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基于固液氧化还原靶向反应的能量存储技术:材料、器件及动力学

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化工学报 2024年第4期75卷 1222-1240页

作者：李云璇刘新悦陈熙刘文周明月蓝兴英中国石油大学(北京)碳中和未来技术学院北京102249 北京化工大学化学学院北京100029

随着双碳政策的推进和可再生能源的快速发展,能源存储技术成为解决能源转型和可持续发展的关键支撑。氧化还原液流电池(RFB)是一种用于大规模储能的电化学器件,具有设计灵活、存储容量大、循环寿命长、安全性高等特点。然而受氧化还原... 详细信息

随着双碳政策的推进和可再生能源的快速发展,能源存储技术成为解决能源转型和可持续发展的关键支撑。氧化还原液流电池(RFB)是一种用于大规模储能的电化学器件,具有设计灵活、存储容量大、循环寿命长、安全性高等特点。然而受氧化还原介质分子溶解度的限制,其能量密度相对较低,同时可实用化的体系较少。为解决这一问题,基于固液氧化还原靶向反应的能量存储技术应运而生。氧化还原靶向液流电池(RTFB)在提高能量密度的同时保持良好流动性,克服了传统RFB的限制。综述了近年来该技术在材料、器件及动力学方面的研究进展,包括各种材料的特点、器件的设计及性能以及动力学过程的表征与建模。最后总结当前研究的不足之处并展望未来发展趋势。

关键词：电化学氧化还原靶向反应氧化还原靶向液流电池电解液液流电池化学反应器

超分辨荧光显微镜中的解卷积技术及应用(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 314-329页

作者：赵唯淞黄园园韩镇谦曲丽颖李浩宇陈良怡哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150080 北京大学未来技术学院北京100871

超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制,使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下,对其功能与结构进行高精度动态记录,有望揭示更多重要的生命现象细节。然而,由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨... 详细信息

超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制,使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下,对其功能与结构进行高精度动态记录,有望揭示更多重要的生命现象细节。然而,由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨率、速度等不易兼得,所以解卷积作为一种最有效且直接的求解逆问题的框架,被广泛应用于增强超分辨显微镜的时空分辨率。研究人员聚焦于通过相应算法设计实现高质量显微图像的重建,在一定程度上克服了超分辨荧光显微镜的硬件限制,可以更好地恢复生物信息。本文首先介绍了解卷积方法的基本原理及其发展历程,接着列举了不同解卷积技术在不同模态下的重建原理和效果以及这些技术在生物学上的应用,最后总结了基于深度学习的解卷积方法在超分辨荧光显微镜技术上的最新进展和未来的发展潜力,并对包括傅里叶环相关的定量评估图像重建质量的方法的最新进展进行了阐述。

关键词：显微解卷积超分辨显微镜活细胞成像计算成像荧光显微镜

CO_(2)地质利用与封存中碳迁移及其相态分布规律

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天然气工业 2024年第4期44卷 56-67页

作者：胡婷芮振华油气资源与工程全国重点实验室·中国石油大学(北京) 中国石油大学(北京)碳中和未来技术学院

CO_(2)地质利用与封存技术是“双碳”战略下重要的碳减排手段,前人的研究多集中于地质利用方面,而对地层的碳封存潜力尤其是CO_(2)矿化潜力的定量评价存在不足。为此,通过程序开发手段,将闪蒸计算加入开源的反应溶质运移模拟软件中,利... 详细信息

CO_(2)地质利用与封存技术是“双碳”战略下重要的碳减排手段,前人的研究多集中于地质利用方面,而对地层的碳封存潜力尤其是CO_(2)矿化潜力的定量评价存在不足。为此,通过程序开发手段,将闪蒸计算加入开源的反应溶质运移模拟软件中,利用改进后的软件建立了松辽盆地大情字井油田H59区块的三维地质模型,通过历史拟合注采过程校正模型地层参数,最后采用校正后模型量化表征了不同注入阶段及注采结束后CO_(2)迁移与相态转化的时空演化过程。研究结果表明:①在油藏CO_(2)混相驱条件下,CO_(2)在注入井端的小范围内呈现气相,在接触到油相前缘后,CO_(2)受浮力影响减弱,在垂向上逐渐趋于均匀分布,并向开采井端均匀推进;②气水同注阶段与注气阶段均有超过70%注入的CO_(2)溶解于油相,但气水同注阶段溶解于水相的CO_(2)含量明显增加;③注采结束后的相态演化特征表现为溶解水相CO_(2)逐渐转变为矿物相,而溶解油相CO_(2)存在转变为游离态气相的趋势;④注采结束后,主要矿化过程为绿泥石及铁白云石溶解产生铁、钙离子,与碳酸根离子结合构成方解石和菱铁矿等沉淀矿物(固碳矿物),而主要溶解矿物有钾长石、钙蒙脱石、铁白云石及绿泥石。结论认为,基于现场实测数据,利用嵌入闪蒸计算的CO_(2)地质利用与封存组分模拟软件,提高了对CO_(2)迁移及分布相态规律的进一步认识,研究结果对实现注CO_(2)高效提高采收率与封存具有重要指导意义。

关键词： CO_(2)地质利用与封存软件开发碳迁移 CO_(2)分布相态矿物固相封存

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催化裂化再生器二氧化碳原位富集工艺研究

石油炼制与化工 2024年第1期55卷 208-217页

作者：黎春霖赵云鹏石孝刚蓝兴英高金森中国石油大学(北京)重质油全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)碳中和未来技术学院

催化裂化装置的碳排放占炼油厂全部碳排放的30%~50%,再生烟气作为二氧化碳(CO_(2))的主要来源,具有烟气流量大、CO_(2)浓度低的特点,导致传统的再生燃烧后捕集工艺操作成本高。为高效低成本捕集CO_(2),结合再生烟气处理流程特点,提出了... 详细信息

催化裂化装置的碳排放占炼油厂全部碳排放的30%~50%,再生烟气作为二氧化碳(CO_(2))的主要来源,具有烟气流量大、CO_(2)浓度低的特点,导致传统的再生燃烧后捕集工艺操作成本高。为高效低成本捕集CO_(2),结合再生烟气处理流程特点,提出了再生器CO_(2)原位富集工艺。采用计算流体力学模拟和流程模拟对该工艺的可行性进行了详细分析,并讨论了新工艺对原有设备的潜在影响。研究结果表明,CO_(2)原位富集工艺可以保证再生器内气固两相的正常流化,并将再生烟气中CO_(2)体积分数富集到85%以上,理论干烟气CO_(2)体积分数可达到93%以上。再生烟气组分浓度的改变对后续余热锅炉、烟机、省煤器、脱硫脱硝塔等关键设备影响较小,无需更换现有设备。该研究将为再生烟气CO_(2)富集和捕集提供新的工艺思路。

关键词：催化裂化再生器二氧化碳原位富集

磁分离技术和纳米金比色法用于嗜碱性粒细胞活化试验研究

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材料导报 2024年第9期38卷 249-255页

作者：王迎迎刘永欣沈倩付婵余昌敏东南大学附属中大医院南京210009 南京工业大学柔性电子(未来技术)学院南京210009

嗜碱性粒细胞活化试验是一种安全、高效的诊断过敏疾病技术,成为临床体外诊断过敏疾病的主要方法之一。目前,嗜碱性粒细胞活化试验主要是利用流式细胞术对细胞进行检测,这种方法通常存在检测时间长、操作繁琐和成本高等缺点。针对这些问... 详细信息

嗜碱性粒细胞活化试验是一种安全、高效的诊断过敏疾病技术,成为临床体外诊断过敏疾病的主要方法之一。目前,嗜碱性粒细胞活化试验主要是利用流式细胞术对细胞进行检测,这种方法通常存在检测时间长、操作繁琐和成本高等缺点。针对这些问题,本研究开发了一种表面修饰HLA-DR抗体的磁珠分离体系,将其与过敏患者的外周血共孵育5 min后,利用磁性分离技术,筛选出表面含有HLA-DR标记物的细胞。测试结果表明,筛选后的嗜碱性粒细胞在全血中的细胞占比从0.2%提升到11.5%,嗜碱性粒细胞活化试验检测灵敏性得到了有效提高。进一步地,本研究构建了CD63适配体修饰的金纳米粒子检测体系,利用CD63适配体特异性识别活化后的嗜碱性粒细胞表面的CD63抗体,使金纳米粒子在嗜碱性粒细胞表面聚集,溶液颜色由红色转变为蓝紫色,实现对激活的嗜碱性粒细胞可视化比色检测,为临床开展嗜碱性粒细胞活化试验提供了新的方法。

关键词：比色法金纳米粒子嗜碱性粒细胞激活实验磁分离适配体

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时域相干拉曼散射技术浅析(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 135-144页

作者：余乔智祁亚峰熊汗青北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心北京100871

相干拉曼散射(CRS)技术作为一种重要的无标记化学成像技术,通过相干激发分子协同振动对拉曼散射信号进行增益,显著地提高了成像速度,广泛应用于材料学、生物化学、肿瘤诊断、药代动力学等领域。超快脉冲激光器的出现实现了亚皮秒持续时... 详细信息

相干拉曼散射(CRS)技术作为一种重要的无标记化学成像技术,通过相干激发分子协同振动对拉曼散射信号进行增益,显著地提高了成像速度,广泛应用于材料学、生物化学、肿瘤诊断、药代动力学等领域。超快脉冲激光器的出现实现了亚皮秒持续时间的脉冲输出,使得通过脉冲激发实现大量振动模式的同步相干激发成为新的CRS实现途径。从相干拉曼散射基本原理出发,介绍时域相干拉曼散射的主要实现途径,着重讨论时域受激拉曼散射(SRS)和时域相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)的最新进展与应用。

关键词：拉曼光谱技术相干拉曼散射受激拉曼散射相干反斯托克斯拉曼散射时域频域

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利用声动力作用诱导细胞焦亡的肝癌治疗方式

四川大学学报（医学版） 2024年第5期55卷 1329-1335页

作者：张妮丝戴志飞北京大学未来技术学院生物医学工程系北京100871

肝癌是导致全球癌症相关死亡的主要原因之一,然而,目前所有肝癌治疗方案都无法实现完全治愈。近年来,关于细胞焦亡的研究在癌症治疗领域备受关注。细胞焦亡是一种炎性细胞死亡,与活性氧(ROS)导致的氧化应激密切相关,诱导细胞焦亡可以抑... 详细信息

肝癌是导致全球癌症相关死亡的主要原因之一,然而,目前所有肝癌治疗方案都无法实现完全治愈。近年来,关于细胞焦亡的研究在癌症治疗领域备受关注。细胞焦亡是一种炎性细胞死亡,与活性氧(ROS)导致的氧化应激密切相关,诱导细胞焦亡可以抑制肿瘤增殖并提高肿瘤的免疫响应性,被认为是用于开发新的肿瘤治疗方案的治疗机制。声动力疗法(SDT)协同使用声敏剂和低强度聚焦超声,产生具有细胞毒性的ROS,具有一定的肝癌治疗优势和潜力。然而,目前利用SDT的肝癌治疗仍停留在临床前研究阶段,其具体的超声治疗条件、生物学效应及作用机制尚不完全清晰。本文将从细胞焦亡在肝癌治疗中的潜力,SDT产生ROS以治疗癌症的机制和SDT在临床和基础研究中的进展等方面,探讨利用SDT强迫肿瘤中积累超过细胞毒性阈值的ROS,促进细胞发生焦亡,提高机体对肿瘤的免疫反应响应率,以及SDT诱导细胞焦亡的机制在癌症治疗中的应用前景,从而为SDT治疗肝癌的临床转化提供更多理论参考和实验依据。

关键词：声动力治疗超声肝癌细胞焦亡免疫治疗综述

改进型密集阵列全聚焦成像算法的碳纤维复合材料板损伤定位研究

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仪器仪表学报 2024年第6期45卷 120-132页

作者：刘增华王美灵朱艳萍鲁朝静何存富北京工业大学信息科学技术学院北京100124 北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

本文针对各向异性碳纤维复合材料板的损伤定位问题,提出改进型密集阵列全聚焦成像方法。首先,考虑碳纤维复合材料板的各向异性,通过实验分析超声导波在板中的传播特性,得到沿不同传播方向的群速度值。其次,对密集型传感器阵列的参数进... 详细信息

本文针对各向异性碳纤维复合材料板的损伤定位问题,提出改进型密集阵列全聚焦成像方法。首先,考虑碳纤维复合材料板的各向异性,通过实验分析超声导波在板中的传播特性,得到沿不同传播方向的群速度值。其次,对密集型传感器阵列的参数进行分析和优化研究,分别对不同阵列参数即阵元间距和阵元数量进行指向性函数的数值分析,优化阵列的参数,以保证阵列主瓣较窄、旁瓣较低且无栅瓣。然后,提出了一种考虑碳纤维复合材料板各向异性的改进型密集传感器阵列板结构缺陷定位算法。使用超声导波在碳纤维复合材料板中沿不同传播方向的群速度值,对全聚焦算法进行修正,并利用虚拟聚焦原理对板结构进行全聚焦成像。最后,通过布置碳纤维复合材料孔洞损伤实验,对基于密集阵列全聚焦成像方法的定位精度进行分析。实验结果表明,改进型密集阵列全聚焦成像算法的定位精度为1.00 mm,相较于使用单一群速度值,该方法在定位孔洞损伤缺陷时具有更高的精度。

关键词：碳纤维复合材料超声导波密集阵列全聚焦成像算法

3D打印连续纤维复合材料工艺、结构优化研究进展

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力学进展 2024年第2期54卷 391-425页

作者：叶红玲董永佳毛鹏琪肖扬解佳琳北京工业大学力学系北京100124

连续纤维增强复合材料由于优异的比强度、比刚度、可设计性和轻量化特质,日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐.3D打印技术的发展改变了连续纤维复合材料结构的生产制造流程,使复杂结构的自由成型成为可能,为先进结构材料提供了巨... 详细信息

连续纤维增强复合材料由于优异的比强度、比刚度、可设计性和轻量化特质,日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐.3D打印技术的发展改变了连续纤维复合材料结构的生产制造流程,使复杂结构的自由成型成为可能,为先进结构材料提供了巨大的设计空间.为充分发挥先进材料性能优势和3D打印成型灵活性,研究人员分别从材料性能和结构设计出发,探索与3D打印连续纤维复合材料相适应的设计制造一体化解决方案,实现产品创新设计和性能提升.本文系统性地回顾了面向连续纤维复合材料性能分析、工艺改进和结构优化的研究工作,结合研究实践对连续纤维复合材料的结构多尺度优化方法进行总结分析,并对未来先进材料结构设计实时化、功能化、智能化的发展趋势进行探讨和展望.

关键词：连续纤维复合材料 3D打印力学性能工艺优化多尺度优化