润湿性表征体系及液固界面张力计算的新方法（Ⅰ）

设计了一种在有限液固界面上润湿性的表征体系,建立了在该系统中固相表面张力γsg和液固界面张力γsl的表达式。结果表明,固相表面张力γsg和液固界面张力γsl可以通过液相表面张力γlg和接触角θ求解,γsg=γlg是液相在固相表面完全润湿的临界条件。在此基础上,推导出液相在无限固相表面上液固界面张力γsl的表达式,表明γsl仅仅是液相表面张力γlg和接触角θ的函数;其数值范围为：O≤γsl≤γlg。因此,固相表面张力γsg和液固界面张力γsl均可以通过液相表面张力vlg与接触角θ直接求解。推导出液相在固相表面上粘附功Wn的表达式,该结果与Dupre方程一致。     

吸收过程中界面湍动对传质的影响

传质过程中的界面湍动现象广泛存在,宏观上表现为传质阻力下降,传质速率增加.本文以甲醇、乙醇等有机溶剂吸收二氧化碳的物理吸收过程为研究对象,建立了一套带有激光纹影仪与计算机实时图象采集系统的传质实验装置,研究了相界面湍动对传质速率的影响,以及液膜厚度变化对相界面湍动情况下传质速率的影响.定义了放大因子,利用放大因子定量说明界面湍动对传质速率的影响.实验发现界面湍动存在时,液相传质系数与理论值偏离,而且随传质推动力的增大,偏离增大;同样条件下,改变液膜厚度,传质速率可以成倍的增加.这说明吸收过程中界面湍动对传质的促进作用受多种因素的影响.     

球形固体粒子在两不互溶液体间的分配

本文讨论了球形固体粒子(3)在两不互溶液体(液(1)、液(2))间不同程度浸润时系统的总界面Helmholtz自由能,根据界面热力学原理,得出了液(1)、液(2)、固之间三个界面张力各种可能情况下,粒子如何在两液相间分配。在三个界面张力能成平衡时,粒子的分配符合Young氏方程。绘制了以液(1)相中球形粒子的界面自由能为基准的相对界面自由能曲线图。     

HBD的N端融合蛋白的跨膜转导作用

研究人源性穿膜肽HBD的N端融合蛋白的跨膜转导作用。通过DNA重组技术将HBD融合在EGFP蛋白的氨基端(N端),构建重组质粒pET28b-HBD-EGFP-Histag,经IPTG诱导表达和Ni 2+-NTA纯化,获得重组蛋白HBD-EGFP。通过激光共聚焦显微镜定性观察及流式细胞仪定量检测发现,融合在EGFP氨基端的HBD跨膜转导效率比融合在EGFP羧基端(C端)的HBD转导效率提高了约10倍。实验结果表明,N端融合的HBD-EGFP对于外源蛋白具有跨膜运输效果,且比C端融合的HBD具有更高的跨膜转导效率。该结果可为HBD在抗癌药物递送方面的有效应用提供理论依据。     

活性金属／陶瓷润湿机理研究

基于界面反应热力学研究了活性金属/陶瓷润湿机理。把金属/陶瓷界面反应处理成金属表面相和增强相陶瓷表面相之间的反应,同时考虑表面相、体相的结构和能量的差异,讨论了金属/陶瓷界面反应对润湿性的影响。结果表明,金属/陶瓷界面反应自由能变化和固相陶瓷组成变化引起的界面能变化都是影响润湿性的重要因素,仅在某些情况下,两者之一才成为决定润湿性的关键因素。     

可压缩性对双嵌段共聚物层状相的影响

研究了强分离极限下可压缩性对双嵌段共聚物层状相的影响,并与在不可压缩约束下得到的结果进行了比较.对于可压缩系统,单体密度已经不再是均匀分布的.压缩能和自由链的自由端分布引发的自由能与界面能和拉伸能相比很小,后2者依然是自由能中的主导项.     

有机废气的生物膜净化过程

低浓度有机废气的生物膜净化过程主要通过把废气从气相转移到液相或固相表面的液膜中,然后利用微生物降解液相或固相表面液膜中的污染物.自养菌和异养菌组成的复合菌在填料塔上的挂膜过程经历吸附、菌体增殖、生物膜初步形成、生物膜成熟四个阶段,最终开始发挥作用.     

防淡水壳菜附着涂料的快速评价指标体系

涂料防止淡水壳菜附着是一种相对可行、高效的防治方法,提出能够快速评价防附涂料效果好坏的指标是筛选防附涂料的关键依据。该文利用人工附着试验研究了市场上17种商用混凝土防护涂料(聚脲、硅烷、环氧树脂等)防止淡水壳菜附着的效果,分析不同材料上的附着足丝数、附着力强度、表面接触角等,提出防护涂料防淡水壳菜附着性能的快速评价指标。结果表明:淡水壳菜的平均附着足丝数和平均附着力与材料表面的接触角呈负相关关系,与表面自由能色散力分量(Fowkes法)呈正相关关系,与固液界面能(ZDY法)呈负相关关系,与固体表面自由能(ZDY法)呈正相关关系。因此,涂层表面的接触角、表面自由能色散力分量、固液界面能和固体表面自由能等指标大小可以作为防附涂料效果好坏的快速评价指标,将为南水北调等跨流域大型调水工程防附涂料的选择提供科学指导。     

填充因子对同质铁磁膜中本征激发的影响

采用改进的界面重参数方法,讨论了周期边界条件下同质双层铁磁膜中自旋波本征激发问题.当保持系统的总厚度N不变,调节填充因子f=NA/N时,发现系统的所有本征激发能均会受到影响,其中f=1/2时的奇数支模的激发能最低,偶数支模的激发能最高.声学型界面模存在不受填充因子影响,而光学型界面模在填充因子f=1/2时最易存在.     

分子动力学与连续介质力学耦合模型的研究及应用

针对两无限大平行平板作相对运动形成的Couette流,采用分子动力学(MD)与连续介质力学(C)的耦合模型揭示了尺度变化对固液界面边界条件的影响.该模型将整个计算域划分成三个子区域,即MD(P)区、C区和MD与C间的重叠区.在重叠区内进行由两类计算方法所获得结果的"信息交换".通过在纳米尺度下将耦合模型与纯MD计算结果的比较,验证了耦合模型的正确性.研究表明,在表观剪切率、固液界面相互作用参数给定条件下,固液界面滑移速度并不随尺度增大而改变,并因此导致实际剪切率更加接近于表观剪切率.     

三维聚合物电解质膜燃料电池中水的输运模拟

针对新型螺旋形加压聚合物电解质膜燃料电池,提出了一种液态水生成和输运效应的数值模型.该数值模型基于燃料电池的物理机理、流体流动、传热导、多孔介质中的传质、电化学反应、含相变的多相流动、电流输运、多孔介质和固体导电区域中的位势场以及穿过聚合物膜的水的输运设计优化过程.在分析中还使用了燃料电池模型.例如,电化学模型--用于预测局部电流密度和电压分布;位势场模型--用于预测多孔介质以及固体导电区中的电流和电压;多相混合物模型--用于预测在多孔扩散层中的液态水和气体流;薄膜多相模型--用于研究气体流道中的液态水流.最后给出了聚合物电解质膜燃料电池液态水生成和输运的理论模型的数值结果,包括催化层和膜中的H2,O2和H2O的质量和克分子数的等值线图.     

Simulation of mesoscale interfacial properties using the lattice Boltzmann method

We derive the mesoscopic interparticle potentials from macroscopic thermodynamics for van der Waals, Redlich-Kwong, and Redlich-Kwong-Soave equations of state and find that all these potentials are very similar to the Lennard-Jones potential. To in-vestigate the interfacial property at the mesoscale level, we incorporate free energy functions into the single-component multiphase lattice Boltzmann model and obtain the saturated density coexistence curves and interface mass density profiles across the interface using this method with different equations of state. The simulation results accurately reproduce the properties of equilibrium thermodynamics. Numerical results for single-component phase transitions indicate that a bubble-growth process is obtained and the equilibrium phase diagram is achieved at a given temperature. Bulk free energy, the interfacial energy coefficient, and other properties of nonequilibrium thermodynamic parameters, which are used to examine interfacial properties, are obtained in these simulations, and all these parameters are found to obey irreversible thermodynamics.     

Investigation of electron transfer across the ice/liquid interface by scanning electro- chemical microscopy

Charge transfer across a liquid/liquid (L/L) interface is not only related to chemical sensors, drug delivery and phase transfer catalysis, but also significant for mimicking biological membranes[1—3]. The thermodynamics, kinetics and mechanism regarding of this type of heterogeneous transfer process have been intensively investigated in the past three decades. An external potential is usually applied to polarizing the interface in the case of conventional electrochemistry at L/L interfaces.…     

Effects of Cholate on the Stability of Bacteriorhodopsin in Alkaline Solution

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣｈｏｌａｔｅｏｎｔｈｅＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＢａｃｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏｐｓｉｎｉｎＡｌｋａｌｉｎｅＳｏｌｕｔｉｏｎ＊ＷａｎｇＪｕｓｈｕｏ（王居硕），ＸｕＱｉａｎｇ（许强），ＺｈａｏＮａｎｍｉｎｇ（赵南明）＊＊Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏ...     

磁流变液相变研究

基于简单偶极子模型计算磁流变液体系的自由能，考虑了体系中粒子的渗透压，研究磁流变液的液固相变.结果发现当外加磁场超过一临界值时，体系发生由液相向固相的转变，同时温度变化也引起磁流变液的相变.     

Water-driven structure transformation in nanoparticles at room temperature

The thermodynamic behaviour of small particles differs from that of the bulk material by the free energy term gammaA--the product of the surface (or interfacial) free energy and the surface (or interfacial) area. When the surfaces of polymorphs of the same material possess different interfacial free energies, a change in phase stability can occur with decreasing particle size. Here we describe a nanoparticle system that undergoes structural changes in response to changes in the surface environment rather than particle size. ZnS nanoparticles (average diameter 3 nm) were synthesized in methanol and found to exhibit a reversible structural transformation accompanying methanol desorption, indicating that the particles readily adopt minimum energy structural configurations. The binding of water to the as-formed particles at room temperature leads to a dramatic structural modification, significantly reducing distortions of the surface and interior to generate a structure close to that of sphalerite (tetrahedrally coordinated cubic ZnS). These findings suggest a route for post-synthesis control of nanoparticle structure and the potential use of the nanoparticle structural state as an environmental sensor. Furthermore, the results imply that the structure and reactivity of nanoparticles at planetary surfaces, in interplanetary dust and in the biosphere, will depend on both particle size and the nature of the surrounding molecules.     

Investigation of electron transfer across the ice/liquid interface by scanning electrochemical microscopy

The study of interfacial electron transfer (ET) reaction between feericinium (Fc^ ) produced in situ in 1,2-dichloroethane (DCE) and ferrocyanide in ice matrix under low temperatures by the scanning electrochemical microscopy (SECM) is reported .Tetrabutylammonium (TBA^ ) is used as the common ion (potential -determining ion )in both phases to control the interfacial potential difference,The potential drop across the liquid/liquid interface can be quantitatively adjusted by changing the ratio of concentrations of TBA^ between beh two phases ,The apparent hetero-gencous rate constants for Fc^ reduction by Fe(CN)6^4- at the interface under different temperatures have been obtained by a best-fit analysis,where the experimental approach curves are fitted to the theoretical simulated curves.A sharp change has been observe for heterogeneous rate constants around the freezing point of the aqueous phase,which reflects the phase transition process.     

城市垃圾焚烧灰渣熔融处理中PbO-PbCl2氯氧化物的热力学性质

以城市垃圾焚烧灰渣熔融处理中铅氯氧化物体系为研究对象,根据高温X射线衍射及固相氯氧化物的活度测定结果,对PbO-PbCl2系组成相图、PbO相对化学位及固相中间化合物的标准生成自由能等Pb-O-Cl系的热力学性质进行了研究,从而为熔融处理中铅氯氧化物的生成和沉聚反应的热力学解析提供理论依据.此外,基于液相安定函数及理想会合熔体模型,讨论了PbO-PbCl2系液相安定性对熔体中形成氯氧化物复杂离子的影响.结果表明,稳定存在的中间化合物为PbCl2.PbO,PbCl2.2PbO及PbCl2.4PbO.     

二维二元替换式Lennard—Jones系统的“雪茄形”相图

本文把Lennard-Jones势引入二维二元替换式Collins模型系统中,求出了系统的Gibbs函数和自由能,导出了决定两相平衡曲线的方程式,并对该系统的“雪茄形”相图作了数值计算。