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聚苯基甲基硅氧烷分子量-折射率模型研究

化工学报 2024年第1期75卷 190-196页

作者：钟东霖介素云杜淼潘鹏举单国荣化学工程联合国家重点实验室浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058 浙江大学衢州研究院浙江衢州324000 浙江大学高分子科学与工程学系浙江杭州310058

聚硅氧烷是应用广泛的一种特种有机硅材料,折射率是衡量聚硅氧烷性能的重要指标。应用基团贡献法建立了适用于聚苯基甲基硅氧烷体系的分子量-折射率模型,结合自由体积理论对模型进行了修正。修正后的模型能够根据分子量和温度有效地预... 详细信息

聚硅氧烷是应用广泛的一种特种有机硅材料,折射率是衡量聚硅氧烷性能的重要指标。应用基团贡献法建立了适用于聚苯基甲基硅氧烷体系的分子量-折射率模型,结合自由体积理论对模型进行了修正。修正后的模型能够根据分子量和温度有效地预测聚苯基甲基硅氧烷的折射率,相对误差在±0.2%范围内。根据修正后的模型阐述了分子量、温度对折射率的影响:折射率随着分子量的增大而升高,最终趋于一定值;折射率随着温度的升高明显下降。研究结果可为高折射率聚硅氧烷的设计与合成提供参考。

关键词：基团贡献折射率模型聚苯基甲基硅氧烷分子量

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棉浆纤维素/质子型离子液体溶液的流变行为

纺织学报 2024年第5期45卷 10-18页

作者：马凯邓璐璐王学琳石国民邹光龙贵州民族大学化学工程学院贵州贵阳550025 西湖大学工学院浙江杭州310024

为实现棉浆纤维素的绿色、高效溶解,促进其高值化利用,以质子型离子液体([DBNH][Lev])为溶剂,制备了5种不同质量分数的纤维素/[DBNH][Lev]溶液;借助核磁共振技术研究了纤维素在离子液体中的溶解机制,测定了纤维素溶液在不同条件下的稳... 详细信息

为实现棉浆纤维素的绿色、高效溶解,促进其高值化利用,以质子型离子液体([DBNH][Lev])为溶剂,制备了5种不同质量分数的纤维素/[DBNH][Lev]溶液;借助核磁共振技术研究了纤维素在离子液体中的溶解机制,测定了纤维素溶液在不同条件下的稳态和动态流变行为,讨论了纤维素含量、温度和剪切速率等对均相聚合物溶液黏度的影响规律。结果表明:纤维素/[DBNH][Lev]溶液为典型的假塑性流体,对温度具有敏感性,且黏度随温度升高而降低;此外,该溶液在高频率下出现凝胶点,存在黏性流动为主的类液态向弹性形变为主的类固态转变,且温度越高转变点越向低频区移动,这为纤维素在离子液体中的流变响应提供理论基础,并对后续的纤维素加工工艺(如涂层、纺丝)提供技术指导。

关键词：棉浆纤维素质子型离子液体溶解流变行为 Cox-Merz定律黏弹性

超临界二氧化碳介质中晶圆清洗与选择性刻蚀研究进展

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化工学报 2024年第1期75卷 110-119页

作者：张泽欣郑伟中徐益升胡冬冬卓欣宇宗原孙伟振赵玲华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

随着集成电路特征尺寸的逐渐减小,器件结构会要求更高的纵横比,常规湿法清洗由于表面张力很难进入晶圆深沟槽结构内部,不能满足更细线条工艺要求和高深宽比结构,直接影响沟槽内的污染物去除效果;常规湿法刻蚀各向异性差、结构坍塌严重... 详细信息

随着集成电路特征尺寸的逐渐减小,器件结构会要求更高的纵横比,常规湿法清洗由于表面张力很难进入晶圆深沟槽结构内部,不能满足更细线条工艺要求和高深宽比结构,直接影响沟槽内的污染物去除效果;常规湿法刻蚀各向异性差、结构坍塌严重、深沟槽刻蚀效果不明显;而等离子体干法刻蚀则存在刻蚀速率慢、光刻胶脱落和黏附、结构损伤、废气处理等一系列问题。超临界清洗和刻蚀技术是最具有前景的环境友好、无损伤技术,能够耦合刻蚀、清洗与干燥工艺为一体,且可以循环使用,安全环保,是晶圆制造过程中常规清洗和刻蚀的首选替代技术。综述了超临界二氧化碳中晶圆清洗与选择性刻蚀的研究进展,重点介绍了超临界二氧化碳共溶剂、微乳液体系在光刻胶剥离以及含硅基底选择性蚀刻中的应用,展望了超临界二氧化碳晶圆清洗和刻蚀存在的问题和发展趋势。

关键词：晶圆清洗晶圆刻蚀超临界二氧化碳超临界流体微乳液

石墨负极颗粒对锂离子电池容量衰减及SEI膜生长影响的模拟研究

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化工学报 2024年第1期75卷 366-376页

作者：闻文王慧艳周静红曹约强周兴贵华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

以石墨为负极材料的锂离子电池在新能源领域应用广泛,但其长时间充放电循环后的容量衰减会显著缩短电池的使用寿命。负极表面固体电解质界面层(SEI)是影响电池循环寿命的主要因素之一,其生成反应除了受电解质组成和制备工艺影响外,还取... 详细信息

以石墨为负极材料的锂离子电池在新能源领域应用广泛,但其长时间充放电循环后的容量衰减会显著缩短电池的使用寿命。负极表面固体电解质界面层(SEI)是影响电池循环寿命的主要因素之一,其生成反应除了受电解质组成和制备工艺影响外,还取决于石墨负极材料的结构。基于SEI膜的生长动力学,构建了电池容量衰减模型,模拟计算了石墨负极颗粒粒径对于电池容量衰减及SEI膜生长过程的影响。结果表明,负极材料颗粒粒径越大,SEI膜厚增加速度越快,电池使用寿命显著降低;在充放电循环过程中,首次循环容量衰减速度最快,随着后期SEI膜厚的增加,老化速率减缓并趋于稳定;溶剂在SEI膜中的扩散系数和SEI层孔隙率的降低,会减缓电池容量衰减速度;溶剂通过SEI膜向内扩散至电极表面的步骤是SEI膜连续生长过程中的控速步骤。研究结果可为锂离子电池石墨电极涂层制备工艺优化提供基础知识及指导。

关键词：电化学锂离子电池数学模拟电极电解质界面石墨

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体外培养的神经元网络可塑性

生物化学与生物物理进展 2024年第5期51卷 1000-1009页

作者：邵琪孟维伟李晓红邵文威天津大学医学工程与转化医学研究院天津300072

神经元网络是大脑执行高级认知行为的结构基础,研究证明学习记忆及神经退行性疾病与神经元网络可塑性密切相关。因此,揭示调控和改变神经元网络可塑性的机制对理解神经系统信息交互以及疾病治疗具有重大意义。目前,基于微电极阵列(micro... 详细信息

神经元网络是大脑执行高级认知行为的结构基础,研究证明学习记忆及神经退行性疾病与神经元网络可塑性密切相关。因此,揭示调控和改变神经元网络可塑性的机制对理解神经系统信息交互以及疾病治疗具有重大意义。目前,基于微电极阵列(microelectrode array,MEA)培养的神经元网络是体外探究学习和记忆机制的理想模型,同时针对该模型的研究为预防和治疗神经退行性疾病提供了独特的视角。本文综述了基于MEA采集体外培养神经元网络的放电信号来构建功能网络的相关研究,分别从二维神经元网络和三维脑类器官发育,以及开环和闭环电刺激对神经元网络可塑性影响的角度,总结了体外培养神经元网络可塑性的相关研究,最后对该方向的应用前景进行了展望。

关键词：微电极阵列可塑性功能网络发育电刺激调控

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机械应力对巨噬细胞的功能调节作用及机制

生物化学与生物物理进展 2024年第5期51卷 1010-1022页

作者：张亚宁张艺扉天津大学医学工程与转化医学研究院天津300072

巨噬细胞作为先天免疫系统识别外界环境刺激的先锋,能够响应环境细微变化对自身功能实现适应性调节,在维持体内稳态和抵抗感染方面起关键作用。生理或病理组织微环境存在多种机械应力刺激,对巨噬细胞的免疫功能具有重要影响。本文围绕... 详细信息

巨噬细胞作为先天免疫系统识别外界环境刺激的先锋,能够响应环境细微变化对自身功能实现适应性调节,在维持体内稳态和抵抗感染方面起关键作用。生理或病理组织微环境存在多种机械应力刺激,对巨噬细胞的免疫功能具有重要影响。本文围绕机械应力对巨噬细胞的功能调节,从影响细胞行为和极化的角度综述,总结巨噬细胞机械应力感知及转导的分子机制,展望巨噬细胞力学生物学研究在组织工程、再生医学以及肿瘤免疫治疗领域的应用前景,为深入理解巨噬细胞功能可塑性提供有力支持。

关键词：力学生物学巨噬细胞机械力感知与转导

基于DFT的环己酮肟液相贝克曼重排机理研究

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化工学报 2024年第1期75卷 302-311页

作者：咸国义陈立芳漆志文华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

为了研究质子酸催化的环己酮肟液相贝克曼重排反应机理,使用密度泛函理论中的B3LYP-D3/6-31G(d)方法研究了反应中的过渡态内禀反应坐标,并使用SMD隐式溶剂模型模拟了液相环境。利用前线分子轨道和表面静电势确定了反应的主导因素,通过... 详细信息

为了研究质子酸催化的环己酮肟液相贝克曼重排反应机理,使用密度泛函理论中的B3LYP-D3/6-31G(d)方法研究了反应中的过渡态内禀反应坐标,并使用SMD隐式溶剂模型模拟了液相环境。利用前线分子轨道和表面静电势确定了反应的主导因素,通过频率计算获得了过渡态和中间体的Gibbs自由能,确定了速率控制步骤。重排反应不可逆,而水解可逆,环己酮肟先进行双分子重排,然后进行反向水解。低温下,少量水对反应影响较小,提出了环己酮肟最有可能发生双分子重排-水解反应路径。在乙腈溶剂中,静电效应是环己酮肟与质子发生亲电反应的主导因素,局部亲电/亲核性是质子化环己酮肟与水或环己酮肟发生亲核反应的主导因素。本研究有助于深入理解环己酮肟液相贝克曼重排过程,并为避免发生副反应的固体催化剂设计提供理论基础。

关键词：环己酮肟贝克曼重排催化化学反应反应机理

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自循环发酵过程周期性开关操控的设计和分析

高校化学工程学报 2024年第3期38卷 475-482页

作者：吴思辰翟持昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500

针对乙醇间歇发酵生产速率低、劳动强度大,连续发酵会带来基质损失,甚至可能导致系统失稳的问题,探讨了一种能自动进行周期开关操控的自循环发酵(SCF)方案,并期望通过理论分析与设计来提高发酵过程的生产强度,同时消除产物抑制诱导系统... 详细信息

针对乙醇间歇发酵生产速率低、劳动强度大,连续发酵会带来基质损失,甚至可能导致系统失稳的问题,探讨了一种能自动进行周期开关操控的自循环发酵(SCF)方案,并期望通过理论分析与设计来提高发酵过程的生产强度,同时消除产物抑制诱导系统失稳。具体地,从连续发酵模型稳定性分析出发,借助最优周期控制(OPC)理论给出SCF强化生产速率的必要性判据;进一步研究发现乙醇产物抑制作用会导致连续发酵系统失稳,并可有效缓解产物抑制作用,消除产物诱导失稳问题。模拟结果表明,生物乙醇的SCF生产模式可以缩短批次发酵时间、避免系统失稳。

关键词：产物抑制失稳最优周期控制自循环发酵提质增效

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介电弹性体驱动器:从分子、材料到器件

中国科学:化学 2024年

作者：陈哲琪罗英武浙江大学化学工程与生物工程学院化学工程联合国家重点实验室

介电弹性体是一类响应于外加电场而产生形变的智能高分子材料.因为其柔顺性、快速响应性和可寻址性,介电弹性体及其驱动器被视为一种具有广阔应用前景的人工肌肉技术.分子设计在各个尺度影响介电弹性体的性能:分子结构改变材料在电场下... 详细信息

介电弹性体是一类响应于外加电场而产生形变的智能高分子材料.因为其柔顺性、快速响应性和可寻址性,介电弹性体及其驱动器被视为一种具有广阔应用前景的人工肌肉技术.分子设计在各个尺度影响介电弹性体的性能:分子结构改变材料在电场下的极化能力,聚合物网络结构设计影响材料在力电耦合过程中的变形能力,影响器件制造的加工方式.本文结合本课题组在该领域的研究,从分子、材料和器件三个层次综述介电弹性体的设计原则.

关键词：介电弹性体人工肌肉介电极化力学性能柔性驱动器