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医用导管抗菌涂层的研究进展

表面技术 2024年第16期53卷 51-67页

作者：王瑞麟赖长洪何孟泽何金枚刘岚兰王松刘伟强深圳清华大学研究院生物医用材料及植入器械实验室广东深圳518057 清华大学机械工程系北京100084 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055

导管相关性感染(CRI)作为目前常见的医院获得性感染之一,导致死亡率和发病率增加,极大影响了医疗质量与患者健康,避免导管在植介入人体时产生感染已成为临床共性问题。细菌定植形成的生物膜是造成导管相关感染的主要原因,通过在医用导... 详细信息

导管相关性感染(CRI)作为目前常见的医院获得性感染之一,导致死亡率和发病率增加,极大影响了医疗质量与患者健康,避免导管在植介入人体时产生感染已成为临床共性问题。细菌定植形成的生物膜是造成导管相关感染的主要原因,通过在医用导管表面设计功能性涂层来限制细菌定植及生物膜形成能有效避免感染。本文从防污改性、杀菌改性及防污-杀菌改性3个方面综述了近年来医用导管表面改性策略。防污改性一般通过将亲水的非离子型聚合物(如聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮)以及两性离子聚合物制备在材料表面防止细菌及蛋白质黏附。杀菌改性根据机制可分为接触灭杀、释放灭杀和多机制联合灭杀,主要通过将杀菌剂接枝或负载在材料表面来赋予表面杀菌能力。防污-杀菌改性主要通过制备复合材料及聚合物刷、构建自适应表面及亲水聚合物负载杀菌剂等方式使表面同时具备防污及杀菌的能力。最后,在上述综述基础上对医用抗菌导管存在的问题进行了分析和展望,以期为制备应用于临床的高性能医用抗菌导管提供参考。

关键词：导管相关性感染医用导管表面改性抗菌策略多机制抗菌生物膜

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平面双向多功能加载试验装置研制与应用

建筑结构学报 2024年第8期45卷 216-229页

作者：樊健生刘入瑞丁然清华大学土木工程系北京100084

为了对新型材料和新型结构的二维基本受力单元开展试验研究、提出精准的非线性本构模型、加快新型材料和新型结构在工程中的推广应用,基于对美、日、德等国相关试验装备的调研分析,研发了一种薄膜试验机——平面双向加载试验装置(planar... 详细信息

为了对新型材料和新型结构的二维基本受力单元开展试验研究、提出精准的非线性本构模型、加快新型材料和新型结构在工程中的推广应用,基于对美、日、德等国相关试验装备的调研分析,研发了一种薄膜试验机——平面双向加载试验装置(planar bi-directional element tester,PBET),设计并制作了自平衡刚架系统、能够有效削弱边缘约束的加载系统、能够实现复杂加载工况和路径的控制系统以及功能丰富的量测系统等。利用PBET完成了配筋UHPC单元单向受拉试验、素UHPC单元双向受拉试验、素UHPC单元拉压耦合试验、单钢板钢筋混凝土单元拉压耦合试验、双钢板钢筋混凝土单元拉压耦合试验,结果表明:PBET装置能够对素UHPC、配筋UHPC、单钢板混凝土和双钢板混凝土等多种结构单元开展包括单向受拉、双向受拉、双向拉压耦合等多种工况的测试,并实现顺序加载、比例加载以及加载路径转换等功能,从而为UHPC、ECC等新型材料以及钢板混凝土等新型结构的一维和二维基本受力性能及本构关系研究提供支撑。

关键词：平面双向加载试验装置加载路径 UHPC/ECC结构钢板混凝土结构

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土木工程设计公式智能发现方法

建筑结构学报 2024年第7期45卷 80-88页

作者：陈培尧王琛丁然樊健生清华大学土木工程系北京100084

土木工程智能计算技术具有高准确性和高效性,但由于黑盒性质,其结果难以被研究者与工程师理解,阻碍了其在以安全性为首要原则的实际工程中的推广应用。为此,提出一种基于量纲分析与工程先验知识的设计公式智能发现方法,通过智能计算技... 详细信息

土木工程智能计算技术具有高准确性和高效性,但由于黑盒性质,其结果难以被研究者与工程师理解,阻碍了其在以安全性为首要原则的实际工程中的推广应用。为此,提出一种基于量纲分析与工程先验知识的设计公式智能发现方法,通过智能计算技术自动从试验数据中识别出影响材料与构件性能的关键特征,并智能生成量纲平衡、物理含义清晰、力学可解释性高的设计计算公式。基于符号回归表达式树建立了考虑量纲约束的公式智能生成模型,能够保证公式的力学合理性;研发了针对多力学-几何变量场景的归一化方法与基于谱聚类和决策树的工程特征分段算法,进一步提高了模型的稳定性和准确性。以配筋水泥基材料连梁的受剪承载力为例验证该方法的有效性,结果表明:智能生成的公式相较于人工经验公式计算结果准确性提高61.3%,拟合相关性提高23.3%,相关系数达0.90,性能优异;此外,与传统符号回归方法相比,智能生成的公式不仅更为准确,且具有量纲正确性,工程泛化能力更强;同时,有助于揭示力学机理,加速新材料、新结构从试验到设计方法的落地转化流程。

关键词：土木工程设计公式人工智能符号回归力学可解释性

激光焊接及焊后热处理K439B合金的显微组织与力学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 905-917页

作者：李郑张振林吴爱萍张明军康举刘瞿赵玥陈晶阳清华大学机械工程系北京100084 清华大学先进材料加工技术教育部重点实验室北京100084 西南交通大学材料科学与工程学院成都610031 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084 北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095 北京石油化工学院北京能源工程先进连接技术高等学校工程研究中心北京102617

对应用于发动机涡轮上的新型镍基合金K439B进行激光焊接实验,研究焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响。半定量分析结果表明,热处理后接头各区域γ′相均发生长大,一次γ′相和二次γ′相半径分别约为25和150 nm。力学性能测试结... 详细信息

对应用于发动机涡轮上的新型镍基合金K439B进行激光焊接实验,研究焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响。半定量分析结果表明,热处理后接头各区域γ′相均发生长大,一次γ′相和二次γ′相半径分别约为25和150 nm。力学性能测试结果表明,焊后热处理可使焊缝区硬度提高约HV 100,由γ′相提供的临界恢复剪应力从4.8 MPa提高到92 MPa;另一方面,热处理后接头的抗拉强度和屈服强度与母材的相当,大量碳化物的存在导致接头在拉伸过程中优先断裂于母材处。

关键词：镍基高温合金激光焊接 γ'相碳化物显微组织力学性能

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煤气化灰渣制备活性炭及其CO吸附分离研究

洁净煤技术 2024年

作者：元宁李嘉张晋玲张建胜清华大学山西清洁能源研究院清华大学能源与动力工程系

我国煤气化灰渣产量大，传统上以堆存和填埋为主要处置方式。常规处理方法不仅加速了资源消耗，而且带来了昂贵的后期处理成本，不符合我国固废处置减量化、资源化和无害化的政策。煤气化灰渣是原煤在气化炉中经高温气化后排出的废弃物... 详细信息

我国煤气化灰渣产量大，传统上以堆存和填埋为主要处置方式。常规处理方法不仅加速了资源消耗，而且带来了昂贵的后期处理成本，不符合我国固废处置减量化、资源化和无害化的政策。煤气化灰渣是原煤在气化炉中经高温气化后排出的废弃物，含有一定量的未燃碳，可作为活性炭制备的重要原料。本文以煤气化细渣为碳源，浮选得到精炭后采用化学活化法制备活性炭，通过考察碱炭比、活化时间和活化温度等条件，得到碱炭比为1、活化时间为60 min、活化温度为900℃的最佳制备工艺条件，在该条件下得到的活性炭比表面积为326.77 m2/g，298 K下的CO2吸附量为20.63 cm3/g，CO2/N2（15/85）吸附选择性为38.5，较浮选精炭有显著提升。采用低温氮吸附（BET）、粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、CO2/N2吸附和分离穿透测试等手段对样品进行了结构和性能表征，结果表明活化后得到的活性炭多孔环境更为丰富，尤其是微孔和介孔数量增加明显，羟基和羧基官能团数量也有所增加，促使其CO2吸附性能较原始材料显著提升，能有效用于CO2的捕集。

关键词：煤气化灰渣浮选精炭活性炭气体吸附性能 CO 捕集

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微反应器内阳离子聚合研究进展

化工学报 2024年第4期75卷 1302-1316页

作者：何宇航谢丹吕阳成清华大学化学工程系化学工程联合国家重点实验室北京100084

阳离子聚合是制备高分子材料的重要方法之一。因阳离子聚合反应活性高、可控性差,采用传统的方式对其进行深入研究难度往往很大。微反应器技术因其优异的过程控制能力在阳离子聚合研究中表现出得天独厚的优势。本文介绍了微反应器内传... 详细信息

阳离子聚合是制备高分子材料的重要方法之一。因阳离子聚合反应活性高、可控性差,采用传统的方式对其进行深入研究难度往往很大。微反应器技术因其优异的过程控制能力在阳离子聚合研究中表现出得天独厚的优势。本文介绍了微反应器内传统阳离子聚合和活性阳离子聚合的研究进展,论述了微反应器对提高异丁烯、乙烯基醚类单体阳离子聚合反应可控性、反应效率以及机理研究的重要作用,探讨了阳离子聚合体系和装备理性设计的方向。

关键词：微反应器过程控制阳离子聚合活性聚合理性设计

盾尾注浆材料硬化特性对隧道和地层力学响应影响的有限元模拟研究

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北京工业大学学报 2024年第6期50卷 711-723页

作者：路德春刘竹根林庆涛孔凡超杜修力北京工业大学岩土与地下工程研究所北京100124 清华大学土木工程系北京100084

为了探究注浆材料硬化和注浆压力的消散过程对软土地层和隧道衬砌受力变形的影响,以青岛某地铁隧道为背景,考虑盾构机与土体相互作用、衬砌-注浆层-土体相互作用,以及注浆材料硬化和注浆压力消散过程,基于ABAQUS有限元平台建立了盾构施... 详细信息

为了探究注浆材料硬化和注浆压力的消散过程对软土地层和隧道衬砌受力变形的影响,以青岛某地铁隧道为背景,考虑盾构机与土体相互作用、衬砌-注浆层-土体相互作用,以及注浆材料硬化和注浆压力消散过程,基于ABAQUS有限元平台建立了盾构施工精细化的有限元数值仿真模型,并利用实测地层沉降和隧道衬砌的收敛变形验证了数值模型的合理性。同时,对注浆材料初凝时间分别为0、2、6、12 h的数值模型进行了计算,获得了地层和隧道衬砌受力变形随注浆材料硬化过程的发展规律,以及注浆材料硬化特性对地层和隧道衬砌受力变形的影响规律。模拟结果表明:盾尾注浆8 h以内,地层的沉降和水平位移以及隧道衬砌的围岩压力和内力增加显著,注浆时间超过8 h后增加变得缓慢;注浆材料的初凝时间越长,地表沉降、地层水平位移和竖向位移则越大;衬砌拱顶和拱腰的径向收敛越大,拱底径向收敛则越小;衬砌的轴力和弯矩在注浆8 h以内增加显著。

关键词：盾构施工盾尾注浆硬化过程注浆压力消散有限元数值模拟地层变形衬砌力学响应

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微反应器中连续还原胺化反应的研究进展

化工进展 2024年第1期43卷 186-197页

作者：张家昊李盈盈徐彦琳尹佳滨张吉松清华大学化学工程系化学工程联合国家重点实验室北京100084

还原胺化反应是一种把醛(酮)转化为胺类物质的有效方法。还原胺化反应路径复杂,影响因素众多,合适的反应条件能够提升反应效率和选择性。本文总结了还原胺化反应常见的催化体系及催化剂、溶剂、温度、底物性质以及氨/水/酸的加入对反应... 详细信息

还原胺化反应是一种把醛(酮)转化为胺类物质的有效方法。还原胺化反应路径复杂,影响因素众多,合适的反应条件能够提升反应效率和选择性。本文总结了还原胺化反应常见的催化体系及催化剂、溶剂、温度、底物性质以及氨/水/酸的加入对反应的影响。基于这些影响因素,进一步介绍了连续微反应器技术在还原胺化过程中的应用,总结了以伯胺/仲胺/叔胺为目标产物的连续还原胺化过程、以硝基化合物为原料的连续还原胺化过程、酶催化及无催化剂的连续还原胺化过程。微反应器中的温度控制、传质强化和停留时间分布能进一步实现反应强化和选择性提升。基于微反应器的连续还原胺化技术及该技术与新型催化材料的结合有望在胺类物质的生产领域扮演越来越重要的角色。

关键词：还原胺化多相反应微反应器连续合成催化剂

铂基氧还原催化剂:从单晶电极到拓展表面纳米材料

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化工学报 2024年第4期75卷 1256-1269页

作者：孙铭泽黄鹤来牛志强清华大学化学工程系化学工程联合国家重点实验室北京100084

开发低成本、高性能的氧还原铂基催化剂仍然是目前推动质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化进程的重要方向。在拓展单晶电极表面的相关研究中,活性金属铂的原子排布、应力应变、周边配位环境等因素都被认为对氧还原的性能具有重要影响。然... 详细信息

开发低成本、高性能的氧还原铂基催化剂仍然是目前推动质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化进程的重要方向。在拓展单晶电极表面的相关研究中,活性金属铂的原子排布、应力应变、周边配位环境等因素都被认为对氧还原的性能具有重要影响。然而,在规整表面的单晶电极上得到的经验并不能完全指导纳米催化剂的设计,这是因为纳米颗粒存在着尺寸效应带来的活性-利用率的矛盾关系。通过在纳米尺度上模拟单晶电极的性质,构造纳米薄膜材料及二维晶面可控的纳米材料,可以一定程度上实现拓展表面性质。结合本课题组的研究工作,本文总结了拓展表面催化剂用于氧还原反应的理论和实验结果,探讨了纳米催化剂的发展和目前存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。

关键词：氧还原燃料电池单晶电极纳米催化剂电化学氢