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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2019年45卷4期

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特约综述
光响应型主客体超分子聚合物
刘秀军, 马骧
2019, 45(4) :517-527. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20190312001
摘要:
通过主客体非共价键作用将光响应基团引入超分子聚合物体系中可以获得光响应型超分子聚合物,此类聚合物在自愈合体系、聚集诱导发光、光控组装等领域具有重要应用。综述了近期基于冠醚、环糊精、杯芳烃、柱芳烃和葫芦脲为主体的光响应超分子聚合物的合成与性质,并对此类主客体超分子聚合物的发展前景进行了展望。
研究论文
降膜结晶分离提纯对二甲苯
王瑞, 许妍霞, 宋兴福, 吴非克, 于建国
2019, 45(4) :528-533. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180424003
摘要:
降膜结晶是一种重要的对二甲苯提纯方式。以含有75%(质量分数)对二甲苯的混二甲苯为原料,研究降膜结晶分离提纯对二甲苯过程,考察挂膜、进料速率、预冷温度、结晶温度、降温速率等工艺条件对结晶过程的影响,以及发汗终温、升温速率对发汗过程的影响。研究结果表明:当结晶条件为挂膜、进料线性喷淋密度360.53 mL/(m·min)、预冷温度25 ℃、结晶温度15 ℃、降温速率0.15 ℃/min时,以及发汗条件为升温速率1 ℃/min、发汗终温10 ℃时,可获得纯度高于99.50%的对二甲苯产品。
基于Boc-D-丙氨酸的手性聚合物纳米颗粒的聚集诱导发光
李俊潮, 陈启斌, 谭慧玲, 孟晨晨, 刘洪来
2019, 45(4) :534-540. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180514001
摘要:
研究氨基酸对聚合物手性和聚集诱导发光(AIE)性能的影响,利用自由基聚合制备了一种侧链含有联苯和Boc-D-丙氨酸的聚甲基丙烯酸酯。圆二色光谱(CD)结果表明该聚合物具有手性,并在四氢呋喃/水混合溶剂中表现出AIE特性。透射电镜结果表明这种聚合物在混合溶剂中形成了聚集体。同时,该聚合物还可以对盐酸和氢氧化钠溶液产生响应。该手性AIE聚合物纳米颗粒在生物成像和荧光探针等众多领域具有潜在的应用。
基于磁性球形聚电解质刷制备可回收的银纳米催化剂
周倩, 李莉, 张涛, 付智楠, 郭旭虹
2019, 45(4) :541-547. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180705001
摘要:
合成了包覆磁性纳米粒子的球形聚电解质刷(MSPB),并以MSPB为载体成功负载了可回收的催化剂MSPB-Ag粒子。采用动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)、热重分析仪(TGA)、等离子体发射光谱仪(ICP)和紫外-分光光度计(UV)等方法进行了表征。结果表明:制备的MSPB分布较窄,具有快速磁响应性和对pH敏感的性能。MSPB-Ag粒子中负载的Ag纳米粒子粒径均一,在硼氢化钠的作用下,对4-硝基苯酚的还原反应具有较好的催化活性,在外部磁场的作用下能被快速回收。该方法为金属纳米催化剂的制备和回收开辟了一条新路径。
pH响应MSNs@polymer(FITC/FA)核-壳结构双重药物载体
昌慧, 郝伟举, 刘洪来, 徐首红
2019, 45(4) :548-555. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180421003
摘要:
通过原子转移自由基聚合(ATRP)在介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)表面接枝具有pH响应的聚2-(二异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯(PDPA),点击化学修饰聚乙二醇(PEG)、叶酸(FA)及荧光基团异硫氰酸荧光素(FITC),制备无机/有机复合材料的核-壳结构纳米颗粒(MSNs@polymer(FITC/FA))。通过细胞实验证明了所合成的纳米颗粒的生物相容性以及对于肿瘤细胞的靶向性和示踪性,结果表明该纳米颗粒可以同时在核层和壳层分别包载抗肿瘤药物紫杉醇(PTX)和多药耐药逆转剂他克莫司(FK506),其释药动力学研究结果显示在生理环境pH 7.4的条件下仅有约20%的药物泄漏,在pH 5.0的条件下存在24 h后超过80%的药物可以被释放。实验证明通过使药物分别分布在核层和壳层,可实现药物的分阶段释放。MSNs@polymer(FITC/FA)有望解决临床上抗肿瘤药物的多药耐药性问题。
两相溶液法制备有机质子酸掺杂Py-MMA共聚物及其导电与溶解性能研究
吴唯, 杨晓格
2019, 45(4) :556-562. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180417001
摘要:
采用4种有机质子酸为掺杂剂,氯化铁为氧化剂,通过化学氧化法制备了有机质子酸掺杂聚吡咯(PPy)。在两相溶液中制备了吡咯-甲基丙烯酸甲酯(Py-MMA)共聚物,研究了掺杂剂含量、氧化剂含量、单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)含量、反应温度等因素对Py-MMA共聚物电导率及溶解性能的影响。结果表明,有机质子酸掺杂PPy可有效提高PPy的电导率。当以对甲苯磺酸(TsOH)作掺杂剂,掺杂剂与吡咯(Py)、氧化剂与Py单体物质的量之比均为1∶3、反应温度为5 ℃、反应时间为12 h时,所制得的有机质子酸掺杂PPy的导电性能最好。与PPy相比,Py-MMA共聚物的溶解性能得到明显提高。当MMA、K2S2O8、Py、TsOH物质的量之比为2∶3∶6∶4,反应温度为40 ℃,反应时间为4 h时,所制得的Py-MMA共聚物的溶解性能最佳,70 ℃时其在乙酸乙酯中的溶解度为5.56 g,表面电阻率为0.76 Ω·cm。
两种新型四硫代富瓦烯衍生物的合成与光电性能
王雪, 黄睿, 沈永嘉
2019, 45(4) :563-569. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180718001
摘要:
聚噻吩类衍生物是导电聚合物中重要的一部分。不带有任何取代基的聚噻吩溶解性能极差,如果在噻吩单体的3,4 位引入取代基,则可以有效提高其溶解度。将含羧基的四硫代富瓦烯衍生物(TTF-COOH)和含两个羟基的噻吩衍生物ProDOT(CH2OH)2,通过Steglich酯化反应组合起来,从而得到两种新型衍生物ProDOT(CH2O-TTF)2及ProDOT(CH2OH)(CH2O-TTF)。经1H-NMR、UV-Vis和循环伏安法(CV)表征这两种新型衍生物的结构及电化学性质发现:前者衍生物是含有两个TTF片段的ProDOT单体,具有电荷转移现象;后者则具备活性位点,可以进一步发生其他反应。
基于NAD+/NADH比率荧光探针的乳酸检测法
汪道成, 朱倩, 赵玉政, 杨 弋
2019, 45(4) :570-575. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180428001
摘要:
结合氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸/还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+/NADH)比率荧光探针SoNar与酶法分析技术,建立了一种灵敏的乳酸检测方法,并进一步对影响检测性能的几个因素,如pH、温度、底物浓度、SoNar浓度等进行了优化。结果显示,该方法的检测限(LOD)为2.60 μmol/L,定量限(LOQ)为8.67 μmol/L,不同时间重复测定的标准偏差(RSD)为2.37%,乳酸质量浓度0 ~ 1 000 μmol/L范围内的Z因子值为0.82,表明该方法具备很好的稳定性和重复性。与目前常用的基于MTT-PMS的酶偶联分析法相比,本文所建立的乳酸检测法灵敏度更高,特异性更好,且生物兼容性更强。
基于铁蛋白的溶栓蛋白纳米粒子的构建及活性分析
赵剑, 沈阳, 曹旭妮
2019, 45(4) :576-584. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180601001
摘要:
将凝血酶激活的低分子量单链尿激酶型纤溶酶原激活剂(T-uPA)修饰铁蛋白重链亚基(FTH1),构建基于铁蛋白的溶栓蛋白纳米粒子。通过基因工程、体外混合复性等技术,将T-uPA分别修饰FTH1的N和C端并进行对比,表明仅C端融合蛋白才可复性折叠并组装成FTH1/FTH1-T-uPA。通过实验分析,表明FTH1/FTH1-T-uPA基本为中空笼状且分散均匀,粒径为13.41 nm,水合粒径为24.2 nm,T-uPA可成功被凝血酶激活,具有优良的纤维蛋白溶解活性(约1 200 IU/mg);在体外达到与商品化尿激酶相似的溶栓效果,且具有更好的安全性。本研究成功解决了T-uPA修饰铁蛋白的关键问题,为构建靶向型的铁蛋白纳米粒子载药系统提供了基础。
搅拌桨组合与葡萄糖流加工艺相结合的凝胶多糖发酵工艺优化
孙京云, 张琴, 张雷达, 赵伟, 杨辉, 杭海峰, 王泽建, 庄英萍
2019, 45(4) :585-592. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180508001
摘要:
考察了利用葡萄糖作为碳源底物时,不同的葡萄糖添加模式(批次加入、脉冲式流加和连续流加)和搅拌桨组合模式(三层桨均为六平叶径流桨3RT、底层桨为六平叶轮径流桨和上层桨为椭圆桨RT+E)对凝胶多糖发酵过程代谢特性的影响。实验结果表明,葡萄糖为批次加入时,菌体的呼吸代谢强度受到明显抑制,凝胶多糖产量只有25.12 g/L;通过葡萄糖脉冲式流加和连续流加策略控制发酵罐中葡萄糖质量浓度为20 g/L左右,可以降低高质量浓度葡萄糖对凝胶多糖合成的抑制作用,凝胶多糖的产量提高到33.88 g/L;通过优化桨型组合为RT+E可以增强葡萄糖流加过程中发酵液内部的混合过程,凝胶多糖产量提高至36.10 g/L,最终优化后葡萄糖合成凝胶多糖的产量增加了44.40%。
基于深度森林算法的慢性胃炎中医证候分类
颜建军, 刘章鹏, 刘国萍, 郭睿, 王忆勤, 付晶晶, 钱鹏
2019, 45(4) :593-599. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180410001
摘要:
针对中医问诊复杂性和非线性的特点,采用深度森林算法(gcForest)构建慢性胃炎中医问诊证候分类模型。利用gcForest分析慢性胃炎问诊数据,建立证候分类模型,并与DBN和DBM两种深度学习算法以及ML-KNN、BSVM、ECC、RankSVM、LIFT这5种多标记学习算法构建的模型进行比较。实验结果表明,该模型在多标记评价指标和单个证型的分类准确率上都优于其他算法,能有效地解决慢性胃炎中医问诊证候分类问题,通过该算法建立的模型分类效果良好,可以为慢性胃炎证候量化诊断研究提供参考。
基于改进CKF算法的一类有色噪声污染的线性观测系统的状态估计
齐莉莉, 刘济
2019, 45(4) :600-605. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180427002
摘要:
针对系统受有色噪声污染时容积卡尔曼滤波(CKF)算法滤波精度下降甚至发散的问题,提出了基于量测信息增广的改进CKF算法。改进算法采用量测信息增广方式,将有色噪声白噪声化,再将白化后的噪声和系统噪声去相关化,从而解决了一类有色噪声污染的线性观测系统的状态估计问题。将本文算法应用于生物地球化学仿真模型,对生物圈植被碳含量进行动态估计,仿真结果表明,改进算法具有较高的精度和鲁棒性。
基于代价敏感大间隔分布机的不平衡数据分类算法
曹雅茜, 黄海燕
2019, 45(4) :606-613. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180515001
摘要:
大间隔分布学习机(LDM)在应用于不平衡据分类时,由于忽略类别不均衡,会使少数类样本的识别率较低。针对这一不足,结合代价敏感思想提出了一种不平衡代价敏感大间隔分布算法(ICS-LDM)。首先,在计算间隔均值和间隔方差时,结合数据集的不平衡因子和样本错分代价参数,调整不同类别的间隔分布权重;其次,将可以快速收敛的循环对偶坐标下降法应用于求解目标函数;最后,通过逐渐提高少数类的间隔分布,可以实现间隔分布在各类别平衡且总体最大。在虚拟数据集和UCI公开数据集上的实验结果表明,ICS-LDM可以有效提高少数类的分类精度,平衡各类的分类性能。
基于集成卷积神经网络的脑电情感识别
魏琛, 陈兰岚, 张傲
2019, 45(4) :614-622. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180416004
摘要:
采用脑电情感数据集SEED进行情感识别研究,旨在利用深度学习中的卷积神经网络(CNN)自动提取脑电样本的抽象特征,省去人工选择特征与降维的过程。首先,采用小波包变换(WPT)对脑电信号进行6级分解并构成二维结构样本;然后,通过改变网络深度设计了6个深度不同的CNN模型;最后,通过投票法与加权平均法建立集成模型,提高了识别精度。实验结果表明,本文方法对3种情感类别的平均分类精度达到了93.12%,能够满足情感识别的研究需求。
基于BoW模型的RGB-D SLAM算法的运动轨迹估计
高炳舒, 刘士荣
2019, 45(4) :623-631. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180419001
摘要:
针对目前RGB-D SLAM算法特征匹配耗时高、在大规模场景中闭环检测效率低的问题,提出了基于词袋(Bag of Word,BoW)模型的RGB-D SLAM改进算法。通过BoW模型缩小每个特征的匹配范围,解决了暴力特征匹配算法的耗时问题;利用BoW模型对关键帧序列进行相似度度量,得到闭环候选帧并通过多层次筛选最终确定闭环帧从而实现闭环优化,解决了传统的闭环检测算法不能适用于大规模场景的问题。与传统的RGB-D SLAM算法的实验测试及对比分析结果表明:改进的RGB-D SLAM算法能使得相机轨迹估计实时性更好,定位更准确。
基于机器视觉的手机异形主板非标自动化检测算法
常青, 张天宇, 赵冰冰
2019, 45(4) :632-638. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180416006
摘要:
以RF自动测试线中手机异形(L形)单板四连排布在非标自动化测试系统中的图像为研究对象,提出了基于改进的AKAZE特征检测算法,保证了在目标出现尺度、旋转、光照等变化时算法自身有较强的鲁棒性,克服了传统方法在异常情况下特征唯一性及稳定性的局限,实现了对PCBA穴位或治具异常的准确判断。引入支持向量机方法,对工位及治具状态进行判断,通过建立SVM分类模型对已组建的特征样本库进行分类训练,大大改善了目前实际生产中使用的简单分类法的效果。实现了跨平台代码移植,在实际的自动化测试平台环境实现了对PCBA的异常检测,结果显示该算法能够满足实际生产精度和实时性的指标要求。
一种基于PTS方法降低FBMC系统PAPR的新方法
伏威, 袁伟娜
2019, 45(4) :639-645. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180409003
摘要:
在滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrier, FBMC)系统中,通常采用部分传输序列(Partial Transfer Sequence, PTS)方法来降低系统的峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR),然而该方法在传输过程中需要携带边带信息,会降低频谱利用率。对此提出了两点改进:在搜索最佳相位因子时,提出了新多层搜索方法,避免了相位因子的重复搜索,降低了计算复杂度;通过加入改进星座映射(Active Constellation Extension, ACE)方法,在接收端可以不需要边带信息即可快速解调出原始数据,虽然PAPR有所增加,但却显著提高了频谱利用率。通过计算和仿真验证了两个改进方案的有效性。
一种组稀疏信道估计中的信号重构优化方法
马恒达, 袁伟娜, 徐睿
2019, 45(4) :646-651. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180409004
摘要:
针对正交频分复用(OFDM)系统信道的稀疏性,同时考虑信道的时间选择性和频率选择性,运用压缩感知理论研究了基于组稀疏压缩感知(GSCS)的时变信道估计方法。该方法通过信道系数和基扩展系数的稀疏表示,提出了组稀疏概念以测量、重构信号。在GSCS信号重构过程中,提出了一种新的优化方法,引入一个纠正过程,剔除错误的原子,提高了组稀疏估计方法的信号重构性能。分别在单天线和多天线系统中进行仿真实验,结果验证了本文方法的优越性。
空调贯流风扇转子振动对支承轴承受力及寿命影响
顾烨晨, 杨家鹏, 安琦
2019, 45(4) :652-659. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180604001
摘要:
以空调贯流风扇转子支承轴承为研究对象,通过对贯流风扇转子及轴承的力学分析,建立了贯流风扇转子支承轴承的滚子受力计算模型。通过对转子的结构分析,进行集总质量离散,建立了对这种特殊结构的转子振动性能进行数值计算的模型。结合滚动轴承疲劳寿命计算方法,建立了考虑转子振动时支承轴承疲劳寿命的计算模型。针对具体算例开展研究的结果表明,考虑与不考虑贯流风扇转子振动时支承轴承受力及疲劳寿命具有明显差异。在考虑贯流风扇转子振动条件下,研究了贯流风扇转子转速、转子长度以及风扇叶片数目对支承轴承滚子载荷和疲劳寿命的影响。发现随着转速的增大,贯流风扇转子长度的增加以及风扇叶片数目的增加,轴承滚子所受载荷增加,轴承寿命下降。
拟塑性流体在六直叶搅拌器中的模拟与比较
胡志梁, 于新海, 赖焕新
2019, 45(4) :660-668. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180517006
摘要:
针对六直叶搅拌器中拟塑性流体羧甲基纤维素钠(CMC)溶液在低雷诺数下的过渡流动,采用层流模型及大涡模拟方法研究其流动的特点。基于搅拌器缩放的目的,将水加入对比。在对计算方法验证的基础上,重点分析了不同质量分数的CMC溶液搅拌时的流场脉动动能、功率准数以及混合时间随雷诺数的变化规律。在对数值结果综合分析的基础上,以减少功耗为目标,对不同雷诺数范围的搅拌操作提出了建议,为实际应用中具有类似CMC溶液剪切变稀特点的物料搅拌操作提供参考。
基于小冲杆试验数据的力学性能的数值模拟
罗安, 王汉奎, 王建文
2019, 45(4) :669-674. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180609002
摘要:
小冲杆试验是研究在役设备材料性质的重要手段,小冲杆试验的结果与传统拉伸试验的关联性研究更为重要。已有的小冲杆试验与传统拉伸试验关联性的研究均忽略了摩擦对于试验结果的影响,得出的试验结果过于理想化,参考意义不大,且小冲杆试验的数据难以大量获得,因此通过数值模拟方法在少量数据基础上建立材料的应力-应变关系具有重要的现实意义。以304#不锈钢材料为例,通过已经建立的小冲杆试验数据和有限元数值模拟数据之间的关联关系,在充分考虑摩擦对于试验关联性影响的基础上,研究摩擦因子μ与试样关联参数之间的关系,结果表明两者之间符合程度较高。
固液混合过程的数值模拟及实验研究
许叶龙, 刘迎圆, 惠虎, 於晔鸿
2019, 45(4) :675-680. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20180709001
摘要:
基于计算流体动力学(CFD)方法,对搅拌槽中的固液混合过程进行数值模拟,研究不同转速下固液相的分布规律,并得到固体颗粒完全离底悬浮的临界转速。结果表明,对于平直叶涡轮式搅拌器,当安装高度为100 mm时,随着涡轮式搅拌器转速的逐渐增大,槽底的中心沉积区逐渐减小,固体颗粒在300 r/min的转速下达到完全离底悬浮;对于斜叶涡轮式搅拌器,固体颗粒在250 r/min的转速下达到完全离底悬浮。通过与实验结果比较,可以认为CFD方法能够较好地还原搅拌过程。此外,通过改变搅拌器叶片的角度以及搅拌器的安装位置,明确了斜叶涡轮式搅拌器更适合固液混合体系,并且在安装高度为直径的0.5~0.8倍时,能够在较低的临界转速下,使固体颗粒达到完全离底悬浮,明显降低搅拌功耗,具有良好的经济效益。