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Dopamine-triggered one-step functionalization of hollow silica nanospheres for simultaneous lubrication and drug release

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Friction 2023年第3期11卷 410-424页

作者： qiangbing wei Tian FU Lele LEI Huan LIU Yixin ZHANG Shuanhong MA Feng ZHOU Key Laboratory of Eco-functional Polymer Materials of the Ministry of Education Key Laboratory of Polymer Materials of Gansu ProvinceCollege of Chemistry and Chemical EngineeringNorthwest Normal UniversityLanzhou 730070China State Key Laboratory of Solid Lubrication Lanzhou Institute of Chemical PhysicsChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China Shandong Laboratory of Yantai Advanced Materials and Green Manufacture Yantai 264006China

Osteoarthritis(OA)has been regarded as a lubrication deficiency related joint *** of both joint lubrication and drug intervention may provide a promising nonsurgical strategy for treatment of *** novel and simple approaches to fabricate superlubricating nanoparticles with drug release property is highly ***,dopamine triggered one-step polymerization method was employed to fabricate polydopamine/poly(3-sulfopropyl methacrylate potassium salt)(PDA-PSPMA)conjugate coating on hollow silica(h-SiO_(2))nanosphere surfaces to engineer functional nanoparticles(h-SiO_(2)/PDA-PSPMA).The as-prepared h-SiO_(2)/PDA-PSPMA exhibits excellent aqueous lubrication performance on biomaterial substrates as well as natural bovine articular cartilage based on hydration effect of negatively charged PDA-PSPMA coating and"rolling"effect of h-SiO_(2)*** vitro drug loading-release experiments demonstrate that PDA-PSPMA coating functionalized h-SiO_(2)nanospheres show high drug-loading and sustained-release capability of an anti-inflammatory drug,diclofenac sodium(DS).Such h-SiO_(2)/PDA-PSPMA nanospheres can be potentially used as a synergistic therapy agent for OA treatment combining by simultaneous joint lubrication anddrugrelease.

关键词： osteoarthritis treatment functionalized nanoparticles injectable biolubricant friction reduction drug release

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Recent progress of bioinspired cartilage hydrogel lubrication materials

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Biosurface and Biotribology 2022年第3期8卷 225-243页

作者： Xiaoduo Zhao weiyi Zhao Yunlei Zhang Xiaoqing Zhang Zhengfeng Ma Rui Wang qiangbing wei Shuanhong Ma Feng Zhou State Key Laboratory of Solid Lubrication Lanzhou Institute of Chemical PhysicsChinese Academy of SciencesLanzhouChina Yantai Zhongke Research Institute of Advanced Materials and Green Chemical Engineering YantaiChina Baiyin Zhongke Innovation Research Institute of Green Materials BaiyinChina College of Chemistry and Chemical Engineering Northwest Normal UniversityLanzhouChina

Hydrogels have been considered as potential candidates for cartilage replacement due to their high‐water content,extreme network hydration,excellent biocompatibility and tunable mechanical ***,the development of high‐performance cartilageinspired hydrogel lubrication materials has become a hot topic in the field of biomedical *** review focusses on the recent development of cartilage‐inspired highstrength hydrogels from the viewpoints of bionic surface/interface and ***,the composition structure and extraordinary lubrication mechanism of the natural articular cartilage are overviewed ***,some of the novel biomimetic design strategies for preparing high strength cartilage hydrogels with various network structures are summarised in detail,while systematic evaluation of lubrication properties and mechanisms are ***,new surface modification means for improving the lubrication feature of high strength cartilage hydrogel materials are *** addition,in order to demonstrate the application potential of cartilage hydrogels in clinical,several bonding methods to decorate hydrogels onto surfaces of natural bone tissues or artificial joint materials are ***,current challenges and future research directions are discussed for cartilage‐inspired hydrogel lubrication materials.

关键词： materials. properties. hydrogel

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石墨烯的功能化改性及其作为水基润滑添加剂的应用进展

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摩擦学学报 2022年第2期42卷 408-425页

作者：付甜麻拴红周峰张艺馨魏强兵西北师范大学化学化工学院生态功能高分子材料教育部重点实验室甘肃兰州730070 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000

传统的油基润滑剂在使用过程中通常存在冷却性能差,易造成环境污染等问题,近年来绿色环保的水基润滑逐渐受到科学家们的关注.水由于自身黏度低且易挥发等特点,其作为润滑剂时润滑效果不佳,因此亟待发展高效的水基润滑添加剂来改善其摩... 详细信息

传统的油基润滑剂在使用过程中通常存在冷却性能差,易造成环境污染等问题,近年来绿色环保的水基润滑逐渐受到科学家们的关注.水由于自身黏度低且易挥发等特点,其作为润滑剂时润滑效果不佳,因此亟待发展高效的水基润滑添加剂来改善其摩擦磨损性能.在本文中,作者综述了近年来石墨烯基纳米材料的功能化改性及其作为水基润滑添加剂的最新研究进展,总结了其在摩擦过程中的润滑机理,并对目前石墨烯水基润滑添加剂存在的问题及今后重点研究内容进行了展望.

关键词：石墨烯水润滑纳米添加剂摩擦磨损

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聚多巴胺辅助两性离子聚合物界面组装制备水润滑纳米涂层

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摩擦学学报 2019年第4期39卷 387-395页

作者：魏强兵岳芹宇李乐乐付甜麻拴红周峰西北师范大学化学化工学院生态环境相关高分子材料教育部重点实验室甘肃省高分子材料重点实验室甘肃兰州730070 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室甘肃兰州730000

亲水和低摩擦表面涂层在生物植入体及医疗器械方面有着很广泛的应用,为发展简单、通用的涂层制备方法,本文作者采用聚多巴胺辅助共沉积技术,将壳聚糖基两性离子共聚物组装到材料表面,制备了超亲水、低摩擦和抗污染水润滑纳米涂层,考察... 详细信息

亲水和低摩擦表面涂层在生物植入体及医疗器械方面有着很广泛的应用,为发展简单、通用的涂层制备方法,本文作者采用聚多巴胺辅助共沉积技术,将壳聚糖基两性离子共聚物组装到材料表面,制备了超亲水、低摩擦和抗污染水润滑纳米涂层,考察了聚合物浓度对共沉积复合涂层的厚度、亲水性和润滑性的影响.结果表明:随着聚合物浓度的增大,涂层厚度略有下降;该涂层在纯水及不同生物介质中表现出优异的润滑性能(摩擦系数μ为0.015)和抗污染性能.该方法适用于多种惰性材料表面(金属、陶瓷和聚合物等),有望用于生物植入体、医用导管等表面制备多功能水润滑纳米涂层.

关键词：聚多巴胺两性离子聚合物表面改性水润滑低摩擦涂层

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虢国墓地出土部分青铜器微量元素的分析

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文物保护与考古科学 2020年第5期32卷 19-25页

作者：魏强兵李秀辉王鑫光陈建立北京科技大学科技史与文化遗产研究院北京100083 河南省文物考古研究院河南郑州450000 北京大学考古文博学院北京100871

将微量元素示踪法与铅同位素比值法结合起来对青铜器矿料的溯源会起到相得益彰的效果。先前对虢国墓地青铜器的铅同位素比值测定表明,其青铜器铅同位素与山西中条山和长江中下游地区都有重合。本次微量元素分析结果显示,虢国墓地青铜器... 详细信息

将微量元素示踪法与铅同位素比值法结合起来对青铜器矿料的溯源会起到相得益彰的效果。先前对虢国墓地青铜器的铅同位素比值测定表明,其青铜器铅同位素与山西中条山和长江中下游地区都有重合。本次微量元素分析结果显示,虢国墓地青铜器与山西中条山古矿冶遗址微量元素特征不同,而与长江中下游地区的湖北铜绿山古矿冶遗址铜锭的微量元素特征相似,推测长江中下游地区可能为虢国墓地青铜器提供了大量的铜料。此外,微量元素与铅同位素都表明虢国墓地不同墓葬的青铜器基本具有一致的矿料来源。

关键词：虢国墓地青铜器微量元素矿料来源

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多肽聚合物合成新方法及生物医学应用

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化学通报 2024年第6期87卷 652-663页

作者：姜伟包凤英张艺馨徐蓉年魏强兵西北师范大学化学化工学院生态功能高分子材料教育部重点实验室兰州730070

多肽聚合物是以多肽为主链的合成聚合物,由于其固有的生物相容性和生物降解性,在生物医学领域展现出广阔的应用前景,然而多肽聚合物的高效、快速、简便合成仍然具有很大挑战。近年来随着合成化学的快速发展,基于α-氨基酸的N-羧基环内酸... 详细信息

多肽聚合物是以多肽为主链的合成聚合物,由于其固有的生物相容性和生物降解性,在生物医学领域展现出广阔的应用前景,然而多肽聚合物的高效、快速、简便合成仍然具有很大挑战。近年来随着合成化学的快速发展,基于α-氨基酸的N-羧基环内酸酐(NCA)开环聚合法制备多肽聚合物取得了突破性进展,合成了大量基于多肽聚合物的新型材料。本文首先介绍了NCA单体的合成机理及最新改进,然后重点介绍了近年来新发展的NCA开环聚合快速、高效制备多肽聚合物的不同引发或催化体系,最后简要介绍了多肽聚合物在抗菌剂、药物递送及组织工程等领域的应用,并提出了多肽聚合物材料在生物医学领域应用所面临的挑战。

关键词：多肽聚合物 N-羧基环内酸酐开环聚合抗菌药物递送

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亚表面引发原子转移自由基聚合构筑温度响应型纳米纤维油水分离膜

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化学学报 2021年第3期79卷 353-360页

作者：李乐乐向阳阳刘欢麻拴红李斌马正峰魏强兵于波周峰中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000 西北师范大学化学化工学院生态功能高分子材料教育部重点实验室甘肃省高分子材料重点实验室兰州730070 Physik Department Technische Universitlt MünchenJames-Franck-Straße 1D-85748 Garching

亚表面引发聚合是一种用于制备共价嵌入型聚合物刷的新型改性策略.该方法在发展高稳定性聚合物刷功能化表界面材料方面具有显著的优势.本工作利用亚表面引发原子转移自由基聚合(sSI-ATRP)对静电纺丝聚丙烯腈(PAN)基纳米纤维膜进行亚表... 详细信息

亚表面引发聚合是一种用于制备共价嵌入型聚合物刷的新型改性策略.该方法在发展高稳定性聚合物刷功能化表界面材料方面具有显著的优势.本工作利用亚表面引发原子转移自由基聚合(sSI-ATRP)对静电纺丝聚丙烯腈(PAN)基纳米纤维膜进行亚表面改性,通过接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)制备了温度响应型纳米纤维油水分离膜(PAN-sg-PNIPAM).当温度低于低临界溶解温度(LCST)时,PNIPAM链与水分子之间的强氢键作用使得聚合物链完全伸展,分离膜表面亲水且对油滴具有非常低的粘附力,对油水乳液具有非常高的分离效率(达98.7%);当温度高于LCST时,PNIPAM链失水收缩,膜表面变得更加疏水且对油滴的粘附力显著增加,其油水乳液分离效率显著降低,仅为9.1%.此外,由于共价嵌入聚合物刷的高稳定性,该分离膜在4 kPa压力下,20℃和45℃之间可逆切换10个循环后,仍能保持非常稳定的渗透通量.本研究为发展高稳定性的智能型油水分离膜提供了一种新方法.

关键词：亚表面引发聚合原子转移自由基聚合纳米纤维膜温度响应聚合物刷可控油水分离

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低温水相合成巯基化聚乙烯醇/CdS量子点纳米复合物及用于测定环境水样中痕量Cu(2＋)

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应用化学 2017年第3期34卷 291-299页

作者：关晓琳贾天明秦雨欣张东海张扬范红婷魏强兵来守军西北师范大学化学化工学院生态环境相关高分子材料教育部重点实验室甘肃省高分子材料重点实验室兰州730070 兰州文理学院化工学院兰州730000

采用水相合成法,在低温N2气保护条件下,以巯基化聚乙烯醇(PVA)为基体材料合成一种环境友好型PVA/CdS量子点纳米复合物,并通过红外光谱(IR)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重(TG)、荧光光谱(PL)和紫外可见光谱(UV-Vis)等... 详细信息

采用水相合成法,在低温N2气保护条件下,以巯基化聚乙烯醇(PVA)为基体材料合成一种环境友好型PVA/CdS量子点纳米复合物,并通过红外光谱(IR)、X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重(TG)、荧光光谱(PL)和紫外可见光谱(UV-Vis)等技术手段对复合物进行结构表征和光学性能研究。测试结果表明,复合物中CdS量子点为立方晶型结构,形状为球形,粒径小于5nm,具有很好的稳定性、分散性及发光性质。此外,Cu^(2+)对PVA/CdS水溶液荧光具有良好的猝灭作用,其荧光猝灭程度与Cu^(2+)浓度在1~1000nmol/L范围内呈良好的线性关系,线性相关系数为0.9923,方法检出限为0.12nmol/L。该纳米复合物荧光分析方法简便快速、灵敏度高、检出限低,已应用于实际黄河水样中痕量Cu^(2+)的分析与检测。

关键词： CdS量子点聚乙烯醇纳米复合物荧光检测 Cu2+

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Development of a tomato harvesting robot used in greenhouse

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International Journal of Agricultural and Biological Engineering 2017年第4期10卷 140-149页

作者： Wang Lili Zhao Bo Fan Jinwei Hu Xiaoan wei Shu Li Yashuo Zhou qiangbing wei Chongfeng College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology Beijing University of TechnologyBeijing 100124China State Key Laboratory of Soil-Plant-Machine System Technology Chinese Academy of Agricultural Mechanization SciencesBeijing 100083China

A tomato harvesting robot was developed in this study,which consisted of a four-wheel independent steering system,a 5-DOF harvesting system,a navigation system,and a binocular stereo vision *** four-wheel independent steering system was capable of providing a low-speed steering control of the robot based on Ackerman steering *** proportional-integral-derivative(PID)algorithm was used in the laser navigation control *** Otsu algorithm and the elliptic template method were used for the automatic recognition of ripe tomatoes,and obstacle avoidance strategies were proposed based on the C-space *** maximum average absolute error between the set angle and the actual angle was about 0.14°,and the maximum standard deviation was about 0.04°.The laser navigation system was able to rapidly and accurately track the path,with the deviation being less than 8 *** load bearing capacity of the mechanical arm was about 1.5 *** success rate of the binocular vision system in the recognition of ripe tomatoes was 99.3%.When the distance was less than 600 mm,the positioning error was less than 10 *** time needed for recognition of ripe tomatoes and pitching was about 15 s per tomato,with a success rate of about 86%.This study provides some insights into the development and application of tomato harvesting robot used in the greenhouse.

关键词： tomato harvesting robot four-wheel independent steering automatic navigation binocular stereo vision system obstacle avoidance greenhouse

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大角度斜交地裂缝带盾构隧道变形破坏机制的模型试验研究

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土木工程学报 2022年第10期55卷 117-130页

作者：苟玉轩黄强兵杨晓强王立新石卫杨兆长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 长安大学岩土与地下工程研究所陕西西安710054 西安市轨道交通集团有限公司陕西西安710018 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043 陕西省水工环地质调查中心陕西西安710068

地裂缝是西安市最典型的城市地质灾害,其活动对城市地铁建设具有严重威胁,盾构隧道能否应用于地裂缝场地一直是工程界关注的问题。为揭示地裂缝活动对地铁盾构隧道的影响机制,文章以在建西安地铁8号线大角度(θ=75°)穿越地裂缝带为工... 详细信息

地裂缝是西安市最典型的城市地质灾害,其活动对城市地铁建设具有严重威胁,盾构隧道能否应用于地裂缝场地一直是工程界关注的问题。为揭示地裂缝活动对地铁盾构隧道的影响机制,文章以在建西安地铁8号线大角度(θ=75°)穿越地裂缝带为工程背景,基于1∶12几何比尺的物理模型试验并结合数值模拟,对大角度斜交地裂缝带的盾构隧道结构的变形破坏规律进行研究。结果表明:地裂缝错动作用下,大角度穿越地裂缝带的盾构隧道上盘管片拱顶受压、拱底受拉,下盘管片拱顶受拉、拱底受压;盾构隧道纵向整体表现为弯曲-扭动变形,管片衬砌在地裂缝上盘以拱顶内凹变形为主,在下盘以牵引变形为主,地裂缝位置及其附近的管片表现出竖向错动、轴向拉张与挤压以及水平扭转的三向变形特征;当地裂缝位错量达到s=24cm时,盾构隧道出现破坏,其破坏模式以剪切破坏为主,局部存在偏压破坏,且破坏大部分首先出现在螺栓附近;基于盾构隧道的破坏模式和范围提出隧道大角度穿越地裂缝带时的应对措施建议,对于未来100年内地裂缝累积活动量超过s=24cm的场地,地铁建设不宜采用盾构法通过。

关键词：隧道工程地裂缝盾构隧道大角度斜交结构内力变形破坏机制极限位错量

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