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1.
纳米材料介导微生物胞外电子传递过程的研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
刘姝睿  吴雪娥  王远鹏 《化工学报》2021,72(7):3576-3589
微生物胞外电子传递(EET)过程在自然界中普遍存在,并且在能源利用和环境修复等方面具有广阔的应用前景,但是低效的电子传递一直是其在实际应用中的关键瓶颈。纳米材料具有独特的表面效应、体积效应、量子尺寸及宏观量子隧道效应等性质,引入纳米材料与电活性微生物相结合实现优势互补,可以缩短电荷转移路径,从而提高EET效率。本文综述了EET方式,以及纳米材料的电子转移能力、氧化还原电势、表面结构与性质、生物相容性及纳米材料-微生物的界面构筑对EET过程的影响,重点阐述了纳米材料与电活性微生物界面构筑的各种策略,并讨论了这些策略的适用性和局限性,最后展望了纳米材料强化电活性微生物EET的未来研究方向。  相似文献   
2.
Evaporative phase transitions are widely present in industrial production and daily life such as thin film processes and crystal growth. The evaporation of the liquid layer and the thermocapillary convection affect each other and restrict each other, making the energy transfer mechanism of the evaporation interface very complicated. To understand the evaporation characteristics of water in its low-pressure pure vapor environment, a series of experimental studies were carried out on the temperature distributions and evaporating rate of water evaporation in the annular pool. The cylinder temperature of the annular liquid pool is controlled between 3℃ and 15℃, and the evaporation environment pressure ranges from 394 Pa to 1467 Pa, when the temperature measurement starts, the depth of water is 10 mm. The results show that the temperature of the vapor side on the liquid-vapor interface is higher than that of the liquid side and there is an obvious temperature jump across the vapor-liquid interface. With the decrease of the pressure ratio, the evaporation rate increases, and the interface temperature jump is enlarged. Meanwhile, with the increase of the distance from the cylinder, the local evaporation rate decreases, thus, the temperature jump decreases. At the same pressure ratio, as the cylinder temperature increases, the heat flux from vapor side decreases, the temperature jump decreases at all measurement points. Within the experimental controlled parameters, the maximum temperature jump obtained in the measurements is 2.56℃. Due to the coupling effect of evaporation cooling and thermocapillary convection, there is a uniform temperature layer with a thickness of about 2 mm under the evaporation interface. The thickness of the uniform temperature layer near the cylinder is always larger than that in the middle of the evaporation interface. In the uniform temperature layer, the thermocapillary convection induced by radial temperature gradient transfers heat from the cylinder to the liquid-vapor interface to compensate for the latent heat of evaporation. Below the uniform temperature layer, the temperature rises rapidly due to heat conduction and buoyancy convection.  相似文献   
3.
随着科技的发展,社会的进步,机器人在当前生产生活中得到了越来越广泛的应用。本文重点介绍了智能导引机器人和贩卖机器人在饮料销售中的应用,结合需求详细说明了机械系统、电气系统及控制系统的设计方法。结果表明,所设计的机械系统和控制系统能够很好地满足机器人在饮料销售中的使用要求。  相似文献   
4.
为了提高植物蛋白基绿色高分子材料的力学性能和热稳定性能,以棉籽蛋白(CP)为原料,在尿素变性、甘油增塑、双醛淀粉(DAS)交联的基础上,将其与取向排列的天然剑麻长纤维(SF)复合,经热压硫化加工制备得到具有优异性能的棉籽蛋白/剑麻纤维全绿色复合材料。微观结构形貌和性能分析测试表明,复合材料获得改善性能主要归功于:CP基体与SF增强相间形成的紧密界面结合、对剑麻长纤维的预浸渍处理、CP与SF生物大分子间的强氢键作用。考察了不同DAS含量对复合材料力学性能和热稳定性能的影响。拉伸、热重和差示量热分析表明,经20%(质量) DAS交联的复合材料具有最优的拉伸强度(断裂应力7.5 MPa)、模量(杨氏模量93 MPa)、热稳定性(最大分解温度328℃)和玻璃化转变温度(102℃)。  相似文献   
5.
王欣  赵鹏  李清扬  田平芳 《化工学报》2021,72(5):2426-2435
半导体合成生物学是研究半导体技术与合成生物学之间协同作用的一门交叉学科。其涉及的活细胞-半导体材料杂合体系具有独特的能量和信号转导机制,不仅维持活细胞的代谢能力,而且保留半导体材料的光电学物理特性,在化工、通讯、计算、能源及医疗等领域具有广阔的应用前景。综述了半导体合成生物学在生物催化、智能生物传感以及新型DNA数据存储领域的最新研究进展,讨论了目前研究面临的技术难题及解决方案,旨在为合成生物学和半导体技术这两个影响化工发展的领域提供有价值的参考。  相似文献   
6.
Premature spallation of thermal barrier coatings (TBCs) is a critical issue during the service of gas turbines, and nondestructive evaluation is crucial to address this problem. Herein, a novel approach that indicates delamination by measuring the residual stress evolution of thermally grown oxide (TGO) for air plasma spraying (APS) TBCs is proposed and verified via the combination of photoluminescence piezo-spectroscopy (PLPS) and X-ray computed tomography. A mineral-oil-impregnating approach and a cold-mount low-shrinkage epoxy-mounting approach are used to alleviate the signal attenuation by pores and microcracks in APS TBCs, improving the detectable PLPS signal and X-ray transmission for stress measurement and delamination characterization, respectively. We have nondestructively measured the TGO residual stress mapping in APS TBCs and its evolution with oxidation. Furthermore, the evolution of TGO morphology and critical microcracks are obtained by X-ray computed tomography. The synchronous evolution of TGO residual stress, TGO thickness, and critical microcracks as a function of oxidation time is obtained and correlated. The transition point, as experimentally identified, at which the TGO stress starts to drop, agrees well with the critical moment of microcrack coalescence. This directly verifies that the TBC delamination can be effectively indicated by residual stress evolution of TGO in APS TBCs.  相似文献   
7.
The glass-to-mold adhesion in precision glass molding could severely degrade the quality of molded optics and shorten the lifespan of the precious molds. Since the consequences of adhesion take effect during the separation between glass and molds, it is important to investigate the debonding behaviors of a typical glass molding interface. To this end, here we perform a probe tack test procedure for borosilicate glass BK7, where debonding is conducted at molding temperature and specific velocity. We fully characterize the debonding behaviors using the peak adhesion stress σmax and the work of debonding Wdeb. Experiments show that when temperature is decreased from 690°C to 655°C at 10 μm/s, σmax continuously increases, while Wdeb first increases but then sharply decreases. When the debonding velocity is increased from 10 to 50 μm/s at 680°C, σmax also increases while Wdeb overall decreases. Therefore, the debonding behaviors are highly temperature and rate dependent. More importantly, depending on the debonding conditions, three debonding types are identified, that is, the cohesive bulk deformation, the cohesive-interfacial transition and the interfacial fracture. The cohesive type can be converted into the interfacial fracture, by either decreasing temperature or increasing the debonding velocity. Based on the Wdeb criterion, the three debonding regimes can be clearly distinguished. Finally, analyses on the temperature and velocity experimental results are unified by incorporating the reduced crack velocity aTvc. The dependences of both viscoelasticity and Wdeb on aTvc qualitatively explain the transition condition for different debonding types. Concerning these findings, the work of debonding not only supplements the characterization of adhesion strength, but also throws insightful light on revealing the debonding mechanisms.  相似文献   
8.
采用MSC.MARC有限元分析软件,以真实服役的某重型燃气轮机透平第一级动叶片表面热障涂层为研究对象,研究真实TGO界面形貌对热障涂层界面应力的影响。结果表明:在TC/TGO界面的TC层中,法向应力σ22分布中的拉应力位于波谷区域,压应力位于波峰区域,而在BC/TGO界面的BC层中,σ22应力分布与TC层相反;TC层与BC层的剪切应力σ12分布规律相同,均是波谷左侧的应力方向为负,波谷右侧的应力方向为正。TGO界面的波峰和波谷处的法向应力σ22值随TGO厚度的增大而增加;当TGO厚度不变时,BC/TGO界面振幅增大,TGO内和BC内的法向应力σ22值也随之增大。  相似文献   
9.
邢美波  魏玉瑶  王瑞祥 《化工学报》2021,72(3):1684-1691
对ZnO/PbS异质结量子点太阳能电池的界面修饰及稳定性进行研究,采用ZnO电子传输层掺杂金属Mg及引入电子阻挡层两种界面修饰方法,制备了不同的量子点太阳能电池器件,并对其进行伏安特性测试。结果表明,界面修饰可调整界面能级结构、减少缺陷复合、增强电荷传输。经过界面修饰的器件获得了9.46%的光电转换效率(PCE),分别比未掺杂的器件(PCE为5.41%)和无电子阻挡层结构的器件(PCE为1.60%)提升了约75%和491%。此外,经过30 d的空气暴露后,界面修饰后的器件仍能保持原有PCE的95%以上。  相似文献   
10.
为减少废旧轮胎大量堆放对环境造成的严重污染及潜在安全隐患,基于废旧轮胎良好的抗拉伸、耐老化及界面粗糙等特性,本研究提出将废旧轮胎切割成条,制成加筋条带,用作土工加筋材料的新型利用方法。通过调整砂土不同密实度条件,对比开展废旧轮胎条带及土工格栅拉拔特性试验研究。结果表明,砂土介质中废旧轮胎条带达到极限拉拔力之前,拉拔位移随拉拔力的增长而线性增长;极限拉拔力统计表明,加筋条带界面抗剪强度符合摩尔-库仑强度准则,并由此建立界面抗剪强度与界面摩擦角及似黏聚力的线性关系。通过对比土工格栅加筋性能,发现废旧轮胎条带的剪应力峰值约为土工格栅的2.5~3.2倍;达到剪应力峰值所需要的位移约为土工格栅的5倍。研究成果验证了废旧轮胎条带作为加筋材料的可行性,为进一步开展理论研究及工程应用奠定了基础。  相似文献   
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