化学与化工学科核心素养之证据推理与模型认知:以C2分子为例

碳元素具有多种成键方式和形态及结构各异的同素异形体.自然界没有其他任何一种元素能像碳元素一样神奇且具有启发人类的思维与智慧的作用.近年来,各种新型的碳的存在形式被不断发现或人工创造,C2分子就是其中之一.本文试图通过以C2分子的结构与发现制备及其本身所包含的科学知识为例,将碳元素形成的同核双原子碳分子与证据推理与模型认知这一化学与化工学科核心素养进行关联与探讨,阐述碳元素最新前沿研究进展及相关科学知识所体现的化学化工学科思维价值.     

功能分子材料为受体的阴离子识别研究新进展

超分子化学领域最近的热点和焦点问题之一是阴离子识别的主客体化学及其应用研究。在自然界或生命过程,人工系统及材料科学中,阴离子识别往往也起着至关重要的作用。近年来,关于阴离子识别的研究取得了令人鼓舞的进展。就新颖功能有机小分子阴离子识别、阳离子增强的阴离子识别、卤键与氢键协同阴离子识别和阴离子识别受体的大分子化等几个阴离子识别研究的新动向予以扼要综述。     

火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力研究

对栓接Q690角钢在火灾后的净截面受拉承载力展开研究,参考过火后高强钢Q690材性试验结果,利用ABAQUS建立栓接Q690角钢的有限元模型,分析面外偏心距、螺栓连接长度、过火温度对火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力的影响; 将已有相关公式及规范公式的计算结果与模拟得到的角钢支撑受拉极限荷载进行比较; 基于最小二乘法,提出了Q690角钢净截面受拉承载力的有效截面系数公式,对比了数值结果及其他文献试验结果; 基于数值模拟数据库,进行了可靠度分析。结果表明:有效截面系数随着螺栓连接长度的增大而增大,随着面外偏心距的增大而减小,而过火温度对有效截面系数几乎没有影响; 美国规范AISC 360-16对不同过火温度下Q690角钢净截面受拉承载力预测结果偏于不安全,中国现行《钢结构设计标准》预测结果偏于离散; 提出的计算公式对于不同过火温度下的栓接Q690角钢净截面受拉承载力均能进行较好预测; 推荐所提出公式计算火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力的抗力分项系数为1.061。     

石墨炔及其聚集态结构与性能研究进展

石墨炔是由sp和sp²杂化形成的具有一种新型二维网络结构的碳的同素异形体,具有丰富的碳化学键、大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性。由于其具有特殊的电子结构及类似硅的优异的半导体性能,石墨炔有望广泛应用于电子、半导体与光电器件、催化以及新能源领域。本文总结了石墨炔的结构、超分子类石墨炔结构、石墨炔的多层超分子聚集体结构、类石墨炔碳纳米网络结构及其设计策略、石墨炔的力学性能等研究进展,对其在2D负泊松比材料分子设计研究方面进行了展望。     

CFRP约束高温后混凝土力学性能试验研究

以混凝土经历的最高温度和CFRP布层数为参数进行了CFRP约束高温后混凝土力学性能试验研究。通过实测应力-应变曲线,研究温度和CFRP布层数对CFRP约束高温后混凝土抗压强度、极限应变和初始刚度等力学性能指标的影响规律。试验结果表明,CFRP约束显著影响了高温后混凝土受压破坏形态,并大幅度提高了高温后混凝土强度,说明CFRP约束可作为火灾后混凝土结构的一种有效的抢修与加固措施。同时,综合分析温度软化效应和CFRP约束强化效应对混凝土抗压强度的影响,CFRP约束强化效应处于主导地位。此外,在现有模型的基础上,提出了评估CFRP约束高温后混凝土力学性能的简化模型,经试验结果验证,该简化模型具有良好的精确性与实用性。     

自攻螺钉双面剪切连接抗剪性能研究

该文通过ABAQUS有限元软件对自攻螺钉双面剪切连接抗剪性能进行了研究,通过已有试验结果验证了有限元模型的准确性,基于此模型讨论了钢材强度等级、钢板厚度、螺钉直径以及不同中间钢板厚度对螺钉双面剪切连接的破坏模式和抗剪承载力的影响。结果表明:螺钉双面剪切连接构件的破坏模式可分成3类,分别为:承压破坏、承压-剪切破坏和剪切破坏。螺钉双面剪切连接抗剪承载力随着钢材强度等级和钢板厚度的增加而提高并趋于稳定;随着螺钉直径的增加,螺钉双面剪切连接抗剪承载力呈线性增加;在一定范围增加中间钢板厚度也可显著提高螺钉双面剪切连接抗剪承载力。将数值模拟结果与中美欧规范计算值进行比较分析得出,当钢板发生承压破坏时,中国、欧洲和AISC规范公式计算值偏于保守,AISI规范计算值较接近有限元值;当螺钉发生剪切破坏时,AISI和中欧规范过于保守。AISC规范公式计算值与有限元值吻合较好,因此,当螺钉发生剪切破坏时,使用AISC规范公式计算具有一定参考价值。     

环境敏感性高分子水凝胶

敏感性高分子水凝胶具有对环境的可响应性，该类物质也被称为“智能凝胶”（Intelligent hydrogels）或“灵巧凝胶”（Smart hydrogels）。目前，对敏感性高分子水凝胶的研究已成为智能高分子材料领域的热点之一，综述了环境敏感性高分子水凝胶的种类与性质、主要应用等方面的研究进展。     

芽孢杆菌弹性蛋白酶基因的克隆、表达及其大豆肽的制备能力鉴定

从芽孢杆菌中克隆得到弹性蛋白酶并命名为TX1,并连入p EAZY E1载体,构建了原核表达载体p EAZY E1-TX1。重组质粒导入大肠杆菌BL21后,经IPTG诱导基因表达。表达产物经Ni柱纯化后通过p H-stat测定其制备大豆肽的水解能力。序列分析结果表明TX1基因长度为1143bp,与Genbank上已报道序列(JQ305692.1)同源性最高为99.48%,产生的碱基突变不影响其氨基酸编码。蛋白表达分析结果表明,当IPTG浓度为0.3mmol·L-1,诱导4h蛋白表达量最高。经SDS-PAGE和Western分析结果表明,经Ni离子亲和层析纯化获得量大小为39.4ku的弹性蛋白酶His-TX1。初步确定其在50℃、p H为7.4反应4h时的大豆肽水解率最高,达到14.51%。     

冷弯薄壁型钢受弯构件承载力与延性优化研究

该文旨在通过改变冷弯型钢的截面尺寸来提高其承载力和延性。基于ABAQUS有限元软件建立已有试验模型,计算了不同尺寸下的腹板翼缘加劲截面和腹板加劲的折叠翼缘截面的抗弯承载力及延性,分析了上述2种截面的几何尺寸与抗弯承载力及延性的关系,并采用人工神经网络(ANNs)和遗传算法(GA)对截面尺寸进行优化;采用逼近理想解排序法(TOPSIS)分别确定了2种截面的最佳截面尺寸并提出截面尺寸的优化设计公式。结果表明:对壁厚为1.5 mm的冷弯薄壁型钢构件,在一定范围内增加截面腹板高度可以提高其抗弯承载力,采用较小的平翼缘宽度可以提高其延性,设置加劲肋的措施可以略微增加结构抗弯承载力但显著提高结构延性;在所研究的截面中,腹板加劲的折叠翼缘截面具有更好的力学性能。     

济宁地区紫山药种质资源引进及其栽培试验研究

引进不同地区的8份紫山药种质资源,分别在济宁市农科院及周边地区的不同土壤条件下进行栽培试验。试验结果表明,这些紫山药品种,品质优,口感细腻,有些品种第一年引种种植时薯块稍小,经过栽培驯化都可在济宁地区示范种植。