纳米级超声造影剂的理论研究进展

为了克服超声造影剂中微米级气泡尺寸较大的局限性,大量研究人员对超声应用的替代造影剂(纳米级造影剂)进行了研究。随着生物纳米技术的飞速发展,纳米级超声造影剂在诊断与治疗领域有着广阔的发展前景。与超声造影剂中的微米级气泡相比,纳米级造影剂粒径较小,渗透能力极强,可以通过血管内皮间隙,进而可以实现血管外病变部位的显影。文中详细论述了超声造影剂在超声作用下的行为以及2种主要的纳米级造影剂:纳米气泡和纳米液滴造影剂,对其理论研究进展进行了总结,并提出了目前仍存在的一些问题及其未来的研究方向。     

Optimization of E. coli tip-sonication for high-yield cell-free extract using finite element modeling

Optimal tip sonication settings, namely tip position, input power, and pulse durations, are necessary for temperature sensitive procedures like preparation of viable cell extract. In this paper, the optimum tip immersion depth (20–30% height below the liquid surface) is estimated which ensures maximum mixing thereby enhancing thermal dissipation of local cavitation hotspots. A finite element (FE) heat transfer model is presented, validated experimentally with (R² > 97%) and used to observe the effect of temperature rise on cell extract performance of Escherichia coli BL21 DE3 star strain and estimate the temperature threshold. Relative yields in the top 10% are observed for solution temperatures maintained below 32°C; this reduces below 50% relative yield at temperatures above 47°C. A generalized workflow for direct simulation using the CONSOL code as well as master plots for estimation of sonication parameters (power input and pulse settings) is also presented.     

基于自回归谱外推的全聚焦成像分辨力提升

针对相邻缺陷全聚焦超声成像混叠问题，结合低阶、宽有效频带自回归谱外推方法，压缩超声波时域脉冲宽度，实现亚波长级全聚焦（Total focusing method，TFM）成像分辨力。建立碳钢试块模型，设置两个中心间距1.8 mm，直径1.3 mm圆孔，选用中心频率2.25 MHz，32阵元相控阵探头采集全矩阵数据。针对全矩阵数据，选择自回归阶数为2，信号频谱最大幅值下降14 dB为有效频带，建立自回归模型并外推有效频带外的高频与低频成分，随后对全矩阵数据进行延迟叠加处理和TFM成像。仿真结果表明，低阶、宽有效频带自回归谱外推处理方法具有较高的鲁棒性和准确性，TFM成像后可有效分离中心间距0.7λ（λ为超声波长）圆孔，保留缺陷横向位置信息的同时，定位误差不超过0.73%。对碳钢试块中相同位置及尺寸的圆孔进行试验验证，定位误差不超过1.06%，有效地提高TFM成像分辨力。     

超声波辅助插层-剥离法制备煤系高岭土微粉的研究

我国煤系高岭土储量丰富,为满足造纸、纺织等行业个性化的需求,通常要对其进行深加工。以山西朔州煤系高岭土为原料,分别在恒温磁力搅拌和超声波作用下探究了煤系高岭土/二甲基亚砜(DMSO)插层复合物制备的最佳条件,在插层复合物的基础上对煤系高岭土进行超声辅助剥离,制备得到高岭土微粉,并利用XRD、SEM、BET、TG-DSC等方法分析表征样品。正交实验结果表明在磁力搅拌条件下DMSO用量、插层时间以及插层温度均对插层率具有一定的影响,引入超声波有利于高岭土插层率的提升。插层复合物经超声辅助剥离后晶粒厚度明显减小,高岭土片层状结构大体上呈现碎片化,仅保留少部分大的片状结构,其边缘碎化,整体上也出现碎裂的趋势。剥离样品的比表面积和孔径均大幅度增加,为硬质高岭土的剥离和超微细粉体的制备提供了新的思路。     

超声协助蒙脱土分散于聚磷酸铵阻燃聚丙烯的研究

阻燃剂能够增强聚丙烯（PP）的阻燃性能,但也会降低其力学性能,因此对阻燃剂进行改性以改善聚丙烯的力学性能显得至关重要。以传统的膨胀型阻燃剂（IFR）[由聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）、三聚氰胺（MA）组成]为PP阻燃。在合成APP过程中引入有机蒙脱土（OMt）。APP围绕OMt形成,剥离OMt使其能够较好地分散在阻燃剂中。为使OMt更好地分散在阻燃剂中,在磷酸氢二铵（DAP）、尿素（UREA）溶液中加入OMt,之后对溶液进行超声处理,蒸干后形成DAP-UREA-OMt与五氧化二磷反应生成APP。在PP中添加改性阻燃剂,有助于PP材料阻燃性能的提升与减缓力学性能的下降。当阻燃剂添加量为30%（阻燃剂添加量占总质量的质量分数）时,PP/IFR_APP/OMt复合材料的氧指数达到29.8%,通过V-0测试,拉伸强度为22.0 MPa,高出传统方法0.7 MPa。     

超声微波耦合制备P(AM-DMC-BA)及其污泥脱水研究

以丙烯酰胺(AM)为主单体、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为阳离子单体、丙烯酸丁酯(BA)为疏水单体,偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50)为引发剂,通过微波和超声耦合技术合成新型高效阳离子共聚物絮凝剂P(AM-DMC-BA)。考察了原料对P(AM-DMC-BA)特性黏度及转化率的影响,P(AM-DMC-BA)对其进行了表征,并用于污泥脱水实验。结果表明,当单体AM、DMC、BA的质量分数分别为22.5%、7.5%、1%,引发剂V-50的质量分数为2%,尿素的质量分数为1.2%,聚合体系pH为3.5,制得的P(AM-DMC-BA)的特性黏度及转化率最高。当共聚物投加量为45 mg/L、污泥溶液pH为7时,其对污泥有较好的脱水性能,且具有良好的pH抗性。     

超声振动光整的EDEM数值模拟与实验研究

采用EDEM离散元分析软件对普通钝化光整实验及带有超声振动辅助光整实验进行数值模拟，仿真结果为超声振动光整加工系统的提出提供了依据。使用超声振动光整设备对平头铣刀进行钝化实验，进行了不同钝化条件下的实验研究。通过扫描电镜观察了钝化前后铣刀的表面形貌及钝圆半径的变化，分析了超声振动光整对钝化效率及效果的影响。实验结果表明，增加了超声振动钝化后的钝化效率提高了约26%，表面形貌得到较大改善。     

用于嵌入系统的超声电机驱动设计

为了在嵌入式控制系统中充分利用超声电机特有功能,对超声电机的驱动原理进行了研究,在分析了超声电机的驱动控制原理的基础上,提出了一种基于单片机控制超声电机的软硬件控制实现方法。利用单片机输出数字量作为控制信号,通过串行输入并行输出芯片扩展后,输出到超声电机驱动器,实现超声电机启动/停止/正反转的功能;通过扩展单片机数模转换,将单片机控制超声电机速度的数字信号转换为电压信号,实现超声电机的速度控制功能;利用运行脉冲宽度控制实现超声电机的位置控制功能,并将光电编码器实现超声电机的反馈,最后通过试验验证了单片机系统实现超声电机驱动设计。     

安规测试仪用于塑料制品探伤检测

该文介绍了传统的超声波、渗透和射线等绝缘体探伤方法,分析了它们的优缺点,针对其缺点,提出了用安规测试仪探伤塑料制品的方法。实验中,设置安规测试仪为拉弧停止,试验检测合格品的最高耐受电压,高压扫描塑料制品,筛选出不合格品。其过程简单、高效、快速、准确而且经济适用,可以通过改造测试探头适应不同的塑料制品,能取得不错的检测效果。     

远程控制超声扫描的远端操纵系统

针对远程超声扫描,研制了一种远端操纵系统,并实现了超声探头的人机协作控制。探头控制中利用远端操纵系统网传信号实时复现远端操作员的扫描动作,并在此基础上利用阻抗控制方式自动控制探头对皮肤的压力。实验结果表明:近端超声探头的位置误差和姿态误差分别保持在±2.0 mm和±1.5°以内,能较好地复现操作员的扫描动作;探头压力跟踪误差稳定在±0.5 N的范围内,不但能将操作员的扫描手感真实地施加到皮肤上来提升其临场感,而且为进一步提高超声图像的质量,增强超声扫描的安全性提供了参考。