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Crown ether interlayer-modulated polyamide membrane with nanoscale structures for efficient desalination

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Nano Research 2023年第5期16卷 6153-6159页

作者： yanyu zhao Xiangju Song Minghua Huang Heqing Jiang Arafat Toghan School of Materials Science and Engineering Ocean University of ChinaQingdao 266100China Qingdao Key Laboratory of Functional Membrane Material and Membrane Technology Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess TechnologyChinese Academy of SciencesQingdao 266101China Chemistry Department College of ScienceImam Mohammad Ibn Saud Islamic University(IMSIU)Riyadh 11623Saudi Arabia Chemistry Department Faculty of ScienceSouth Valley UniversityQena 83523Egypt

Nanoscale thin-film composite(TFC)polyamide membranes are highly desirable for desalination owing to their excellent separation performance.It is a permanent pursuit to further improve the water flux of membrane without deteriorating the salt rejection.Herein,we fabricated a high-performance polyamide membrane with nanoscale structures through introducing multifunctional crown ether interlayer on the porous substrate impregnated with m-phenylenediamine.The crown ether interlayer can reduce the diffusion of amine monomers to reaction interface influenced by its interaction with m-phenylenediamine and the spatial shielding effect,leading to a controlled interfacial polymerization(IP)reaction.Besides,crown ether with intrinsic cavity is also favorable to adjust the IP process and the microstructure of polyamide layer.Since the outer surface of the nanocavity is lipophilic,crown ether has good solvency with the organic phase,thus attracting more trimesoyl chloride molecules to the interlayer and promoting the IP reaction in the confined space.As a result,a nanoscale polyamide membrane with an ultrathin selective layer of around 50 nm is obtained.The optimal TFC polyamide membrane at crown ether concentration of 0.25 wt.%exhibits a water flux of 61.2 L·m^(−2)·h^(−1),which is 364%of the pristine TFC membrane,while maintaining a rejection of above 97%to NaCl.The development of the tailor-made nanoscale polyamide membrane via constructing multifunctional crown ether interlayer provides a straightforward route to fabricate competitive membranes for highly efficient desalination.

关键词： polyamide membrane nanoscale structures crown ether interlayer confined polymerization reverse osmosis

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扩散光学成像方法及应用(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第8期61卷 1-26页

作者：宋博文赵雁雨北京航空航天大学医学科学与工程学院北京100191

扩散光学成像技术在生物医学领域有着广泛的应用。相较于磁共振成像(MRI)、计算机X射线断层扫描(CT)、正电子发射断层扫描(PET)和超声成像等成像方式,扩散光学成像利用经组织吸收和散射的扩散光进行成像,可无创、无标记、宽场、定量测... 详细信息

扩散光学成像技术在生物医学领域有着广泛的应用。相较于磁共振成像(MRI)、计算机X射线断层扫描(CT)、正电子发射断层扫描(PET)和超声成像等成像方式,扩散光学成像利用经组织吸收和散射的扩散光进行成像,可无创、无标记、宽场、定量测量氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、血氧、水分、脂质、黑色素等成分浓度和组织功能信息,在安全性、特异性和系统成本等方面有明显优势。本文介绍了扩散光学成像的基本原理,包括光与组织的相互作用和光传播模型,并总结扩散光学成像的相关方法和应用,包括脉搏血氧术、漫射光谱、扩散光学层析成像、荧光分子层析成像和空间频域成像,并对它们的未来发展进行了展望。

关键词：扩散光学成像组织光学功能信息生物医学光学

Anti-scattering light focusing by fast wavefront shaping based on multi-pixel encoded digital-micromirror device

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Light(Science & Applications) 2021年第8期10卷 1527-1535页

作者： Jiamiao Yang Qiaozhi He Linxian Liu Yuan Qu Rongjun Shao Bowen Song yanyu zhao Department of Instrument Science and Engineering School of Electronic Information and Electrical EngineeringShanghai Jiao Tong University200240 ShanghaiChina. Shanghai Center for Brain Science and Brain-Inspired Technology 200031 ShanghaiChina. School of Automation and Software Engineering Shanxi University030006 TaiyuanChina. Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering Key Laboratory for Biomechanics and Mechanobiology of Ministry of EducationSchool of Engineering MedicineBeihang University100191 BeijingChina

Speed and enhancement are the two most important metrics for anti-scattering light focusing by wavefront shaping(WS),which requires a spatial light modulator with a large number of modulation modes and a fast speed of response.Among the commercial modulators,the digital-micromirror device(DMD)is the sole solution providing millions of modulation modes and a pattern rate higher than 20 kHz.Thus,it has the potential to accelerate the process of anti-scattering light focusing with a high enhancement.Nevertheless,modulating light in a binary mode by the DMD restricts both the speed and enhancement seriously.Here,we propose a multi-pixel encoded DMD-based WS method by combining multiple micromirrors into a single modulation unit to overcome the drawbacks of binary modulation.In addition,to efficiently optimize the wavefront,we adopted separable natural evolution strategies(SNES),which could carry out a global search against a noisy environment.Compared with the state-of-the-art DMD-based WS method,the proposed method increased the speed of optimization and enhancement of focus by a factor of 179 and 16,respectively.In our demonstration,we achieved 10 foci with homogeneous brightness at a high speed and formed W-and S-shape patterns against the scattering medium.The experimental results suggest that the proposed method will pave a new avenue for WS in the applications of biomedical imaging,photon therapy,optogenetics,dynamic holographic display,etc.

关键词： mirror light overcome

天麻素对神经病理性痛大鼠脊髓AMPK/TRPA1信号通路的影响

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中华麻醉学杂志 2024年第3期44卷 329-333页

作者：孙雪王士雷卢衍羽赵洋青岛大学附属医院麻醉科青岛266555

目的评价天麻素对神经病理性痛大鼠脊髓腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)/瞬时受体电位通道A1(TRPA1)信号通路的影响。方法SPF级健康雄性SD大鼠36只,6~8周龄,体质量200~230 g,采用随机数字表法分为3组(n=12):假手术+生理盐水组(SHAM组)、神经... 详细信息

目的评价天麻素对神经病理性痛大鼠脊髓腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)/瞬时受体电位通道A1(TRPA1)信号通路的影响。方法SPF级健康雄性SD大鼠36只,6~8周龄,体质量200~230 g,采用随机数字表法分为3组(n=12):假手术+生理盐水组(SHAM组)、神经病理性痛+生理盐水组(NP组)和神经病理性痛+天麻素组(GAS组)。2%异氟烷麻醉下,采用坐骨神经慢性结扎损伤法制备大鼠神经病理性痛模型,SHAM组未结扎。造模后连续14 d,GAS组腹腔注射天麻素100 mg/kg,SHAM组和NP组注射等量生理盐水。分别于造模前1 d(T0)、造模后第1、3、5、7、10和14天(T1-6)时测定机械缩足反应阈(MWT)和热缩足潜伏期(TWL)。在T4和T6时测完痛阈后,2%异氟烷麻醉处死大鼠取L4-6脊髓组织,采用qRT-PCR法检测TRPA1 mRNA表达,Western blot法检测脊髓TRPA1、AMPK和p-AMPK表达,免疫荧光染色法检测脊髓TRPA1表达;免疫组织化学染色法观察TNF-α、IL-1β和c-fos的表达。结果与SHAM组相比,NP组T1-6时MWT和TWL降低,脊髓TRPA1 mRNA、TRPA1、TNF-α、IL-1β和c-fos表达上调,p-AMPK表达下调(P0.05);与NP组相比,GAS组T3-6时MWT和T2-6时TWL升高,脊髓TRPA1 mRNA、TRPA1、TNF-α、IL-1β和c-fos表达下调,p-AMPK表达上调(P0.05)。结论天麻素减轻大鼠神经病理性痛的机制可能与调控AMPK/TRPA1信号通路有关。

关键词：天麻神经痛 TRPA1离子通道 AMP活化蛋白激酶类

滴灌条件下水肥调控模式对九三大豆产量影响分析

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农机化研究 2024年第4期46卷 173-178页

作者：赵育恒郑鑫林彦宇黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江八一农垦大学土木水利学院黑龙江大庆163319

针对九三大豆水资源与肥料利用率低下的实际情况,以九三大豆为研究对象,设置不同的灌水量、氮肥、磷肥和钾肥施入水平,在滴灌条件下进行田间试验,采用二次最优饱和试验设计,建立大豆产量与水、氮、磷、钾四因素之间的回归方程,分析滴灌... 详细信息

针对九三大豆水资源与肥料利用率低下的实际情况,以九三大豆为研究对象,设置不同的灌水量、氮肥、磷肥和钾肥施入水平,在滴灌条件下进行田间试验,采用二次最优饱和试验设计,建立大豆产量与水、氮、磷、钾四因素之间的回归方程,分析滴灌条件下不同水肥调控模式下的大豆产量。研究结果表明:水、氮、磷、钾四因素均能有效地影响大豆产量,影响顺序为氮>水>钾>磷,且产量随着氮、水、钾、磷施入量的增加表现为先增加后减小。通过两因素之间的交互作用可以分析得出:大豆产量的变化均表现出先增大的趋势,超过一定阈值后产量随之降低;氮对产量的影响效果大于钾、磷、水的影响效果,水对产量的影响效果大于磷、钾的影响效果,钾对产量的影响效果大于磷的影响效果。二因素交互作用对产量影响的顺序为氮钾>氮水>钾水>氮磷>磷水>钾磷,氮与钾耦合、氮与磷耦合、氮与水耦合、钾与水耦合、磷与水耦合对产量的增加具有促进作用,钾、磷耦合对大豆产量具有抑制作用。研究结果可为实现东北黑土大豆水肥资源高效利用提供理论依据与技术支撑。

关键词：水肥调控九三大豆产量滴灌

Halftone spatial frequency domain imaging enables kilohertz high-speed label-free non-contact quantitative mapping of optical properties for strongly turbid media

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Light(Science & Applications) 2021年第12期10卷 2518-2530页

作者： yanyu zhao Bowen Song Ming Wang Yang zhao Yubo Fan Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering Key Laboratory for Biomechanics and Mechanobiology of Ministry of EducationSchool of Engineering Medicineand with the School of Biological Science and Medical EngineeringBeihang University100191 BeijingChina Institute of Spacecraft Application System Engineering China Academy of Space Technology100094 BeijingChina Beijing Institute of Spacecraft Engineering 100094 BeijingChina

The ability to quantify optical properties(i.e.,absorption and scattering)of strongly turbid media has major implications on the characterization of biological tissues,fluid fields,and many others.However,there are few methods that can provide wide-field quantification of optical properties,and none is able to perform quantitative optical property imaging with high-speed(e.g.,kilohertz)capabilities.Here we develop a new imaging modality termed halftone spatial frequency domain imaging(halftone-SFDI),which is approximately two orders of magnitude faster than the state-of-the-art,and provides kilohertz high-speed,label-free,non-contact,wide-field quantification for the optical properties of strongly turbid media.This method utilizes halftone binary patterned illumination to target the spatial frequency response of turbid media,which is then mapped to optical properties using model-based analysis.We validate the halftone-SFDI on an array of phantoms with a wide range of optical properties as well as in vivo human tissue.We demonstrate with an in vivo rat brain cortex imaging study,and show that halftone-SFDI can longitudinally monitor the absolute concentration as well as spatial distribution of functional chromophores in tissue.We also show that halftone-SFDI can spatially map dual-wavelength optical properties of a highly dynamic flow field at kilohertz speed.Together,these results highlight the potential of halftone-SFDI to enable new capabilities in fundamental research and translational studies including brain science and fluid dynamics.

关键词： optical scattering media

2004―2021年我国居民主要伤害死亡率变化趋势

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中华疾病控制杂志 2024年第3期28卷 249-255页

作者：王素贤蒋帅赵要军段彦然穆子涵王晶汤艳雨郑州大学公共卫生学院社会医学与卫生事业管理学教研室郑州450001 郑州大学第一附属医院运营管理部郑州450052 郑州大学华中阜外医院运营管理部郑州451460 河南省医院管理研究院郑州450052

目的分析2004―2021年我国居民主要伤害死亡率变化趋势,为制定人群伤害防控策略提供参考依据。方法从2004―2021年《中国死因监测数据集》中提取年龄、性别和城乡伤害类别等数据,采用Joinpoint回归模型计算年度变化百分比(annual percen... 详细信息

目的分析2004―2021年我国居民主要伤害死亡率变化趋势,为制定人群伤害防控策略提供参考依据。方法从2004―2021年《中国死因监测数据集》中提取年龄、性别和城乡伤害类别等数据,采用Joinpoint回归模型计算年度变化百分比(annual percent change,APC)和平均年度变化百分比(average annual percent change,AAPC)。结果2004―2021年,伤害标化死亡率总体呈下降趋势(AAPC=-4.43%,P<0.001)。非故意跌落标化死亡率呈上升趋势(AAPC=1.12%,P<0.001),其余4个伤害类型呈下降趋势(AAPC分别为-5.44%、-4.16%、-5.87%和-3.24%,均P<0.001)。从年龄组看,0~<15岁、15~<65岁和≥65岁年龄组首位伤害死因分别是溺水、道路交通事故和非故意跌落;≥65岁非故意跌落死亡率呈上升趋势(AAPC=1.82%,P=0.033)。从人群类型看,男性道路交通事故标化死亡率高于女性;农村伤害标化死亡率每年均高于城市,且农村男性是死亡率最高的群体。结论2004―2021年我国居民伤害死亡率总体呈下降趋势,男性、≥65岁老年人和农村人群是伤害死亡率防控的重点人群。

关键词：伤害死亡率趋势分析 Joinpoint回归

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水下爆炸冲击波反射压力计算方法的改进

兵工学报 2024年第4期45卷 1196-1207页

作者：严泽臣岳松林邱艳宇王建平赵跃堂施杰李旭陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 91053部队北京100070 陆军工程大学国防工程学院江苏南京210007

重力坝是一类常见大型混凝土水工建筑。为探寻适用于其近区水下爆炸冲击波反射压力的计算方法,利用冲击波阵面上的质量、动量和能量3个守恒基本关系式,以及凝聚介质状态方程,严格推导出物理内涵明晰的刚性壁面水下爆炸冲击波反射压力计... 详细信息

重力坝是一类常见大型混凝土水工建筑。为探寻适用于其近区水下爆炸冲击波反射压力的计算方法,利用冲击波阵面上的质量、动量和能量3个守恒基本关系式,以及凝聚介质状态方程,严格推导出物理内涵明晰的刚性壁面水下爆炸冲击波反射压力计算方法。通过连续介质中冲击波速与粒子速度之间的关系,给出其中水的状态参数k的确定方法,揭示状态参数k随入射冲击波压力呈双指数衰减规律,发现入射压力在725 MPa以上时,k值的变化对冲击波反射压力计算结果有着重大影响。通过与Cole[12]、Henrych[14]和罗泽立等[15]提出的计算方法及数值仿真进行对比验证分析,结果表明:新提出的计算方法具有适用范围更广、计算精度更高的特点,且首次从理论上揭示水下爆炸冲击波反射压力系数范围为2.00~4.49。

关键词：水下爆炸反射压力刚性壁面 Hugoniot关系式数值模拟

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人工岛影响下养护海滩演变特征研究——以海口湾为例

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海洋学报 2024年第2期46卷 79-92页

作者：戚洪帅冯威刘根何其江蔡锋何岩雨刘建辉曹超赵绍华赵刚福州大学先进制造学院福建泉州362200 自然资源部第三海洋研究所福建厦门361005 自然资源部华东海岸带野外科学观测研究站江苏南京210001 海南省海洋地质资源与环境重点实验室海南海口570206 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519000

海滩养护作为一种广泛应用的软式海岸防护手段,可以有效缓解人工岛建设引起的海滩侵蚀问题。本文以海口湾人工岛波影区两侧养护海滩为例,基于补沙后两月一次的剖面地形和岸线监测数据,利用经验正交函数、数字岸线分析系统等方法,分析了... 详细信息

海滩养护作为一种广泛应用的软式海岸防护手段,可以有效缓解人工岛建设引起的海滩侵蚀问题。本文以海口湾人工岛波影区两侧养护海滩为例,基于补沙后两月一次的剖面地形和岸线监测数据,利用经验正交函数、数字岸线分析系统等方法,分析了海滩蚀淤变化特征及其控制因素。经验正交函数分析结果表明,前两个特征值方差总占比超过90%,可以反应海滩的主要时空变化。第一空间模态的极值区域位于滩肩外缘线至平均海平面之间,且波影区两侧养护海滩与波影区天然海滩演变模式存在显著差异,时间模态显示养护海滩在补沙后4个月变化最为显著,之后剖面变化减弱;第二空间模态显示台风对海滩剖面造成了一定影响,导致波影区海滩滩肩上的低洼位置由于泥沙淤积被填平。研究发现,海口湾养护海滩在人工岛影响下的演变特征可分为两个阶段,第一阶段是人工补沙的海滩剖面向平衡状态不断调整,平衡时间为4个月,该阶段以横向输沙为主;第二阶段是受人工岛的影响,形成由人工岛东西两侧向波影区运移的沿岸输沙,该阶段以纵向输沙为主。当前海口湾养护海滩岸线仍未达到平衡状态,未来人工岛后方波影区两侧海滩仍将不断蚀退,而波影区海滩将向海淤积约690 m,直至达到平衡稳定状态。本研究可为相似类型的海滩演变分析及保护修复提供一定的参考。

关键词：海滩养护经验正交函数海滩剖面沉积物运移