类社会发展的基础上，保护自然环境。随着中国社会主义建设的不断深入，面对严重的生态问题始终坚持以人为本、可持续发展和科学发展观，避免出现资本主义工业发展过程中出现的环境问题。中国始终坚持马克思恩格斯的生态观，正确处理人与自然的关系。本文论述了研究马克思恩格斯生态观的内容和历史，并对生态观的相关内容进行梳理，并在此基础上对马克思恩格斯生态观进行详细的阐述，并得出人与自然和谐相处的结论。其次分章、分节总结了马克思恩格斯生态观的价值，为当代环境问题解决提供指导意义。最后，本为论述了当代环境问题的三种解决思路，马克思恩格斯实践观、庄子“齐物论”和海德格尔对当代技术的反思。希望本文的研究能对当代环境问题的解决提供解决的办法，也能为人类社会的发展提供启示。

关键词：马克思主义生态观环境问题

聚酰胺-胺树枝形大分子导致α-突触核蛋白聚集动力学变缓

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高分子学报 2023年第1期54卷 87-94页

作者：秦超然黄瑞静宋祥燕田文得苏州大学软凝聚态物理及交叉研究中心物理科学与技术学院苏州215000

采用基于Martini力场的粗粒化分子动力学模拟研究了聚酰胺-胺(PAMAM)树枝形大分子对α-突触核蛋白NAC区域聚集行为的影响,发现PAMAM树枝形分子的存在延缓了NAC区域聚集过程,增长了聚集体形成的时间.团簇形成的主要时间段里,大小与时间... 详细信息

采用基于Martini力场的粗粒化分子动力学模拟研究了聚酰胺-胺(PAMAM)树枝形大分子对α-突触核蛋白NAC区域聚集行为的影响,发现PAMAM树枝形分子的存在延缓了NAC区域聚集过程,增长了聚集体形成的时间.团簇形成的主要时间段里,大小与时间满足一定标度关系(~tγ),且存在PAMAM时,标度指数γ减小.PAMAM大分子的代数和浓度越高,聚集体形成时间就越长;研究结果支持实验提出的“动力学抑制”猜想.

关键词：分子动力学模拟聚酰胺-胺树枝形分子蛋白质聚集

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“十”字形自驱单元形成寡聚体的动力学行为

物理学报 2022年第15期71卷 36-45页

作者：何景熙秦超然许天亮陈康田文得苏州大学软凝聚态物理及交叉研究中心苏州215006 苏州大学物理科学及技术学院苏州215006

探索自驱粒子形状对自组装结构和动力学的影响是软物质研究的前沿课题.组装基元形成的寡聚体及其动力学是大量粒子形成组装结构的基础.本文设计了一种“十”字形自驱粒子,发现其可以形成数种不同构型的寡聚体,计算了寡聚体(二、三、四聚... 详细信息

探索自驱粒子形状对自组装结构和动力学的影响是软物质研究的前沿课题.组装基元形成的寡聚体及其动力学是大量粒子形成组装结构的基础.本文设计了一种“十”字形自驱粒子,发现其可以形成数种不同构型的寡聚体,计算了寡聚体(二、三、四聚体)的均方位移、角速度、角速度分布概率、轨迹曲率分布概率等.寡聚体的运动行为可分为两类:一类是合力为零但力矩不为零,寡聚体进行小半径的偏心旋转;另一类是合力不为零力矩也不为零,寡聚体呈现大半径的偏心旋转.寡聚体的平动动力学在短时间尺度(大致约为1—2 s,与其角速度有关)都呈现超扩散现象,但转动速度受寡聚体结构影响;力矩越大,转动惯量越小,角速度越大.对于三聚体,轨迹曲率与角速度有关,角速度越大,曲率也越大.

关键词：自驱动粒子 “十”字形颗粒寡聚体反常动力学

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明胶-壳聚糖共混材料的酪氨酸酶修饰研究

武汉理工大学学报 2018年第4期40卷 19-23页

作者：秦超然王燕梅王艺峰武汉理工大学材料科学与工程学院

开展了明胶-壳聚糖共混材料的酪氨酸酶修饰研究,该材料是一种全部由天然高分子构建及修饰的生物材料,即采用蛋白质与生物多糖作为本体材料,采用生物酶作为修饰剂。流变性能测试和凝胶形成实验表明,酪氨酸酶能够催化明胶与壳聚糖进行反应... 详细信息

开展了明胶-壳聚糖共混材料的酪氨酸酶修饰研究,该材料是一种全部由天然高分子构建及修饰的生物材料,即采用蛋白质与生物多糖作为本体材料,采用生物酶作为修饰剂。流变性能测试和凝胶形成实验表明,酪氨酸酶能够催化明胶与壳聚糖进行反应,并使明胶与壳聚糖共混溶液形成凝胶;拉伸测试结果显示,经过酪氨酸酶修饰的明胶-壳聚糖生物材料的拉伸强度比未修饰材料提高了50.22%。此外,与纯明胶材料相比,该生物材料显示出了更好的细菌抑制作用,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别提高了40.56%和31.13%。

关键词：明胶壳聚糖酶修饰天然高分子

Self-assembly of Gradient Copolymer Synthesized by Spontaneous Batch RAFT Emulsion Polymerization and Its Application on Encapsulating Ag Nanoparticles

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Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2018年第4期33卷 987-994页

作者：秦超然 FENG Menran LUO Wen LIU Mingyang HAN Mei MA Shuai 王艺峰 School of Materials Science and Engineering Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China

The gradient copolymers of acrylic acid and trifluoroethyl methacrylate（coded as P（TFEMAgrad-AA）） were synthesized via reversible addition-fragmentation transfer（RAFT） emulsifier-free emulsion polymerization. The spontaneous batch feeding approach was used to control the gradient chain sequence. Transmission electron microscopy（TEM） analysis revealed that the P（TFEMA-grad-AA） can self-assemble to form spherical micelles, rodlike micelles or vesicles in selective solvents. Morphological transition of the P（TFEMA-grad-AA） micelles was sensitive to the water content of the dioxane/water mixed solvent. More interestingly, Ag nanoparticles（NPs） were encapsulated by the P（TFEMA-grad-AA） micelles during the selfassembly process. The gradient chain sequence made the Ag NPs easily enter the core of the micelles, even when P（TFEMA-grad-AA） had less hydrophobic fluoro-units and more hydrophilic units. TEM images with energy dispersive spectrometer indicated that the nanocomposite micelles consisted of a Ag NPs core and a gradient copolymer shell.

关键词： gradient copolymer self-assembly encapsulation RAFT emulsion polymerization spontaneous batch feeding

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双一流背景下化学实验中心的建设与实践

实验室研究与探索 2024年第1期43卷 130-134页

作者：熊辉高晓莉郭雯霁秦超然付世涛龚跃法华中科技大学化学与化工学院化学实验中心武汉430074

为推动化学实验教学和大型仪器测试平台内涵式并行发展,为教学科研和科普宣传服务,为人才培养服务。根据化学实验中心管理运行情况,探讨了"双一流"背景下院级实验技术平台建设的重要作用,从实验室条件的更新建设、实验教学的改革实践、... 详细信息

为推动化学实验教学和大型仪器测试平台内涵式并行发展,为教学科研和科普宣传服务,为人才培养服务。根据化学实验中心管理运行情况,探讨了"双一流"背景下院级实验技术平台建设的重要作用,从实验室条件的更新建设、实验教学的改革实践、大型仪器资源的开放共享等方面介绍了化学实验中心“双一流”建设的经验。依托平台的建设改善师生实验环境,加强实验安全防护,提升教学科研服务质量,推进科普宣传培训力度,培养基础拔尖创新人才。

关键词：化学实验中心双一流建设实验教学仪器共享

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紫甘蓝色素稳定性研究

大学化学 2024年第4期39卷 367-372页

作者：付世涛张剑鸣曹灿灿汪志慧秦超然张建熊辉华中科技大学化学与化工学院武汉430074

本文以紫甘蓝蔬菜为原料,进行了pH、金属离子和各种食品添加剂等一系列稳定性分析,探索紫甘蓝色素的最佳存储和使用环境。研究表明,紫甘蓝色素对pH敏感,随着pH增大,色素保留率逐渐减小;不同金属离子对紫甘蓝色素的稳定性也有影响,Fe^(3+... 详细信息

本文以紫甘蓝蔬菜为原料,进行了pH、金属离子和各种食品添加剂等一系列稳定性分析,探索紫甘蓝色素的最佳存储和使用环境。研究表明,紫甘蓝色素对pH敏感,随着pH增大,色素保留率逐渐减小;不同金属离子对紫甘蓝色素的稳定性也有影响,Fe^(3+)会破坏紫甘蓝色素的结构,降低稳定性,保留率仅为8.68%;而Ca^(2+)能提高其稳定性。添加剂蔗糖也可提高其稳定性,其中20 g∙L^(−1)的蔗糖水溶液可将保留率提升至119.48%;而食盐、苯甲酸钠和山梨酸钾均会降低其稳定性。

关键词：紫甘蓝色素影响因素稳定性

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肌肉负荷对股骨干骨折早期愈合生物力学影响的有限元分析

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中国组织工程研究 2025年第21期29卷 4413-4420页

作者：程超然张峻霞贾军天津科技大学机械工程学院天津市300222 天津市轻工与食品工程机械装备集成设计与在线监控重点实验室天津科技大学天津市300222 天津市天津医院骨科天津市300200

背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临... 详细信息

背景:以往的研究多通过忽略肌肉负荷和采用简化股骨负荷的方式,进行骨折早期愈合的生物力学分析。然而,肌肉负荷对骨折早期愈合产生的生物力学影响尚不清楚。目的:构建不同的股骨负荷模型,研究肌肉负荷对骨折愈合的生物力学影响,帮助临床医生更好地理解骨折愈合的生物力学过程,优化治疗方案。方法:利用AnyBody Modeling System软件构建个性化的人体肌肉骨骼系统,通过仿真分析以获取体内的肌肉骨骼负荷模型。该模型和采用改进简化负荷方法、简化负荷方法构建的股骨负荷模型,分别作为有限元输入的边界条件,对站立状态下锁定加压钢板应力应变、骨折块应变进行分析。结果与结论:(1)与简化负荷方法相比,肌肉骨骼方法得到的锁定加压钢板应力、应变和骨折块应变分别小了31.9%;38.9%和19.5%;(2)肌肉骨骼方法与改进简化负荷方法对比发现,忽略肌肉负荷则会造成锁定加压钢板的应力、应变和骨折块应变分别高估16.8%,14.3%和19.5%,肌肉负荷对骨折块的剪切运动大小无明显影响,而对运动方向有明显的影响;(3)结果表明,简化股骨负荷和忽略肌肉负荷的方法与肌骨骨骼负荷情况存在一定的偏差,因此,在研究骨折愈合时需考虑肌肉负荷的生物力学影响。

关键词：肌肉负荷骨折愈合锁定加压钢板骨折块应变有限元分析