摘要：萃取柱具有连续性强,安全性高,通量大的优点,受到相似金属分离、精细化工等工业分离领域的青睐。液泛特性是萃取柱稳定运行的关键参数之一,低界面张力萃取体系分散相液滴极易破碎的特征是导致萃取柱易发生液泛的本质原因。采用新型气体搅拌技术,以气泡上浮过程中的动能和不均匀流场产生的弱曳力作用代替传统搅拌、脉冲能量形式破碎液滴。选取三种不同界面张力萃取体系,研究了气体搅拌条件下的萃取柱液特性,发现分散相液泛流速随着气速与连续相流速的增大逐渐降低,并且高界面张力体系降低的程度比低界面张力体系高。基于试验值,通过最小二乘法回归分析,提出预测误差为10.05%的液泛流速预测关联式,为后续气体搅拌萃取柱的设计与放大提供参考。

摘要：基于含硅芳香二胺双(4-氨基苯氧基)二甲基硅烷(APDS)设计制备了系列苯乙炔基封端的含硅氧烷结构聚酰亚胺树脂预聚物(PEPA-PIS),考察了硅氧烷含量对树脂固化物耐热稳定性的影响规律.利用非反应性苯酐基团封端的模型预聚物(PA-PIS)证明了温度对于硅氧烷结构演变的影响.通过对树脂固化物高温固化处理后耐热稳定性与微观结构和表面形貌的关系进行深入研究,发现在高温下硅氧烷结构发生氧化交联反应,并在树脂表面形成具有无机特性的二氧化硅结构,这种有机/无机杂化特性可显著提高聚酰亚胺树脂的耐热稳定性.

摘要：采用刚性结构的二酐与含酰胺结构的二胺设计制备了具有高耐热稳定性的聚酰胺-酰亚胺薄膜,系统研究了高温热处理对薄膜热膨胀行为的影响.结果表明,薄膜经高温热处理后玻璃化转变温度(T_g)有较明显提高,并在30~400℃宽温域内具有超低热膨胀特性;随着热处理温度提高至400℃,薄膜的CTE由负值逐渐趋近于0.利用双折射、傅里叶红外变换光谱、广角X射线衍射(WAXRD)和X射线散射(WAXS)等方法,对聚合物聚集态结构的变化规律进行考察发现,随着热处理温度升高,薄膜的面内分子链取向程度增大,链间氢键相互作用增强,且分子链堆积更加紧密;当热处理温度达到425℃时,由于膜厚方向上分子链间距离增大导致薄膜呈较明显热收缩.研究结果表明,通过分子结构和制备工艺可实现薄膜热膨胀性能的有效调控,为制备兼具高耐热和超低CTE的聚合物薄膜提供了新思路.

摘要：随着智能终端的普及,可穿戴电子设备呈现出巨大的市场前景.传感器作为核心部件之一,将影响可穿戴设备的功能设计与未来发展.柔性可穿戴电子传感器具有轻薄便携、电学性能优异和集成度高等特点,使其成为最受关注的电学传感器之一.综述了近年来柔性可穿戴电子传感器的研究进展,包括压阻、电容、压电、力致发光和摩擦电等信号转换机理,金属、无机半导体、有机和碳材料等柔性可穿戴电子的常用材料,柔性电子传感器的印刷制造及其在体温和脉搏检测、表情识别和运动监测等方面的最新应用,最后提出了柔性可穿戴电子传感器面临的挑战与未来发展方向.

摘要：镁二次电池具有安全性高、价格低廉等优点,是一种具有潜在应用前景的高能量密度电池体系.目前,镁二次电池的研究重点之一是寻找合适的电极材料.最近,我们通过水热和热处理相结合的方法成功制备了具有三维导电网络结构的锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料.研究发现,在石墨烯的三维导电网络片层上,均匀分布了粒径小于100 nm的锡纳米颗粒.将锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合材料作为镁二次电池电极材料,当电流密度为15 mA·g^(-1)和300 mA·g^(-1)时,首次放电容量分别达到了545.4 mAh·g^(-1)和238.8 mAh·g^(-1),经过150圈后,容量保持率达到了93%,库伦效率为99%,表现出了较高的电化学活性.研究还发现,镁离子嵌入复合材料中形成镁锡合金,当镁离子脱出后,再次形成锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料,镁离子的脱出和嵌入具有很高的可逆性.这对未来研究设计高性能镁离子电极材料具有十分重要的意义.

摘要：反应与溶析结晶技术被广泛地用于无机与有机化学品的生产,如催化剂和药物活性组分。反应与溶析结晶过程通常是在高过饱和度条件下进行,具有快速的成核与生长速率,因此需要在结晶过程开始前实现不同反应物或溶析剂与溶液之间快速充分的混合,以避免不良混合造成过饱和度的空间不均匀分布,破坏晶体产品的性质。模型和数值模拟方法的分析和预测能力可以加深对过程现象的机理认识,促进结晶设备和操作条件的优化设计。本文综述了反应与溶析结晶的过程强化方法和数值模拟的研究进展。首先从结晶设备、外加能量场和膜技术辅助结晶三个方面对过程强化研究进行了阐述;然后介绍了数值模拟中常用的微观混合模型,包括涡流卷吸模型和基于联合组成概率密度函数的微观混合模型;最后对文献中的液液反应结晶、气液反应结晶和溶析结晶的数值模拟进行了总结与分析。针对已有研究的不足,提出了未来发展方向的一些展望。

摘要：随着环保问题越来越得到重视,无化学药剂添加的阻垢方法也愈加引起研究者的关注。磁处理被一些研究者认为是一种无污染、低成本的物理防垢方法,但其在工业应用中的有效性和作用机制仍存在很大争议。以碳酸钙结晶体系为研究对象,新设计了磁场作用范围宽窄两种形式的磁处理装置,着重考察了与工业应用密切相关的处理水量与磁处理效果间的耦合关系。结果表明,当处理水量较小时,磁处理可促进碳酸钙的均相成核,使生成的晶体粒径变小数量增多,总沉积量增大,并且磁处理效果在一定转速范围内随旋转磁场转速的增加而增强。此外发现,旋转磁场与水量有明显的耦合关系:当磁处理条件不变而处理水量增大时,磁处理效果就会减弱;当处理水量一定而强化磁处理条件时,磁处理效果就会增强。先磁处理一部分溶液再逐步添加溶液进行的分步磁处理实验表明,该法可提高大水量条件下碳酸钙的去除率,使磁处理效果更为明显,同时表明了处理水量与磁场相匹配耦合的重要性。

摘要：基于约束的基因组尺度代谢网络模型(genome-scale metabolic models,GEMs)分析已被广泛应用于代谢表型的预测。而实际细胞中代谢速率除计量学约束外,还受到酶资源可用性和反应热力学可行性等其他因素影响,在GEMs中整合酶资源约束或者热力学约束构建多约束代谢网络模型可以进一步缩小优化解空间,提升细胞表型预测的准确性。文中主要对近年来多约束模型的研究进展进行了综述,介绍了不同多约束模型的构建方法,以及其在研究基因敲除影响、预测可行途径和提供代谢瓶颈信息等方面的应用。将多种约束条件进一步与代谢模型整合,可更准确地预测细胞代谢的瓶颈和关键调控改造靶点,从而为工业菌种代谢工程改造提供精确的设计指导。

摘要：金属-有机框架材料(metal-organicframeworks,MOFs)是一类由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键连接形成的具有周期性网络结构的多孔配位聚合物。这类材料通常具有孔道规整、比表面积大、孔隙率高、结构可设计及孔壁易修饰等特点,诸多的优点使得MOFs的研究从配位化学跨越到多个学科领域,成为当前多学科交叉前沿热点之一。近来的研究发现,以MOFs为前驱体碳化后制得的碳材料可保留MOFs的大比表面积和多孔结构,同时可以实现均匀的杂原子(如N、P、S、B等)掺杂,而且通过选择合适的MOFs前驱体可调控产物的组成和形貌尺寸,这些显著的结构特征使其具备了成为高性能功能性材料的潜力。最近,以MOFs为模板或前驱体制备的中空碳材料引起了人们的广泛关注,这主要是因为中空结构可有效缓解材料在电化学过程中产生的体积变化及受到的冲击,而且中空结构可暴露出更多的活性位点,具有快速的传质过程,使得材料发挥出最优性能,故而此类材料可被用在二次电池、电容器、电催化等多种电化学器件和多个领域中。基于此,本文综述了MOFs衍生的中空碳材料在储能器件及电催化领域的研究进展,主要包括锂离子电池、锂硫/硒电池、钠离子电池、超级电容器、电催化氧还原等领域,并对这类材料当前面临的挑战及未来的发展趋势进行了阐述。

摘要：近几十年,二次锂电池作为重要的储能装置得到迅猛发展,而开发高性能的锂电池电极材料一直是电化学能源领域的研究热点之一。与传统无机正极材料相比,聚合物正极材料具有比容量高、柔软性好、廉价易得、环境友好、加工方便、可设计性强等诸多优点。本文综述了导电聚合物、共轭羰基聚合物以及含硫聚合物正极材料的结构特点、电极反应机理、电化学性能和近五年来的重大研究进展,总结了这三类聚合物电极材料的优缺点,并重点介绍了含硫聚合物电极材料中存在的问题及改进手段,最后提出了综合这三类聚合物优点的含硫共轭导电聚合物将会是该领域的研究方向。