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含螺旋结构的水下声学覆盖层吸声特性研究

噪声与振动控制 2024年第3期44卷 50-55页

作者：何川应童陶猛贵州大学机械工程学院贵阳550025

设计一种含圆柱空腔和金属螺旋结构的水下声学覆盖层,该覆盖层在565~5000Hz频率范围内平均吸声系数在0.85以上,具有带宽、吸声性能强的特点。通过有限元法分析该覆盖层的位移变化特点以及结构几何参数对吸声性能的影响,结果表明:金属螺... 详细信息

设计一种含圆柱空腔和金属螺旋结构的水下声学覆盖层,该覆盖层在565~5000Hz频率范围内平均吸声系数在0.85以上,具有带宽、吸声性能强的特点。通过有限元法分析该覆盖层的位移变化特点以及结构几何参数对吸声性能的影响,结果表明:金属螺旋结构的引入使基体橡胶产生反向运动(与入射波引起的基体橡胶位移方向相反),两个方向的运动在一定程度上可以相互抵消,从而消耗入射声波能量并有效提升吸声性能。叶片宽度、空腔半径、螺旋阶数的增加使得吸声峰向低频移动,但整体吸声性能会随之下降。

关键词：声学声学覆盖层螺旋结构吸声特性空腔谐振水下吸声

乳酸类合成子构建的四连接螺旋手性配位聚合物的合成、结构和光催化性质

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无机化学学报 2024年第2期40卷 336-344页

作者：徐中轩吴俊张远婷武梦杰河池学院广西蚕桑生态学与智能化技术应用重点实验室河池546300 河池学院广西现代蚕桑丝绸协同创新中心河池546300 遵义师范学院化学化工学院遵义563002

通过乳酸衍生物和3-溴-4-羟基苯甲酸的组合得到对映体3-溴-4-(((1R)-1-羧基乙基)氧基)苯甲酸(R-H_(2)bba)和3-溴-4-(((1S)-1-羧基乙基)氧基)苯甲酸(S-H_(2)bba)。以其为手性合成子在水热条件下分别与1,3-二(吡啶-4-基)丙烷(1,3-dpp)和Ni... 详细信息

通过乳酸衍生物和3-溴-4-羟基苯甲酸的组合得到对映体3-溴-4-(((1R)-1-羧基乙基)氧基)苯甲酸(R-H_(2)bba)和3-溴-4-(((1S)-1-羧基乙基)氧基)苯甲酸(S-H_(2)bba)。以其为手性合成子在水热条件下分别与1,3-二(吡啶-4-基)丙烷(1,3-dpp)和Ni^(2+)反应,构建了对映手性配位聚合物{[Ni(R-bba)(1,3-dpp)(H_(2)O)_(0.5)]·1.5H_(2)O}_(n)(HU12-R)和{[Ni(S-bba)(1,3-dpp)(H_(2)O)_(0.5)]·1.5H_(2)O}_(n)(HU12-S)。结构分析揭示HU12-R和HU12-S是具有dia网络特征的三维螺旋骨架。在骨架中,阴离子配体R-bba^(2-)和S-bba^(2-)分别与Ni^(2+)中心连接在一起围绕2,螺旋轴得到一对小的对映螺旋链,而1,3-dpp与Ni^(2+)中心则围绕4_(1)螺旋轴构建出另外一对大的对映螺旋链。电化学测试显示HU12-R属n型半导体,具有低阻抗性质,对紫外可见光有很强的吸收能力。进一步光催化实验证实在紫外光照射下所得配合物对染料降解有明显催化效果。

关键词：手性配合物乳酸合成子 dia型网络螺旋结构光催化活性

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仿生螺旋结构复合材料研究进展

化工新型材料 2022年第11期50卷 1-4页

作者：阿拉腾沙嘎蒋禅胡嘉起吉林建筑大学材料科学与工程学院长春130117

在自然界中,许多生物材料具有明显的多尺度、分级复杂螺旋结构,具备高损伤容限和高能量吸收特点,这为人工制备新型仿生材料带来重要启发。首先介绍了螺旋生物材料的结构和性能特点,进一步综述了采用层压法、3D打印法和磁场冷冻铸造法制... 详细信息

在自然界中,许多生物材料具有明显的多尺度、分级复杂螺旋结构,具备高损伤容限和高能量吸收特点,这为人工制备新型仿生材料带来重要启发。首先介绍了螺旋生物材料的结构和性能特点,进一步综述了采用层压法、3D打印法和磁场冷冻铸造法制备仿生螺旋结构复合材料的研究进展,重点阐述了复合材料结构和性能之间的响应关系,展望了仿生材料的发展前景。

关键词：仿生材料螺旋结构能量吸收损伤容限

DNA靶向手性双核铱螺旋结构组装与光动力治疗研究

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DNA靶向手性双核铱螺旋结构组装与光动力治疗研究

作者：郝晓柔大连理工大学

学位级别：硕士

癌症是人类死亡的一个主要原因。传统癌症治疗手段主要以外科手术、化疗、放疗为主。光动力治疗因时空选择性好、毒副作用低、适用性强等优点,在癌症治疗领域受到了广泛关注。光动力治疗主要依靠光敏剂被光激发时产生的活性氧物种杀死... 详细信息

癌症是人类死亡的一个主要原因。传统癌症治疗手段主要以外科手术、化疗、放疗为主。光动力治疗因时空选择性好、毒副作用低、适用性强等优点,在癌症治疗领域受到了广泛关注。光动力治疗主要依靠光敏剂被光激发时产生的活性氧物种杀死癌细胞,但是活性氧物种,如单线态氧寿命短(0.04～3μs)、作用半径小(0.01～0.155μm)严重限制了其治疗效果。金属-有机螺旋结构具有α-螺旋蛋白相似的化学结构特点,可以通过靶向DNA分子提高单线态氧利用率。另一方面,金属-有机螺旋结构具本征构型手性,不同手性螺旋结构与DNA之间的结合力存在差异。过渡金属Ir(Ⅲ)配合物具有优异的光物理性质和化学稳定性,是光动力治疗中的明星分子。本论文利用醛基修饰的手性阳离子Ir(Ⅲ)配合物作为构筑模块,与手性匹配的trans-1,2-环己二胺(1R,2R-DACH/1S,2S-DACH)通过亚胺缩合反应,可控合成了一系列具有光学活性的单一手性的双核阳离子型Ir(Ⅲ)金属-有机双螺旋结构。利用螺旋结构本征靶向DNA分子特性对其在光动力治疗方面的应用进行了探究。(1)将手性Ir(Ⅲ)配合物Λ/Δ-Ir-NCCH与其手性匹配的1R,2R-DACH/1S,2S-DACH通过亚胺缩合反应构筑得到由DACH配位并连接的单一手性金属-有机双螺旋结构Λ-Ir-DACH-helicate和Δ-Ir-DACH-helicate。该类手性螺旋结构在水溶液中稳定存在并且具有长的磷光寿命(3μs),定位于细胞的线粒体中。由于二者结构手性不同,Λ-Ir-DACH-helicate表现出了更好的光动力治疗效果。Λ-Ir-DACH-helicate和Δ-Ir-DACH-helicate在黑暗条件下的IC值均大于500μM,但是相比于Δ-Ir-DACH-helicate(光照条件下IC=26.69μM,PI=19.61),Λ-Ir-DACH-helicate表现出了更强的光毒性(光照条件下IC=3.56μM,PI=146.93)。(2)进一步引入具有和DNA强结合能力的dppz作为辅助配体,设计合成Ir(Ⅲ)配合物构筑模块Λ/Δ-Ir-dppz,分别与手性匹配的1R,2R-DACH/1S,2S-DACH反应得到单一手性的金属有机螺旋结构Λ-Ir-dppz-helicate和Δ-Ir-dppz-helicate。Λ-Ir-dppz-helicate和Δ-Ir-dppz-helicate光物理性质优异,具有高达310 nm的斯托克斯位移,并定位于线粒体中。Λ-Ir-dppz-helicate和Δ-Ir-dppz-helicate表现出较低的暗毒性(IC>500μM),但光毒性差异明显。Δ-Ir-dppz-helicate的光毒性IC仅为0.00470μM(PI>110000),远远小于Λ-Ir-dppz-helicate(光毒性IC=0.70μM,PI=751.46),表现出了优异的光动力治疗效果,具有很好的光动力治疗应用潜力。

关键词：光动力治疗螺旋结构 Ir(Ⅲ)配合物手性 DNA

卧螺离心机螺旋结构对油砂分离性能的影响研究

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卧螺离心机螺旋结构对油砂分离性能的影响研究

作者：孔令捷西安石油大学

学位级别：硕士

原油中除泥除砂是现场原油处理的重要环节,一些油田原油含砂主要粒径小于100μm,这就需要开发分离小粒径的除砂装置,经过文献调研与现场应用分析,卧螺离心机具有对流体内小粒径颗粒分离能力,且分离效率高,除砂工况稳定。目前针对卧螺离... 详细信息

原油中除泥除砂是现场原油处理的重要环节,一些油田原油含砂主要粒径小于100μm,这就需要开发分离小粒径的除砂装置,经过文献调研与现场应用分析,卧螺离心机具有对流体内小粒径颗粒分离能力,且分离效率高,除砂工况稳定。目前针对卧螺离心机研究多为针对离心机外部转鼓的研究,而针对离心机内部螺旋研究系统性不足,且仅对单因素进行分析,本文对用于油砂分离的卧螺离心机螺旋结构优化进行系统研究,并选取优化结构模型。本文通过理论研究,对卧螺离心机内离心力场、流体流动规律与固相沉积方法进行研究。通过建立卧螺离心机三维模型,用数值模拟方法对卧螺离心机内流场与固相沉积规律进行分析,并分析进料腔和螺距对卧螺离心机分离效率的影响规律,并基于此规律进行螺旋结构优化设计。此外还探索了优化后卧螺离心机适用条件,为固液分离装置的设计优化提供科学依据。本文主要研究结论如下:(1)通过数值模拟方法研究卧螺离心机卧螺离心机内速度场、固相沉积的分布规律,以及利用螺旋进行分离与固相推动的基本原理,明确了影响分离效率的螺旋结构因素主要有螺距与进料腔出口宽度。(2)选不同螺距与进料腔出口宽度进行数值模拟,通过改变单一变量进行数值模拟,发现随着螺距上升分离效率呈先增加后下降趋势,随着进料腔出口宽度增大分离效率也是呈先增加后下降趋势。(3)利用响应面分析法对两个因素对分离效率的相互影响进行设计实验,以进料腔出口宽度与螺距作为约束条件,以分离效率为目标函数进行数值模拟实验。通过13组实验进行结果分析,当螺距参数为112mm、进料腔出口宽度102mm时,分离效率在最初模型的基础上提高了9%左右。(4)通过改变操作参数对选取优化结构进行适应性分析,采用控制变量法研究进口固相体积分数与处理量对分离效率影响。分析得出随着进口固相体积分数增大分离效率逐渐下降,随着处理量上升先上升再下降,处理量小于22m/h,进口固相体积分数小于37%时均能取得较好效果。

关键词：卧螺离心机油砂分离数值模拟分离效率螺旋结构

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海藻酸螺旋结构纤维的制备、性能和应用研究

海藻酸螺旋结构纤维的制备、性能和应用研究

作者：邓临风东华大学

学位级别：硕士

从褐藻中提取的海藻酸钠(SA)是一种聚电解质型无规排列的嵌段聚合物,具有生物相容性好、可降解性好、成本低、无毒等优点,可在生物医学、纺织和组织工程等领域实现广泛应用。目前海藻酸钠常用的纺丝方法有三种,分别为微流体纺丝、湿法... 详细信息

从褐藻中提取的海藻酸钠(SA)是一种聚电解质型无规排列的嵌段聚合物,具有生物相容性好、可降解性好、成本低、无毒等优点,可在生物医学、纺织和组织工程等领域实现广泛应用。目前海藻酸钠常用的纺丝方法有三种,分别为微流体纺丝、湿法纺丝及静电纺丝。研究者们普遍采用的纺丝方法为海藻酸钠湿法纺丝,所用的凝固浴大多为价格低廉的氯化钙溶液,海藻酸大分子中的G结构单元与钙离子形成“egg box”结构,可得到结构稳定的固态海藻酸钙凝胶纤维。湿法纺丝得到的海藻酸纤维本身硬而脆性大、且强力低下,为解决此缺陷,提升海藻酸纤维的机械性能是目前的研究热点。现今常用的提升海藻酸机械性能的方法为:和其他物质混纺(比如壳聚糖、石墨烯等),或者采用不同的交联剂(比如共价柠檬酸、戊二醛等),原理为改善纤维的结晶区范围、加强与分子内的化学键、分子间的氢键等作用来提高机械强度等。但因有其他物质存在,这些物质可能会残留在最后的样品中,有影响生物体反应的风险。若不添加其他物质,仅对纯海藻酸纤维在结构上进行一定的改善,来提高纤维机械性能,最终所获得的湿法纺丝产品将具备很好的生物相容性和可降解性。天然蜘蛛丝有着高机械强度,核心是包含大量直径30-35 nm的螺旋结构纳米纤维,是提供机械性能的关键部分。故本论文通过引入螺旋结构,拉伸取向海藻酸高分子链段,提高海藻酸纤维的机械性能。对于单纤维和束纤维而言,当单纤维加20个捻回时机械性能为最佳,加捻后单纤维平均拉伸强度为55.23±5.17 MPa(0.552 c N/dtex),平均韧性为6.64±1.15 KJ﹒m,比不加捻时分别提升了112.83%和155.38%。五根不加捻的单纤维组成的束纤维加80个捻回时机械性能为最佳,钙离子溶液浸泡后的束纤维的平均拉伸强度为22.29±3.72 MPa(0.223 c N/dtex),平均韧性为8.01±0.75 KJ﹒m,比不加捻时分别提升了185.04%和215.35%。这表明加捻后的螺旋结构对纯海藻酸纤维机械性能的提升是有效的。之后,制备四种金属离子浓度相同的水溶液(Ca、Zn、Ba、Fe),浸泡自然干燥后的80捻螺旋形结构的海藻酸纤维,最终得到海藻酸-金属离子纤维。EDS和机械性能表明,金属离子能成功与海藻酸结合,海藻酸铁纤维获得最大拉伸强度,为31.89±2.57 MPa(0.319 c N/dtex);而海藻酸钙纤维获得最大韧性,为8.01±0.75 KJ﹒m。红外光谱分析表明,海藻酸分子链与所有金属离子形成的均为螯合配位键。另外,将80捻束纤维用来增韧SA双网络水凝胶和缝合医用绷带,韧性和拉伸强度分别提升152.17%和107.14%,表明此螺旋形结构纤维在将来有作为增韧材料应用于组织工程领域的可能性。

关键词：海藻酸钠湿法纺丝加捻工艺螺旋结构

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嵌段共聚物自组装形成螺旋结构的手性调控

嵌段共聚物自组装形成螺旋结构的手性调控

作者：陆睿宁夏大学

学位级别：硕士

具有手性的单螺旋结构在日常生活中随处可见。以DNA双螺旋结构为代表的大多自然界的生物在经历漫长演化历程后,都呈现出特有的单一手性特征,而均一手性的螺旋结构在历史演化中通过自然选择被保留,成为一种十分稳定的结构,其包含着深刻... 详细信息

具有手性的单螺旋结构在日常生活中随处可见。以DNA双螺旋结构为代表的大多自然界的生物在经历漫长演化历程后,都呈现出特有的单一手性特征,而均一手性的螺旋结构在历史演化中通过自然选择被保留,成为一种十分稳定的结构,其包含着深刻的手性选择和调控机理。嵌段共聚物作为典型的软物质,其在圆柱受限下自组装形成的纳米尺度的螺旋结构可以作为理想的手性选择研究模型,在一定程度上可以帮助人们理解手性选择的规律。然而,由于嵌段共聚物是典型的软物质,其“软”的特点使自组装过程极易受到外界环境的影响而使最终的相结构包含大量缺陷,从而很难获得大尺度均一手性单螺旋结构。通过施加调控以获得大尺度有序均一手性螺旋结构,在某种程度上对应了外界自然环境的作用和选择。由此,研究调控过程中的相变机理在一定程度上可以获得对手性选择的理解。此外,在新材料制备领域,利用嵌段共聚物自组装获得纳米尺度的目标相结构也是具有巨大潜力的制备方法。因此本论文研究嵌段共聚物自组装形成螺旋结构的手性调控,具有一定的理论意义和潜在的实际应用价值。将体相为柱状相的非手性两嵌段共聚物受限于纳米圆柱中,即使在单螺旋相稳定的相区,也无法获得长程均一手性的单螺旋结构。针对这一问题,本论文提出了2种手性图案诱导场,用含时金兹堡朗道理论和自洽平均场理论分析了影响因素,最终给出了整个单螺旋区间(6.4Rg≤D≤8.4Rg)的诱导方案。1.提出了将手性螺旋排列的补丁图案引入受限圆柱内表面的诱导方案,研究了随圆柱孔径变化时,补丁图案诱导场对单螺旋结构的诱导效果。当补丁图案排列比较稀疏,在圆柱孔径较小时,D≤6.90Rg,即使较弱的补丁场强k=1.2,也能100%形成均一手性单螺旋结构。孔径超过D=6.90Rg时,缺陷出现的概率快速增加,是因为孔径的增大导致补丁图案场对嵌段共聚物的诱导作用变弱,无法有效调控其热力学路径,从而进入一些自由能较高的缺陷态。继续扩大孔径,即使是在单螺旋相对稳定的相区,也几乎无法获得长程有序的单螺旋结构,说明受限孔径的增大对补丁图案的诱导效果影响很大。此外,通过增加补丁的场强(k=1.3～1.8),单螺旋结构出现的概率依然很低,说明增加补丁诱导图案场强并不能抵消因圆柱直径变大带来的影响,也说明稀疏图案诱导补丁的诱导方案存在一个有效作用距离。通过增加补丁个数,一定程度上可以在较大孔径D≤7.4Rg获得完美结构,且每个补丁都处于螺旋结构的“空白处”,说明补丁图案并未影响自组装的热力学路径。但随补丁的增加,当Np≥20,获得完美螺旋结构的比例反而降低,说明螺旋结构形成过程中,需要一定的松弛和调整空间。总体上,补丁图案诱导方案仅在较小孔径下适用。2.提出了改进的螺旋带诱导方案,即在圆柱内表面添加手性螺旋状的诱导带,从而使制备和调控灵活性更大。改变螺旋带螺距个数,发现在圆柱内表面施加完整螺旋带,虽然在不同诱导场强下都有一定的概率形成均一手性的单螺旋结构,但总体比例很低。当螺旋带的螺距个数为n=1,诱导场强增加到k=2.0时,单螺旋结构的比例达到了 100%,这是因为螺旋带并没有布满整个圆柱受限表面,自组装形成螺旋结构的过程中有比较充裕的松弛空间,有利于系统向自由能较低的稳态结构演化。然而这一方案在较长圆柱下无法保持长程有序。调整圆柱表面V0=0.15,此时诱导场也整体减小,完美单螺旋结构的形成比例会有提高,达到50%以上。此时,缺陷主要集中在圆柱上下底面处,考虑到大组分对小组分的挤压,调整体积分数fA=0.21,在k=1.2～1.8时得到完美单螺旋结构,且k=1.8时体系的自由能最低,但获得这一稳定结构的几率仅达到80%,说明了在大尺度结构中获得稳态结构比较困难。增加螺旋带带宽,相当于诱导场的作用区域加大,虽然能降低体系自由能,但单螺旋结构的形成几率并未提高。带宽过宽会影响分相时B嵌段的位置,可以借助宽带宽在孔径较大时发挥吸附B嵌段稳定相结构的作用。3.结合各影响因素,给出了在整个单螺旋相区间内的诱导方案。在小孔径的圆柱受限下,在相区6.40Rg≤D螺旋分布的补丁图案诱导场可以实现长程单一手性单螺旋结构。在相区6.90Rg≤D螺旋带场强k=1.4,带宽h=3,可以实现完美的诱导效果。当孔径在7.8Rg≤D螺旋带的诱导作用变得有限,通过增加诱导场强,k=1.5,可以获得单螺旋结构。孔径增加至D=8.0Rg时,需要将带宽增加为h=4,诱导场k=1.6时形成单螺旋结构。在相区边界D=8.4Rg时,带宽至增加h=5,此时诱导场增加到k=2.5,螺旋带诱导可以实现单一手性的单螺旋结构,但此时诱导场改变了系统的动力学路径,使内部形成的螺旋结构位于螺旋带的表面,是自由能相对较高的亚稳态。

关键词：手性嵌段共聚物诱导自组装螺旋结构

两种具有螺旋结构的双核铜有机-无机配位聚合物的合成及表征

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高等学校化学学报 2015年第8期36卷 1455-1460页

作者：赵仑张敏邓青辉王子忱吉林大学化学学院长春130012 长春师范大学化学学院长春130032

在水热和溶剂热条件下,有机多齿羧酸4,4'-三苯胺二甲酸(H2L)及含铜化合物分别与2,2'-联吡啶(bpy)和1,4-二(吡啶-4-甲氧基)苯(bpmb)反应,合成了2种新型的含铜配位聚合物[Cu2L(bpy)](1)和[Cu L(bpmb)0.5]·DMF(2).通过X射线单晶衍射、红... 详细信息

在水热和溶剂热条件下,有机多齿羧酸4,4'-三苯胺二甲酸(H2L)及含铜化合物分别与2,2'-联吡啶(bpy)和1,4-二(吡啶-4-甲氧基)苯(bpmb)反应,合成了2种新型的含铜配位聚合物[Cu2L(bpy)](1)和[Cu L(bpmb)0.5]·DMF(2).通过X射线单晶衍射、红外光谱、元素分析、热重和粉末X射线衍射分析等对其结构进行了表征.结果表明,化合物1属正交晶系,Pnma空间群,其骨架为二维层状结构;化合物2属单斜晶系,P21/c空间群,具有{44·610·8}拓扑结构的三维网络.

关键词： 4,4'-三苯胺二甲酸配位聚合物螺旋结构水热合成溶剂热合成

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熵驱动下柱状高分子刷螺旋结构的研究

物理学报 2014年第1期63卷 345-350页

作者：邓真渝翁乐纯张冬何林李章林溪浙江大学物理系杭州310027 温州大学物理系温州325027

自然界中广泛存在螺旋结构,在特定情形下熵能驱动高分子链形成螺旋结构.本文采用分子动力学方法研究柱状高分子刷吸附在无限长圆柱表面时的构象行为.发现其构象与嫁接支链条数、柱状高分子刷与圆柱表面之间的吸附能密切相关.在较弱的吸... 详细信息

自然界中广泛存在螺旋结构,在特定情形下熵能驱动高分子链形成螺旋结构.本文采用分子动力学方法研究柱状高分子刷吸附在无限长圆柱表面时的构象行为.发现其构象与嫁接支链条数、柱状高分子刷与圆柱表面之间的吸附能密切相关.在较弱的吸附能下,具有较多支链条数的柱状高分子刷能形成完整的螺旋结构,其本质就是熵驱动下形成的螺旋结构.该研究有助于加深对生物大分子螺旋结构的理解.

关键词：熵驱动柱状高分子刷螺旋结构分子动力学