具有黏附方向性及自适应性的仿生湿吸足垫研究

以竹节虫的光滑足垫为仿生原型, 提出一种用于爬壁机器人的新型黏附足垫, 内部具 有倾斜的仿纤维结构, 表面有花纹微结构, 基于湿吸机理产生黏附力. 首先对湿吸模型进行 讨论, 在此基础上对足垫结构进行设计; 然后对足垫的黏附方向性及自适应性进行深入分析; 最后基于亲水性、黏弹性较强的热塑性弹性体(TPE)材料制备足垫. 实验结果表明, 提出的足 垫具有较好的湿吸特性, 在薄水膜介导下, 法向黏附力约为0.65 N, 摩擦力约为3 N, 足垫表 现出良好的黏附方向性及负载自适应性.     

动物黏液:屏障效应及黏附机制

动物黏液是动物分泌和黏附于体内或体表(外)各种表面的湿滑液体,多为浓稠的胶状体,主要成分为黏蛋白、无机盐,并含有抗菌物质如溶菌酶、免疫球蛋白,在作为生物体保护性屏障和润滑作用方面具有重要作用.近五年来,随着现代生物学理论和研究技术的快速发展,对于动物黏液的生物效应和作用机制尤其是屏障效应和黏附机制等方面的研究取得了长足的进步.这些研究表明,在分子层面决定动物黏液屏障效应和黏附机制的关键在于黏液的化学成分如黏蛋白以及相应的物理特性.本文介绍了近年来与动物黏液的屏障效应和黏附机制相关的研究,主要包括动物黏液的生物效应、研究方法、化学组成、物理性质、作用机理等方面的研究进展.     

黄土中活断层石英碎屑的SEM形貌特征

通过扫描电镜(SEM)观察断层泥中的石英碎屑的形貌特征,可以确定某一条断层的活动是以粘滑为主还是蠕滑为主,据此判别断层的地震活动性和工程地质类型。迄今为止,该方法主要用于研究基岩中的活断层。但本文的研究结果表明,只要正确区别黄土中的石英砂与黄土中断层破碎石英碎屑的SEM特征,尤其是鉴别出那些只有在断层活     

科技英语隐喻认知机制及特征

从认知机制的角度,分析了隐喻在科技英语文体中的重要性,并简要阐明了科技英语中隐喻的3种特征。     

柴油机排气颗粒的力学特征与形貌分析

采用Hamaker等理论模型计算分析了理想状态下颗粒-颗粒间的作用力;采用原子力显微镜以及透射电子显微镜试验的方法,考察了干燥环境下(相对湿度RH≤20%)排气颗粒间总的吸引力、黏附力以及黏附能,探究了排气颗粒粒径对粒子间作用力及颗粒形貌的影响关系.结果表明:颗粒粒径由25 nm增加到45 nm过程中,单颗粒之间的范德华力增加4.6倍,静电力增大9.9倍,相比范德华力,静电力较小.颗粒间黏附力与黏附能均增加了1.8倍.通过AFM试验,对平均粒径分别为30,37,46 nm的团簇颗粒进行测量,发现随着粒径增大,颗粒间总的吸引力F_(at)逐渐增大,为1.04~1.38 n N,范德华力F_(vdw)是F_(at)中的主要作用力,库仑力较小.吸引力F_(ad)与黏附能W_(ad)随着颗粒粒径增大而增加,F_(at)由3.21 nN增大到3.75 nN,增大约16.8%,W_(ad)由2.03×10~(-16) J增大到2.20×10~(-16) J,增大约8.4%,F_ad与W_(ad)的增大充分反映了颗粒间的黏附性增强,颗粒间能量势垒增大,团簇颗粒间更为稳定.随着颗粒平均粒径的增大,导致了颗粒间吸引力、黏附力及黏附能增大,颗粒逐渐团聚,由枝状向簇状转变,逐渐呈山峰状堆积,颗粒致密度、团簇大小均增大,说明颗粒间作用力的变化与颗粒形貌之间存在一定的影响关系.     

层级仿生微阵列的制备及黏附性能

采用电火花穿孔技术,制备了直径0.5mm、倾斜度为75°的大孔铜基阴型模板,利用氢硅烷型硅橡胶浇注该模板,得到大直径倾斜阵列,作为一级结构刚毛阵列.接着,采用等离子刻蚀技术制备了3种不同结构(Φ=15,10,5μm)的单晶硅基阴型模板,真空下氢硅烷型硅橡胶浇注,得到3种精细微阵列,作为二级结构刚毛阵列.最后,利用烯硅烷型硅橡胶进行硅氢化反应将二级微阵列键合在一级阵列的支杆末端,得到3种层级刚毛阵列.利用高灵敏力传感器测试了3种层级刚毛阵列的法向、切向黏附性能.结果表明:3种层级刚毛阵列的切向滑动黏附力均随滑移距离先增后减,呈现了各向异性的黏附特性;不同二级结构刚毛阵列的切向、法向黏附强度与其二级阵列的直径、密度密切相关.     

微晶与纳米硅薄膜表面形貌分形特征的研究

对纳米硅薄膜的微结构研究一直是这个领域中令人感兴趣的问题.Mandelbrot提出的分形理论可用于材料显微结构的定量表征,而分形维数是描述分形结构特征的一个重要几何参量.近年来,人们利用光学显微镜和SEM等手段对薄膜材料和金属断口的表面形貌进行了很多研究,但由于实验手段的限制,通常只能获得材料在微米尺度上的分形特征,而且存在实验过程和数据处理繁琐等缺点.80年代初发展起来的STM,具有纳米量级乃至原子量级的分辨率,能够非破坏性地直接获得样品表面形貌的实空间三维图象,便于进行数据处理,从而使人们可较方便地在纳米乃至原子尺度上对材料的表面进行研究.我们首先采用STM在纳米尺度上对不同工艺条件下按常规PECVD技术制备的微晶及纳米硅薄膜的表面形貌进行了观测,并结合分形理论计算了样品表面形貌的分形维数D,从而找到了D值与样品微结构参数之间的联系.1 实验过程实验所用的硅薄膜样品是在常规PECVD系统中,使用高比例的高纯氢稀释的硅烷作为反应气体,利用RF+DC双重功率源激励等离子体辉光放电制备得到的.薄膜样品的厚度～1μm,衬底为普通的玻璃片.样品表面微观形貌的观测是采用CSTM-9000型STM(中国科学院化学研究所生产)在常温和大气中完成的.观测前,样品在稀释的HF中漂洗,以除去表面上的氧     

滨海湿地环境中微塑料表面性质及形貌变化

海岸带湿地是微塑料的重要聚集区.目前,对海岸带真实湿地土壤环境中微塑料表面形貌和性质变化研究甚少.本研究选取我国北方温带的黄河口盐沼湿地和南方亚热带的北部湾红树林湿地,以聚苯乙烯发泡和聚乙烯薄膜为受试微塑料对象,通过原位土壤掩埋(地下暴露)和非掩埋(地上暴露)定位试验和定期采样,观察和分析微塑料表面形貌、官能团、比表面...     

吉林省南部元古宇内陨石消融型高铬铁宇宙尘的成分与形貌特征

在吉林省南部无古宇石英岩的人工重砂样品中发现磁性铁质微球粒首批44粒,具有陨石消融型宇宙尘的典型特征.一般特征 微球粒的粒度,最小粒径0.01mm,最大粒径2.35mm,一般粒径0.2～0.3mm.微球粒的形貌可分为:(1)圆球体,较普遍;(2)椭球体,包括椭球体、纺缍体、卵圆体、葫芦形和水滴形等;(3)连球体,较常见;(4)扭曲体;(5)不规则碎片或残缺球粒微球粒表面普遍被熔壳包裹,黝黑色至灰黑色,部分球粒呈棕黄色,风化表面呈褐红色粉末,有的局部附着琥珀黄色橄榄石,熔壳表面一般比较平整,有的具乳头状排气孔,有的具扭曲纹,有不少微球粒熔壳局部脱落,露出壳层结构,第二层表面具金属光泽.微球粒不透明,强磁性,熔壳呈暗淡光泽,双连球具磁极性.微球粒的硬度大于玻璃.     

燃料电池铂合金纳米晶催化剂的形貌控制及稳定性研究进展

具有可控形貌的铂合金纳米晶,尤其是表面由(111)面构成的纳米八面体或二十面体等,被认为是一种理想的高催化活性燃料电池电极催化剂,其重要的应用价值吸引了国际上许多研究组的兴趣和大量研究.近年来有关铂合金纳米晶的形貌可控合成和催化性能取得了突飞猛进的进展;但与此同时,如何在长期的催化反应服役过程中保持合金纳米晶的形貌和催化性能的长期稳定是拓展其实际应用的重要瓶颈.本文首先回顾了近年来在铂合金纳米晶的形貌调控和催化性能提升上的重要进展,进一步介绍了铂合金纳米晶在催化反应前后形貌和催化性能的稳定性,以及基于高分辨透射电子显微镜和谱学分析的失效机制研究;最后,总结了提高形貌和催化性能稳定性的一些可行途径.这些结果对进一步设计具有高活性、长寿命的燃料电池铂合金纳米催化剂具有较好的指导作用,同时也对用于其他催化反应的金属合金纳米晶催化剂具有一定的借鉴作用.     

钙对聚合氯化铝中铝形态分布及结构形貌的影响

聚合氯化铝(PAC)的絮凝性能与其铝形态分布和结构密切相关, Al₁₃形态是PAC的最佳絮凝形态. 通过碱化反应前加Ca和碱化反应后加Ca两种方式合成了含钙PAC, 采用²⁷Al核磁共振(NMR)和原子力显微镜(AFM)研究了Ca的加入对PAC中铝形态的影响. 结果表明, 由于钙形态与铝形态间的电荷斥力以及二者形成的络合物, Ca的加入可增加产品中Al_m和Al₁₃的含量, 并使Al_m和Al₁₃形态在NMR谱图中的化学位移降低. 随着Ca/Al摩尔比的增大, 铝形态趋于分散, 聚集状态由枝状聚集转向团粒状聚集, 且团粒粒径逐渐变小, 在高Ca/Al摩尔比时形成絮状物. Ca的引入使PAC中Al₁₃含量增加, 这必将增加PAC在水处理中的絮凝效能.     

湘南晚二叠世生物礁钙质海绵古生态特征及造礁机制探讨

湘南晚二叠世生物礁造礁生物主要是钙质海绵．通过野外礁组合露头观察、实测剖面及室内对钙质海绵的系统研究，在讨论造礁海绵的形态、生长发育与藻类的关系后认为：钙质海绵底栖固着生活，适宜在盐度正常，中等动荡循环水流，光照充足，温暖的较远岸的浅水海洋环境．藻类对海绵造礁有重要作用，一方面，从群落生态看。藻类和海绵是互利的，藻类附着在活着的大型海绵上，增强海绵的抗浪性；另一方面，覆盖在死亡、倒伏的海绵上。加固了礁基底，为新一代海绵幼虫提供硬基底，完成海绵原地世代更替，形成独特的藻—海绵造礁机制．     

变性土滑擦面的特征与形成机制

国际上在土壤分类中已把变性土列为独立的土纲。80年代以来,我国也陆续发现变性土分布。变性土最重要的诊断特征是:其剖面下层有紧挨相交的滑擦面,它是分析变性土特性和形成过程的重要证据,但迄今尚未见对滑擦面研究的专门的文献报道。本文以发现于我国云南省元谋干热河谷的干润变性土为研究对象,研究其滑擦面的特征与形成机制。 1 材料和方法 土壤样品采自云南省元谋县老城乡丙间村,分别取于普通变性土和表蚀变性土剖面下层的滑擦面层。前者采自35cm以下,后者采自25cm以下土层。采样区的自然环境条件及土壤分类和性状见文献[2]。     

南海东北部障碍层特征及其形成机制

南海东北部(16°~25°N, 112°~124°E)存在显著的障碍层分布. 障碍层发生概率秋季最大(45.7%), 夏季次之(31.1%), 春季最小(23.3%). 吕宋海峡及其以西的南海东北部中心海域(18°~22°N, 112°~120°E)障碍层年发生几率约为40.0%, 中国台湾海峡南端、台湾岛南端东西两侧、台湾岛以东(22°~24°N, 122°~124°E)和吕宋岛东北海域(18°~20°N, 122°~124°E)障碍层年发生几率分别为19.0%, 61.1%, 33.3%和80.0%; 其他海域障碍层年发生几率偏小. 层结机制和降水机制分别是南海东北部春季(特别是冬末春初)和夏、秋季障碍层形成的主要原因, TRMM卫星观测为后者提供了可靠的依据.     

巨噬细胞极性及调控机制

巨噬细胞是具有异质性的一群免疫细胞,在病原微生物和组织损伤所引起的炎症反应及消解过程中发挥关键作用.不同的诱导信号可激活巨噬细胞改变其自身的形态和生理特征,表现出显著的可塑性来应对外界环境.借用辅助性T细胞(Th)的概念,从激活方式上将巨噬细胞分为经典激活的巨噬细胞(classically activated macrophages,CAMs或M1)和非经典激活的巨噬细胞(alternatively activated macrophages,AAMs或M2)两大类.M1型巨噬细胞产生促炎症细胞因子,抵抗病原入侵但也造成机体损伤;M2型分泌抗炎症细胞因子,并在组织修复与重建和肿瘤的形成过程中发挥作用.本文介绍了巨噬细胞的激活机制和巨噬细胞极性的关系,重点总结了近年来巨噬细胞极性调控机制方面的最新研究进展,并分析预测了该领域的发展趋势.     

我国铂族元素、钴和铬主要矿床类型的分布特征及成矿机制

我国赋含铂族元素(platinum-group elements, PGE)、钴(Co)和铬(Cr)资源的主要矿床类型普遍与镁铁-超镁铁质岩有关,岩浆铜镍硫化物矿床提供了几乎全部的PGE储量和约一半的Co储量,蛇绿岩中的豆荚状铬铁矿矿床是Cr的主要来源.我国一直未发现与层状岩体有关的大型铂族元素和层状铬铁矿矿床,也缺乏全球Co储量占比很高的沉积层控型铜钴矿和红土型镍钴矿,唯一的大型铬铁矿矿床赋存在西藏罗布莎蛇绿岩中.本文介绍了我国目前已发现的PGE、Co和Cr主要矿床类型及其分布,并总结了近年来一些典型矿床在成矿元素赋存状态和富集机制方面的研究进展.在此基础上,从微-纳米尺度下PGE的赋存状态研究、镁铁-超镁铁质岩及相关矿床中Co的迁移富集机制、赋存状态及资源潜力、以及蛇绿岩豆荚状铬铁矿矿床中Cr迁移-富集机制的精细刻画等三方面提出了今后值得深入探索的问题.     

中更新世气候转型:特征、机制和展望

中更新世转型(mid-Pleistocene transition,MPT)的特征、机理及其影响一直是古气候研究的热点问题之一.通过综合分析全球代表性的地质记录,揭示出海洋和陆地气候变化在中更新世(距今~1.2至~0.7 Ma)多表现为从准4万年到准10万年的主导周期转型,但低纬地区水文气候的周期变化不显著.数值模拟研究表明,地球轨道参数变动引起的太阳辐射变化可能是冰期-间冰期气候旋回的根本驱动,而下垫面和大气CO2浓度变化的反馈机制则触发了中更新世气候周期转型并放大冰期-间冰期的波动.因此,MPT是地球气候系统内外部多个因素共同作用的结果.未来研究一方面应加强中低纬地区水文循环变化研究,关注中更新世气候转型影响的区域差异;另一方面通过整合气候重建和模拟结果,辨析区域气候变化响应差异的主要诱因.     

汶川大地震余震序列震源机制的空间分段特征

利用汶川地震序列周围450 km范围内6 个台站记录的宽频带波形数据, 通过时间域矩张量反演方法, 得到该地震序列88 个地震的矩张量解. 结果显示震源机制解类型具有明显的空间分段特征. 沿着主破裂带方向自西南至东北共分为6 段, 震源机制类型由开始的逆冲为主, 经过各种震源机制类型交替出现的过渡带, 转变为以右旋走滑为主. 在小鱼洞镇附近出现与主破裂正交的左旋走滑型地震. 利用FMSI程序分别反演各段的应力场, 发现沿着主破裂带方向自西南至东北, 最大主应力方向由近EW向逐渐转变为NW-SE向, 最后又转变为近EW向.     

太湖蓝藻水华“暴发”的动态特征及其机制

湖泊富营养化和有害藻类水华是目前全世界普遍面临的水域生态环境问题.太湖是典型的大型浅水富营养化湖泊,其富营养化导致的蓝藻水华"暴发"常常呈现时间和空间上的高度变异与不稳定性.以往的研究,无论是国际上流行的光合作用调节的藻类细胞上浮与下沉,还是国内流行的蓝藻水华"暴发"四阶段理论,都无法很好地解释太湖蓝藻水华"暴发"的时空动态变化特性.本文基于对太湖多次的野外观测与模拟实验,提出了关于太湖蓝藻水华"暴发"的全新概念性解释.在蓝藻细胞生长阶段,营养盐、温度、光照等环境因素影响较为显著,决定了蓝藻生物量的多少,为蓝藻水华"暴发"蓄积物质基础;在蓝藻水华暴发阶段,则主要受蓝藻细胞(团)浮力作用与水动力湍流作用的共同影响,决定了蓝藻水华出现后的规模、范围及位置.野外调查显示,在太湖这样的大型浅水湖泊,风浪作用条件下蓝藻细胞(团)在水柱中呈均匀分布;而当风浪消失后,蓝藻细胞(团)即迅速上浮形成水体表面可见的水华.蓝藻颗粒的上浮速度随着细胞团的增大而加快,适度的扰动促使蓝藻细胞团碰撞而形成更大的细胞团,更容易在水动力消失后快速上浮形成水华.湖流的辐合辐散是蓝藻水华上浮后形成可见的斑块形状、位置、漂移和聚集的决定因素.正是太湖地区风场高度多变与不稳定,才导致太湖蓝藻水华"暴发"的时空分布呈现多变的动态特征.上述研究结果澄清了长期以来一直困扰人们的太湖蓝藻水华难以监测、无法防控的问题,为蓝藻水华监测、预测预警、防控及应对措施的制定提供了科学的理论依据.