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Synergistic Effect of PVDF-Coated PCL-TCP Scaffolds and Pulsed Electromagnetic Field on Osteogenesis
Yibing Dong Luvita Suryani Xinran Zhou Padmalosini Muthukumaran Moumita Rakshit Fengrui Yang Feng Wen Ammar Mansoor Hassanbhai Kaushik Parida Daniel T. Simon Donata Iandolo Pooi See Lee Kee Woei Ng Swee Hin Teoh 《International journal of molecular sciences》2021,22(12)
Bone exhibits piezoelectric properties. Thus, electrical stimulations such as pulsed electromagnetic fields (PEMFs) and stimuli-responsive piezoelectric properties of scaffolds have been investigated separately to evaluate their efficacy in supporting osteogenesis. However, current understanding of cells responding under the combined influence of PEMF and piezoelectric properties in scaffolds is still lacking. Therefore, in this study, we fabricated piezoelectric scaffolds by functionalization of polycaprolactone-tricalcium phosphate (PCL-TCP) films with a polyvinylidene fluoride (PVDF) coating that is self-polarized by a modified breath-figure technique. The osteoinductive properties of these PVDF-coated PCL-TCP films on MC3T3-E1 cells were studied under the stimulation of PEMF. Piezoelectric and ferroelectric characterization demonstrated that scaffolds with piezoelectric coefficient d33 = −1.2 pC/N were obtained at a powder dissolution temperature of 100 °C and coating relative humidity (RH) of 56%. DNA quantification showed that cell proliferation was significantly enhanced by PEMF as low as 0.6 mT and 50 Hz. Hydroxyapatite staining showed that cell mineralization was significantly enhanced by incorporation of PVDF coating. Gene expression study showed that the combination of PEMF and PVDF coating promoted late osteogenic gene expression marker most significantly. Collectively, our results suggest that the synergistic effects of PEMF and piezoelectric scaffolds on osteogenesis provide a promising alternative strategy for electrically augmented osteoinduction. The piezoelectric response of PVDF by PEMF, which could provide mechanical strain, is particularly interesting as it could deliver local mechanical stimulation to osteogenic cells using PEMF. 相似文献
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分析工频磁场干扰对母线差动保护的影响,将各条支路上工频磁场干扰电流幅值和相位相似的特征与母线保护装置备用支路多的特点进行结合,通过母线保护装置的备用间隔的电流采样值特征识别工频磁场干扰并得到干扰值.计算补偿干扰电流后的差动电流,并在母线差动保护判据中增加补偿后差动电流相关的判据,有效防止发生工频磁场干扰时母线差动保护误动,提高了保护可靠性.仿真结果表明,所提算法能够准确有效地补偿工频磁场干扰,防止工频磁场干扰下母线差动保护误动,且不会影响区内故障下母线差动保护的性能. 相似文献
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针对工频配电网中节能变压器、兆瓦级DC/DC变换器中频隔离变压器、柔性低频交流输电领域低频变压器等电力装备对高性能取向硅钢的应用需求,采用任意波形磁场激励软磁测量系统,研究了0.10~0.27 mm不同牌号取向硅钢在不同工作频率下的电磁特性,探讨了薄规格取向硅钢在中低频电力装备中的应用前景。与0.10 mm超薄取向硅钢相比,0.18 mm高磁感取向硅钢在15~400 Hz中低频率范围具有更低的损耗特征。0.18 mm产品不仅在轧向的铁损低于0.23 mm和0.27 mm产品,在横向也具有最低损耗优势;但对于相同厚度材料,轧向低损耗并不意味着横向同样具有低损耗。分析了不同厚度取向硅钢电磁特性差异及原因,结果可支撑各类型变压器铁心材料选型。结合工频、中频和低频领域电力装备技术发展对铁心材料性能要求,展望了薄规格取向硅钢未来的发展趋势。 相似文献
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通过统计和分析现场数据,得出限制MCCR薄板坯连铸连轧低碳钢拉速提高的主要因素为结晶器热像图中的冷齿和结晶器液面波动,对冷齿和液面波动的成因进行研究,并提出有效控制措施。研究结果表明,结晶器热像图中的冷齿与结晶器弯月面凝固收缩特性相关,受冷却铜板厚度、碳当量、拉速及保护渣影响,反映到铸坯实物上为凹陷或者裂纹缺陷,需合理匹配形成最优参数组合,以降低因冷齿造成的漏钢风险。当结晶器铜板厚度减薄量在6.7%以内时,一冷水维持原设计流量;当结晶器铜板厚度减薄量在6.8%~11.1%时,拉速4.0 m/min以上时需降低10%的一冷水流量;当结晶器铜板厚度减薄量在11.2%~15.6%时,所有拉速下需降低18%的一冷水流量,同时使用高碱度B型保护渣。针对高拉速下结晶器液面波动问题,通过数值模拟研究浸入式水口插入深度、拉速、结晶器断面宽度及电磁制动等参数对结晶器内流场和温度场的影响规律,得到不同拉速和不同断面条件下电磁制动电流的合理配置,使得拉速达到5.5 m/min时钢液面最大流速仍小于0.3 m/s。上述研究结果应用后,结晶器冷齿问题得到有效缓解,110 mm厚的薄板坯最高拉速达到5.8 m/min,结晶器液面波动控制在±1 mm以内,保护渣液渣层厚度保持在8~10 mm,结晶器热流稳定,实现了高拉速的顺稳生产。 相似文献
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B. W. Zhang Z.M. Ren Y.B. Zhong K. Deng K.D. XuShanghai Enhanced Laboratory of Metallurgy Shanghai University Shanghai China 《金属学报(英文版)》2002,15(5):416-424
The electromagnetic field under applied AC and DC current in round and rectangular pipe was systematically investigated, then a concept of "equivalent current density" was proposed for evaluating the inhomogeneous electromagnetic pinch force, and the mono-component removal efficiency and the overall removal efficiency of inclusion were formulated. It is founded that flat pipe is superior to round pipe for the electromagnetic removal of inclusion, and DC current can get a higher removal efficiency than A C current due to absence of skin phenomenon. Under usual condition, a removal efficiency of 52% for 10μm inclusion or more than 92% for 20μm inclusion can be achieved by imposing a current density of 3×106A/m2 in a flat pipe. 相似文献
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磁性纤维随机混合媒质等效电磁参数的计算 总被引:1,自引:0,他引:1
为计及强散射偶极子间的相互作用,引入参量εh和μh,利用广义多重散射理论及MATLAB计算机软件对在2 GHz~18 GHz频率下的体积占空比为8%的铁纤维随机混合媒质等效磁导率的实验值进行曲线的拟合,导出了耦合系数εh和μh,并在此基础上,对体积占空比分别为30%和20%的铁纤维随机混合媒质等效磁导率进行了计算,计算结果与实验吻合良好. 相似文献
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水平电磁连铸空心铜管坯组织和性能研究 总被引:5,自引:0,他引:5
提出在中试水平的空心铜管坯水平连铸过程中施加工频电磁场,分析其对铜管坯组织和性能的影响.结果表明:与未施加电磁场时相比,施加电流强度为140A的工频电磁场后,水平连铸空心铜管坯的组织显著细化,平均晶粒度由未施加磁场时的3.1提高到8.3,周向组织均匀性也得到明显改善;抗拉强度提高40%左右,延伸率提高50%左右. 相似文献
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