基于碳纳米管纱线扭电能的复合材料损伤监测

为实现航天结构制件内部损伤的全面监测,基于碳纳米管纱线扭电能特征的发现,提出了航天结构制件内部损伤实时监测新方法。采用三维六向编织技术将碳纳米管纱线嵌入到航天复合材料结构制件中,构建了新型的智能三维复合材料;证明了制件内部产生损伤时,内部的碳纳米管纱线捻度发生变化可产生扭电能;采用主成分分析和损伤指数理论对碳纳米管纱线的扭电能数据进行分析。结果表明:三维编织复合材料试件内部的树脂断裂、孔洞和试件的微小裂纹可引起扭电能的变化,碳纳米管纱线扭电能对于试件内部损伤具有很高的识别能力,损伤识别精度达到0.002 mm,该研究对推进航天结构的智能监测具有重要意义。     

大尺寸三维编织复合材料结构损伤指数特征

为实现大尺寸三维编织复合材料内部损伤实时监测,针对三维六向编织复合材料的编织特点,将布拉格光栅（ＦＢＧ）传感器嵌入三维编织复合材料预制件中,提出了大尺寸智能复合材料的制作方法。研究了大尺寸复合材料内部ＦＢＧ 传感器的拉伸特性,基于主成分分析方法提出了制件结构损伤检测算法,分析了相同损伤的４ 个制件的损伤指数表现特征。试验结果表明：ＦＢＧ 传感器能准确测量复合材料内部损伤变化;损伤指数可描述试件结构损伤程度。损伤指数Ｔ２ 和综合损伤指数Ｐｈｉ 能迅速诊断制件内部损伤的存在性,对于制件的同一个损伤Ｐｈｉ 指数计算值大于Ｔ２ 指数值,是其２ 倍以上,Ｐｈｉ 指数可用于及时判断制件内部是否产生损伤,Ｑ 指数和Ｉ 指数描述损伤的详细参数更加准确。     

基于碳纳米线传感器的三维六向编织复合材料内部损伤定位

为研究三维编织复合材料的实时结构健康状态监控,针对三维六向编织复合材料编织结构,采用三维四步六向编织方法将碳纳米线传感器以轴向纱和六向纱形式嵌入复合材料中,提出了一种构建智能三维复合材料的方法,建立了基于碳纳米线的三维编织复合材料试件内部损伤监测系统。基于碳纳米线测量的电阻值矩阵,采用四分矩阵奇异值分解方法分析信号矩阵的主要特征,计算试件内部的损伤准确位置。实验采用5种不同类型损伤试件进行分析,结果表明,该方法计算的试件内部损伤位置与实际损伤一致,测量的损伤位置坐标误差小于1。该研究可为智能三维编织复合材料的健康监测发展提供理论基础。     

三维编织复合材料中碳纳米管纱线嵌入位置和数量的优化配置

为解决三维编织复合材料嵌入碳纳米管(CNT)纱线传感器优化配置目标多、目标函数不连续问题,实现航天结构制件内部损伤的全面监测,采用非支配邻域免疫算法对多目标优化问题进行了研究。以四步法三维六向编织工艺为依据,分析了CNT纱线传感器的最佳嵌入位置和数量;通过非支配邻近免疫算法实现了CNT纱线传感器优化配置问题的求解,推导出不同尺寸的三维编织复合材料制件嵌入传感器的最优数量和位置。对损伤制件的应力实验及数据分析证明,CNT纱线传感器优化配置结果适用于三维编织复合材料的损伤监测,损伤定位误差小于0.6 mm。该研究为复合材料损伤源定位模型的建立提供参考。     

基于损伤指数的三维编织复合材料结构损伤评估

以嵌入三维编织复合材料的碳纳米线作为拉伸传感器构建智能复合材料,利用主成分分析（PCA）以及T²和Q统计方法,对三维编织智能复合材料结构损伤进行研究。采用主成分方法对三维编织智能复合材料制件的损伤信息进行处理,以无损伤试件作为基准值建立PCA 模型,提出了智能复合材料损伤估计步骤。结果表明：用损伤指数（T² 和Q）与基准值的偏差可描述试件结构损伤程度,有损试件的损伤指数远远大于无损试件的基准值,T² 损伤指数值可以很好地反映试件较大的损伤,Q 损伤指数值较详细地反映了试件的损伤细节;本文方法的计算结果与实际损伤具有很好的吻合性。     

嵌入碳纳米线的三维编织复合材料损伤监测

为实现对三维编织复合材料制件损伤情况进行实时监测,提出了通过三维五向四步法在三维编织复合材料中嵌入碳纳米线传感器的方法,由于碳纳米线传感与碳纤维具有相似性,因此碳纳米线嵌入三维编织复合材料制件的对其承载性能几乎没有影响。通过三点弯曲实验分析了碳纳米线在三维编织复合材料制件遭受外界应力时其电阻变化率与应力应变的相关性。实验结果说明显示其相关性为指数拟合关系,因此,三维编织复合材料的损伤状况可通过嵌入其中的碳纳米线传感器的电阻变化率与制件所承载的应力应变函数映射关系来进行实时监测。     

三维编织复合材料弯曲承载下嵌入碳纳米线的特性分析

为实现三维编织复合材料实时承载监测,基于碳纳米线嵌入三维编织复合材料预制件的方法,分析了嵌入碳纳米线的三维编织复合材料制件,在不同载荷下三点弯曲的碳纳米线应变传感特性,重点分析了制件拉伸和压缩承载下碳纳米线电阻的变化。实验表明：在三点弯曲过程中,制件加载至断裂应变和碳纳米线电阻变化具有单调一致性, 碳纳米线电阻变化符合一定指数函数关系;在大负荷加载后碳纳米线产生电阻滞后现象;制件卸载后,碳纳米线传感器产生残余电阻。研究证明：碳纳米线传感器在弯曲负载下能够实时感知并监测三维编织复合材料结构健康状况,为三维编织复合材料结构健康监测系统的构建提供了参考。     

光纤布拉格光栅在复合材料连续状态健康监测中的应用

为实现三维编织复合材料状态健康连续监测,根据三维编织复合材料的编织工艺,将光纤布拉格光栅(FBG)传感器嵌入到复合材料制件中,分析拉伸承载下的制件内部应变与FBG传感器信号变化的关系.实验结果表明,FBG传感器信号与制件应变具有较好的线性关系,复合材料的表面编织角对FBG的信号具有一定影响,嵌入FBG传感器对复合材料的...     

嵌入三维编织复合材料的碳纳米线应变传感特性

为实现三维编织复合材料的原位结构健康监测,研制了嵌入碳纳米线的三维五向编织复合材料预制件,建立了基于三维编织复合材料试件的碳纳米线应变传感实验系统,分析了嵌入三维编织复合材料中的碳纳米线应变传感特性。结果表明：在单调拉伸和循环加载卸载过程中,嵌入三维编织复合材料的碳纳米线传感器电阻变化与试件应变的线性相关性较高;在较大载荷循环加载卸载后,碳纳米线传感器产生的残余电阻可用于检测试件的损伤或累积损伤;引入电阻应变相关系数建立了电阻变化净差值与机械应变净差值的应变传感方程,可实现基于碳纳米线传感器的三维编织复合材料原位结构健康监测。     

基于碳纳米线的三维编织复合材料制件内部缺陷检测研究

使用碳纳米线作为传感器对三维编织复合材料制件内部缺陷进行无损检测。描述了碳纳米线嵌入三维编织复合材料制件的基本方法,分析了碳纳米线的力学特性。测试结果表明,嵌入的碳纳米线电阻与三维编织复合材料制件的拉伸应变具有很好的线性关系。并采用电阻响应面理论分析了三维编织复合材料制件的内部缺陷,其结果与扫描电镜显示的结果一致,说明碳纳米线应用于三维编织复合材料制件无损检测可行。该方法为三维编织复合材料制件的无损检测提供了一种新技术。     

货架温度对西兰花品质影响及预测模型建立

为更好监测不同货架温度对西兰花品质的影响,将西兰花分别放置于4、10、20 ℃下测定失重率、叶绿素、呼吸强度、乙烯释放量,并进行感官评价和特征指标动力学分析。结果表明,低温(4、10 ℃)可明显抑制西兰花货架期感官指标变化,延缓叶绿素下降速度,并推迟呼吸和乙烯峰值的出现时间。其中4 ℃保鲜效果最好,能有效延长货架期至21 d。应用Arrhenius方程与化学动力学反应,可拟合确定以叶绿素为变量的货架期预测模型(shelf life prediction model of chlorophyll, SLChlo)、失重率为变量的货架期预测模型(shelf life prediction model of weight loss, SLWL)。其中,SLChlo在低温条件下预测更准确,SLWL平均相对误差较小。二者结合可得到更准确的预测参数,进而为西兰花货架期监测提供理论基础。     

滑菇肽对青春双歧杆菌的益生作用

研究滑菇肽对青春双歧杆菌的体外益生作用。将滑菇肽添加到青春双歧杆菌液体培养基中,测定发酵和贮存过程中活菌数变化。结果表明,滑菇肽在添加量为0.5 g/L～4.0 g/L时对青春双歧杆菌生长具有促进作用,发酵12小时后活菌数最高可达1.78×10~9cfu/mL,为对照组的2.88倍(P<0.05)。滑菇肽能够增强青春双歧杆菌对酸性环境的耐受力,4℃冷藏28天后,活菌数仍维持在80%以上。添加1.0 g/L滑菇肽对青春双歧杆菌的促生长作用优于低聚果糖,发酵12小时后活菌数可达1.18×10~9cfu/mL,为对照组的2.04倍(P<0.05)。滑菇肽能够促进青春双歧杆菌生长,作为双歧因子应用于青春双歧杆菌产品具有潜在价值。     

高产L-精氨酸谷氨酸棒状杆菌的构建

以产L-精氨酸诱变菌株谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）AJC为出发菌株,采用基因组编辑技术对其进行改造。 首先,敲除阻遏蛋白ArgR和FarR,解除反馈阻遏作用;然后,敲除乳酸脱氢酶编码基因ldh和整合鸟氨酸乙酰转移酶编码基因argJ,阻 断乳酸合成途径和增加前体物;最后,敲除谷氨酸分泌蛋白编码基因NCgl1221和整合乙酰谷氨酸激酶基因argB,减弱L-谷氨酸的胞 外分泌,筛选一株L-精氨酸高产菌株。 结果表明,获得一株高产L-精氨酸菌株AJC-4（C. glutamicum AJCΔargRΔfarRΔldh::PtufargJ ΔNCgl1221::PsodargB）,该菌株在5 L发酵罐中发酵64 h后,L-精氨酸产量和糖酸转化率分别为78.0 g/L和0.38 g/g,较出发菌株AJC分 别提高21.9%、18.8%;副产物乳酸和L-谷氨酸积累量分别为0.11g/L、0.16 g/L,较出发菌株AJC分别降低96.8%、96.1%。     

天然牛肉调味基料的增稠工艺优化

以冷冻牛骨肉末(骨、肉质量比为3:7)为原料,经热-压浸提、酶解之后进行美拉德反应制成牛肉调味基料,通过单因素和正交试验研究淀粉、羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose,CMC)、瓜尔豆胶和麦芽糊精的添加量对其增稠效果的影响。试验结果表明:当淀粉添加量为8%、CMC添加量为0.6%、瓜尔豆胶添加量为0.7%、麦芽糊精添加量为0.3%时,产品状态最佳,黏度值为783.2 MPa·s。     

多层多向机织复合材料细观结构建模及其性能

为分析多层多向机织复合材料的细观结构,基于多层多向机织工艺及不同于传统机织结构的纱线空间运动规律,推导了工艺参数与结构参数之间的关系,建立了细观结构分析模型;为研究多层多向机织复合材料的拉伸性能和失效机制,采用多层多向机织工艺、树脂传递模塑复合工艺,以碳纤维和环氧树脂为原材料制备了2种不同结构的多层多向机织复合材料,采用万能试验机和非接触全场应变仪对材料进行了0°和90°方向的准静态拉伸性能测试,并与正交三向机织复合材料进行了对比分析。结果表明:斜向纱的存在对多层多向机织复合材料的拉伸破坏模式和断口形貌有较大影响,斜向纱一定程度上阻碍了裂纹和应变沿承载方向扩展,0°方向拉伸试样断口处经纱层内经纱全部断裂,90°方向拉伸试样断口处纬纱层内纬纱全部断裂,2个方向的拉伸试样斜向纱层中均存在部分斜向纱纤维未断裂,拉伸试样非完全断裂。     

经编光纤传感织物结构变化对光纤弯曲损耗的影响

为研究经编光纤传感织物在纵向拉伸状态下织物结构变化对光纤弯曲损耗的影响,编织了一种以经平绒织物为地组织、聚合物光纤为衬纬纱的经编光纤传感织物。将光纤以半径为10 mm的半圆反向相接的形式织入地组织中间位置,形成传感单元。同时,测量了传感织物在拉伸条件下的线圈高度、线圈宽度和织物厚度;并测试了在织物拉伸回复状态下光纤信号的传输性能。结果表明:光纤可通过衬纬的形式与经编织物相结合;在拉伸过程中织物纱段发生转移,织物厚度随拉伸距离的增加而减小;纱线对光纤的挤压作用使光纤产生微弯损耗,且在拉伸过程中微弯和宏弯损耗相互复合。     

聚全氟乙丙烯纤维织物的制备及其性能

为织造在特殊环境中具有耐久性的纺织品,以聚全氟乙丙烯(FEP)纤维为原料,经加捻、合股工艺制备FEP纱线,通过半自动织布机织造出幅宽为250 mm、厚度为0.51 mm的FEP平纹织物。借助电子拉力试验机、动态接触角测定仪、织物透气量仪、织物透湿量仪、织物耐磨仪、紫外冷凝老化试验箱、差示扫描量热分析仪、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪等对FEP纱线及其织物性能进行分析表征。结果表明:FEP纱线力学性能优良且具有疏水性;FEP织物具有较好力学性能,耐高温且耐化学试剂、耐老化性能优异,经酸碱、有机溶剂处理后织物的热性能、结晶结构、化学结构及力学性能均未发生明显变化;经紫外光辐照处理,织物力学性能未发生明显变化,表明FEP织物可适用于特殊环境。     

马乳酒样乳杆菌（XL10）的分离、鉴定及对小鼠肠道菌群的影响

以西藏开菲尔粒为原料,从中筛选出一株马乳酒样乳杆菌XL10,对其进行鉴定及生长特性研究;并以小鼠为研究对象,观察XL10对小鼠肠道菌群的影响。结果表明XL10菌株能够促进小鼠肠道有益菌生长,抑制有害菌繁殖。结果表明XL10菌株具有能够调节肠道菌群平衡,保护肠道健康的潜能。     

碳纤维织物在热流冲击下的热传递数值模拟

为研究纺织材料在热流冲击下的热传递性能,以碳纤维平纹织物为例,利用电子显微镜获得纱线的几何结构参数、经纬纱交织路径及横截面形状,建立碳纤维织物单元结构模型,基于传热学的基本方程,利用有限元法数值求解织物厚度方向上的温度随时间变化曲线。结果表明:利用创建的热流冲击下织物热传递数值模型可预测织物背面温度随时间变化的情况;试验验证发现,利用数值模型计算获得的织物背面温度随时间的变化趋势与试验结果一致,当织物表面分别施加热流密度为1 319 W/m²和1 103 W/m²时,织物背面温度的模拟值和试验值的平均相对误差分别为6.64%和3.28%。说明所建立的数值模型能较好地反映碳纤维平纹织物动态传热过程,可为高温热流冲击下隔热耐烧蚀织物的开发和性能优化提供理论参考。     

高产酯化酶红曲菌的筛选、鉴定及酶学性质研究

该研究从研究室保藏的10株红曲霉菌株中筛选高产酯化酶菌株,通过分子生物学技术对其进行鉴定,并对其最适培养基进 行选择,最后对其所产的酯化酶酶学特性进行初步研究。结果表明,筛选获得一株高产酯化酶菌株X1,并被鉴定为血红红曲霉（Monascus sanguineus）。 其最适产酶培养基为可溶性淀粉70g/L,大豆蛋白胨20g/L,NaNO3 2 g/L,KH2PO4 1 g/L,MgSO4·7H2O 2g/L, 初始pH值4.5。采用最优培养基,在30℃、180 r/min条件下发酵4d,酯化酶活力为315.19 U/mL。 该酯化酶的最适反应温度为40℃,在 25～35℃范围内稳定性较好;最适pH值为5.0,在pH为6.0时稳定性较高;金属离子Ca2+可提高该酯化酶活性,Mg2+、Fe2+、Na+和Ag+则有 不同程度抑制作用,且Ag+抑制作用最明显。