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基于挠性梁结构的电推进器推力测量方法研究

核技术 2024年第5期47卷 91-101页

作者：王洛麒郑金星刘海洋李飞孟东东陆玉东杜宜凡唐卓尧吴涛史佳明中国科学技术大学合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190 北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

电推进系统在空间任务中相比于传统化学燃料推进工作寿命更长、燃料消耗更低,在近年来备受关注。但基于可控核聚变思想研发的高功率霍尔效应电推进器,其推力很难测量,原因在于这些电推进器需要在高温环境下电离推进剂,所以工作时会产生... 详细信息

电推进系统在空间任务中相比于传统化学燃料推进工作寿命更长、燃料消耗更低,在近年来备受关注。但基于可控核聚变思想研发的高功率霍尔效应电推进器,其推力很难测量,原因在于这些电推进器需要在高温环境下电离推进剂,所以工作时会产生高温等离子体羽流,导致传统推力测试方法无法准确测量其推力。推进器推力的准确测量直接关系到航天器姿态以及轨道保持的控制精度,因此必须在地面测试中准确地测量推力。本文设计并搭建了一套基于挠性梁结构的推力测量平台,可以在高温环境下测量电推进器产生的推力。实验结果表明,以可变比冲磁等离子体火箭为例,在中心磁场强度0.2 T、质量流率为20 mg·s-1的工况下,实时测得电推进器推力为266.5 mN,证明了测量平台的可行性,为后续电推进器推力测量实验提供参考。

关键词：电推进器可控核聚变等离子体挠性梁推力测量

利用冷冻扫描电子显微镜观察金纳米颗粒原位标记红细胞膜阴离子通道蛋白

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分析化学 2024年第1期52卷 54-61页

作者：程思航王慧利于洋张金瑞王宏达中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室中国科学技术大学应用化学与工程学院青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室

带3蛋白是红细胞膜上一种重要的通道蛋白，介导细胞膜内外的阴离子转运过程，同时有助于红细胞形态的维持，具有重要的生理功能。然而，带3蛋白在原生细胞膜上的分布状态目前尚不清楚。冷冻扫描电子显微镜可在近生理状态下对生物样品的... 详细信息

带3蛋白是红细胞膜上一种重要的通道蛋白，介导细胞膜内外的阴离子转运过程，同时有助于红细胞形态的维持，具有重要的生理功能。然而，带3蛋白在原生细胞膜上的分布状态目前尚不清楚。冷冻扫描电子显微镜可在近生理状态下对生物样品的表面形貌进行成像。为了探究生理状态下带3蛋白在红细胞膜上的分布情况，本研究利用带3蛋白抗体修饰5 nm的金纳米颗粒，与人血红细胞膜上的带3蛋白特异性结合，并通过冷冻扫描电子显微镜进行成像，得到近生理条件下带3蛋白在人血红细胞膜上的分布图谱。结果表明，红细胞膜上的膜蛋白倾向于成簇分布，形成“蛋白岛”，而带3蛋白主要分布在这些蛋白岛上，彼此之间紧密连接，形成若干个功能微区发挥作用。

关键词：带3蛋白冷冻扫描电子显微镜金纳米颗粒原位标记蛋白分布蛋白岛

来源：博看期刊

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微纳尺度固体超滑研究进展

摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 437-459页

作者：孙军辉张鑫张金璐葛蒲宇程子文蒲吉斌鲁志斌钱林茂西南交通大学机械工程学院牵引动力国家重点实验室四川成都610031 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 中国科学院宁波材料技术与工程研究所中科院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201

超润滑,指摩擦阻力极低的状态,是润滑技术发展追求的终极目标.超滑能够大幅度减小甚至消除滑动界面的摩擦磨损、抑制摩擦能量耗散,有效延长运动部件的可靠性和服役寿命,具有重要的基础研究和工程应用价值.鉴于微纳尺度固体超滑是实现宏... 详细信息

超润滑,指摩擦阻力极低的状态,是润滑技术发展追求的终极目标.超滑能够大幅度减小甚至消除滑动界面的摩擦磨损、抑制摩擦能量耗散,有效延长运动部件的可靠性和服役寿命,具有重要的基础研究和工程应用价值.鉴于微纳尺度固体超滑是实现宏观工程超滑的基础,是可能解决现代制造业超精密、微型化发展面临严重摩擦磨损瓶颈问题的有效途径,因此有必要对学术界目前实现微纳尺度固体超滑的原理和典型方法进行探讨,深化认识固体超滑的实现策略,提高摩擦学研究服务现代文明的支撑能力.从早期的生活生产经验总结,到近代的机械啮合理论、黏着学说乃至当代原子分子水平摩擦理论,人们对摩擦和润滑的认识不断提高,但都不曾回避“摩擦总是伴随着动能/机械能消耗”的观点,即摩擦是界面滑动发生能量耗散的力学体现,滑动势垒的存在是滑动产生摩擦阻力的本征原因.因此,本文中将围绕如何降低滑动势垒、减小摩擦耗散的思辨理念,介绍当前固体超滑研究的发展和现状,着重探讨实现微纳尺度超滑的一般策略,简要综述学术界目前典型固体超润滑的原理和方法等.首先,介绍了结构超滑的提出、发展及其应用;其次,探讨了连续滑动超低摩擦行为的基础原理及应用等;此外,阐述了近年来提出的压力诱导超滑的理念,着重从现象发现、基本原理、试验观测方法及其可能的基础和应用价值等方面,介绍了压力诱导超滑的研究进展.最后,从基础研究和应用技术开发方面提出了超滑研究可能需要加强的几方面内容.以期通过当前综述,丰富学术界对超润滑的基本问题、科学意义及其应用价值的认识,阐明固体超滑的微观机理、实现策略,指出固体超滑面临的挑战及发展方向,助力固体超润滑从基础研究向工程应用迈进.

关键词：超润滑超低摩擦结构超滑连续滑动压力诱导超滑

基于16S rRNA基因高通量测序的乌江流域梯级水库表层沉积物微生物群落分析

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地球与环境 2024年第3期52卷 267-276页

作者：刘嘉雯赵媛吴求生汪恒王小芳吴德彬袁权中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049 水利部中国科学院水工程生态研究所水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室武汉430079

微生物群落在湖库沉积物生态系统的物质循环中发挥着重要作用,但对大规模梯级筑坝形成水库库区沉积物微生物的研究并不多见。本工作以乌江干流7个梯级水库为研究对象,针对微生物非常活跃的表层沉积物,基于16S rRNA基因高通量测序技术分... 详细信息

微生物群落在湖库沉积物生态系统的物质循环中发挥着重要作用,但对大规模梯级筑坝形成水库库区沉积物微生物的研究并不多见。本工作以乌江干流7个梯级水库为研究对象,针对微生物非常活跃的表层沉积物,基于16S rRNA基因高通量测序技术分析不同水库微生物群落多样性和组成差异及其对环境因子的响应。结果表明:乌江流域梯级水库表层沉积物中,微生物群落α多样性指数总体上呈现从上游到下游逐渐降低的趋势;β多样性表现为洪家渡水库和乌江渡水库的微生物群落与其他水库差异性较大,这可能与它们较长的库龄或滞水时间有关。变形菌门是各水库沉积物中微生物群落门水平上相对丰度最高的优势菌门(Proteobacteria,17.28%~30.40%),其中γ-变形菌纲为纲水平的优势菌(Gammaproteobacteria,12.14%~28.08%)。库龄是控制水库表层沉积物微生物群落结构特征的主要环境因子,微生物群落多样性和稳定性随着水库库龄的增大而降低,微生物群落构建过程主要受随机性过程的主导。研究结果揭示了不同库龄梯级水库微生物群落的演化机制,为水库合理开发和水资源的可持续利用提供重要科学依据。

关键词：沉积物微生物群落多样性环境因子

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面向激光跟踪测量的大范围高精度姿态测量

光学精密工程 2024年第7期32卷 976-986页

作者：高豆豆董登峰邱启帆崔成君王博中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106

针对我国高端制造业对高精度空间六自由度测量系统的迫切需求,提出一种面向激光跟踪测量的基于单目视觉的大范围全自动高精度姿态测量方法。阐述了面向激光跟踪测量的姿态测量系统构成、合作靶标硬件设计,并建立了姿态测量数学模型;其次... 详细信息

针对我国高端制造业对高精度空间六自由度测量系统的迫切需求,提出一种面向激光跟踪测量的基于单目视觉的大范围全自动高精度姿态测量方法。阐述了面向激光跟踪测量的姿态测量系统构成、合作靶标硬件设计,并建立了姿态测量数学模型;其次,分析了自适应清晰成像的姿态测量模块特性,基于光学畸变模型与张正友标定法建立了实时相机成像模型,动态校正特征点像素坐标模型,提升了特征点的提取精度;之后,结合合作靶标几何特性、EPnP算法、Soft-POSIT算法提出一种改进的姿态测量方法,建立了姿态测量系统的自动监测纠错机制,实现测量范围内任意动态位姿的自动测量。最后,利用二维精密转台搭载合作靶标对激光跟踪测量的姿态测量系统进行精度测试。实验结果表明:在3~10 m,方位角/俯仰角为±30°、滚动角为±180°内,适配有14个特征点的合作靶标,姿态测量精度优于0.049°;适配有10个特征点的合作靶标,姿态测量精度优于0.065°。此方法普适性强,对合作靶标特征点布局约束较小,可以满足高端制造业激光跟踪测量的精密测量需求。

关键词：激光跟踪测量单目视觉自适应测量姿态测量

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Ni^(3+)抑制具有阴离子氧化还原活性钠离子电池正极材料的电压衰减

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物理化学学报 2024年第6期40卷 54-56页

作者：胡紫霖牛耀申容晓晖胡勇胜中国科学院物理研究所清洁能源实验室北京新能源材料与器件重点实验室北京凝聚态物理国家实验室北京100190 中国科学院大学材料与光电技术学院北京100049 长三角物理研究中心有限公司江苏溧阳213300 中国科学院物理研究所怀柔分部北京101400

由于钠资源丰富,钠离子电池在大规模储能方面显示出巨大的潜力。随着近年来研究的深入,在正极材料中引入适量的阴离子氧化还原可以有效地提升钠离子电池的能量密度,同时减少高成本过渡金属元素如V、Co和Ni等的用量。有研究表明,材料循... 详细信息

由于钠资源丰富,钠离子电池在大规模储能方面显示出巨大的潜力。随着近年来研究的深入,在正极材料中引入适量的阴离子氧化还原可以有效地提升钠离子电池的能量密度,同时减少高成本过渡金属元素如V、Co和Ni等的用量。有研究表明,材料循环过程中不可逆的氧损失以及Mn^(4+)/Mn^(3+)氧化还原的激活,导致了层状氧化物正极材料持续的电压衰减。本工作通过在Na_(x)[Li,Ni,Mn]O_(2)基钠离子电池正极材料中引入Ni^(3+)作为Mn^(4+)/Mn^(3+)氧化还原屏障,利用Ni^(3+)/Ni^(2+)的氧化还原代替Mn^(4+)/Mn^(3+)的氧化还原,成功抑制了材料的电压衰减。电化学测试结果显示,改性材料在不损失容量的前提下,循环稳定性得到明显提升。X射线光电子能谱结果也验证了Ni3^(+)的引入有利于维持材料多周循环后Mn价态的稳定。

关键词：钠离子电池阴离子氧化还原电压衰减单相固溶反应

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含钙添加剂处理下不同秸秆腐解产物可溶性有机质三维荧光特征变化

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 118-124页

作者：夏明明刘佳吴萌樊剑波刘晓利陈玲马昕伶李忠佩刘明中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心江西南昌330200

秸秆是优质的有机资源,研究含钙添加剂种类及添加量对不同秸秆腐解产物可溶性有机物(DOM)组成性质差异,可为秸秆高效腐熟利用提供理论依据和技术参考。以花生秸秆和水稻秸秆为供试物料,通过添加不同含钙添加剂草酸钙(CaC_(2)O_(4))和氢... 详细信息

秸秆是优质的有机资源,研究含钙添加剂种类及添加量对不同秸秆腐解产物可溶性有机物(DOM)组成性质差异,可为秸秆高效腐熟利用提供理论依据和技术参考。以花生秸秆和水稻秸秆为供试物料,通过添加不同含钙添加剂草酸钙(CaC_(2)O_(4))和氢氧化钙[Ca(OH)_(2)]及不同添加量(4%、 8%),进行秸秆腐解试验。测定腐解产物养分含量,并利用三维荧光光谱(3DEEM)技术和平行因子方法(PARAFAC)探究秸秆腐解产物DOM的化学组成变化特征。结果表明:(1)总体上,草酸钙处理的秸秆腐解物总碳含量显著大于氢氧化钙处理;高量添加剂处理的秸秆腐解产物总碳含量小于低量处理;花生秸秆腐解产物的总氮、总磷和总钾高于水稻秸秆腐解产物。(2)通过3DEEM-PARAFAC方法分析腐解产物DOM组成,共识别出类胡敏酸(C1)、类胡敏酸(C2)和类色氨酸(C3)三种荧光组分;不同添加剂类型、添加量和不同秸秆类型对腐解产物DOM荧光组分的影响较为复杂,没有明显规律,但是总体上氢氧化钙处理的秸秆腐解产物DOM的C1和C2组分比例大于草酸钙处理,而草酸钙处理的秸秆腐解产物DOM的C3组分比例显著高于氢氧化钙处理;秸秆腐解产物DOM中组分C1、 C2与组分C3呈显著负相关;组分C2含量与总碳含量呈显著负相关。(3)氢氧化钙处理的秸秆腐解产物DOM的腐殖化指数(HIX)明显高于草酸钙处理,而草酸钙处理的秸秆腐解产物DOM生物源指数(BIX)明显高于氢氧化钙处理;高量草酸钙处理秸秆腐解产物DOM主要来自于微生物的转化,而其他处理DOM来自于微生物转化和陆生植物;不同添加量处理下秸秆腐解产物DOM的荧光指数没有明显变化规律;花生秸秆腐解产物DOM的HIX、 BIX和荧光指数(McKnight index)均高于水稻秸秆;秸秆腐解产物DOM中McKnight和HIX呈显著负相关,和BIX间呈极显著正相关,而秸秆腐解产物DOM中BIX和总碳含量呈显著正相关。上述结果表明,氢氧化钙可以促进秸秆腐解以及腐解产物的腐殖化,其中高量氢氧化钙处理的花生秸秆效果较好。

关键词：含钙添加剂秸秆可溶性有机物三维荧光平行因子分析

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天然甲醇化学品细胞工厂改造进展与展望

生物工程学报 2024年第8期40卷 2747-2760页

作者：汪淑贤方嘉煜张延平李寅朱泰承中国科学院微生物研究所微生物生理与代谢工程研究室微生物资源前期开发国家重点实验室中国科学院大学

甲醇因具有生产工艺成熟、价格低廉和可再生等优点，被认为是下一代生物制造的核心原料之一。通过构建高效的微生物细胞工厂将甲醇转化为化学品已经成为绿色生物制造行业的研究热点。本文聚焦天然甲醇细胞工厂，对非天然甲醇细胞工厂和... 详细信息

甲醇因具有生产工艺成熟、价格低廉和可再生等优点，被认为是下一代生物制造的核心原料之一。通过构建高效的微生物细胞工厂将甲醇转化为化学品已经成为绿色生物制造行业的研究热点。本文聚焦天然甲醇细胞工厂，对非天然甲醇细胞工厂和天然甲醇细胞工厂进行了比较，讨论了天然甲醇细胞工厂存在的关键问题和挑战，综述了近年来围绕这些问题对天然甲醇细胞工厂进行改造的研究进展，并进一步展望了可能的解决方案，为未来天然甲醇细胞工厂的改造提供了可行的研究策略。

关键词：甲醇生物转化天然甲醇细胞工厂合成生物学化学品生产

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壳聚糖-京尼平纳米凝胶体系交联动力学与应用

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高分子学报 2024年第3期55卷 275-286页

作者：赵欣悦李培通刘砚华胡冰刘勇刚陈全中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室长春130022 中国科学技术大学应用化学与工程学院合肥230026 南京农业大学食品科技学院南京210095

天然交联剂京尼平交联壳聚糖稀溶液可得到具有生物相容性的纳米凝胶.利用非对称流场流分离(AF4)对该纳米凝胶交联过程中的尺寸分布及结构演化进行系统研究,发现纳米凝胶分子量分布很宽,跨越3个数量级,但尺寸分布较窄.为探究该规律的普适... 详细信息

天然交联剂京尼平交联壳聚糖稀溶液可得到具有生物相容性的纳米凝胶.利用非对称流场流分离(AF4)对该纳米凝胶交联过程中的尺寸分布及结构演化进行系统研究,发现纳米凝胶分子量分布很宽,跨越3个数量级,但尺寸分布较窄.为探究该规律的普适性,系统研究了预聚物链的分子量以及交联剂浓度对于凝胶行为的影响.发现:(1)不同分子量预聚物得到的纳米凝胶具有相似的尺寸与分子量分布特征,其中相同分子量产物的特征尺寸会随着预聚物分子量的降低而减小,这一现象是由于达到相同尺寸时,低分子量预聚物形成凝胶支化程度更高造成的,这一结论也进一步通过分析比较反应程度与链内密度得到证实;(2)随着交联浓度的提高,凝胶特征尺寸先逐渐降低再逐渐升高.这是由于京尼平具有2个交联位点,交联分两步进行,尺寸降低是由于链内交联密度增加造成纳米凝胶网络结构塌缩,后续尺寸升高是由于第一步交联过度后,反而不利于第二步交联的进行;(3)制备的壳聚糖-京尼平纳米凝胶由于其尺寸的均一性和亲疏水平衡性,可作高效乳化剂制备Pickering乳液:仅需要0.57wt%的壳聚糖纳米凝胶就可以制备稳定的含油量可高达90%的Pickering乳液.

关键词：壳聚糖京尼平交联纳米凝胶场流分离高内相乳液

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