Study of Physically Transient Insulating Materials as a Potential Platform for Transient Electronics and Bioelectronics

Controlled degradation and transiency of materials is of significant importance in the design and fabrication of degradable and transient biomedical and electronic devices and platforms. Here, the synthesis of programmable biodegradable and transient insulating polymer films is reported, which have sufficient physical and chemical properties to be used as substrates for the construction of transient electronics. The composite structure can be used as a means to control the dissolution and transiency rate of the polymer composite film. Experimental and computational studies demonstrate that the addition of gelatin or sucrose to a PVA polymer matrix can be used as a means to program and either slow or enhance the transiency of the composite. The dissolution of the polymer composites are fitted with inverse exponential functions of different time constants; the lower time constants are an indication of faster transiency of the polymer composite. The addition of gelatin results in larger time constants, whereas the addition of sucrose generally results in smaller time constants.     

Intracellularly Degradable Hydrogen‐Bonded Polymer Capsules

The assembly of low‐fouling polymer capsules with redox‐responsive behavior and intracellular degradability is reported. Thiol‐containing poly(2‐ethyl‐2‐oxazoline) (PEtOxMA_SH) brushes are synthesized by atom transfer radical polymerization (ATRP) of oligo(2‐ethyl‐2‐oxazoline)methacrylate and glycidyl methacrylate (GMA) and subsequent ring‐opening reaction of the GMA. Sequential deposition of PEtOxMA_SH/poly(methacrylic acid) (PMA) multilayers onto silica (SiO₂) particle templates and crosslinking through disulfide formation yield stable capsules after the removal of the SiO₂ templates by buffered hydrofluoric acid (HF). The redox‐responsive nature of the disulfide crosslinking groups enables the degradation of these capsules under simulated intracellular conditions at pH 5.9 and 5 mm glutathione (GSH). Furthermore, capsule degradation is observed after incubation with dendritic (JAWS II) cells. Even at high capsule‐to‐cell ratios, PEtOxMA_SH capsules show only negligible cytotoxicity. Quartz crystal microgravimetry (QCM) studies, using 100% human serum, reveal that films prepared from PEtOxMA_SH exhibit low‐fouling properties. The degradation and low‐fouling properties are promising for application of PEtOxMA_SH films/capsules for the delivery and triggered release of therapeutics.     

SrFe0.6Co0.4O3催化降解孔雀石绿的研究

具有复杂分子结构的三苯甲烷类染料孔雀石绿是一种典型的较难降解染料,是工业废水处理的难点之一。本文根据Goldschmidt半径容差规则法,设计了用于孔雀石绿降解的ABO₃型SrFe_(1-x)Co_xO₃催化剂,并选择出活性较高的SrFe_0.6Co_0.4O₃催化剂。通过XRD、SEM、BET吸附及XPS分析表明:该催化剂是纯净钙钛矿结构,颗粒形貌为无规则堆叠的“蜂窝”片状;吸附等温线没有明显的回滞环,说明没有“墨水瓶”类孔结构;XPS谱中,B位离子同时存在Fe²⁺/Fe³⁺和Co²⁺/Co³⁺ 4种价态离子,且反应前后,4种离子的分布比例有较大变化。根据实验结果,推测该催化反应机理为:催化剂B位Co³⁺与溶解氧形成活性氧[O₂]⁺和Co²⁺;活性氧[O₂]⁺完成氧化反应后其正电荷转移到B位Fe²⁺上形成Fe³⁺,Fe³⁺的正电荷可再转移到Co²⁺形成Co³⁺,完成催化过程的电荷转移与循环。     

可见光激发Bi2MoO6活化PMS降解盐酸四环素

为了利用半导体光催化和硫酸根自由基高级氧化技术协同作用处理抗生素废水,采用溶剂热法制备三维结构的钼酸铋(Bi₂MoO₆)微球,并在可见光照射下激发Bi₂MoO₆进而活化过一硫酸氢盐(PMS)处理含盐酸四环素(TC)废水。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等对样品形貌特征、晶格结构、光学性能进行表征。结果表明,Bi₂MoO₆纳米片组成的三维微球具有良好的吸附和可见光催化降解TC能力,活化PMS协同作用可以进一步提高系统降解TC的效率。通过静态实验,考察催化剂使用量、PMS初始浓度、环境共存阴离子(Cl^-、CO^2-₃、NO^-₃)和腐殖酸(HA)对可见光激发Bi₂MoO₆活化PMS降解TC性能的影响。自由基捕获实验表明,·OH、SO^-₄·、O^-₂·和h⁺等活性基团在可见光激发Bi₂MoO₆活化PMS催化降解TC过程中都做出了贡献。     

烧结矿低温还原粉化影响因素研究进展

摘要：烧结矿入炉后,会在高炉上部发生低温还原粉化现象,严重时会影响高炉料柱透气性,破坏高炉顺行。为了改善烧结矿的这一性能,揭示烧结矿粉化机制,归纳了化学成分、添加物、微观结构、外部还原气氛和烧结工艺等对烧结矿低温还原粉化的影响,分析了改善烧结矿低温还原粉化性能的方法,为粉化机制研究、烧结配矿提供参考。     

固定化微生物在水环境治理中的应用

针对城市水污染问题,采用固定化微生物技术提升水体污染物的降解率,有效净化城区黑臭水质。通过筛选水中土著微生物,从14株优势菌落中选择B2号微生物菌株为微生物聚落,采用绿沸石固定载体基质,通过吸附固定化工艺进行微生物固化。选择含氧量（COD）、磷酸盐含量（TP）和氨氮含量（NH₃-N）为净化指标评级对象,分析不同固定化微生物添加量、降解温度、降解时间等因素对固定化微生物去污影响,确定微生物降解率最高的生长环境为添加量5%、25 ℃,降解周期为24 h为最适宜降解环境。最适宜温度下的COD、TP和NH₃-N的降解效率分别为49.5%、70.0%、71.1%,相较于单独添加固化载体基质组以及添加游离态微生物组,对各项污染物降解率有了大幅度提升,能较好适用于城市黑水净化工程。     

H2O2预处理联合生物厌氧降解对烟煤孔隙的影响

为研究H₂O₂预处理联合生物降解对煤孔隙的影响,利用浓度为0.05%H₂O₂对烟煤进行预处理,采用煤层气产出水富集获得的高效菌群进行厌氧降解煤产甲烷实验,通过气相色谱仪检测甲烷含量,通过低温液氮吸附对煤孔隙发育变化进行表征。结果表明:利用H₂O₂预处理烟煤显著提高了生物甲烷产量;预处理对煤孔隙类型没有显著影响,但残煤的吸附量减少,有利于原位煤层气的抽采;经预处理后,煤样的微孔和中孔孔容增加,而过渡孔孔容降低。经生物降解后,残煤的总孔容和比表面积均显著降低,可能是微生物代谢产生的可溶有机质滞留积累在煤中,从而堵塞了煤孔隙所导致。     

预应力混凝土梁自振频率的疲劳演变

为了研究预应力混凝土（PC）梁自振频率的疲劳演变规律,理论推导了抛物线型布筋的后张无黏结预应力梁疲劳历程自振频率的计算公式. 针对Euler梁、Timoshenko梁和预应力梁等3类梁,分析剪转效应、预应力效应对梁自振频率的疲劳演变规律的影响. 通过对预应力混凝土模型T梁的疲劳试验和动力测试,对比分析3类梁理论频率计算公式的适用性. 研究结果表明,抛物线型布筋的预应力不影响整个疲劳历程中梁的偶数阶频率. 梁的第1阶频率退化速率随着疲劳荷载幅值的增大而增大,随着预应力的增大而减小. 在实际工程应用中,对于偏心布筋无黏结预应力梁结构,须考虑预应力对基频的增强效应.     

准噶尔盆地沙湾凹陷周缘中、浅层天然气地球化学特征及成因

沙湾凹陷周缘天然气混源现象普遍,前期缺少对地区的整体研究,制约了研究区天然气成藏研究。为此,系统开展了天然气地球化学特征分析,结合烃源岩热模拟技术,明确研究区中、浅层天然气的成因。研究显示,沙湾凹陷周缘中、浅层天然气以甲烷为主,干燥系数分布在0.73～1.00,δ¹³C₁值分布在-56.0 ‰～-31.5 ‰,反映研究区成熟与高-过成熟天然气共存;δ¹³C₂值分布在-30.4 ‰～-22.8 ‰,反映研究区煤型气、油型气和混合型气均有分布。结合烃源岩热解气碳同位素特征,认为研究区天然气具有4种成因类型：Ⅰ类天然气来源于佳木河组烃源岩,主要分布在红车断裂带中段白垩系,具有极重的δ¹³C₂值,大于-25.5 ‰,C₇轻烃中甲基环己烷含量大于50 %;Ⅱ类天然气分布少,主要为原油降解次生生物气,具有异常偏负δ¹³C₁值和极高的干燥系数;Ⅲ类天然气来源于下乌尔禾组烃源岩,主要分布在小拐地区及红车断裂带南段侏罗系,δ¹³C₂值分布在-27.9 ‰～-26.4 ‰,具有混合型烃源岩特征;Ⅳ类天然气为下乌尔禾组烃源岩与风城组烃源岩混源,主要分布在红车断裂带南段、北段及金龙地区,以下乌尔禾组来源为主的天然气δ¹³C₂值大于-29 ‰,以风城组来源为主的天然气δ¹³C₂值小于-29 ‰。     

碳化硅结势垒肖特基二极管的质子辐射效应

碳化硅结势垒肖特基二极管(SiC JBS)是新一代航天器电推进系统的关键部件,但高能粒子辐射严重威胁其可靠性与稳定性。为揭示其辐射损伤机理,为其抗辐射加固设计与考核评估储备数据,本研究基于加速器开展了先进商用SiC JBS 10~20 MeV中能质子地面辐照实验,并提取器件辐照前后的正向伏安特性、反向伏安特性、电容电压等电学参数及缺陷特性。系统分析器件关键特性随辐照条件的改变规律。结果显示,质子辐照引起了器件肖特基势垒升高、载流子浓度降低,且10 MeV较低能质子导致的位移损伤退化更严重。分析认为,PN结界面缺陷导致高性能商用SiC JBS反向电学性能对中能质子的辐照更加敏感,正向特性相对稳定,辐照生碳缺陷造成载流子去除效应是引起SiC JBS性能退化的主要机制。