烷基糖苷表面活性剂胶束溶液中深共晶溶剂诱导凝聚:超分子溶剂的形成及其在食品分析中的应用(Talanta 2025)

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摘要 格但斯克工业大学的研究者们研究了数种烷基多糖苷C8-C10胶束溶液中的深共晶溶剂,来诱导凝聚并引起相分离。作者选择三种脂肪酸作为氢键供体,即己酸、庚酸和辛酸,同时使用季铵盐和单萜类百里酚作为氢键受体,以获得深共晶溶剂。深共晶溶剂的前体可以掺入烷基多糖苷C8-C10的胶束结构中,并调节其性质,改善与目标化合物的相互作用,并由于胶束聚集体尺寸的增加而促进相分离。 绿色表面活性剂和深共晶溶剂的协同作用,已被证明可以在测定辣椒素作为次生代谢物时,保持辣椒的刺激性,从而保持辛辣食物的刺激性。目标分析物的提取回收率在75%以上。辣椒素和二氢辣椒素的检测限为1.7μg g−1。相对回收率在76-130%之间。本研究是第一次提出烷基多糖苷和深共晶溶剂之间的协同作用。所提出的提纯系统有可能用于其他分析任务,特别是在固体和非均质样品的分析中。不仅基于脂肪酸的深共晶溶剂,而且基于醇、单萜等的其他溶剂也可用于凝聚。因此,各种已经研究过的深共晶溶剂,也可以基于此目的而进行重新研究。 参考文献 Deep eutectic solvent-induced coacervation in micellar solution of alkyl polyglucoside surfactant: Supramolecular solvent formation and application in food analysis, Christina Vakh, Lutfi Andre Yahya, Patrycja Makoś-Chełstowska, Marek Tobiszewski, Talanta, Volume 292, 1 September 2025, 127930

【重庆大学】甲烷/烟煤混合爆燃的火焰行为、压力演变和分子反应机理(Fuel 2025)

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研究背景 在煤炭开采和加工过程中,甲烷和煤粉的混合爆炸对煤矿安全构成严重威胁。甲烷与煤粉的混合物易被机械摩擦、爆破等能量源引燃,其爆炸特性比单一燃料更复杂,产生的冲击波、火焰和有毒气体会加剧灾害。现有研究多聚焦宏观爆炸特性(如压力、火焰传播)和抑制技术,但对微观反应机制(如分子层面链式反应路径)缺乏深入探讨。本文通过实验和ReaxFF MD分子动力学模拟,结合烟煤(中国储量占比75%)的宏观爆炸行为与分子反应机理,旨在揭示混合爆炸的协同作用机制,为灾害防控提供理论依据。 研究方法 为了揭示甲烷/烟煤煤尘复合爆炸机理,甲烷/烟煤混合爆炸反应的分子模型构建过程。图1a为经典烟煤分子的初始结构,经几何优化和退火处理后获得稳定构型(图1b)。随后,利用 Packmol 按化学计量比将甲烷、氧气分子随机分布至周期性三维反应箱中,形成混合反应体系(图1c)。该模型结合了烟煤分子、甲烷与氧气的空间分布特性,密度设定为 0.5 g/cm³,为后续 AMS-ReaxFF-MD 模拟提供了原子级反应环境,旨在解析爆炸过程中分子链式反应路径与中间体演化机制。 图1 甲烷/烟煤煤粉复合反应系综分子模型构建 图2 褐煤分子的热解反应简化机制:(a)褐煤分子结构的初始热解反应序列;(b)二次热解过程中典型小气体分子(CO、CO2、CH4、H2O)的形成途径以及关键自由基(·H、·OH)的生成路径;(c)典型官能团 图3 甲烷/烟煤煤粉复合燃爆反应机制 主要研究结论 通过ReaxFF-MD模拟,分析了烟煤分子热解机理及主要气体组分和关键自由基的演化规律。结果表明,在预混体系中,烟煤分子有效地促进了燃烧反应过程,且在富氧水平较高时,促进作用更为显著.在甲烷/粉煤爆燃系统中,烟煤分子受热氧化分解,释放出大量的挥发分参与气相爆燃反应,该过程促进了混合体系的强度和加快了反应速率。 该研究为甲烷-氧气燃烧和甲烷/烟煤混合燃烧的反应途径提供了详细的见解。甲烷-氧气燃烧的主要途径包括CH4→ CH2CH3→ CH2O → CH2CHO → CO → CO2。此外,混合爆燃的甲烷和烟煤粉揭示了一个复杂的二级途径,导致形成各种副产物和中间产物,如CH4CH5O,CH4CH4O,CH4CH4O2,CH2O2,CH2CH2O2和CxHyO2。甲烷/烟煤爆燃的主要反应途径为CH4→ CH2CH3→ CH4O → CH2O → CH2CHO → CO+ H2→ CO2+ H2O。通过脱氢反应和结合转化维持了·H和·OH自由基之间的平衡,在混合爆燃和产物转化中起着至关重要的作用。  参考文献 Flame behaviors, pressure evolution, and molecular reaction mechanism of methane/pulverized bituminous coal hybrid deflagrations, Fuel […]

【Simpleware】自动分割膝关节 CT 计算髌骨倾斜角

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一、概述 在髌骨不稳定的诊断和治疗中,3D 成像技术(如 CT 和 MRI)有助于测量获得许多信息指标。髌骨倾斜角为股骨内、外髁最高点连线与髌骨切位的最大横径延长线形成的夹角。目前的传统方法依赖于识别正确的 2D 切片以进行准确测量的能力,需要由训练有素的放射科和骨科医生投入较多时间进行操作。就典型医学扫描仪生成的切片厚度而言,髌骨的尺寸相对较小,该测量任务赖于个人判断,若缺乏充分培训很容易出现误差,且手动测量数据具有较低的评价者信度。随着人工智能算法在图像处理中的应用,3D 成像的自动分析成为潜在的有效解决方案,可以消除对经过特殊培训医师和标准化测量方法的需求。本研究提出一种避免主观选择正确 2D 切片的方法,利用 Simpleware 软件自动标记解剖标志点测量计算髌骨倾斜角,并与传统方法和手动放置标志点法的结果进行比较。 二、图像处理 选取 30 例复发性髌骨外侧不稳定患者(至少发生两次脱位)作为研究对象,收集未实施任何手术干预前的高分辨率单膝 CT 扫描数据。另从数据库选择 15 例无髌股关节疾病患者的双侧膝盖 CT 扫描作为 30 个对照数据。 将膝关节 CT 扫描图像数据的 DICOM 格式文件导入 Simpleware 软件,使用 AS Ortho 模块的 Knee CT 工具进行一键自动分割。软件采用专有的机器学习算法识别髌股关节和胫股关节的主要骨骼结构,可分割出 股骨、胫骨、腓骨、髌骨、腓肠豆。此外,AS Ortho 在自动分割的同时还将自动标注膝关节的关键解剖标志,其中包括股骨外侧/内侧髁、髌骨外侧/内侧缘,可以利用这四个标志点计算髌骨倾斜角。该算法具有确定性特征,即任何操作者每次运行均会输出相同的结果,具备完美的评价者信度。 图1:Knee CT 自动分割工具面板,输入为原始 DICOM 图像数据,勾选 Create landmarks 即可在自动分割的同时自动标注图示中“+”处的解剖标志点,点击 Apply 执行一键操作 三、计算髌骨倾斜角 本研究采用三种方法获得用于计算髌骨倾斜角的测量数据。 3.1 3D […]

【石河子大学】离子液体辅助萃取分离正己烷和乙酸乙酯:实验与工艺性能评估(Sep Purif Technol 2025)

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摘要 正己烷 (NHA) 和乙酸乙酯 (EA) 是重要的有机溶剂,广泛应用于石化、食品、纺织、制药等多个行业。然而,由于它们能形成共沸物,在常压下难以通过传统蒸馏法进行分离。为解决此问题石河子大学雷志刚教授团队使用离子液体 (ILs) 作为萃取剂来分离乙酸乙酯 (EA) 和正己烷 (NHA),并通过 COSMO-RS 模型筛选出了最具潜力的 ILs。该研究从多个尺度探讨了正己烷和乙酸乙酯的分离过程。研究表明,[BMIM][BF4] 因其较低的成本和优异的溶解能力成为最具经济效益的选择。同时,注意到 [BMIM][PF6] 具有显著的能量消耗优势,这表明热容量在未来ILs筛选中也应被视为关键考量因素之一。通过AMS软件中的 COSMO-RS 模型计算出的 40 种 ILs 对于 EA 到 NHA 的选择性和溶剂能力(图 1)。计算结果显示 [EMIM][BF4]、[BMIM][BF4] 和 [BMIM][PF6] 三种离子液体在具有较高选择性的同时还表现出有意的溶剂能力,因此被选为理想的离子液体萃取剂用于后续的实验以及模拟研究。 图1、40种常见离子液体对正己烷-乙酸乙酯体系的溶剂能力和选择性 通过量子化学计算在分离层面对萃取过程的分离机理进行研究,结果显示阳离子与乙酸乙酯分子之间形成的氢键相互作用是萃取过程得以进行的主要驱动力。并且阳离子-乙酸乙酯体系间的 IGM 等值面明显强于阴离子-乙酸乙酯体系,说明阳离子在萃取过程中起到了更为重要的作用。 图2、离子液体与正己烷以及乙酸乙酯之间的 IGM 等值面 液液相平衡实验证明所选的三种离子液体对乙酸乙酯优异的分离性能。可以看出 [BMIM][PF6] 对乙酸乙酯的分配系数最高,这表明在相同纯度要求下,[BMIM][PF6] 所需要的离子液体用量最小。但是 [EMIM][BF4] 的选择性最高,说明该离子液体可以以更高的纯度分离正己烷-乙酸乙酯体系。 图3、三种离子液体对乙酸乙酯的分配系数以及选择性 最后该研究使用 Aspen Plus 软件在系统尺度设计了正己烷-乙酸乙酯体系的分离过程。该流程通过闪蒸罐-1来控制正己烷和乙酸乙酯的产品纯度同时使用闪蒸罐-2 来回收离子液体萃取剂。模拟结果表明所筛选的三种离子液体萃取剂均能得到高纯度产品(乙酸乙酯和正己烷的分离纯度均大于 99.5wt%,表一)。 表1、三种离子液体在系统尺度的性能参数 总结 本研究采用 […]

层状InOCI作为锂、镁和铝离子电池阳极材料的第一性原理研究(Battery Energy 2025)

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摘要 最近巴基斯坦古吉拉特与意大利坎帕尼亚大学、阿联酋阿布扎比大学、沙特国王大学、意大利罗马大学的研究者们,报告了氯氧化铟(InOCl)作为有前景的电极材料,在可充电锂离子电池(LIB)、镁离子电池(MIB)和铝离子电池(AIB)中的应用。作者基于 AMS 中的 BAND 模块,使用密度泛函理论(DFT)和从头计算分子动力学(AIMD)计算仔细研究了 InOCl 的阳极性质,以探索其结构、电子、输运和电化学特性。 结果表明,InOCl 比商用阳极材料储存更多的金属离子。LIB、MIB 和 AIB 的充电容量分别为 3604、4700、2820 mAhg−1,这表明 InOCl 可能是一种非常有能力的阳极材料。主体材料的开路电压分别为 Li 2.05V、Mg 1.7V 和 Al 0.95V。LIB、MIB和AIB的体积膨胀分别计算为9.12%、3.6%和15.5%,这表明主体在充电/放电循环过程中具有抗膨胀的弹性。基于锂离子、镁离子和铝离子的扩散动力学和过渡势垒,研究了主体的电化学性能。LIB、MIB 和 AIB 的最小能垒分别计算为 0.20、0.80 和 0.44eV,而扩散系数值分别计算为1.14×10−9、1.1×10–11 和 0.88×10-9m2/s。此外,离子电导率的相应值分别计算为 10.32×10−2、1.1×10−2和 8.50×10−3 S/m。 参考文献 Uncovering the Potential of Layered InOCI as Anode Material in Lithium, Magnesium, and Aluminum Ion Batteries: First‐Principles Investigations, Battery Energy, […]

通过感应加热控制环氧沥青的交联

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一、概述 由于对铺路材料持久性需求的不断增长,沥青混合料中的聚合物改性已成为具有吸引力的解决方案。感应加热诱导聚合反应是一种用于环氧沥青(EA)体系的原位固化技术,保留着温度驱动聚合的大部分优势,并解决了允许通车前需要在较低温度下经历较长固化时间的问题。 分散在混合料中的钢纤维暴露于感应线圈产生的交变电磁场时受热升温,从而快速引发环氧沥青的聚合反应。本研究对试样进行 CT 扫描,重建含钢纤维的成型压实混合料微观结构,采用有限元模拟计算有效电导率。通过已有模型的扩展对电磁感应诱导环氧沥青的聚合进行模拟,预测固化进程的演变和进一步的力学性能,验证电磁感应是一种可靠的 EA 体系聚合方法。 二、图像处理和模拟 将钢纤维与沥青砂浆混合制备试样,钢纤维的长度和直径分别为 2.5 mm 和 0.083 mm,沥青砂浆中粘合剂、填料和细砂的重量百分比为 28:38:34。使用高分辨率的 X 射线 CT 设备对试样扫描,获得的图像数据导入 Simpleware 软件进行处理。基于阈值将试样分割为钢纤维和沥青砂浆两相,测得钢纤维的体积分数为 4.7%。在 Simpleware FE 模块为边长 1.18 mm 的立方体模型生成体积网格,包含约 50 万个四面体单元。 将生成的高质量体积网格模型导入 COMSOL Multiphysics 进行模拟,设置沥青和钢纤维的电导率分别为 10 × 10-6 S/m 和 4.8 × 106 S/m。在模型的两个对立面施加 10 V 的电势梯度,视其余四个侧面为电绝缘。 图1:EA 体系(a)由 CT 扫描数据生成的体积网格模型(b)钢纤维分布(c)施加电势差的对立面 本研究模拟沥青路面感应热产生和温度发展所用多物理模型为已开发模型的扩展版本,可预测由交变电磁场引起均匀连续介质/路面中的热量发展。交变磁场的来源为沿介质移动单匝感应线圈的系统,三维模型中约包含 70 万个四面体单元。 假设连续介质为各向同性的路面结构(高度 0.3m),整个介质/路面的相对磁导率为 1,相对介电常数为 6。结合计算获得的感应介质电导率数量级为 1 S/m,这里设置有效电导率为 […]

在理论计算的支持下创新 X 射线技术揭示锕系键合特性 (Nat. Comm. 2025)

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摘要 在最近的一篇 Nat. Comm. 论文中,作者报道了一种分析锕系配合物的光谱方法的新发展,为锕系配合物的电子结构和键合性质提供了前所未有的见解角度。作者使用 M4 边共振非弹性 X 射线散射(RIXS),证实了以前在高能分辨率信号中被忽视的光谱特征,可靠地揭示了锕系化合物中局域 5f 电子的数量。 理论计算在解释实验数据方面发挥了至关重要的作用。例如作者使用 AMS 进行配体场密度泛函理论(LFDFT 手册、教程1、教程2、教程3)计算,以破译测量的 RIXS 信号并确认其与锕系电子构型的连接。 参考文献 Bianca Schacherl, Michelangelo Tagliavini, Hanna Kaufmann-Heimeshoff, Jörg Göttlicher, Marinella Mazzanti, Karin Popa, Olaf Walter, Tim Pruessmann, Christian Vollmer, Aaron Beck, Ruwini S. K. Ekanayake, Jacob A. Branson, Thomas Neill, David Fellhauer, Cedric Reitz, Dieter Schild, Dominique Brager, […]

沥青混合料冻融损伤的微观力学模型

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一、概述 众所周知,沥青路面内部水分的长期作用会削弱其结构,胶浆颗粒的侵蚀以及水分通过胶浆向胶浆-骨料界面的扩散均会导致材料劣化。这种劣化在冬季会进一步加剧沥青对失效的敏感性,胶浆变脆更易开裂,滞留在沥青内部的水分在冻结成冰时产生的体积膨胀会引发附加损伤。沥青路面的冻融损伤是一个复杂的现象,受到多种因素如水分渗透、温度、沥青组成材料的力学性能及各组分间界面的影响。为构建包含上述所有参数的综合多尺度模型,需要开发一个结合水分渗透及相关损伤、孔隙内水分冻结引发的体积膨胀和机械损伤机制的微观力学模型。通过施加依赖于温度的体积膨胀实现孔隙冻胀,采用基于能量的损伤模型和粘聚区模型分别表征胶浆内的内聚损伤及胶浆-骨料界面的粘附损伤。为验证模型,对不同参数(冻融循环次数、微观结构级配和冻结时间)的影响进行模拟。 二、图像处理 使用开级配和密级配两种类型的沥青材料,采用 X 射线 CT 扫描获得微观结构。将获得的扫描图像数据导入 Simpleware 软件进行图像处理,基于阈值分割出骨料、胶浆、孔隙并为三个相分别设置不同的网格密度,导出高质量的 FE 体积网格模型。选择较小的子试样作为代表性体积单元(RVE),开级配微观结构的尺寸为 20 × 20 × 20 mm,由 59.36% 骨料、29.39% 胶浆、11.25% 孔隙组成,体积网格模型包含 59125 个四面体单元;密级配微观结构的尺寸为 17 × 17 × 10 mm,由 40.33% 骨料、57.11% 胶浆、2.56% 孔隙组成,体积网格模型包含 19937 个四面体单元。 图1:(a)开级配微观结构(b)骨料(c)胶浆(d)孔隙 图2:(a)密级配微观结构(b)骨料(c)胶浆(d)孔隙 三、模拟 本研究开发的微观力学模型由三个部分组成:水分输运、水到冰的膨胀、由水和机械载荷造成的损伤。首先,采用菲克第二定律模拟水分通过微观结构组分的渗透;其次,通过在孔隙中施加额外的体积应变模拟孔隙中水冻结成冰发生的膨胀;最后,使用连续介质损伤方法引入胶浆内和胶浆-骨料界面因水分和机械载荷造成的劣化。将模型嵌入到有限元仿真软件COMSOL Multiphysics 中,未知变量(水分、损伤以及变形的粘弹性部分)通过软件内置的偏微分方程(PDE)求解计算,采用隐式求解耦合的本构方程。设置骨料和冰为线性弹性材料,胶浆为粘弹性。 表1:材料的物理特性 表2:水分的粘弹性 Prony 级数 所有微观结构在进行冻融循环前均需经历 24 h 的水分扩散过程。假设结构中孔隙初始即为完全满水状态,从而模拟极端损伤工况。扩散仅发生在从孔隙向其余两相传输的过程中,各相间所有边界均满足连续性条件。鉴于微观结构尺寸较小,假设试样中没有温度梯度。每个冻融循环后进行压缩试验,在顶部表面(不含孔隙区域)施加 0.1 MPa 压力,使用整个微观结构的有效杨氏模量评估并比较损伤演化对结构性能的影响。 图3:开级配微观结构(a、b)和密级配微观结构(c、d)的边界条件 通过不同工况设置验证模型,第一组针对已证实可影响冻融损伤的因素(孔隙和冻融循环次数)开展模拟,第二组研究微观结构在温度低于 […]

全瓷种植体固定义齿贴面-框架厚度的有限元分析

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一、概述 CAD/CAM 系统和口内扫描仪等数字技术的出现改变了牙科的临床诊疗、科研和生产,推动引入的新型修复材料兼具美观和耐用性,提高了自动化生产效率及修复体的质量控制。3D 建模结合锥形束 CT、Micro CT、MRI 等新型成像方式开启了新颖的诊断、牙科治疗和评估技术。随着技术进步和对固定局部义齿(FPD)审美需求的增加,开发的全陶瓷 FPD 具有出色的生物相容性,但陶瓷贴面碎屑是导致整个假体失败的最常见并发症。 因此,为降低贴面碎屑的风险并优化修复体性能,有必要理解全瓷种植体支持式 FPD 在功能状态下的力学行为和理想设计参数。本项目基于 Micro CT 扫描数据创建三维模型,采用有限元分析研究贴面-框架厚度比对全瓷种植体支持式 FPD 中应力分布的影响。 二、图像处理 2.1 Micro CT 扫描 种植体支持式全瓷 FPD 模型是包含两个种植体固定装置(Astra Tech Osseospeed,直径为 4.0 和 4.8 mm;Dents Plash Sirona)、定制锆基台、螺钉、水泥层和嵌入骨骼中全瓷 FPD 的组件。使用 Micro CT 扫描设备(Skyscan 1172)对两个种植体固定装置及定制基台和 FPD 进行扫描,图像像素尺寸为 34.4 μm。 图1:种植体支持式 FPD 组件的 3D 模型 2.2 创建模型 将扫描图像数据导入 Simpleware 软件,使用基于阈值的分割工具、布尔运算、形态学闭运算和 Recursive Gaussian […]

采用分水岭分割算法评估透水混凝土的孔隙网络特性

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一、概述 透水混凝土主要由开级配材料组成,包含硅酸盐水泥、粗骨料、少量或没有细骨料、外加剂和水。由于其可增加透水性、减少地表径流(增加防滑阻力)、吸收噪声等,广泛应用于路面表面。透水混凝土人行道的结构性能受到内部孔隙网络的极大影响,随着非破坏性评估技术和计算机成像技术的进步,现在通常采用 CT 扫描确定路面材料的内部结构。基于图像处理的分割算法在计算透水混凝土孔隙网络特性时可能会产生重大差异。本研究采用分水岭(Watershed)分割算法进行 CT 图像数据的分割,比较选择不同的高程函数对孔隙网络特性如孔隙体积、平面度、伸长率、形状因子、球度分布的影响。 二、图像处理 由筛分后 2.38 – 4.75 mm 的硅质骨料制造直径为 150 mm 的透水混凝土圆柱体,使用 Somatom Emotion XRCT 设备获取试样的扫描数据。将图像导入 Simpleware 软件,采用 Multilevel Otsu segmentation 工具基于图像强度直方图进行全局阈值分割,计算每个组分的像素强度阈值,使组分之间的灰度方差最大,透水混凝土被分割为孔隙相和水泥-骨料相。应用 Watershed 工具的分水岭分割算法,根据高程函数将互通的透水混凝土孔隙结构分为若干较小的孔隙,在高程函数的选项中分别使用基于梯度的 Background gradient 和基于距离映射的 Mask distance transform。 图1:(a)CT 灰度图像(b)Otsu 分割后(c)基于分水岭-梯度分割孔隙(d)基于分水岭-距离映射分割孔隙 图2:三维透水混凝土孔隙网络结构(a)未应用分水岭算法(b)基于分水岭-梯度分割(c)基于分水岭-距离映射分割 三、结果与讨论 3.1 孔隙体积分布 由未进行分水岭算法分割的孔隙结构分析可观察到,单个互通的孔隙体积约在 238000-249000 mm3 的范围内,近 187 个独立的孔隙体积均小于 1000 mm3。通过不同高程函数的分水岭分割后,基于梯度的互通和孤立孔隙体积在 1264 mm3 内,基于距离映射的在 6059 mm3 内。 […]

 
  • 烷基糖苷表面活性剂胶束溶液中深共晶溶剂诱导凝聚:超分子溶剂的形成及其在食品分析中的应用(Talanta 2025)摘要 格但斯克工业大学的研究者们研究了数种烷基多糖苷C8-C10胶束溶液中的深共晶溶剂,来诱导凝聚并引起相分离。作者选择三种脂肪酸作为氢键供体,即己酸、庚酸和辛酸,同时使用季铵盐和单萜类百里酚作为氢键受体,以获得深共晶溶剂。深共晶溶剂的前体可以掺入烷基多糖苷C8-C10的胶束结构中,并调节其性质,改善与目标化合物的相互作用,并由于胶束聚集体尺寸的增加而促进相分离。 绿色表面活性剂和深共晶溶剂的协同作用,已被证明可以在测定辣椒素作为次生代谢物时,保持辣椒的刺激性,从而保持辛辣食物的刺激性。目标分析物的提取回收率在75%以上。辣椒素和二氢辣椒素的检测限为1.7μg g−1。相对回收率在76-130%之间。本研究是第一次提出烷基多糖苷和深共晶溶剂之间的协同作用。所提出的提纯系统有可能用于其他分析任务,特别是在固体和非均质样品的分析中。不仅基于脂肪酸的深共晶溶剂,而且基于醇、单萜等的其他溶剂也可用于凝聚。因此,各种已经研究过的深共晶溶剂,也可以基于此目的而进行重新研究。 参考文献 Deep eutectic solvent-induced coacervation in [...]
  • 【重庆大学】甲烷/烟煤混合爆燃的火焰行为、压力演变和分子反应机理(Fuel 2025)研究背景 在煤炭开采和加工过程中,甲烷和煤粉的混合爆炸对煤矿安全构成严重威胁。甲烷与煤粉的混合物易被机械摩擦、爆破等能量源引燃,其爆炸特性比单一燃料更复杂,产生的冲击波、火焰和有毒气体会加剧灾害。现有研究多聚焦宏观爆炸特性(如压力、火焰传播)和抑制技术,但对微观反应机制(如分子层面链式反应路径)缺乏深入探讨。本文通过实验和ReaxFF MD分子动力学模拟,结合烟煤(中国储量占比75%)的宏观爆炸行为与分子反应机理,旨在揭示混合爆炸的协同作用机制,为灾害防控提供理论依据。 研究方法 为了揭示甲烷/烟煤煤尘复合爆炸机理,甲烷/烟煤混合爆炸反应的分子模型构建过程。图1a为经典烟煤分子的初始结构,经几何优化和退火处理后获得稳定构型(图1b)。随后,利用 Packmol 按化学计量比将甲烷、氧气分子随机分布至周期性三维反应箱中,形成混合反应体系(图1c)。该模型结合了烟煤分子、甲烷与氧气的空间分布特性,密度设定为 0.5 g/cm³,为后续 AMS-ReaxFF-MD [...]
  • 【Simpleware】自动分割膝关节 CT 计算髌骨倾斜角一、概述 在髌骨不稳定的诊断和治疗中,3D 成像技术(如 CT 和 MRI)有助于测量获得许多信息指标。髌骨倾斜角为股骨内、外髁最高点连线与髌骨切位的最大横径延长线形成的夹角。目前的传统方法依赖于识别正确的 2D 切片以进行准确测量的能力,需要由训练有素的放射科和骨科医生投入较多时间进行操作。就典型医学扫描仪生成的切片厚度而言,髌骨的尺寸相对较小,该测量任务赖于个人判断,若缺乏充分培训很容易出现误差,且手动测量数据具有较低的评价者信度。随着人工智能算法在图像处理中的应用,3D 成像的自动分析成为潜在的有效解决方案,可以消除对经过特殊培训医师和标准化测量方法的需求。本研究提出一种避免主观选择正确 2D [...]
  • 【石河子大学】离子液体辅助萃取分离正己烷和乙酸乙酯:实验与工艺性能评估(Sep Purif Technol 2025)摘要 正己烷 (NHA) 和乙酸乙酯 (EA) 是重要的有机溶剂,广泛应用于石化、食品、纺织、制药等多个行业。然而,由于它们能形成共沸物,在常压下难以通过传统蒸馏法进行分离。为解决此问题石河子大学雷志刚教授团队使用离子液体 (ILs) 作为萃取剂来分离乙酸乙酯 (EA) 和正己烷 [...]
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