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接枝多胺聚合物制备大孔阴离子交换色谱介质及其蛋白吸附行为评价

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色谱 2024年第4期42卷 360-367页

作者：姜泽平郭旺李子炀侯恒扬霍文迪王佳一马磊靳海波黄永东张荣月北京石油化工学院新材料与化工学院燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室北京102617 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190

以环氧活化聚甲基丙烯酸酯大孔微球(FastSep-epoxy)为基质,通过接枝聚(烯丙基胺)(PAA)制备了大孔阴离子交换色谱介质(FastSep-PAA)。考察了介质的合成条件对离子交换容量(IC)及蛋白结合容量的影响,发现IC随PAA浓度、反应时间和溶液pH的... 详细信息

以环氧活化聚甲基丙烯酸酯大孔微球(FastSep-epoxy)为基质,通过接枝聚(烯丙基胺)(PAA)制备了大孔阴离子交换色谱介质(FastSep-PAA)。考察了介质的合成条件对离子交换容量(IC)及蛋白结合容量的影响,发现IC随PAA浓度、反应时间和溶液pH的增加均表现为增长趋势;同时结合蛋白吸附容量的变化选择了最优合成条件。通过扫描电子显微镜观察介质的表面形貌,发现其孔隙连通性较好,且接枝前后介质孔道结构无明显变化,PAA配基密度对介质结构无明显影响。此外,通过压汞法和氮气吸附法测定接枝前后不同介质的孔径尺寸和孔径分布情况,并考察该类介质的孔径与蛋白吸附行为的关系,发现其蛋白结合容量未出现随介质孔径尺寸增加而显著下降的现象,且孔径尺寸增加更有利于蛋白在介质内部传质。在126 cm/h的流速下FastSep-PAA介质的原始孔径(即FastSep-epoxy的孔径)为400 nm时的蛋白动态结合容量(DBC)最高(70.3 g/L),该孔径下介质比表面积大,蛋白可吸附位点较多;原始孔径为700 nm及以下的介质蛋白DBC均随流速增加而均有一定下降;原始孔径为1000 nm的介质蛋白DBC几乎不受流速影响,流速由126 cm/h增加至628 cm/h时蛋白DBC仅下降3.5%,且在628 cm/h的流速下能保持57.7 g/L,蛋白分子在该孔径下的扩散速率受限较小,传质性能优异,这一特性表明该类大孔聚合物阴离子交换色谱介质在蛋白高通量分离中具有较大的优势。

关键词：大孔聚合物微球阴离子交换色谱介质接枝法蛋白结合容量

含环糊精丙烯酸酯共聚物智能抗菌涂层的制备及应用

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涂料工业 2024年第9期54卷 23-29页

作者：高大海李双宋芯蕊陈弘哲戴玉华于建香张优北京石油化工学院新材料与化工学院特种弹性体复合材料北京市重点实验室北京102617

研制先进智能抗菌涂层对于防治医疗器械、公共环境的细菌污染具有重要意义。将丙烯酸烷基酯与甲基丙烯酸酯基团功能化的β-环糊精(β-CD)和膦酸酯与作为共聚单体,通过自由基聚合制备具有主客体相互作用和较强黏附性的丙烯酸酯共聚物涂... 详细信息

研制先进智能抗菌涂层对于防治医疗器械、公共环境的细菌污染具有重要意义。将丙烯酸烷基酯与甲基丙烯酸酯基团功能化的β-环糊精(β-CD)和膦酸酯与作为共聚单体,通过自由基聚合制备具有主客体相互作用和较强黏附性的丙烯酸酯共聚物涂层。小分子抗菌剂百里香酚(THY)可作为客体分子被包合至共聚物中β-CD结构单元的空腔中。由于主客体作用的可逆性,共聚物涂层在弱酸性(pH=5)条件下发挥智能缓释作用,实现小分子抗菌剂逐步释放。结果表明:智能抗菌涂层对大肠杆菌(***)和金黄色葡萄球菌(***)的生长有明显抑制作用。特别当β-CD在共聚物中的质量分数达到45%时,涂层对***的抑菌率接近100%。此外涂层对多种基材均有优异的附着力,拉开法附着力可达10 MPa以上。这类共聚物涂层的制备为开发智能抗菌涂层提供了有效策略。

关键词：主客体相互作用智能涂层抗菌涂层附着力控制释放

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防压疮异形气囊枕垫及人体外压感知方法研究

机械设计 2024年第4期41卷 158-163页

作者：曹莹瑜王瑃黄军芬王伟毛雪松王阔北京石油化工学院机械工程学院北京102617

为解决规则形气囊枕垫设计算法不足及气囊外表面薄膜压力传感器的透气性和稳定性问题,提出一种防压疮异形气囊枕垫及基于气囊内压-高度模型的人体外压感知方法,通过建立异形气囊的压力-高度-外部载荷模型,测量异形气囊内压力和气囊高度... 详细信息

为解决规则形气囊枕垫设计算法不足及气囊外表面薄膜压力传感器的透气性和稳定性问题,提出一种防压疮异形气囊枕垫及基于气囊内压-高度模型的人体外压感知方法,通过建立异形气囊的压力-高度-外部载荷模型,测量异形气囊内压力和气囊高度,实现人体外压的推算和稳定感知,以及仰卧或俯卧位的压疮防治。试验结果表明:外压力误差为0.85 N,满足智能防压疮枕垫的压力控制精度。采用人体外压感知方法进行压力感知,避免采用压力薄膜传感器,为重症患者创造更舒适、更安全的护理环境。

关键词：压力检测气囊枕垫气囊模型压疮预防

基于粒子群算法优化支持向量回归的电火花加工工艺指标预测模型

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电加工与模具 2024年第5期 21-25,30页

作者：寇鹏远王伟刘建勇罗学科李殿新张慧杰北京石油化工学院机械工程学院北京102617

基于电火花加工过程中放电参数与表面粗糙度之间呈非线性关系,难以找到合适的电参数进行加工,提出了一种基于粒子群算法优化支持向量回归(PSO-SVR)的电火花加工工艺参数预测模型。研究结果表明,PSO-SVR在测试集上的均方根误差(RMSE)为0.... 详细信息

基于电火花加工过程中放电参数与表面粗糙度之间呈非线性关系,难以找到合适的电参数进行加工,提出了一种基于粒子群算法优化支持向量回归(PSO-SVR)的电火花加工工艺参数预测模型。研究结果表明,PSO-SVR在测试集上的均方根误差(RMSE)为0.302,决定性系数(R^(2))为0.994,较传统SVR模型(RMSE为0.577,R^(2)为0.981)有显著提升,验证了PSO算法优化SVR参数的有效性。对原始数据进行预处理,并基于优化后的数据训练PSO-SVR模型,结果显示:经过数据预处理的PSO-SVR模型在测试集上的RMSE进一步降至0.255,R^(2)提高至0.996,预测精度和泛化能力均得到增强。

关键词：支持向量回归粒子群算法电火花加工工艺参数表面粗糙度

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石墨烯纳米带的热输运性能研究

化工新型材料 2024年第6期52卷 126-131页

作者：刘远超徐一帆邵钶蒋旭浩李耑北京石油化工学院机械工程学院北京102617

基于分子动力学模拟方法,研究了本征石墨烯纳米带的尺寸效应以及存在空位、N掺杂、B掺杂缺陷时,温度、缺陷浓度和不同缺陷类型对石墨烯纳米带热输运性能的综合影响,深入研究了石墨烯纳米带的声子热输运机理。结果表明:本征石墨烯纳米带... 详细信息

基于分子动力学模拟方法,研究了本征石墨烯纳米带的尺寸效应以及存在空位、N掺杂、B掺杂缺陷时,温度、缺陷浓度和不同缺陷类型对石墨烯纳米带热输运性能的综合影响,深入研究了石墨烯纳米带的声子热输运机理。结果表明:本征石墨烯纳米带的热导率在400K时为107.0W/(m·K),且均随长度和宽度的增加而增加。当缺陷和温度混合效应存在时,由于声子散射和高频声子的激发,使热导率均会随浓度和温度的增加而下降。同时,不同缺陷类型在同一温度下,空位缺陷在低浓度时对热导率影响较大,但在高浓度时掺杂缺陷影响显著。其中N掺杂的影响强于B掺杂,这是由于不同原子的质量不同造成的。研究结果有助于调控石墨烯热输运特性,可为微纳电子器件的高效散热提供理论指导。

关键词：石墨烯纳米带热输运缺陷温度分子动力学模拟

CH_(4)水合物在SDS和CTAB溶液中的生成特性研究

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原子与分子物理学报 2024年第3期41卷 176-181页

作者：赵婷婷刘远超狄子淳关斌蒋旭浩徐一帆北京石油化工学院机械工程学院北京102617

为探究不同促进剂在甲烷水合物生成过程的微观作用机理,选取动力学促进剂十二烷基硫酸钠(SDS)和热力学促进剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为添加剂,采用分子动力学方法研究其对甲烷水合物生成速率的影响.通过分析势能变化、均方位移、... 详细信息

为探究不同促进剂在甲烷水合物生成过程的微观作用机理,选取动力学促进剂十二烷基硫酸钠(SDS)和热力学促进剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为添加剂,采用分子动力学方法研究其对甲烷水合物生成速率的影响.通过分析势能变化、均方位移、径向分布函数、分子簇生长速率,发现质量分数为0.9%SDS、1.2%SDS、1.2%CTAB、1.6%CTAB的溶液均可促进水合物生成.质量分数为1.2%的SDS溶液水合物生长速率最快,且SDS促进效果优于CTAB.通过分析甲烷分子密度分布云图,发现呈阴性的SDS分子头部基团吸附了大量甲烷分子,水分子受挤压向中间聚集;CTAB含氮的头部基团朝向均相溶液,包含在不稳定的水合物笼中,形成半笼型水合物.相比之下,CTAB溶液中水合物含气率更高.

关键词：分子动力学模拟甲烷水合物生成速率 SDS CTAB

基于激光超声机械零件内部缺陷的表征方法研究

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应用激光 2024年第5期44卷 141-153页

作者：张昊楠程砺锋曹建树王伟高群勇北京石油化工学院机械工程学院北京102617

机械零件稳定运行是保证安全生产的关键,内部缺陷是造成机械零件失效的主要因素,但目前针对机械零件内部缺陷的定位定量表征较为困难。为实现对内部缺陷参数的定位定量表征,提出一种基于激光超声无损检测表征内部缺陷参数方法。采用有... 详细信息

机械零件稳定运行是保证安全生产的关键,内部缺陷是造成机械零件失效的主要因素,但目前针对机械零件内部缺陷的定位定量表征较为困难。为实现对内部缺陷参数的定位定量表征,提出一种基于激光超声无损检测表征内部缺陷参数方法。采用有限元仿真结合实验验证的方法,研究内部缺陷与激光超声波作用机理,得到内部缺陷的位置、深度、长度和角度等参数定位定量表征方法。实验结果表明,采用脉冲反射法可以准确表征内部缺陷参数,通过A扫实验对内部缺陷深度定量表征,相对误差小于5%;通过B扫实验对内部缺陷长度定量表征,相对误差小于4%;通过A扫和B扫相结合的方式,实现对内部缺陷角度的定量表征。研究结果表明,基于激光超声无损检测表征内部缺陷参数方法可以实现内部缺陷参数定位定量表征,具有较高的检测精度,同时提出一种内部缺陷角度表征的新方法,可用于机械零件内部缺陷的检测。

关键词：激光超声内部缺陷定位表征定量表征无损检测

基于KD-ICP算法的机器人拆解目标三维点云配准方法

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科学技术与工程 2024年第21期24卷 9025-9032页

作者：沈晨薛龙李万祺郑黎明吴成龙邹勇北京石油化工学院机械工程学院北京102617

随着中国核能产业发展,大量在役涉核装置运行过程中出现的事故和隐患需要通过涉核机器人进行远程处置,部分事故处置需对出险装置进行精确拆解,基于三维重建视觉图像定位是其关键技术之一。针对核应急事故中待拆解目标的精确重建,开展三... 详细信息

随着中国核能产业发展,大量在役涉核装置运行过程中出现的事故和隐患需要通过涉核机器人进行远程处置,部分事故处置需对出险装置进行精确拆解,基于三维重建视觉图像定位是其关键技术之一。针对核应急事故中待拆解目标的精确重建,开展三维点云配准方法研究,在配准算法总体流程基础上设计出三维点云配准算法,利用高斯滤波进行点云数据去噪,提出一种兼顾点云信息完整性和算法效率的K维迭代最近点(K-dimensional iterative closest points,KD-ICP)算法,利用点快速特征直方图(fast point feature histograms,FPFH)和主成分分析(principal component analysis,PCA)实现特征点提取并降低点云数据量,使用全等四点集(4-points congruent sets,4PCS)进行点云粗配准,采用KD-ICP算法实现点云精配准。在所搭建的拆解机器人试验平台上,针对管、板及涉核装置模拟体等测试对象,对所提出的配准算法进行试验分析与评价,与其他3种常规算法的对比试验表明,所提出的点云算法在相同的条件下均方根误差最小,运行时间最短,具有更高的点云配准效率及较好的鲁棒性,为复杂拆解目标的三维重建及精确定位奠定了基础。

关键词：三维点云点云配准 KD-ICP算法拆解机器人

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管道全位置焊接机器人结构设计与运动学分析

机电工程 2024年第8期41卷 1489-1499页

作者：冯传智罗雨许耀波王庆林任飞燕于俊杰苏佳毅焦向东北京石油化工学院机械工程学院北京102617

现有管道全位置自动焊接设备自由度少,无法模仿高级焊工运条手法,从而影响到焊接质量。针对这一问题,设计了一款基于协作机械臂的管道全位置焊接机器人,并进行了运动学分析。首先,根据焊接机器人的结构特点,采用模块化思想对机器人进行... 详细信息

现有管道全位置自动焊接设备自由度少,无法模仿高级焊工运条手法,从而影响到焊接质量。针对这一问题,设计了一款基于协作机械臂的管道全位置焊接机器人,并进行了运动学分析。首先,根据焊接机器人的结构特点,采用模块化思想对机器人进行了功能模块划分,功能模块包括柔性导轨、行走底盘、六轴协作机械臂和模块间的快锁机构四个部分;然后,根据D-H法建立了运动学方程,结合Robotic Toolbox和MATLAB完成了焊接机器人的建模和运动学仿真;最后,采用蒙特卡洛法对焊接机器人的工作空间进行了可视化分析。研究结果表明:理论上,基于协作机械臂的管道焊接机器人可完成管道壁厚为755 mm、焊缝宽度为310 mm的焊接任务,并且运动学模型正确、结构设计合理,可以满足管道全位置焊枪姿态调整的功能需求。

关键词：全位置焊接机器人协作机械臂管道焊接质量结构设计运动学仿真工作空间验证 D-H法