科研产出
镍/木棉纤维衍生碳复合材料的制备及吸波性能研究
《功能材料 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：近年来，生物质碳因成本低廉、易制备、理化性能优异和具有多孔结构被广泛应用于吸波领域。然而，其吸波性能仍然受较高电导率引发的不良阻抗限制。在此，使用镍（Ni）改性木棉纤维，并使用不同的碳化温度获得镍/木棉纤维衍生碳（Ni/C）复合材料。扫描电镜结果表明，随着碳化温度的升高，Ni颗粒的尺寸增加，且木棉纤维表面出现更多的缺陷结构。XRD和XPS结果证明了Ni和木棉纤维衍生碳的成功复合。Raman结果表明碳化温度的升高导致碳组分石墨化程度增加，提高了复合材料的传导损耗能力。最后，我们将复合材料与石蜡以5∶95的超低填充比例混合，Ni/C-800展现出-52.6 dB的反射损耗值和8.32 GHz的有效吸收带宽。复合材料优异的吸波性能取决于衰减能力和阻抗匹配的协同、介电损耗和磁损耗的共同作用以及大比表面积和中空多孔结构造成的多重散射能力的增强。
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基于自适应RBF神经网络具有模型不确定性的四旋翼无人机指定时间预设性能控制方法
《农业机械学报 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：四旋翼无人机具有强耦合和欠驱动的特点，在飞行过程中很容易受到外界干扰，进而影响整个无人机系统的稳定性和精度。为此，提出了一种基于RBF神经网络的指定时间预设性能约束控制策略。首先，针对四旋翼无人机的不确定数学模型难以精确建立，并且在执行任务过程中存在外部未知扰动问题，提出了一种基于指定时间预设性能控制方法，将四旋翼无人机的轨迹跟踪问题转换为对位置子系统和姿态子系统的期望指令跟踪问题；其次，在设计控制器过程中，为了解决“微分爆炸”问题产生的滤波器误差，引入一种新型滤波误差补偿方法，通过RBF神经网络逼近外部未知扰动，并将预测结果补偿给控制器以提高轨迹跟踪的鲁棒性。最后，应用仿真模拟方法验证无人机控制系统稳定性和性能优势，通过飞行试验验证，微风聚拢环境下实际飞行轨迹与仿真模拟结果趋于一致，自主轨迹跟踪起降位置偏差小于1 cm,证明了所提出算法的有效性。
关键词： 四旋翼无人机 RBF神经网络 轨迹跟踪控制 预设性能约束 模型不确定性
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不同pH值环境下β-乳球蛋白与咖啡中3种主要多酚之间的相互作用
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：利用多光谱学和分子对接技术,探究在不同pH值条件下,咖啡中的3种主要多酚(绿原酸、咖啡酸和阿魏酸)与牛乳中β-乳球蛋白间的非共价相互作用及对蛋白结构的影响.结果表明,在两种pH值环境下,3种咖啡多酚均通过静态猝灭有效地猝灭β-乳球蛋白的荧光,在pH 7.4、温度298 K时,绿原酸、咖啡酸和阿魏酸对β-乳球蛋白的猝灭常数(Ksv)分别为6.53×104、3.16×104 L/mol及3.09× 104 L/mol,结合位点数分别为1.20、1.02和1.14,能量转移效率分别为34.55%、24.56%和21.35%;pH 3.0、温度298 K时,Ksv分别为7.18×104、5.24×104 L/mol及7.12×104 L/mol,结合位点数为1.28、1.18和1.25,能量转移效率分别提高至34.70%、30.42%和29.65%.在pH 7.4时,β-乳球蛋白α-螺旋含量降低,β-折叠含量增加;pH 3.0时,β-折叠含量增加,无规卷曲含量降低.分子对接结果表明,3种多酚主要通过氢键和范德华力以及疏水相互作用结合在β-乳球蛋白的疏水口袋.本研究初步揭示不同pH值条件下咖啡乳饮料中β-乳球蛋白和绿原酸、咖啡酸及阿魏酸间的相互作用机制.
关键词： 多酚 β-乳球蛋白 非共价相互作用 多光谱技术 分子对接
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凝固方式对天然橡胶脂肪酸含量及性能的影响
《高分子材料科学与工程 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：脂肪酸是天然橡胶（NR）中重要的非胶组分之一。文中通过2种品系（热研73397和IAN873）、3种凝固方式（甲酸凝固、硫酸凝固、自然凝固）和2种标准胶工艺(全乳标准胶工艺(WF)、凝胶标准胶工艺(TSR))制备样品，研究了凝固方式对天然橡胶中脂肪酸含量的影响，探明脂肪酸含量变异性对NR力学性能的影响。结果表明，凝固方式会对非胶组分带来明显影响，其中硫酸凝固方式下样品脂肪酸含量保持效果最佳，而自然凝固方式下样品的下降幅度最为明显。在力学性能方面，在WF工艺下，非胶组分的适当降解有利于硫化反应的进行，这对应于自然凝固方式硫化胶具有最高的力学性能，而硫酸凝固的力学性能最低；在TSR工艺下，随熟化时间的延长，自然凝固硫化胶的力学性能降低。相同工艺下，IAN 873品系的重均分子量和凝胶含量均高于热研73397，而经过凝块熟化后甲酸和自然凝固样品的凝胶含量均不同程度的增加，但硫酸凝固的凝胶含量几乎没有变化，其TSR工艺样品的凝胶含量最低，这说明硫酸凝固阻碍了熟化过程中橡胶分子链发生结构化。
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微塑料输入对热带农田土壤N2O排放及氮转化过程的影响
《环境科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：农田土壤微塑料污染引发的土壤生态与环境问题已备受关注．为探究不同类型微塑料输入对热带典型农田土壤性质、N2O排放及氮转化过程的影响，以海南典型辣椒-玉米轮作土壤为研究对象，通过室内恒温培养试验，设置空白对照（CK）、添加5%聚乙烯（PE）微塑料和添加5%聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯微塑料（PBAT）这3个处理．结果表明，两种微塑料的添加均增加了土壤pH，提高土壤有机碳（SOC）和溶解性有机碳（DOC）含量，其中PBAT较PE影响更大；PE和PBAT处理分别增加66.07%和119.65%的铵态氮（NH4+-N）含量，降低8.56%和29.68%的硝态氮（NO3--N）含量．PBAT处理显著增加土壤N2O累计排放量（P <0.05），增幅为254.92%，而PE处理较CK无显著差异．此外，PE和PBAT处理均增加土壤净氮矿化速率（NMR）和降低土壤净硝化速率（NNR），且PBAT较PE影响更明显．PBAT处理可提高ureC基因丰度，而PE处理对其影响不显著．微塑料的输入均降低了硝化微生物功能基因丰度（AOA-amoA、AOB-amoA和nxrA），且PBAT处理较PE影响更为显著．PBAT处理显著增加了nirK、nirS、nosZ和Fungal nirK基因丰度（P <0.05）；而PE处理对其无明显影响．相关分析表明，N2O排放量与NH4+-N排放强度、pH、DOC、SOC和nirS基因丰度呈显著正相关关系．结果表明，与不可降解微塑料相比，可生物降解微塑料更强烈地改变热带农田土壤性质，并通过促进反硝化作用加剧土壤N2O的排放．
关键词： 微塑料(MPs) 土壤性质 氮转化 氧化亚氮(N2O)排放 功能基因
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3种凝胶结构对天然橡胶塑炼特性的影响
《高分子材料科学与工程 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：天然橡胶（NR）加工过程中的熟化作用及后续的贮存硬化会导致橡胶烃分子链端基或异常基团与非胶组分形成交联结构产生凝胶。按照凝胶产生的3个主要阶段，可以将凝胶分为胶乳熟化凝胶、凝块熟化凝胶和贮存硬化凝胶，分别制备了含胶乳熟化凝胶的生胶（NR-L）、含凝块熟化凝胶的生胶（NR-C）和含贮存硬化凝胶的生胶（NR-S），研究了凝胶结构的形成方式与NR性能之间的联系。塑炼特性结果表明，门尼黏度和凝胶含量在塑炼时间2 min内快速下降，但NR-L的下降速率要明显慢于NR-C和NR-S，塑炼结束后也保持了更高的门尼黏度值和凝胶含量，说明凝胶网络结构的强度不同，NR-L的网络结构强度更高；氮含量方面，NR-L最高，NR-C最低，酯基含量方面，NR-L最高，NR-S最低。温度扫描应力松弛试验结果表明，NR-L的网络结构主要是由磷脂为枝化点的天然网络组成，NR-S的网络结构主要由以蛋白质为枝化点的天然网络组成。同时，以磷脂作为枝化点的天然网络强度高于以蛋白质作为枝化点的天然网络。
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臭氧预处理与月桂酸复合改性对香蕉淀粉结构和性质的影响
《食品科学 》 2024 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究臭氧预处理与脂质复合改性对淀粉结构和性质的影响，以青香蕉淀粉为原料，通过臭氧预处理和月桂酸复合改性制备臭氧预处理香蕉淀粉-月桂酸复合物，并分析复合改性对香蕉淀粉理化性质和消化性的影响。结果表明，与天然香蕉淀粉相比，臭氧预处理香蕉淀粉与月桂酸的复合指数提高了12.67%，复合改性所形成的复合物水溶性、溶胀力和析水率显著提高，糊化温度由104.24～135.23℃提高至155.60～161.68℃，抗性淀粉质量分数提高6.71%，但碘结合力降低。扫描电镜和原子力显微镜结果显示，月桂酸结合在淀粉粒表面与淀粉形成复合物，提高了淀粉粒表面高度。傅里叶变换红外光谱和X射线衍射结果表明，香蕉淀粉与月桂酸通过氢键和疏水效应形成了非“V”型包合物和“V”型包合物。接触角和热重分析结果表明，复合物的疏水性和热稳定性增强。因此，通过臭氧预处理与月桂酸复合改性能够改善香蕉淀粉的水溶性、溶胀力和热稳定性，并进一步提高淀粉的抗消化性。本研究结果将有助于拓展淀粉在食品领域的应用前景。
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不同尺寸改性果胶基磁性微球的制备及对Pb2+吸附性能的研究
《材料导报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：本工作以乙二胺改性果胶为基质，将其与海藻酸钠、Fe3O4进行复配，采用微胶囊造粒仪制备了不同尺寸（750μm、540μm、400μm、100μm）的改性果胶基磁性微球。通过红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜和显微镜分析对样品进行了表征，并研究了不同尺寸的改性果胶基磁性微球对Pb2+的吸附性能。结果表明，100μm的改性果胶基磁性微球达到吸附平衡仅需要1 h。动力学模拟结果表明，吸附更符合准二级动力学模型，吸附速率受化学吸附控制。Langmuir模型可以较好地拟合实验结果，最大吸附容量为256.41 mg/g。解吸再生实验结果表明，100μm的改性果胶基磁性微球经过九次解吸循环再生，去除率无明显下降。
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强割和乙烯利刺激对不同品系幼龄橡胶树排胶生理特性的影响
《林业科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：[目的]研究不同割胶方式下不同品系幼龄橡胶树的排胶生理特性,为阐述乳管排胶机制提供理论基础,也为天然橡胶生产中针对不同品系进行合理规划割胶提供参考依据.[方法]选取PR107、RY8-79、Tjir1和RY7-33-97共4个品系的 6龄未开割橡胶树,在S/2 d/2(割线长度为 1/2茎围,每 2天割 1刀)的强割和后续添加 1%乙烯利刺激割胶方式下,对其橡胶粒子粒径以及干胶含量、排胶体积、排胶时间、排胶初速度、堵塞指数、硫醇含量等常规排胶生理参数进行分析,并比较不同割胶刀次对这些参数的影响.[结果]1)不同品系胶乳橡胶粒子粒径具有明显差异,起始值最大的是RY8-79和PR107,RY7-33-97 的胶乳粒径较小,Tjir1的胶乳粒径最小.强割后,随着割胶刀次增加,不同品系胶乳粒径普遍短暂上升后降低,其中RY8-79和 Tjir1的胶乳粒径变化较大,PR107 和RY7-33-97的胶乳粒径相对稳定,但均在强割 8刀后胶乳粒径降至 0.80 μm以下,与最大胶乳粒径之间存在显著差异(P<0.05).乙烯利刺激后,胶乳粒径维持在较小水平.2)干胶含量起始值最高为RY7-33-97,其次为RY8-79和PR107,最差为Tjir1.在强割条件下,RY8-79和RY7-33-97干胶含量下降较快,PR107和Tjir1干胶含量下降相对缓慢;乙烯利处理后,PR107干胶含量仅略有下降;RY8-79、RY7-33-97和 Tjir1干胶含量相对下调趋势略明显,尤其是RY7-33-97.3)强割条件下,不同品系的排胶时间和排胶体积变化规律高度一致,RY8-79排胶总体积和时间明显高于PR107、RY7-33-97和Tjir1;乙烯利处理后所有品系的排胶时间和总体积显著提高(P<0.05),其中PR107和Tjir1这 2个排胶少的品系受乙烯利刺激的影响更明显.4)强割条件下RY8-79和RY7-33-97排胶初速度明显高于PR107和Tjir1,但乙烯利刺激显著降低所有品系的排胶初速度.5)强割条件下不同品系堵塞指数差异较大,RY8-79最低,RY7-33-97最高,乙烯利刺激明显降低该指数.6)强割条件下RY8-79硫醇含量最高,其次为RY7-33-97、PR107,Tjir1最低,乙烯利刺激后 48 h 4个品系硫醇含量均表现出降低趋势.[结论]不同品系对强割和乙烯利刺激后的排胶反应不同.强割和过度乙烯利刺激均不利于橡胶粒子粒径、干胶含量等产排胶相关参数的恢复.橡胶粒子粒径和干胶含量相对其他参数受周边环境影响较小,可作为衡量排胶是否过度的参考指标.橡胶粒子粒径0.80 μm是一个较有标志性的值,胶乳粒径降到该值之下,预示应降低割胶强度.自然条件下排胶量大的品系通常不耐强割和乙烯利刺激,RY8-79和RY7-33-97作为主栽品种应尽量避免割胶中施加乙烯利,而PR107可配合施用乙烯利刺激剂.利用幼龄树,结合强割和乙烯利刺激,可以作为育种早期快速筛选不同品系是否具有耐割和耐刺激的方法之一,也为不同品系割胶制度的制定提供依据.
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不同尺寸改性果胶基磁性微球的制备及对Pb2+吸附性能的研究
《材料导报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：本工作以乙二胺改性果胶为基质,将其与海藻酸钠、Fe3O4进行复配,采用微胶囊造粒仪制备了不同尺寸(750um、540um、400 μm、100um)的改性果胶基磁性微球.通过红外光谱、热重分析、扫描电子显微镜和显微镜分析对样品进行了表征,并研究了不同尺寸的改性果胶基磁性微球对Pb2+的吸附性能.结果表明,100 um的改性果胶基磁性微球达到吸附平衡仅需要1 h.动力学模拟结果表明,吸附更符合准二级动力学模型,吸附速率受化学吸附控制.Langmuir模型可以较好地拟合实验结果,最大吸附容量为256.41 mg/g.解吸再生实验结果表明,100 pm的改性果胶基磁性微球经过九次解吸循环再生,去除率无明显下降.
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