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基于分子动力学的热化学储能过程中CaO/Ca(OH)_(2)分子扩散机制研究

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高等学校化学学报 2024年第5期45卷 71-80页

作者：房意李英杰张友浩任宇韩奎华赵建立山东大学能源与动力工程学院高效储能及氢能利用山东省工程研究中心济南250061

在CaO/Ca(OH)_(2)热化学储能过程中,CaO晶粒的结构演变会影响材料的储能和机械性能.本文通过分子动力学模拟研究了热化学储能过程中CaO/Ca(OH)_(2)晶粒中分子的扩散强度和晶格结构的变化.结果表明,脱水反应过程中Ca(OH)_(2)分子的运动... 详细信息

在CaO/Ca(OH)_(2)热化学储能过程中,CaO晶粒的结构演变会影响材料的储能和机械性能.本文通过分子动力学模拟研究了热化学储能过程中CaO/Ca(OH)_(2)晶粒中分子的扩散强度和晶格结构的变化.结果表明,脱水反应过程中Ca(OH)_(2)分子的运动符合体扩散机制.其中,O/H原子的扩散指前因子为7.9×10^(-8)m^(2)/s,而Ca原子的扩散指前因子仅为4.7×10^(-8) m^(2)/s,O/H的快速扩散破坏了材料原有的晶格结构,使得脱水后CaO的结晶度降低.在水合反应过程中,CaO晶粒外层分子的扩散指前因子为3.2×10^(-8) m^(2)/s,为内层分子的2.5倍,CaO分子扩散符合表面扩散机制.由于水合过程中CaO分子的整体扩散强度较弱,因此对CaO晶格结构影响较小.从分子层面揭示了CaO/Ca(OH)_(2)分子在热化学储能过程中的扩散机制.

关键词：氧化钙/氢氧化钙热化学储能氧化钙晶粒机械性能分子扩散分子动力学模拟

钙改性水葫芦基生物炭吸附水中敌草隆的效能与机理

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化工进展 2024年第8期43卷 4630-4641页

作者：刘玉灿高中鲁徐心怡纪现国张岩孙洪伟王港烟台大学土木工程学院山东烟台264005 烟台大学环境与材料工程学院山东烟台264005

以水葫芦为原料、CaCl_(2)为改性剂,通过一步热解法制备了钙改性水葫芦基生物炭(CWHBC),基于表征技术分析了其表面形貌、比表面积、孔径分布、官能团组成等物化性能,并探究了其吸附去除水中敌草隆的效能与机理。结果表明,CWHBC比未改性... 详细信息

以水葫芦为原料、CaCl_(2)为改性剂,通过一步热解法制备了钙改性水葫芦基生物炭(CWHBC),基于表征技术分析了其表面形貌、比表面积、孔径分布、官能团组成等物化性能,并探究了其吸附去除水中敌草隆的效能与机理。结果表明,CWHBC比未改性生物炭(WHBC)具有更大的比表面积、更丰富的孔隙结构、更多的含氧官能团、更强的亲水性,这些物化性能的改变增强了生物炭的吸附能力。CWHBC对水中敌草隆的吸附符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,表明该吸附以单层化学吸附为主,主要吸附机理为氢键作用、π-π作用和表面络合。单因素试验结果表明,CWHBC在各种条件下均具有良好的吸附性能,采用0.2mol/LHCl对其进行5次吸附/解吸循环后的吸附容量仍高达初次吸附容量的94.62%。因此,使用一步热解法制备的CWHBC可有效去除水中敌草隆,且具有较好的环境适应能力和重复使用性能。该研究提供了一种低成本、高效的吸附材料,能有效实现水葫芦的资源化利用,具有良好的工程应用前景与潜力。

关键词：生物炭钙改性吸附剂敌草隆吸附动力学机理

复杂地形六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪与避障控制

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兵工学报 2024年第1期45卷 166-183页

作者：刘江涛周乐来李贻斌山东大学控制科学与工程学院山东济南250014 智能无人系统教育部工程研究中心山东济南250014

为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法,针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题,提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型,以模型预测控制算法为基础,引入比例-积分-... 详细信息

为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法,针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题,提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型,以模型预测控制算法为基础,引入比例-积分-微分补偿控制器,抑制动态滞后引起的跟踪误差,设计速度与转向角动态反馈补偿,以应对地形扰动对轨迹跟踪的影响。分析机器人运动过程中障碍物的避碰问题,设计可求解避障轨迹的避障规划器,通过轨迹跟踪系统对局部避障轨迹进行跟踪控制,实现机器人的轨迹跟踪和自动避碰。对轨迹跟踪算法和避障算法进行仿真实验。实验结果表明:在典型工况下,机器人可完成凹形斜坡、凸形斜坡和凹凸地形正弦型轨迹跟踪控制和静态与动态障碍物避碰,验证了新方法的有效性。

关键词：六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪控制模型预测控制 PID补偿控制避障控制

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基于ICEEMDAN的近断层地震动识别方法改进

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 217-227页

作者：刘震吕均琳马兴亮山东工商学院管理学科与工程学院山东烟台264005 常州工学院土木建筑工程学院江苏常州213032

近断层地震动严重威胁重要结构的安全,然而地震动波形复杂导致近断层地震动识别困难,经典Baker识别方法因采用小波技术,而存在母小波与潜在脉冲差异过大,致使识别产生误差。针对该问题,利用具有自适应噪声的完全集成经验模式分解(ICEEMD... 详细信息

近断层地震动严重威胁重要结构的安全,然而地震动波形复杂导致近断层地震动识别困难,经典Baker识别方法因采用小波技术,而存在母小波与潜在脉冲差异过大,致使识别产生误差。针对该问题,利用具有自适应噪声的完全集成经验模式分解(ICEEMDAN)对Baker方法进行改进,改进方法利用白噪声对信号分解过程进行辅助,从而增强了信号分析方法对地震动这类复杂信号的应对能力。为提高改进方法的识别效率和质量,对太平洋工程抗震中心数据库中的3 655条地震动进行识别。结果表明,由于ICEEMDAN技术的加入改进后的地震动识别方法共识别出192条近断层地震动,比经典Baker方法则识别出的163条近断层地震动多识别出17.79%的近断层地震动。为进一步探讨识别出的近断层地震动的近断层特性,从地震反应谱和地震损伤入手进行分析,两种方式获得近断层地震动反应谱长周期反应剧烈、峰值周期高,有明显的近断层特征;在地震损伤方面,以一典型钢管混凝土拱桥为案例,对两种方式识别出的近断层地震动及远场地震动进行地震响应计算。结果表明,两种方法获得的近断层地震动有着极为相似的地震损伤规律,且均较远场地震动的损伤有明显的增加。综上,两种方法识别出的近断层地震动均有明显的近断层特性,而基于ICEEMDAN技术的改进方法增加了17.79%的近断层地震动数量,将ICEEMDAN技术引入可以利用该技术较强的鲁棒性,从而对波形较为复杂的速度脉冲进行识别,进而在不降低近断层地震动识别质量的前提下,提升Baker识别方法的识别效率和准确性。

关键词：近断层地震动识别方法经验模态分解小波分解地震损伤

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局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能

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岩土力学 2024年第3期45卷 750-758,787页

作者：厉超庄培芝李利平张思峰周冲山东建筑大学交通工程学院山东济南250101 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹... 详细信息

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹性动力学理论,推导LRMB带隙计算的解析式,分析橡胶垫、混凝土参数对LRMB带隙特性的影响规律。基于轨道交通地面振动实测数据,探讨LRMB的隔振效果。研究结果表明:LRMB表面波带隙产生主要与其竖向振动有关,基于该模式建立的带隙计算方法是准确的;LRMB橡胶垫厚度增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB橡胶垫宽度增大,带隙起始频率升高,带隙宽度减小;LRMB混凝土质量增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB原胞数量增多,隔振效率提升,隔振效率达到20~25 dB;以济南轨道交通1号线工程为例,采用LRMB后地面振动衰减可达70%~80%,验证了LRMB的良好隔振性能。

关键词：声学超材料表面波波屏障带隙特性隔振性能

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非金属PE管材氢气-甲烷渗透研究进展

材料导报 2024年第16期38卷 258-268页

作者：郑度奎李敬法宇波黄志强张引弟刘翠伟赵杰韩东旭长江大学石油工程学院武汉430100 北京石油化工学院机械工程学院并氢能研究中心北京102617 中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院山东青岛266580

采用非金属聚乙烯(PE)管道输送纯氢和掺氢天然气可有效避免金属管道的氢脆。但由于材料特性,PE管道在输送过程中存在一定程度的气体渗漏,造成能源浪费和引发安全问题。为选择合适的PE管材和确定输送条件,需深入揭示氢气/甲烷在PE材料中... 详细信息

采用非金属聚乙烯(PE)管道输送纯氢和掺氢天然气可有效避免金属管道的氢脆。但由于材料特性,PE管道在输送过程中存在一定程度的气体渗漏,造成能源浪费和引发安全问题。为选择合适的PE管材和确定输送条件,需深入揭示氢气/甲烷在PE材料中的渗透扩散机理和了解研究方法。本文以文献调研的方式,在微观角度从溶解和扩散两方面揭示了气体在PE材料中的渗透机理;综述了常用于研究氢气、甲烷和氢气/甲烷混合气体在PE材料中溶解、扩散和渗透性能的常用实验方法和数值模拟方法的研究进展,其中实验方法主要有膜渗透实验法和全尺寸渗透实验法,数值模拟方法主要有分子动力学模拟法和数学模型法。根据研究进展,讨论并指出了实验方法和数值模拟方法中存在的问题,并针对当前研究的不足指出了未来的研究重点和发展趋势。本文可为纯氢及掺氢天然气在PE管道中的安全输送提供参考。

关键词：氢气聚乙烯管道渗透性能溶解度系数扩散系数实验研究分子动力学模拟

白藜芦醇通过SIRT1/PGC-1α影响牛肌管细胞线粒体生物发生和肌纤维类型转化

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食品科学 2024年第4期45卷 1-9页

作者：张静月董鹏程左惠心梁荣蓉毛衍伟张一敏杨啸吟罗欣朱立贤山东农业大学食品科学与工程学院国家牛肉加工技术研发专业中心山东泰安271018

以牛肌管细胞为研究对象,通过添加白藜芦醇探究其对牛肌管细胞肌纤维类型转化的影响及其作用机制。通过噻唑蓝法和比色法对细胞活力和相关代谢酶活力进行测定,对成肌调节因子、肌球蛋白重链(myosin heavy chains,MyHCs)以及线粒体生物... 详细信息

以牛肌管细胞为研究对象,通过添加白藜芦醇探究其对牛肌管细胞肌纤维类型转化的影响及其作用机制。通过噻唑蓝法和比色法对细胞活力和相关代谢酶活力进行测定,对成肌调节因子、肌球蛋白重链(myosin heavy chains,MyHCs)以及线粒体生物发生相关分子的基因和蛋白表达量进行测定。结果表明,白藜芦醇处理显著提高了Myf5、Myf6、MyoG和MyoD的基因表达水平(P<0.05),促进了牛肌管细胞分化。白藜芦醇处理显著提高了慢肌纤维蛋白(slow MyHC)的表达,降低了快肌纤维蛋白(fast MyHC)表达,同时上调了MyHC I和MyHC IIa基因表达水平,下调了MyHC IIx和MyHC IIb基因表达水平(P<0.05)。白藜芦醇还能显著提高牛肌管细胞中的琥珀酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶活性,降低乳酸脱氢酶活性(P<0.05),此外,白藜芦醇显著提高了沉默信息调节因子1(silent information regulator 1,SIRT1)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1α,PGC-1α)、核呼吸因子(nucleus respiratory factors,NRF)-1、线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)的基因和蛋白表达水平(P<0.05)。添加SIRT1抑制剂6-氯-2,3,4,9-四氢-1H-咔唑-1-甲酰胺(1H-carbazole-1-carboxam,EX527)后,显著削弱了白藜芦醇诱导的肌纤维类型转化(P<0.05),白藜芦醇对SIRT1、PGC-1α、NRF-1和TFAM的基因和蛋白表达的促进作用被EX527显著削弱(P<0.05)。综上所述,白藜芦醇通过激活SIRT1/PGC-1α信号通路促进线粒体生物发生,进而促进牛肌管肌纤维类型的转化。

关键词：白藜芦醇牛肌管细胞沉默信息调节因子1/过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α 肌纤维类型转化线粒体生物发生

UV-B对设施油桃叶片叶绿素生物合成的影响

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园艺学报 2024年第6期51卷 1332-1344页

作者：田歌刘建廷高传彩赵雪惠樊永信李森张寒啸陈修德李玲李冬梅山东农业大学园艺科学与工程学院山东果蔬优质高效生产协同创新中心山东泰安271018 潍坊学院种子与设施农业工程学院山东潍坊261061

为明晰桃叶片叶绿素生物合成过程中对紫外线B(Ultraviolet B,UV-B)辐照响应的关键步骤,以设施栽培的‘中油5号’油桃(Prunus persica ***)7年生树为试材,自花后7 d开始,每天8:30—9:30补充适宜剂量(由前期试验筛出,约1.44 k J·m-2·d-1... 详细信息

为明晰桃叶片叶绿素生物合成过程中对紫外线B(Ultraviolet B,UV-B)辐照响应的关键步骤,以设施栽培的‘中油5号’油桃(Prunus persica ***)7年生树为试材,自花后7 d开始,每天8:30—9:30补充适宜剂量(由前期试验筛出,约1.44 k J·m-2·d-1)的UV-B直至果实采收,以正常生长、未补充UV-B辐照的植株为对照,对生育期内叶片叶绿素生物合成过程中前体物质、中间产物和叶绿素含量以及关键酶活性的动态变化进行了探究。结果表明,在叶绿素合成第一阶段中,UV-B辐照通过提升前体物质δ–氨基酮戊酸(ALA)合成关键酶——谷氨酸酯–1–半醛2,1–氨基变位酶(GSA-AM)的活性,增加了ALA的积累量,为生物合成的开始奠定物质基础。在第二阶段中,UV-B提高了胆色素原脱氨酶(PBGD)的活性,促进了羟甲基胆色素原的合成,为后续产物尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)的合成提供底物,使得整个生育期内叶片中粪卟啉原Ⅲ(CoprogenⅢ)和原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)的含量显著提升。UV-B辐照后第三阶段的Mg–螯合酶(Mg CH)和Mg–原卟啉Ⅸ单甲基酯环化酶(Mg PEC)等关键酶的活性显著升高,各中间产物Mg–原卟啉Ⅸ(Mg PⅨ)、Mg–原卟啉Ⅸ甲酯(Mg PME)、联乙烯原叶绿素酸酯、原叶绿素酸酯(Pchlide)、叶绿素酸酯a(Chlide a)、叶绿素酸酯b(Chlide b)含量均得到提升,最后产物叶绿素的含量也显著高于对照。可见UV-B辐照影响叶绿素生物合成的主要关键步骤为前体物质ALA的合成、羟甲基胆色素原的合成、UrogenⅢ向CoprogenⅢ的转化、Mg2+插入ProtoⅨ及其后等4个步骤,且对叶绿素生物合成的影响具有长期积累性。

关键词：油桃设施栽培紫外线B 叶绿素生物合成

典型水处理氧化过程中微塑料老化及有机物释放特征研究

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环境科学研究 2024年第2期37卷 308-315页

作者：李桂芳王晓虹张孟雨王永磊宋武昌杜振齐贾瑞宝山东省城市供排水水质监测中心山东济南250014 山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南250100 同济大学环境科学与工程学院上海200082

地表水所含微塑料(MPs)的老化破碎过程可导致溶解性有机物(DOM)释放,进而对水环境及水处理过程造成潜在风险.为探索MPs在典型水处理氧化过程中的老化和有机物释放特性,本研究选取聚酰胺66(PA66)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为研究对象,... 详细信息

地表水所含微塑料(MPs)的老化破碎过程可导致溶解性有机物(DOM)释放,进而对水环境及水处理过程造成潜在风险.为探索MPs在典型水处理氧化过程中的老化和有机物释放特性,本研究选取聚酰胺66(PA66)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为研究对象,探究了典型工业级MPs在模拟水处理氧化(UV、UV/H_(2)O_(2)、O_(3))过程中的DOM析出规律.结果表明:①3种典型氧化过程均加速了MPs-DOM的溶出,PA66的DOM生成量[以溶解性有机碳(DOC)计]相对于PET更高.②在对照组、UV氧化、O_(3)氧化下,PA66-DOM和PET-DOM的DOC值均随反应时间及氧化剂浓度的增加呈上涨趋势,而在UV/H_(2)O_(2)氧化下呈先增加后减小的规律,且3类氧化中O_(3)技术对2类MPs的氧化效果相对更好.③MPs表层的官能团在氧化处理前后未有较大差异,其羰基指数(CI)均有一定程度的升高.④PA66与PET所产生的DOM在官能团构成及荧光组分上较为相似,主要由类色氨酸、类络氨酸、可溶性微生物代谢产物组成.研究显示,以PA66和PET为代表的工业级MPs在高级氧化水处理过程中会析出DOM,对后端消毒等工艺产生潜在影响.

关键词：微塑料水处理氧化技术溶解性有机物(DOM) 三维荧光