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构建“合成生物学”课程群培养面向生物制造的复合型创新人才

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生物工程学报 2024年第9期40卷 3296-3304页

作者：谭高翼张立新张敬宇王启要吴辉庄英萍欧阳立明朱国良王馨叶刘雪婷华东理工大学生物工程学院上海200237

合成生物学(Synthetic Biology)作为一门新兴学科,广受关注且发展迅速,深刻影响着整个生命科学及工程技术领域的发展。与此同时,随着新工科建设的发展,加快培养复合型创新人才是对我国高等教育提出的新任务和新使命。在合成生物学蓬勃... 详细信息

合成生物学(Synthetic Biology)作为一门新兴学科,广受关注且发展迅速,深刻影响着整个生命科学及工程技术领域的发展。与此同时,随着新工科建设的发展,加快培养复合型创新人才是对我国高等教育提出的新任务和新使命。在合成生物学蓬勃发展的背景下,华东理工大学组建了以微生物药物发现和生物制造为核心内容的“合成生物学课程群”。授课团队首先对合成生物学相关的上下游课程体系进行了梳理,随后在原有课程基础上,扩充了合成生物学系列核心课程,课程群不仅涵盖了合成生物学的学科理论和前沿技术,同时锚定了上下游学科。此外,课程群还依托国家重点实验室的国内外名师讲座,并利用学科创新引智基地(“111计划”)雄厚的海外教授资源,致力于提高学生的创新能力。在课程群及授课团队的助力下,学生不仅积极参加合成生物学国际基因工程机器大赛(internationalgeneticengineering machine competition,iGEM)并连续获奖,而且有多人申请专利并参与发表科研论文等。组建合成生物学课程群为培养具有创新能力的复合型人才提供一定的示范。

关键词：合成生物学课程群复合型创新人才国际基因工程机器大赛

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带功能手柄的二苯并呫吨类染料(EC5)用于生物成像

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化工学报 2024年第4期75卷 1687-1696页

作者：李紧张晓东邱杨挺姚成鲁锡存魏茹薇罗潇钱旭红杨有军华东理工大学药学院上海200237 华东师范大学化学与分子工程学院上海200241

短波红外光谱区(大于800 nm)的荧光团目前广泛用于生物医学领域,理想的染料应明亮、光化学稳定性高、生物相容性好并且易于衍生以便引入功能性基团。开发了一种具有双可修饰位点的二苯并呫吨类近红外荧光染料EC5,可用于荧光成像。以7-溴... 详细信息

短波红外光谱区(大于800 nm)的荧光团目前广泛用于生物医学领域,理想的染料应明亮、光化学稳定性高、生物相容性好并且易于衍生以便引入功能性基团。开发了一种具有双可修饰位点的二苯并呫吨类近红外荧光染料EC5,可用于荧光成像。以7-溴-2-萘酚为起始原料,通过高效的5步级联反应得到EC5,并由核磁共振氢谱、碳谱、高分辨质谱及X射线衍射鉴定。EC5在二氯甲烷中最大吸收和发射波长分别为871 nm和923 nm,荧光亮度高达38715,荧光寿命为0.70 ns。同时测试了EC5在极性溶剂中的聚集性、光化学稳定性,结果表明:EC5即使高达100μmol/L也不会出现聚集现象,高功率880 nm激光持续照射仍能保持吸光度几乎不变,同时高浓度生物活性物质亦不会使EC5染料降解,说明其具有优异的抗聚集性、抗光漂白能力及化学稳定性。最后使用EC5对BALB/c小鼠进行了高时空分辨的荧光成像以及防伪书写,说明EC5在近红外荧光活体成像领域具有广泛的应用前景。

关键词：近红外分子合成有机化合物染料成像

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D类干粉灭火剂传热行为有限元模拟的可行性

化学工程 2024年第9期52卷 78-84页

作者：周宏宇乔建江华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 华东理工大学安全工程咨询中心上海200237

为了探究有限元模拟对D类干粉灭火剂传热行为预测的可行性,采用实验和数值模拟方法,以吸热速率、温升速率和吸热量为表征指标,考察不同加热方式、3种热物性参数和不同粒径条件下的实验结果和模拟结果。结果表明:在不同加热方式、不同热... 详细信息

为了探究有限元模拟对D类干粉灭火剂传热行为预测的可行性,采用实验和数值模拟方法,以吸热速率、温升速率和吸热量为表征指标,考察不同加热方式、3种热物性参数和不同粒径条件下的实验结果和模拟结果。结果表明:在不同加热方式、不同热物性参数和不同粒径条件下,模拟预测结果变化趋势与实验结果变化趋势均呈现良好的一致性,可以准确反映不同灭火组分在特定性能上的优劣、大小和极值关系;2种加热方式下的模拟结果与实验结果误差不超过10.33%,不同热物性参数条件下的模拟结果与实验结果误差不超过12.51%,不同粒径条件下的模拟结果与实验结果误差不超过5.57%;有限元模拟可为D类干粉灭火剂研制提供快捷的组分筛选和性能评定的方法。

关键词： D类干粉灭火剂传热热物性参数数值模拟

基于芯棒校准探头定位误差的齿轮精度在线测量

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计量学报 2024年第9期45卷 1291-1299页

作者：汪发汪中厚陈铭治杨勇明吴云龙宋美琪上海理工大学机械工程学院

主流的齿轮测量设备大都通过参考球进行探头位置校准，相较于参考球，芯棒不仅安装与操作方便，同时还可以检测机床的静态精度。因此对开发的新型齿轮磨床进行齿轮在线测量时，采用芯棒进行探头校准来实现齿轮测量。为了提高探头定位精... 详细信息

主流的齿轮测量设备大都通过参考球进行探头位置校准，相较于参考球，芯棒不仅安装与操作方便，同时还可以检测机床的静态精度。因此对开发的新型齿轮磨床进行齿轮在线测量时，采用芯棒进行探头校准来实现齿轮测量。为了提高探头定位精度，初步利用最小二乘法（least square method, LSM）拟合芯棒中心来进行探头定位，并在此基础上使用基于AitkenΔ2迭代的算法来补偿LSM的定位误差，进而实现探头位置校准。该方法将非线性拟合迭代过程用线性收敛的数值序列代替，不仅具有较快的收敛速度，同时数值趋于稳定。通过齿廓偏差评估实验证明了该方法的有效性，可对其他齿轮测量时的探头位置校准提供参考。

关键词：几何量计量芯棒探头位置校准齿廓偏差评估在线测量

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冲击速度对单晶镍层裂行为的影响规律及作用机制

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物理学报 2024年第16期73卷 118-129页

作者：王路生罗龙刘浩杨鑫丁军宋鹍路世青黄霞重庆理工大学机械工程学院重庆400054 西南科技大学环境与资源学院绵阳621000

为了阐明冲击速度对单晶镍冲击层裂行为的影响机理,采用非平衡分子动力学方法获得了不同冲击速度下单晶镍自由面的速度、径向分布函数、原子晶体结构、位错和孔洞演化过程.结果表明单晶镍层裂行为的临界冲击速度为1.5 km/s,当冲击速度U_... 详细信息

为了阐明冲击速度对单晶镍冲击层裂行为的影响机理,采用非平衡分子动力学方法获得了不同冲击速度下单晶镍自由面的速度、径向分布函数、原子晶体结构、位错和孔洞演化过程.结果表明单晶镍层裂行为的临界冲击速度为1.5 km/s,当冲击速度U_(p)≤1.5 km/s时,层裂机制为经典层裂损伤,而U_(p)>1.5 km/s时表现出微层裂损伤.相比经典层裂,微层裂下孔洞数量显著增加,分布更为分散,应力区域宽.分析了冲击速度对经典层裂损伤行为(U_(p)≤1.5 km/s)的影响,并获得了相应的层裂强度,当U_(p)=1.3 km/s时,发生层裂强度突变.单晶镍的层裂强度与层错、相变和位错机制共同作用.随着位错形核和发射位错数量增加,导致层裂强度先下降.当冲击速度U_(p)1.3 km/s,层裂强度主要由BCC相变机制影响,其相变机制为相变路径为FCC→BCT→BCC的马氏体相变机制.本文揭示了冲击速度对层裂损伤和断裂影响规律及作用机制,可为镍基材料在极端冲击条件下的防护应用提供理论基础.

关键词：冲击速度单晶镍层裂相变分子动力学

基于多传感器信号的主轴回转误差在线回归预测方法研究

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计量学报 2024年第9期45卷 1300-1313页

作者：迟玉伦宋卓阳王国强姚磊上海理工大学机械工程学院

通过对主轴回转误差形成机理分析，基于多传感器信号构建了主轴回转误差回归预测模型。首先，使用LMD分解方法和皮尔逊相关系数算法对主轴回转误差密切相关的主轴前轴承振动信号、主轴电流信号和前轴承声发射信号进行特征量提取和寻优... 详细信息

通过对主轴回转误差形成机理分析，基于多传感器信号构建了主轴回转误差回归预测模型。首先，使用LMD分解方法和皮尔逊相关系数算法对主轴回转误差密切相关的主轴前轴承振动信号、主轴电流信号和前轴承声发射信号进行特征量提取和寻优降维，克服了以往机床主轴回转误差预测中原始信号类型过于单一的问题。其次，针对各监测信号与机床主轴回转误差之间的非线性问题，利用支持向量机模型特有的RBF核函数实现多输入量下的非线性预测、找到数据之间的复杂关系，但模型中宽度系数σ、惩罚因子C和不敏感损失系数ε的有效确定是建立其RBF核函数的难题，为此建立了基于粒子群算法的支持向量机模型对主轴回转误差进行回归预测。再次，为评价该模型的有效性，提出了基于均方误差、平均绝对误差和决定系数的主轴回转误差回归预测模型评价方法。最后，使用i5m4数控加工中心对上述预测模型进行了实验研究，结果表明：该PSO-SVM回归预测模型的均方误差为0.19%,平均绝对误差为4.58%,决定系数为0.923 7,相对于优化前模型，该PSO-SVM回归预测模型可准确有效实现主轴回转误差的预测。

关键词：几何量计量主轴回转误差多传感器信号 PSO-SVM LMD 皮尔森相关系数

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小冲杆试验技术测试国产800HT合金高温蠕变性能研究

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机械强度 2024年第4期46卷 999-1003页

作者：江涛关凯书钟继如华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

通过小冲杆蠕变测试技术,研究了国产高温镍铬铁合金800HT的高温蠕变性能。分别采用欧洲标准CWA 15267推荐方法(CWA方法)以及全经验关联方法(EFS方法)和改进Chakrabarty方法(MCH方法)对小冲杆蠕变试验数据进行处理。并对比了单轴蠕变试... 详细信息

通过小冲杆蠕变测试技术,研究了国产高温镍铬铁合金800HT的高温蠕变性能。分别采用欧洲标准CWA 15267推荐方法(CWA方法)以及全经验关联方法(EFS方法)和改进Chakrabarty方法(MCH方法)对小冲杆蠕变试验数据进行处理。并对比了单轴蠕变试验结果与小冲杆蠕变试验的结果。结果表明,采用CWA方法处理800HT合金的小冲杆蠕变数据要优于EFS和MCH转换方法。在拟合800HT合金单轴蠕变数据时,考虑了屈服状态蠕变激活能Q_(c)^(∗)的Wilshire函数与800HT蠕变数据关联效果较好。利用小冲杆蠕变试验技术,能够满足确定国产800HT合金的高温蠕变性能的要求。

关键词： 800HT 镍铬铁合金小冲杆蠕变试验持久试验 Larson⁃miller 方法 Wilshire 方法

真空电弧熔炼FeCoNiCrMnAl_(0.5)(Si_(0.5))高熵合金的摩擦学性能

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中国表面工程 2024年第3期37卷 157-164页

作者：柳建彭振王海斗李静仝永刚肖翊陆军装甲兵学院再制造工程研究中心北京100072 安徽理工大学机械工程学院淮南232001 长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410114

高熵合金相较于传统合金可以同时具备高强度、高硬度以及出色的耐腐蚀性和耐高温性能,具有广阔的工业应用前景。元素及其含量是高熵合金组织性能的最直接影响因素,为探究非金属元素对FeCoNiCrMnAl_(0.5)高熵合金耐磨性的影响,采用真空... 详细信息

高熵合金相较于传统合金可以同时具备高强度、高硬度以及出色的耐腐蚀性和耐高温性能,具有广阔的工业应用前景。元素及其含量是高熵合金组织性能的最直接影响因素,为探究非金属元素对FeCoNiCrMnAl_(0.5)高熵合金耐磨性的影响,采用真空电弧熔炼技术制备FeCoNiCrMnAl_(0.5)(Si_(0.5))高熵合金铸锭,研究Si元素对高熵合金微观组织结构、硬度及干摩擦学性能的影响。试验发现,FeCoNiCrMnAl_(0.5)合金铸锭物相为单一FCC相结构,组织呈现等轴树枝晶特点,晶粒大小为20~30μm;FeCoNiCrMnAl_(0.5)Si_(0.5)铸锭物相由FCC+BCC相组成,晶粒尺寸为10~20μm;FeCoNiCrMnAl_(0.5)铸锭硬度较低仅为185.8 HV0.1,FeCoNiCrMnAl_(0.5)Si_(0.5)铸锭硬度可达到750.7 HV0.1,其抗磨损性能相比FeCoNiCrMnAl_(0.5)也提升超过10倍。这表明Si元素能促使高熵合金物相结构由FCC向BCC转变,同时具有细化晶粒,大幅提升高熵合金的硬度与抗磨损性能作用。Si元素的作用对高熵合金具有普遍的适用性,可为高熵合金涂层耐磨性的强化提供参考。

关键词： CoCrFeNi基高熵合金真空电弧熔炼耐磨性

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团聚物与凸起结构柔性振动筛板碰撞解聚特性

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 530-537,620,621页

作者：牛雪梅唐建张志宏熊晓燕太原科技大学机械工程学院太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

为了促进潮湿细粒煤团聚物的解聚,提出将凸起结构筛板用于物料的筛分。首先,采用挤压壁面法构建了潮湿细粒团聚物模型,仿真分析了团聚物在不同筛板上的碰撞解聚过程及解聚程度;其次,通过单因素和响应面分析法研究了凸起结构参数对团聚... 详细信息

为了促进潮湿细粒煤团聚物的解聚,提出将凸起结构筛板用于物料的筛分。首先,采用挤压壁面法构建了潮湿细粒团聚物模型,仿真分析了团聚物在不同筛板上的碰撞解聚过程及解聚程度;其次,通过单因素和响应面分析法研究了凸起结构参数对团聚物碰撞解聚程度的影响性能,对凸起结构参数进行了优化;最后,通过筛分试验对比了物料在普通筛板和凸起结构筛板的解聚性能。结果表明:凸起结构能提高潮湿细粒团聚物的解聚程度,其参数对团聚物的解聚性能有显著影响;平均垂直应力σyy、液桥断裂百分比DR、平均偏心距离Ad和膨胀速度Ue随凸起结构下底a、上底b的增加呈非单调变化,与高h的变化呈正比;响应面分析得到凸起结构各参数对解聚程度的影响显著性依次为h>b/a>a;通过对凸起结构参数优化,团聚物的解聚程度最高可提升13.4%。

关键词：潮湿细粒团聚物碰撞解聚凸起结构筛板离散元仿真响应面分析