酶工程：从人工设计到人工智能

计算机在酶工程中的应用使得酶的序列空间探索度不断被扩大。随着不同分子力场参数的建立,涌现出诸多以计算分子能量为基础的算法,并被用于酶的催化活性、稳定性、底物特异性等的改造与筛选。伴随计算机硬件的提升与算法的优化,从头设计全新功能的人工酶取得成功并得以发展。近年来,人工智能在蛋白质结构预测上不断获得突破,同时也被应用到酶的设计中。介绍了分子力场基础和酶设计与筛选的算法,重点阐述了从头设计的方法和成功案例,以及机器学习设计酶的流程和最新的研究进展,展望了人工智能在酶工程领域的未来发展,为酶的改造与全新功能的生物催化剂的设计助力。     

SiC MOSFET短路失效与退化机理研究综述及展望

SiC MOSFET可以大幅提升变流器的效率和功率密度,在高频、高温、高压等领域有较好的应用前景。但是,由于其短路耐受时间短、特性退化现象严重以及失效机理模糊等因素,致使SiC MOSFET的普及应用受到了限制。因此,探究SiC MOSFET短路失效与特性退化的机理,可以为SiC MOSFET器件的应用及其保护电路的设计提供指导,具有重要的研究价值。该文首先归纳SiC MOSFET的短路故障类型,并针对其中一种典型的短路故障进行详细的特性分析。在此基础上,论述SiC MOSFET单次短路故障后存在的两种典型失效模式,综述其在两种失效模式下的失效机理以及影响因素。其次,对SiC MOSFET经历重复短路应力后器件特性退化机理的研究现状进行系统的总结。最后指出当前SiC MOSFET短路失效与特性退化的研究难点,展望SiC MOSFET短路特性研究的发展趋势。     

基于声发射检测技术的电力电子器件/模块机械应力波综述

针对部分机构已有的能够表征电力电子器件/模块状态的机械应力波研究均分散在信号提取、信号分析和状态表征等方面,没有进行系统总结,该文首先对机械应力波的基础内容进行讨论,总结对比适用于电力电子器件/模块的产生机理、测试检测电路和信号处理方法;随后对电力电子器件/模块机械应力波的研究现状进行综述,归纳总结机械应力波的组成模式、源机制、频域特征与健康状态的对应关系;最后从机理分析、研究对象、信号处理、状态表征和检测装置五个方面对电力电子器件/模块机械应力波存在的关键问题进行分析,并提出未来的研究方向.     

固相法制备掺杂型高色度CoxM1-xAl2O4/高岭土复合颜料

为了制备低成本、高色度的钴蓝颜料,本文以高岭土为载体,以Al₂O₃和Co₃O₄为主要原料,通过引入ZnO、CaO及MgO不同金属氧化物,采用固相法制备了高色度(Co_xM_1-xAl₂O₄)/高岭土复合颜料(M为Ca²⁺、Mg²⁺或Zn²⁺)。系统考察了研磨时间、煅烧温度、煅烧时间和不同金属氧化物掺量对复合颜料呈色性能的影响规律。研究表明,在煅烧温度1 200 ℃、研磨时间12 h和n(Co²⁺)/n(M²⁺)为3:2时,制得的复合颜料具有最好的呈色性能(L^*=53.68,a^*=7.58,b^*=-62.89)。同时,引入不同的金属元素,可实现对复合颜料颜色的调控,引入Ca²⁺后,所制备的Co_xCa_1-xAl₂O₄复合颜料偏红相,而引入Zn²⁺后,所制备的Co_xZn_1-xAl₂O₄复合颜料偏绿相。通过相关表征,提出了复合颜料的呈色机理,在颜料制备过程中,引入与Co²⁺离子半径接近的Mg²⁺或Zn²⁺,Mg²⁺或Zn²⁺可进入CoAl₂O₄的四面体配位中,部分替代Co²⁺,形成MgAl₂O₄-CoAl₂O₄或ZnAl₂O₄-CoAl₂O₄的固溶体,而引入离子半径较大的Ca²⁺,形成CaAl₂O₄和CoAl₂O₄的均相混合物。最后,将制得复合颜料应用到有机硅耐热涂料中,可以明显提高有机硅涂料的热稳定性。     

半芳香族聚酰胺PA6T及其PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

对3种不同共聚结构的聚对苯二甲酰己二胺（PA6T）树脂——聚对苯二甲酰己二胺/己内酰胺（1132）、聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺（M21）和聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺（1252）以及其聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了研究,并使用扫描电子显微镜（SEM）对试样的磨损面进行了分析。结果表明,1252的摩擦磨损性能最好,M21次之,1132最差;PTFE的加入提高了3种树脂的摩擦磨损性能,其中对1252的摩擦磨损性能改善最大,当PTFE含量为30份（质量份,下同）时,其摩擦因数和磨损率分别降低到了0.16和1.00×10^-6;磨损机理方面,1132的磨损方式主要表现为粘着磨损和疲劳磨损,而M21和1252的主要磨损方式表现为磨粒磨损;随着PTFE含量的增加,复合材料的主要磨损方式均转变为粘着磨损。     

自制高效无卤含磷阻燃剂阻燃环氧树脂研究

采用自制的阻燃剂双｛4-［4-（4-氨基苄基）苯氨基］ ［（6-氧二苯并［c,e］［1,2］氧磷菲?6?基）甲基］苯基｝苯基膦酸酯（DOP-DDM）,以及DOP?DDM与金属氧化物复合,分别用于制备高效阻燃环氧树脂（EPM）。通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL 94）和锥形量热燃烧试验评价了阻燃性能,利用热失重分析和动态热机械分析研究了热性能,热失重与红外光谱仪联用、扫描电子显微和拉曼光谱分析了阻燃机理。结果表明,DOP-DDM的引入会降低阻燃EPM的起始降解温度,但不会影响其玻璃化转变温度,提高了残炭率、储能模量、损耗模量和阻燃性能;DOP?DDM添加量为4.7 %（质量分数,下同）,磷含量仅0.37 %,阻燃EPM的LOI 值为33.5 %,UL 94达V-0 级,热释放速率峰值、总热释放量和总烟释放量分别降低了23.2 %、17.8 %和12.4 %;3.7 %的DOP-DDM与1.0 %的Al₂O₃复合,阻燃EPM达UL 94 V-0级,不仅热释放速率峰值和总烟释放量进一步降低,而且CO和CO₂毒气分别降低了7.7 %和17.2 %。     

六相双定子螺旋运动永磁执行器数学模型研究

针对新型机器人多自由度运动机构的需求,提出了一种新型六相双定子螺旋运动永磁执行器。执行器特点在于每个定子均为六相双Y移30°绕组,两个定子铁心采用螺旋形齿槽结构,对两个定子绕组通入六相不同相序电流组合便可产生多自由度运动方式。执行器具有控制方式灵活、容错性能强、可靠性稳定等优点。首先对螺旋运动永磁执行器的结构及运行机理进行分析,推导了执行器的磁链方程、电压方程、转矩和推力方程。最后构建了瞬态三维多自由度数值分析模型,得到了磁链、电压、转矩和推力的波形,验证了运行机理的正确性。     

咪唑啉型缓蚀剂的合成及其缓蚀机理的研究

以棕榈酸、二乙烯三胺、马来酸酐为原料合成了一种咪唑啉型缓蚀剂YQ-01,与YQ-02复配后得到能有效抑制二氧化碳腐蚀的缓蚀体系YQ-03。应用静态挂片失重法、电化学极化曲线、X射线光电子能谱分析研究了YQ-03抑制二氧化碳腐蚀的电化学特征,分析了腐蚀前、后及加入缓蚀体系YQ-03后A3钢的表面产物,探讨了YQ-03的缓蚀机理。结果表明,由主剂YQ-01和助剂YQ-02组成的复配缓蚀体系有良好的协同作用,腐蚀产物膜有3层,能有效抑制饱和CO2的高矿化度盐水对A3钢的腐蚀。     

用Al作中间层的Si3N4陶瓷的扩散焊接

在温度为600℃，压强为30MPa和保温2h的条件下，成功地实现了Si3N4／Al／Si3N4试样的直空扩散连接，用SEM和EPMA方法进行的连接机理分析表明，Si3N4和Al的连接是通过有限的原子相互扩散实现的。用SEM和EDXA方法研究了Si3N4／Al界面的断口。结果表明，Si3N4／Al界面的断裂模式属于界面脆性剥离。