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  • 郭伟娜, 曹立瑶, 沈华, 薛文良, 徐广标
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 199-210. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0177
    天然纤维材料的绿色开发及高值化利用已成为应对资源短缺和环境污染的重要途径。丝瓜络纤维,作为一种可再生、环保的天然纤维,凭借其独特的多孔结构和丰富的生物活性成分,广泛应用于复合材料、污染物吸附、生物医用等领域。综述了丝瓜络纤维的理化性能及其在多个领域的应用进展。丝瓜络纤维在复合材料中具有出色的吸声、隔热、电磁屏蔽和储电性能,尤其通过化学改性能显著提高其与基体材料的界面结合强度。在环境工程领域,丝瓜络纤维通过其天然多孔性和表面极性基团,成为去除重金属离子、染料和新兴污染物的优良吸附剂。此外,丝瓜络纤维的药用成分具有抗感染、抗氧化和降血脂等多重功效,在生物医用领域具有潜在的临床应用价值。丝瓜络纤维的应用虽已取得初步进展,但仍面临产业化进程中的技术和成本挑战。未来应聚焦纤维改性工艺优化、绿色加工方法以及功能集成,以推动丝瓜络作为可持续发展材料的广泛应用。
  • 李宜陶, 王静荣, 孙珩斯, 陈虎跃, 徐海萍, 杨丹丹
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(01): 53-61. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0025
    随着高性能储能电容器的快速发展,市场对具有高介电常数和低介电损耗的电介质材料的需求日益迫切。MXene因其优良的导电性在聚合物介电复合材料制备中引起广泛关注,但利用MXene制备的复合材料具有较高的介电损耗。以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体、二维纳米片(Ti3C2Tx MXene)为填料,通过溶液混合法制备MXene/PVDF复合材料。为抑制其介电损耗,引入具有绝缘性能的氮化硼(BN)纳米片。结果表明,MXene和BN均匀地分散在PVDF中,相较于MXene/PVDF复合材料,MXene/BN/PVDF复合材料在保持较高介电常数的同时,表现出更低的介电损耗和电导率。MXene质量分数为12%时,制备的MXene/PVDF复合材料在102 Hz时具有220的介电常数、1.31×10-8 S/cm的电导率和1.52的介电损耗;MXene质量分数为12%、BN质量分数为2%时制备的MXene/BN/PVDF复合材料,其在102 Hz时具有237的高介电常数、1.12×10-8 S/cm的电导率和0.39的介电损耗,实现了提高介电常数,降低介电损耗的目的。
  • 古宇, 王燕鸽, 仇公全, 赵树元, 秦智慧, 刘柳, 张瑞云, 俞建勇
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 18-27. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0119
    纤维素是地球上最丰富的可再生聚合物来源,由其制备的纤维素纳米纤维是一种具有生物相容性等优势的纳米材料。2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)介导的氧化体系(TEMPO/NaBr/NaClO)结合机械处理,可实现富羧纳米纤维(TOCNFs)的高效制备。然而,主氧化剂NaClO的质量摩尔浓度在传统试验中往往难以确定,并且以pH值达稳定状态作为终止添加的依据,会导致反应时间过长。以大麻纤维为试验对象,添加不同质量摩尔浓度的NaClO,分时间段提取样品,探究NaClO质量摩尔浓度和羧基的生成量随时间的变化情况。结果表明,在TEMPO氧化体系中,在10 mmol/g NaClO和120 min反应时间条件下,纤维素分子链上C6位羟基可有效转化为羧基(1.2 mmol/g),同时维持晶体区结构完整并形成适度表面电荷密度,实现纳米纤维稳定分散。该优化方法减少了单位产量化学品消耗量,缩短了反应时间,在保持纳米纤维素悬浮液相对较稳定的分散情况下,提高了制备富羧纳米纤维素生产的可持续性,符合绿色化学原则。
  • 张璐瑶, 陈俊良, 李金周, 王丽, 乌婧, 高品, 杨建平
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 211-224. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0276
    塑料的结构特性与回收技术密切相关,研究回收技术对实现塑料资源循环利用及“双碳”目标至关重要。本文在简要介绍聚酯塑料应用现状与废弃处理困境的基础上,重点阐述废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料回收技术进展。机械回收工艺简单但存在材料性能劣化问题;生物回收环境友好但降解效率受限;化学回收(热催化、醇解、氨解、水解、电催化等)能实现分子级循环但面临催化剂成本高的挑战,可借助新型催化剂、绿色溶剂和工艺优化突破瓶颈。闭环回收构建起“生产-消费-再生”的闭合循环回收体系,但仍面临混合塑料杂质干扰问题,可通过优化解聚聚合条件、扩大催化剂适用范围来解决。在循环经济模式下,混合塑料分拣效率低、组分复杂导致回收难度大,需结合智能分拣技术与协同回收工艺攻克。通过总结技术经济分析和生命周期评估研究,综合阐述了混合塑料处理的经济可行性和环境影响,展望了循环经济模式下化学回收PET塑料的未来发展方向。
  • 朱梦程, 高思梦, 袁如超, 孙德荣, 王学利
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(03): 61-68. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0095
    以具有空腔结构的β-环糊精(β-CD)为主体、天然抗菌剂茶多酚(TP)为客体,通过共沉淀法制备β-CD/TP包合物。利用红外光谱、广角X射线衍射仪、扫描电镜及差示扫描量热仪等对包合物的化学结构、相态结构、形态结构和热性能进行系统研究。通过单因素法研究包合比例、包合时间和溶液静置时间对TP包合率、产率及负载率的影响,结果表明:当β-CD与TP的包合比例为1∶1、包合时间为15 h、溶液静置时间为24 h时,包覆效果最优,包合物的产率为76.2%、包合率为29.2%、负载率为7.7%。通过化学接枝法制得具有良好抗菌消臭性能的β-CD/TP包合物/涤纶织物,当β-CD/TP包合物占织物质量的5%时,该织物对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抑菌率分别达94.5%和92.6%,对氨气的消除率均可达99.9%。
  • 高梦雯, 邢绍文, 李云
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 183-190. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0036
    为实现氨氮超标地下水的快速高效修复,从华东某地下水氨氮超标的非正规工业固废填埋场土壤中分离出一株异养硝化-好氧反硝化菌Rhodococcus sp.Y9-1(CCTCC No:M20231297),该菌株在pH 8.0~9.0、温度20~37℃、碳氮比5~10、氨氮质量浓度25~100 mg/L、盐度1.9%的条件下,8 h内对氨氮的去除率为64%~98%。结合脱氮特性和功能基因鉴定结果,推测该菌株异养硝化途径为NH+4—N→NH2OH→NO,好氧反硝化途径为NO-3—N(→NO)→N2。该菌株应用于氨氮超标模拟地下水时,158 h内地下水氨氮降低69.5%;补充柠檬酸钠作为碳源后,进一步将氨氮质量浓度降至0.67 mg/L,低于地下水IV类质量标准中的1.5 mg/L限值。与传统脱氮微生物相比,该菌株作为高效异养硝化-好氧反硝化菌,具备将氨氮快速转化为氮气的潜力,可为异养硝化-好氧反硝化菌在地下水的实际应用提供依据和支撑。
  • 祝嗣垚, 魏毅, 刘万双
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 95-101. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0410
    利用生物基香草醛分别制备含亚胺键的环氧树脂(VAEP)、含三联苯结构的介晶酚类环氧树脂固化剂(ICP)和环氧树脂交联剂(ICPA),并使用ICP(加入5%的ICPA)和4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)分别固化VAEP。使用DDM固化的环氧树脂拉伸强度为116 MPa,拉伸模量为2 203 MPa,玻璃化转变温度tg为179℃,均明显高于ICP固化的环氧树脂(拉伸强度38 MPa,拉伸模量1 833 MPa,tg 150℃)。由于动态亚胺键在加热条件下可动态交换,两种环氧树脂均可被热压重塑成型,重塑成型后仍具有较高的强度保持率(89%,98%)。在加热条件下,ICP固化的环氧树脂可在乙二胺和盐酸溶液中完全降解,DDM固化的环氧树脂则不能。固化后的两种环氧树脂在多种常见溶剂中均表现出良好的稳定性。ICP固化的环氧树脂导热系数为0.34 W/(m·K),相比DDM固化的环氧树脂(0.28 W/(m·K))提高21%。
  • 叶紫, 汤静丽, 王聪, 黄莉茜, 王学利, 俞建勇
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 45-51. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0009
    针对废旧涤棉混纺纺织品回收困难、难以加工、利用率低等问题,将涤棉共混织物作为涤棉混纺织物模型体,采用草酸/柠檬酸复合酸体系分离涤棉组分,探究草酸/柠檬酸复合配比、反应温度及反应时间对分离效果的影响,以获得高产率为目的对分离工艺条件进行优化。结果表明,采用复合配比为1.5%/8.5%的草酸/柠檬酸在150℃条件下水解2 h,涤棉共混织物可完全分离。水解后纤维素的回收率为88.29%,回收得到的纤维素仍保持了纤维素I型的晶体结构,结晶度由67.72%提高至79.55%,聚合度由1 564降至139;涤纶的回收率为98.78%,水解后涤纶织物中的纤维依然连续,并具有完整的织物结构,力学性能几乎未受影响。该水解体系可循环利用4次,实现了水解液的高效利用。
  • 汪名艳, 秦佳欣, 刘万双
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(02): 64-69. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0334
    以香草醛、4-氨基苯酚和环氧氯丙烷为主要原料,合成一种含有动态亚胺结构的生物基环氧单体(VAE);用香草醛改性4,4′-联苯胺,经脱水缩合反应得到具有联苯介晶单元的生物基固化剂(VB)。基于VAE和VB的固化反应合成一种本征导热可回收环氧树脂(CBV)。对树脂的网络结构、导热性能、可回收利用及降解性能进行研究,结果表明:由于存在高度有序的微观结构,CBV具有较高的各向同性本征热导率(0.31 W/(m·K))。高浓度的席夫碱和刚性芳香族结构使CBV具有较高的玻璃化转变温度(165.8℃)和拉伸强度(63.5 MPa)。高温下基于亚胺键的交换反应,CBV表现出可再加工性。重塑成型后的树脂拉伸强度保持率约为85%,热性能保持率高达90%。此外,CBV树脂可通过胺类溶剂热溶解法实现完全降解。
  • 刘丹丹, 俞建勇, 袁如超, 王学利
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 28-37. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0421
    针对废旧涤锦棉纺织品因不同组分纤维分离困难导致的回收利用率低、再生难度大等瓶颈,基于不同温度下涤、锦、棉在二甲基亚砜(DMSO)中的溶解性差异,设计并优化废旧涤/锦/棉纺织品迭代溶解分离技术。以分离得到的锦纶为原料,开发废旧锦纶酸解法再生技术,旨在解决废旧锦纶化学法再生产率低、对设备要求高等难题。通过研究回收产物的化学结构、相态结构和回收率等,探究技术的可行性。结果表明,回收后涤、锦、棉的结构和性能无明显变化,且基于酸解法的再生锦纶性能满足熔融纺丝加工要求。涤、锦、棉的回收率分别达93.5%、96.7%和99.9%,充分证明该技术具有广阔的商业化前景。
  • 唐佳杰, 汤岚, 陆熙, 李杨, 朱陆祥, 孙铸宇, 赵晓祥
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(02): 83-94. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0034
    针对2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)对环境污染的危害,急需开发一种清洁高效的处理方式。研究采用模板蚀刻法制备了锚定在氮掺杂碳上的Mn单原子催化剂(Mn-N-C),Mn原子以Mn—N_x的形式均匀地稳定在载体上,该结构增强了Mn-N-C材料的极化和电子传递。当Mn-N-C和PMS的投加量分别为50 mg/L和0.8 mmol/L时,在温度为25℃,pH=7.0的条件下,2,4-DCP在60 min内降解率为99.6%,拟一级反应速率常数k_(obs)=0.078 6 min~(-1)。通过分析计算,Mn-N-C中Mn—N_x和N—(C)_3结构活化PMS产生~1O_2和~·O~-_2,而后2,4-DCP主要由~1O_2通过羟基化、脱氯和开环反应降解,降解产物的毒性大幅降低。试验结果表明:Mn-N-C在活化PMS降解2,4-DCP显现出优异的催化活性;Mn-N-C/PMS体系具有一定抗干扰能力、优异的稳定性和可重复使用性,为实际废水中2,4-DCP的处理提供了一种有效方法。
  • 王佳怡, 陈佳尧, 刘建奇, 王福琼, 钟方川
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 120-126. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0018
    在温和条件下将CO2和CH4两种温室气体转化成燃料或化学原料是能源和环境领域的重要课题。介质阻挡放电(DBD)在CO2/CH4干重整领域拥有巨大发展前景,但重整性能受多种因素影响。使用恒温水循环同轴介质阻挡放电反应器,研究CO2/CH4初始体积分数和循环水温度对放电特性和干重整性能的影响。结果表明:在CO2/CH4体系中引入Ar背景气体后,CO2和CH4的转化率分别达56.5%和64.8%,CO和H2的选择性达80%以上;在相同反应条件下提高CO2/CH4初始体积分数,导致CO2和CH4的转化率以及CO和H2的产率明显下降。循环水温度从25℃升至75℃时,因循环水温度影响了反应器中等离子体的放电特性,CO2转化率增加6.8%,CH4转化率变化不大。通过等离子体发射光谱探究CO2/CH4体积分数对干重整放电的影响,发现CO2/CH4体积分数增加使Ar谱线强度减弱,而放电功率增加使Ar谱线强度增强。
  • 戚鹏飞, 王萍, 李戎, 邢彦军
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(02): 76-82. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0123
    以丙烯酸(AA)、苹果酸(MA)、氯化胆碱(ChCl)为原料,采用原位光催化聚合法制备一种低共熔凝胶P(AADES/MADES-n)。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱、断裂应变和电阻变化率对P(AADES/MADES-n)的结构、透明性、力学性能和应变传感性能进行表征。结果表明,P(AADES/MADES-50)具有高透明性能(可见光透过率为91%)、高拉伸性能(断裂伸长率为1 300%)、强黏附性(对铝的黏附力为270 kPa)、高离子电导率(3.2×10~(-3) S/m)以及良好的力学回复性等特点。基于P(AADES/MADES-50)的电阻式传感器具有灵敏且稳定的电阻响应,能快速、重复、稳定地检测人体手掌不同部位的弯曲和伸展运动,展现出良好的人体运动实时监测性能,在运动传感器领域具有潜在的应用前景。
  • 孙艳颖, 刘瑶, 沈裕虎, 王桥, 黄志伟
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(05): 78-84. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0120
    为了探究重金属镉(Cd)污染的细胞毒性及Cd超富集微生物的选育,以最常用的模式生物酿酒酵母为研究对象,探索了Cd胁迫细胞毒害的靶点及相关基因过表达对细胞抗性的影响。通过基因突变菌株对Cd胁迫生长抑制分析,细胞内活性氧(ROS)和脂质过氧化(MDA)水平的生化检测,探究Cd毒的机制;采用ICP-AES、GC-MS和扫描电子显微镜检测Cd胁迫对细胞内Na/K离子平衡、膜脂组成、细胞壁结构的影响。影响膜脂合成和细胞壁完整性的基因MGA2、PAH1和CHS1突变对Cd敏感,细胞内ROS和MDA水平随Cd处理浓度升高而提高;Cd胁迫破坏细胞Na/K离子平衡,影响细胞脂质代谢,棕榈酸升高、油酸降低;细胞壁的破损率增加,过表达几丁质合成关键基因CHS2有利于维护细胞壁的完整性、提高细胞对Cd的抗性。细胞质膜和细胞壁是Cd胁迫最重要的靶点,为Cd污染的生物治理提供理论基础。
  • 傅金莹, 徐静, 陈烨, 柯福佑, 王华平, 丁剑峰
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 38-44. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0147
    涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯,简称PET)纺织品的废弃量逐年递增。化学降解是实现PET闭环回收的有效方法,如何提高化学降解效率已成为研究热点。针对该问题,采用等离子体技术对废旧涤纶织物进行预处理,并对等离子体处理前后的PET的结构和性能进行表征,同时研究等离子处理对废旧涤纶织物化学降解的影响。结果表明,提高处理功率或延长处理时间,均会使废旧涤纶织物的特性黏度下降,PET表面的刻蚀痕迹加深,比表面积增大,但PET主体结构不变。等离子体处理可提高废旧涤纶织物的化学降解效率,且不改变化学降解产物,产物仍为纯度高于94.8%的对苯二甲酸。
  • 王钱钱, 张家华, 李斯勇, 梁拥成, 郑兴伟
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(02): 94-99. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0221
    为探究具有高温稳定性、高电导率和超高硬度的十二硼化物高熵陶瓷(HEDB)的耐磨性能,通过计算硬度与弹性模量的比值,推断出(Dy0.2Ho0.2Er0.2Tm0.2Lu0.2)B12具有卓越的耐磨性,进而采用改进的摩擦磨损模型对HEDB的体积磨损率进行预测,最后通过试验验证预测结果。结果表明:HEDB的体积磨损率预测值为10-6 mm3/(N·m)数量级,与试验数据高度一致,验证了该模型在预测材料耐磨性能方面的有效性和可靠性;HEDB的体积磨损率明显低于单金属主元十二硼化物的体积磨损率(10-5 mm3/(N·m)),而且比常见耐磨材料的体积磨损率低约两个数量级。因此,HEDB是一种前景广阔的耐磨材料。
  • 郑晋, 颜嘉杰, 王庆霞, 周虎, 黄顺舟
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(02): 198-205. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0200
    为提高晶圆划片的找正精度和实现不同类型晶圆划片找正的通用性,提出一种两步找正策略:基于Blob目标识别实现晶圆大视野图像特征标识的粗找正;结合广度优先搜索策略与带掩膜的边缘梯度模板匹配实现晶圆小视野图像特征标识的精找正。分析晶圆图像中能够反映晶圆姿态的粗-精找正特征标识,对晶圆大视野图像进行滤波与分块自适应阈值分割操作,建立筛选条件进行Blob识别,确保在精找正时不出现跨越划切道的现象;采用广度优先搜索策略控制相机轨迹寻找精找正特征标识,结合边缘梯度模板匹配算法并引入掩膜操作实现精找正特征标识的准确匹配,通过获取特征的重心坐标完成精找正。试验表明,通过该方法能够使晶圆的找正精度达到4μm,满足实际生产需求,并且对不同型号的晶圆具有一定的通用性。
  • 段兴帆, 亢昕, 赵毅彪, 陈小华, 沈根祥, 赵晓祥
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(01): 101-109. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2022.0398
    为改善强碱环境下微生物脱氮效率低下的问题,从上海市稻田土壤中分离出一株具有强碱适应能力的好氧反硝化菌。经细胞形态学观察及16S rDNA分析,鉴定其为琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii),并命名为琼氏不动杆菌5-2。结合单因素影响试验考察该菌株在不同环境条件下的脱氮效果,发现其在一定pH值(7.0~12.0)及盐质量浓度范围(10~30 g/L)内,均能保持较高的硝氮去除率(>90%)。在以乙酸钠为碳源、硝酸钾为氮源、碳氮质量比(m(C)/m(N))值为12、温度为35℃、转速为90 r/min、初始pH值为10.0、初始硝氮质量浓度为41.07 mg/L的条件下培养120 h后,该菌株对硝氮及总氮的去除率分别为97.83%及65.85%,同时,对该菌株好氧反硝化相关酶活性及基因进行检测。研究结果表明,琼氏不动杆菌5-2具有高效好氧反硝化能力,有望应用于处理实际含氮废水。
  • 何艺, 杨雪勤, 任宏亮, 阳泽濠, 袁婷, 范翊, 蒋民强, 刘勇, 张辉, 俞建勇
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(01): 103-112. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0099
    碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料正由单一力学结构材料向兼具电磁屏蔽性能的功能一体化材料发展。然而,碳纤维(CF)和聚醚醚酮(PEEK)界面结合差、电磁屏蔽填料在树脂基体中易团聚的问题限制了CF/PEEK复合材料的力学性能和电磁屏蔽性能。通过制备含醚酮结构的聚酰亚胺(PI)和多壁碳纳米管(MWCNT)的复合上浆剂,对CF表面改性,成功获得了力学与电磁屏蔽性能并优的CF/PEEK复合材料。研究发现,当复合上浆剂中MWCNT的质量分数为0.075%时,CF/PEEK复合材料的层间剪切强度(ILSS)、弯曲强度和弯曲模量分别为79 MPa、994 MPa和62 GPa,较未改性前分别提高38.6%、33.6%和17.0%。这得益于PI与PEEK之间的π-π相互作用,以及引入MWCNT提升CF表面粗糙度所带来的界面铆接效应。此外,改性后CF的电导率为180 S/cm, CF/PEEK复合材料在X波段的平均电磁屏蔽效能(EMI)达到42.6 dB,较未改性前分别提升59.3%和65.8%。这主要归因于CF和MWCNT构建的导电网络能够强反射电磁波并实现欧姆损耗。采用PI/MWCNT上浆剂处理CF表面,为开发高性能的CF/PEEK复合材料提供了简便有效的方法,具有广阔的应用前景。
  • 洪博锴, 孟婥, 张豪, 孙以泽
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(01): 119-130. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0169
    针对三维编织的机械臂与理论设计的参数存在偏差,导致机械臂在运行时产生扰动力矩的问题,采用改进蜣螂算法(improved dung beetle optimizer, IDBO)和加权最小二乘法的改进动力学参数辨识方法,分步辨识非线性斯特里贝克(Stribeck)摩擦力矩、线性惯性力矩、科氏向心力矩和重力矩。为设计激励轨迹,引入周期性傅里叶级数和五次多项式,采用IDBO设计最优激励轨迹,获取机械臂在最优激励轨迹下的实时状态,确定其动力学参数并建立动力学模型。试验以碳纤维复合材料和45钢混合的大臂机器人为对象。结果表明:考虑非线性摩擦力矩的改进动力学参数辨识方法有效提高了动力学模型精度,与仅考虑线性摩擦力矩的常规方法相比,关节1~6的预测力矩误差均方根(RMS)减小25.6%~47.9%。
  • 王英杰, 王建, 卢光明, 郭鹏磊, 赵伟伟, 刘小青
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 52-58. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0435
    生物基聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)被认为是石油基材料PET的潜在替代品,但2,5-呋喃二甲酸(FDCA)中的杂质可能导致PEF黄变。针对FDCA中无机杂质研究不足的现状,测定FDCA中的无机杂质及其含量,发现FDCA中含有大量的钠、氯元素,以及中等含量的铁元素。据生产工艺推测,钠元素主要源于提供碱性环境的碱或盐,氯元素来自酸化所用的盐酸,铁元素源于生产设备。开发了一种有效纯化FDCA的方法,获得纯度接近100%、低无机杂质含量的FDCA。在此基础上,以纯化FDCA为原料,通过反向添加法研究钠、氯、铁元素杂质的引入对PEF性能的影响。结果表明:钠元素对PEF的颜色无明显影响,但会明显促进PEF对300~400 nm处紫外光的吸收,并略微增加PEF中的二甘醇(DEG)含量;氯元素会明显引起聚合物黄变,降低PEF对入射光的透过率,但对DEG含量影响较小;铁元素也会降低PEF对入射光的透过率,并且不同含铁元素的化合物对聚合物中DEG的含量影响不同;各类杂质的添加都会导致PEF的热稳定性下降,但对玻璃化转变温度影响不明显。
  • 杨晓庆, 魏发云, 阳知乾, 王海楼, 张伟
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(02): 70-76. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0278
    纤维增强水泥基复合材料是一类重要的工程材料。为改善水泥材料的力学性能,采用不同规格聚甲醛(POM)纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维对其进行增强增韧。研究不同工程参数下PVA纤维和POM纤维增强水泥基复合材料的抗压性能。涉及的工程参数包括纤维长度、纤维直径、纤维质量分数以及纤维混杂方式等四个方面。结果表明:POM纤维和PVA纤维对水泥有明显的增强增韧效果,可分别将水泥基材料的抗压强度提高28.69%和24.54%;优化出最佳纤维规格及纤维质量分数后,将两种纤维按照不同方式进行混配,制得混杂纤维增强水泥基材料,发现两类纤维混杂可进一步提高水泥基材料的抗压强度和比吸收能量;混杂纤维增强水泥基材料的抗压强度可较纯水泥增加52.43%,POM纤维和PVA纤维可以起到显著的协同增强作用。
  • 刘程鸿, 林新, 丁楠, 丁根凡, 段莫疑, 杨清泉, 钟方川, 王福琼
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(02): 153-159. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0106
    为分析EAST托卡马克早期(2010—2014年)高约束运行模式(H模)中边界局域模(ELM)与哪些参数具有强相关性,在验证有效性的基础上,采用主打击点处D_α辐射的相对涨落来定量表征边界局域模幅度,建立EAST托卡马克早期H模下ELM特征数据库。统计分析表明,ELM频率随边界安全因子的增大而减小,2010年type-ⅢELM的频率随总加热功率的增大而增大。这与其他装置或2015年以后EAST装置上得到的结果不一致,部分原因是碳杂质水平的变化。碳杂质水平是影响EAST托卡马克早期H模实验中ELM行为的重要因素之一。
  • 王东东, 胡旭, 赵亚峰, 宋燕西
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(02): 24-30. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0077
    传统锆(Zr)基金属有机框架(MOFs)材料大多使用有毒的配体和溶剂合成,在去除污染物的同时引入新的污染物。采用水热法合成了以L-天冬氨酸(LA)为配体的Zr基MOFs材料MIP-202,以期开发一种绿色环保且具有优异吸附性能,并可循环利用的吸附剂。以亚甲基蓝(MB)为去除对象,研究pH、吸附时间、温度和共存离子对MIP-202吸附性能的影响,拟合了动力学和热力学参数,并考察了吸附剂的循环利用性能和实际应用效果。结果表明:吸附容量随pH的升高而增大;吸附过程属于放热反应,并遵循准二级动力学和Langmuir吸附等温式,最大吸附容量为192.31 mg/g;吸附性能受共存离子的影响较小;5次循环使用后吸附容量仍有初始吸附容量的85.10%。模拟纺织废水试验表明该吸附剂具有实际应用价值。
  • 朱高伟, 林婧, 王璐
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(06): 37-45. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0337
    大口径人工血管虽已应用于大血管重症疾病,但仍存在术后血栓形成、再狭窄等并发症,开发生物相容性优良的人工血管仍具挑战性。从人工血管主体材料发展历程、商用人工血管材料、新型人工血管材料3方面综述大口径人工血管主体材料的变迁。简要介绍人工血管生物相容性的提升策略(改变材料表面形貌或纤维集合体的拓扑结构;材料表面引入生物活性物质),从材料表面引入生物活性物质的角度出发,总结白蛋白、明胶和胶原蛋白涂层提升人工血管生物相容性的机制;讨论涂层人工血管生物相容性、血液渗透性、顺应性对临床使用效果的影响。最后对人工血管的性能和功能提出展望,指出人工血管涂层技术和涂层物质未来将继续聚焦生物工程、抗凝涂层、新材料和细胞外基质等方面,以改善临床使用效果。
  • 张臻, 阚秀, 孙维周, 麻超
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(01): 147-154. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0014
    焦炭基质的准确提取对于焦炭质量分析至关重要。针对焦炭基质结构复杂、边界不清晰以及显微图像含有白色光晕等问题,提出了一种基于SC-TransUnet语义分割模型的焦炭基质提取方法,模型通过CNN-Transformer混合结构进行高级语义信息提取,增强对焦炭基质不规则结构的表征能力,通过多种注意力机制融合增强对焦炭复杂纹理特征的感知能力。与目前主流的分割模型相比,所设计的模型在焦炭基质提取中取得了更好的分割效果。试验证明该模型的Acc、Miu和F1s分别达94.75%、89.96%和95.23%,可为焦炭基质自动提取提供一种可靠且高效的解决方案。
  • 李康, 张笑千, 陈朝立, 王蕾, 于晓娟, 陈泳彤, 王雷明, 刘军峰, 钟俊辉, 王小慧
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 68-77. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0095
    啤酒糟蛋白(BSGP)作为一种来源于啤酒糟的蛋白质材料,具有良好的成膜性、可加工性和生物降解性,在食品包装膜材料领域展现出一定的应用潜力。单一BSGP膜的力学性能低、阻隔性能差等局限性,限制了其在食品包装领域的实际应用。采用聚乙烯醇(PVA)与BSGP共混策略制备BSGP/PVA复合膜,并系统研究复合膜的力学性能、阻隔性能、抗紫外性能、生物降解性及其在食品包装中的应用效果。与纯BSGP膜相比,BSGP/PVA复合膜的力学性能、阻隔性和抗紫外线性能均显著提升。BSGP与PVA质量比为3∶2时,复合膜的拉伸强度达8.43 MPa,氧气透过率降至73.1 cm3/(m2·d·MPa),水汽透过率降至0.368 g·cm/(m2·d),紫外线阻隔率接近100%,并具有良好的生物降解性能。将复合膜应用于草莓保鲜,能够有效减少草莓的质量损失、延长货架期并保持草莓新鲜度。研究结果可为啤酒糟蛋白在食品包装领域的应用提供技术支撑。
  • 姜清文, 林夕, 熊茜, 张唯怡, 杨自力
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 160-167. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0220
    针对多孔石膏建材在调节室内空气湿度时存在的吸附量小、水蒸气传递阻力大、调湿响应慢及长期调湿性能衰退等问题,制备一种具有物理吸附与化学吸收协同效应的LiCl复合石膏建材。添加质量分数为1%至6%的LiCl后,石膏建材的面密度变化幅度在-0.1%~8.1%,热导率降低11.2%~70.7%,平衡吸湿量提高8~40倍、水蒸气传递阻力降低25.0%~44.9%。通过搭建试验舱,在室外相对湿度周期波动(40%~85%)与持续高湿((85±5)%)环境下,探究复合石膏建材对室内空气的调湿效果。当室外湿度周期波动时,LiCl复合石膏建材可将室内相对湿度控制在40%~60%;在室外持续高湿时,铺设6%的LiCl复合石膏建材可将室内相对湿度长期(120 h)稳定在45%~65%。引入空调除湿能效比量化测试室的除湿能耗,结果显示,复合石膏建材可使室内的短时除湿能耗降低42%及以上。研究可为降低空调除湿能耗、推动低碳建筑发展提供积极的借鉴。
  • 谢玉龙, 范苏娜, 张耀鹏
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(01): 15-21. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0122
    神经形态计算的实现依赖于忆阻器等可以模拟生物突触行为的电子器件,从而使其拥有高度并行、低功耗的计算能力。丝素蛋白(SF)具有良好的生物相容性、可加工性和可调控的介电性能,在非易失性存储及仿生神经突触领域展现出巨大的潜力。然而,目前SF基忆阻器仍面临开关电压大、稳定性差等问题,限制了其实际应用。采用SF与氯化钙进行复合,通过调控钙离子的掺杂浓度及SF的分子结构,构筑了忆阻性能可调的SF基复合忆阻器。结果表明:该忆阻器可在较低的开关电压下实现忆阻转变,具有典型的双极性电阻开关行为。此外,该复合忆阻器在50次循环周期内表现出良好的稳定性和可重复性,且高低阻态的保持时长均超过3 000 s。在脉冲电压的作用下,SF复合忆阻器呈现出非线性电学特性,模拟了神经突触的短时和长时可塑性,为神经形态计算的发展提供了新的可能性。
  • 闫光远, 田焰宽, 杨昕, 高婷婷
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(01): 70-79. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0105
    太阳能驱动界面蒸发技术因其优异的热局域能力被广泛用于海水淡化和废水处理。利用这项技术处理印染废水时仍存在污染物的残留问题。采用吸附和界面光蒸发技术的协同作用,同时实现污染物的高效吸附和淡水收集。在棉织物上接枝β-环糊精(β-CD)构筑基底吸附层,作为光热复合织物的基底,一方面可利用毛细效应为光热层快速传输水分,另一方面棉织物基底上的β-CD可有效吸附废水中的污染物。同时,采用呼吸图案模板法在棉织物基底上构筑醋酸纤维素/炭黑(CA/CB)光热层,用于高效界面光热蒸发。通过对模拟废水亚甲基蓝(MB)进行吸附和光热协同净化研究,发现光热/吸附双功能复合织物对MB的去除率高达90.0%,界面蒸发速率可达1.60 kg/(m2·h),展现出优异的水净化效果。
  • 刘秀童, 姚春丽, 陈阁谷
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(01): 80-88. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0143
    细菌纤维素(BC)因其具有高结晶度、优异的亲水性和生物相容性,在生物医用领域如组织工程、伤口敷料及药物递送等方面展现出潜在应用价值。针对纯BC缝线柔韧性差及缺乏抗菌性的问题,以细菌纤维素凝胶膜为基底,利用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTMAC)对BC进行阳离子季铵化改性处理,此举不仅降低了纯BC的结晶度,还赋予BC缝线良好的抗菌性,制备出具有阳离子性的BC凝胶膜。通过预拉伸—加捻—干燥三步法制备柔韧抗菌的阳离子细菌纤维素(CBC)缝线。研究结果表明,该缝线不仅力学性能得到显著提升(打结抗张强度为(21.5±1.1)N),还保持了良好的生物相容性,细胞存活率高达92.0%,并展现出99.9%的高效抗金黄葡萄球菌能力。与石油基缝合线相比,这种BC基生物缝线成本更低,且性能优异,能有效减少缝合处的二次伤害风险,在外科缝线领域具备巨大的应用前景和发展潜力。
  • 陈诺, 刘路, 姚久迪, 高品
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 134-142. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0391
    造纸和纸制品行业是高碳排放行业之一,对我国“双碳”目标的实现具有重要影响。在综合分析国内外已有碳排放核算方法学基础上,结合我国造纸和纸制品行业特点和已有核算标准,构建面向我国造纸和纸制品行业企业的碳排放核算模型,涉及碳排放核算边界设置、温室气体种类选择、核算范围和核算方法确定等,同时补充设定绩效指标和碳减排目标。以河北某造纸企业为例,对比分析该核算模型所得碳排放结果与企业核查结果之间的差异。结果表明,核算模型所得碳排放量比企业核查结果高16.6%,这主要是由不同核算环节所选用的排放因子及温室气体种类不同造成的。该碳排放核算模型可为我国造纸和纸制品行业企业低碳转型提供更全面且科学合理的方法支撑,指导企业识别碳减排机会。
  • 裴鑫, 张耀威, 陈咏, 陈仕艳, 乌婧, 王华平
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(03): 59-67. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0233
    异山梨醇反应活性低,高温下副反应严重,难以制备高分子质量聚合产物,这限制了其大规模应用。以异山梨醇(IS)和己二酸(AA)为单体,通过熔融缩聚合成聚己二酸异山梨醇酯(PIA),研究酯化温度、缩聚温度、投料比、催化剂种类、搅拌速率、氮气流量对聚合反应的影响。构建酯化动力学模型,得到酯化动力学方程。最佳工艺条件为酯化温度200℃、投料比n(IS)∶n(AA)=1.2∶1、搅拌速率200 r/min、氮气流量70 mL/min、催化剂选用钛酸四丁酯(Ti(OC4H94),反应210 min后,酯化率可达96%;设定缩聚反应温度为260℃,PIA分子质量可达12 900 g/mol。该制备工艺可为异山梨醇基聚酯的制备提供参考。
  • 韩福林, 董杰, 李琇廷, 许青松, 赵昕, 张清华
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(05): 36-42. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0070
    以对苯二甲酸(TPA)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为反应单体,基于羧基与异氰酸酯基团的反应合成了芳香族聚酰胺。利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱等测试研究了聚酰胺的化学结构与性能。研究结果表明,所合成聚合物的分子质量为(3.18~7.81)×10~4 g/mol,且随着TDI含量的提高,聚酰胺溶解度提高,分子质量有明显提升。所制备的聚酰胺薄膜具有优越的力学性能,拉伸强度和模量分别为98~127 MPa和3.33~3.95 GPa,断裂伸长率高于20%,通过调控TDI/MDI的摩尔比可将其断裂伸长率提高至50%,表现出优异的柔韧性。所制备的聚酰胺薄膜的玻璃化转变温度(tg)均高于290℃;在氮气中,薄膜10%热失重温度为431~447℃,这表明该类芳香族聚酰胺具有优异的热稳定性。同时,聚酰胺薄膜颜色较浅,薄膜的截止波长均低于383 nm,在530 nm波长处的透光率均接近80%,表明其具有良好的光学透明性。
  • 张舒畅, 杨佳宇, 周邦泽, 王芮杰, 许福军
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(04): 1-8+191. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0104
    为了克服电磁发电机中磁性部件刚性大、磁性微粒负载量低的问题,选用钕铁硼磁粉为磁性材料,纬编空心织带为柔性基材,以及水性聚氨酯为封装层,成功制备了磁性纱线,并进一步织造成磁性织物。基于磁性织物和导电线圈制备磁电式发电系统和磁电式发电衣物,并对其电输出性能进行测试。研究结果表明:磁性纱线的磁性微粒负载量高达182.80 mg/cm,而磁性织物的磁感应强度则达到38 mT;此外,通过增加磁性微粒含量、增加导电线圈匝数、提高相对移动速度以及减小垂直工作距离均能有效提升磁电式发电系统的电输出性能;磁电式发电衣物产生的电压和电流可分别达到2.42 V和6.26 mA,最大输出功率密度达439.94 mW/m~2。由此可知,基于磁性织物的电磁发电机展现出了在可穿戴自供电设备领域的巨大应用潜力。
  • 魏子君, 杨伟峰, 侯成义, 李克睿, 李耀刚, 王宏志, 张青红
    东华大学学报(自然科学版). 2025, 51(01): 1-7. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0088
    随着可穿戴领域的发展,满足穿戴设备的能量需求和实现数字信号无线传输技术变得尤为迫切。基于摩擦纳米发电机(TENG)技术的纤维及纤维组件,在能量收集和自供电领域展现出重要的应用前景。采用共轭静电纺丝技术连续制备聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米包芯纱线,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)及水接触角等方法对纤维结构和性能进行表征。以所制备的纳米包芯纱线为TENG的能量来源,结合电感电容(LC)谐振电路,构建无线传感织物。试验结果表明,这种摩擦电纱线不仅可数字刺绣,还具备136.2°的疏水接触角,并能与多种织物摩擦产生电荷,展现出优异的电学输出性能。此外,通过调控纤维刺绣图案和并联外部电容,能够区分谐振信号的频率,实现无线电话拨号功能。这种将纳米包芯纱线与LC谐振电路结合的方法为下一代自供电无线传感纺织品的设计提供了新的思考方向。
  • 卫婷, 陈康, 张阳, 张玥, 张玉梅
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(04): 16-24. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0313
    为了解不同工艺制备的聚酯纤维在碱性条件下应用性能的变化规律,分别选择工业丝路线制备的高强(HT)聚酯工业丝和高速纺丝制备的全拉伸聚酯纤维(FDY)作为研究对象,采用人工加速的碱性热水环境(85℃)开展老化试验,研究纤维力学性能的变化规律,同时分别利用广角X射线衍射、小角X射线散射和特性黏度等方法对结晶、片晶堆砌以及化学结构等形态结构变化进行研究。结果表明,两种聚酯纤维在碱性水环境下的结构和性能变化可区分为三个阶段:初期受水和热的共同作用,纤维的断裂强度较明显减小,结晶度不变,取向度明显下降,归因于部分处于冻结的非晶区取向分子链段发生解取向而收缩;随后纤维断裂强度缓慢下降,非晶区分子链断裂,同时有少量新的结晶生成;后期断裂强度下降程度更加明显,且结晶度开始减小,特性黏度明显降低,分子链断裂成为主导因素。由于HT工业丝具有更高的结晶度与晶粒尺寸,水分子和OH~-的侵蚀作用受到抑制,这使其碱解反应速率变慢,力学性能变化程度低于FDY纤维,表明HT工业丝的抗碱解性能优于FDY纤维。
  • 钱丽君, 胡珊珊, 肖君华, 李凯, 周宇荀
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(05): 69-77. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0140
    针对棘皮动物微管相关蛋白样4-间变性淋巴瘤激酶(EML4-ALK)融合基因变异体V1、V2、V3a、V3b设计引物、探针,优化连接探针长度及其浓度,建立基于连接酶链式反应的qPCR法检测方案,并对该方案的特异性、检出限、抗干扰性进行验证。结果表明:基于连接酶链式反应的qPCR法能对EML4-ALK融合基因进行有效分型;连接探针长度在30 nt(nucleotide)时检测灵敏度、特异性最高;连接探针终浓度在0.1~1.0 nmol/L较为合适;设计的引物、探针特异性好,只扩增靶RNA,对其他RNA无扩增;对EML4-ALK融合基因变异体V1、V2的检出限为10 copies/μL,变异体V3a、V3b的检出限为100 copies/μL;在EML4-ALK融合基因RNA标准品检测过程中加入100 ng的肺癌样本RNA作为干扰,检测结果未受到明显干扰。
  • 王志宏, 杨斯涵, 朱友琼
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(05): 134-143. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0146
    信用保险在银行融资中发挥着增信的功能。基于资金约束零售商、供应商和银行组成的供应链系统,同时考虑零售商的风险规避行为、银行的损失规避行为和零售商的销售努力,分别构建有无信用保险两种情形下的Stackelberg博弈模型,比较信用保险对零售商和银行决策的影响。研究发现:信用保险可以缓解零售商的风险规避行为带来的消极举措,促使零售商提高订购量和销售努力水平。对银行而言,利率决策会受保险范围水平的影响,银行越损失规避,信用保险和销售努力组合发挥的效果越好。销售努力水平会随着零售商的风险规避系数的增加而降低,但有信用保险时的销售努力水平始终大于没有信用保险的情形。
  • 吴保根, 张琪, 杨淼, 李桂花
    东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(05): 151-158. https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0272
    学术界对大学科技园知识创新能力的研究相对较少。因此,探索一种评价大学科技园知识创新能力的量化模型和研究方法具有积极的意义。借鉴广泛用于分析企业集群竞争力的GEM模型,并在其基础上改进并构建大学科技园GEM模型,通过实证分析和定量研究等方法对模型进行检验和量化处理,并以上海地区14家国家大学科技园为例,对其知识创新能力进行评价。研究表明,评价结果与实例中国家大学科技园的发展现状较为相符,进一步验证了所构建模型的可靠性和量化方法的合理性。