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关键词： 交替共聚物   多级组装体   界面反应   点击聚合   聚合诱导自组装   乳液   纳米管   表面张力   蛋白吸附   自驱动马达   仿生  

摘要： 多级结构在自然界中广泛存在,它不仅构成了很多生命体的物质基础,还对其功能的发挥起到了重要作用。比如,蛋白质的四级结构对其功能有着决定性影响。因此,人工多级结构的构建成为仿生材料领域的研究热点之一。而聚合物溶液自组装作为一种强有力的自下而上构筑规整结构的方法,受到了化学家,材料学家甚至是生物学家的青睐。近年来,利用聚合物溶液自组装制备多级组装结构,已经成为了一个备受关注的研究方向。然而,目前聚合物多级自组装研究仍然存在一些问题:第一,对所用聚合物的要求较高,且聚合物合成和提纯过程繁琐复杂;第二,整个组装过程分为多步进行,中途大多需要人为干预;第三,自组装过程一般在较低的聚合物浓度下进行,因此要实现产物的大规模制备非常困难。聚合诱导自组装是近年来提出的一项新的自组装技术,可以实现在高浓度下组装体的大量制备。然而传统的聚合诱导自组装产物仅限于简单的球形胶束,蠕虫状胶束和囊泡等,其构建复杂多级结构的能力明显不足;另外,传统的聚合诱导自组装往往基于嵌段共聚物体系,主要由活性自由基聚合方法来实现。针对以上问题,在本论文中,我们以点击聚合得到的交替共聚物为研究对象,通过将点击聚合反应整合到聚合诱导自组装体系中,同时引入多种界面作为反应和组装的场所,形成了基于交替共聚物的界面辅助聚合诱导自组装策略。在该策略中,点击聚合、聚合诱导自组装以及界面反应三者相互协同,从而成功实现了一系列交替共聚物复杂多级组装结构的大规模制备。本论文主要研究内容和结论如下:1.水包油乳液辅助的聚合诱导自组装制备海胆状多级组装体首先将疏水的1,4-丁二硫醇(1,4-butanedithiol,BDT)溶解于正己烷中并以此为油相分散到水中,构建了水包油乳液,再将亲水的1,3-二环氧化丁二烯(1,3-butadiene diepoxide,BDE)加入到水相中,BDE中的环氧基团就会与BDT中的硫醇基团在油水界面处发生点击聚合反应,生成两亲性的交替共聚物聚(2,3-二羟基丁烷-alt-丁基二硫醚)(poly(2,3-dihydroxy butylene-alt-butylene dithioether),以下简称为P(DHB-a-BDT))。该聚合物一经生成就会原位自组装成为纳米管。由于界面张力的作用,初期形成的纳米管会缠绕在油滴表面,从而形成藤球状结构。之后,点击聚合及原位自组装在藤球结构的孔隙处持续进行,新形成的纳米管会穿过藤球孔隙而向外呈放射状分布,从而形成海胆状多级组装体。我们通过多种方法系统研究了该组装体的结构及形成机理,并初步探索了其在蛋白吸附和自驱动马达上的应用。2.油包水乳液辅助的聚合诱导自组装制备细胞骨架状组装体以1,3-二环氧化丁二烯(BDE)的水溶液为水相,并将其分散到作为油相的正己烷中,从而形成油包水乳液。将疏水的1,4-丁二硫醇(BDT)加入到正己烷中,BDE中的环氧基团与BDT中的硫醇基团在油水界面处发生点击聚合反应,生成两亲性的交替共聚物P(DHB-a-BDT)。当油水界面处的表面张力较低时,这些聚合物会原位自组装成为纳米管。由于作为分散相的正己烷不能溶解该聚合物,因此纳米管倾向于向水滴内部生长并伸展,呈向心状分布,从而形成细胞骨架状组装体。而当油水界面处的表面张力较高时,原位生成的聚合物会沉积在水滴表面成一层膜,从而得到微米级的胶囊结构。我们系统研究了这两种交替共聚物结构的形貌及其形成机理。3.苯丙氨酸胶体界面辅助的聚合诱导自组装制备绣球花状多级组装体将L-苯丙氨酸单体以胶体的形式分散在水中,并向水相中加入亲水的1,3-二环氧化丁二烯(BDE)单体。苯丙氨酸中的氨基会与BDE单体上的环氧基团在胶体表面发生点击聚合反应,生成交替共聚物聚(2,3-二羟基丁烷-alt-2-叔胺-3-苯丙酸)(简称为P(DHB-a-PHE))。新生成的聚合物在多种作用驱动之下,在球形胶体表面原位自组装成为具有超窄层状相的薄片结构,薄片继而堆积成较厚的片状物,逐步形成内核。新形成的片状物会在内核表面再次堆积形成一层外壳,最终形成具有核壳结构的绣球花状组装体。我们将该组装过程称为“开花型聚合诱导自组装机理”。该组装体具有复杂多级结构,从低到高依次为交替共聚物链结构,薄片组装体,片状物及绣球花状组装体。

关键词： 苏干湖盆地   分支河流体系   陆相盆地   河道样式   沉积样式   河流沉积学  

摘要： 分支河流体系（简称DFS）是在对全球范围内700余个陆相沉积盆地所发育的现代沉积体系进行统计的基础上于2010年提出的一个沉积学新概念,分支河流体系在我国西北部陆相沉积盆地大量分布。近年来,DFS的学术观点在国外许多权威期刊大量发表,国外学者已建立DFS源汇体系的定量数据库。而国内对于分支河流体系的关注相对较少,尚缺少相关的研究实例报道。因此本论文对分支河流体系的研究具有十分重要的意义:DFS将较早研究冲积扇、河流扇、巨型扇等整合在同一个术语中,促进了沉积体系分类描述的系统化;对分支河流体系的研究可以为确定陆相含油气盆地沉积体系展布模式提供新思路。苏干湖盆地位于青海省西北部,是柴达木盆地的一个次级盆地。该盆地主要由赛什腾山的不断隆升形成,盆地内地貌单元类型丰富,分支河流体系大量发育。本论文以苏干湖盆地发育的现代分支河流体系为研究对象,通过google earth卫星影像与雷达数字高程数据相结合的方法,辅以实地考察和无人机等技术手段,对苏干湖盆地各区域DFS几何形态特征进行研究;对各区域DFS发育的河道样式与沉积特征进行了归纳总结;对DFS各几何形态参数相关性进行了定量分析;对造成各区域DFS几何形态差异与河道样式差异进行了探讨。各区块DFS几何形态特征研究表明,总体上DFS表现为从山谷顶点处出发,向下呈现为放射状;DFS在横剖面上表现为上凸状;在径向上表现为下凹状;DFS近端坡度大于中部坡度,DFS远端坡度最小。不同区域DFS半径、坡度、面积等有较大差异;两DFS交汇的区域河道较为发育,并且在盆地不同位置DFS河道类型也存在很大差异。对苏干湖盆地DFS发育河道样式研究表明,该地区河道样式以辫状河为主,河道宽度沿DFS顶点到末端不断减小。不同区域受相对流量、坡降以及沉积物供给的影响,发育的河道样式差异较大。其河道样式主要总结为三种类型:分汊状辫状河道、单辫状河道以及辫状河转为曲流河道。对大小哈勒腾河现代沉积考察结果表明,大小哈勒腾河DFS的沉积特征总体表现为由顶点到末端河道决口现象加剧,河流水动力条件减弱,河道宽度变窄,泛滥平原面积与河道面积的比值沿顶点至末端逐渐增大,通过研究DFS河道沿程的变化机制,可以促进沉积过程解释的精细化。按DFS不同区带沉积特征差异,将大哈勒腾河划分为四个区带,小哈勒腾河划分为三个区带,通过对大小哈勒腾河DFS现代沉积样式的分析,可以为DFS沉积模式研究提供参考,促进沉积模式研究的多样化。苏干湖盆地几何形态相关性分析显示,DFS面积随着DFS半径增大而增大,表现为强的正相关;DFS坡度与DFS面积相互关系表现为,随DFS半径增大坡度变小;DFS面积与源区面积相互关系表现为,随DFS源区面积增大DFS面积也增大。通过对DFS几何形态参数的相关性分析,可以为源汇体系的定量化提供参考依据。DFS几何形态与河道样式控制因素分析表明,构造活动的强烈程度与DFS源区大小及扇体形态呈正相关性,构造活动越强烈,其扇体几何形态变化越大;母岩性质对DFS的影响主要表现在物源供给上,抗侵蚀风化能力差的母岩区域,DFS的沉积物供给充足,DFS半径延伸较远,扇面积也较大;水文条件通过控制不同区域水动力大小影响DFS的发育,水动力较强的区域DFS的发育规模较大。通过分析不同区域构造、地质、水文的差异,可以为研究DFS的分布规律进行整体把握。

关键词： 造山型金矿   流体包裹体   成矿流体   显微测温  

摘要： 造山型金矿是当今世界研究的热点,其成矿模型为人们找矿提供了重要的理论依据.'造山型金矿床'系指产于区域上各个时代变质地体中、 在时间和空间上与增生构造有关的脉型金矿床系列,矿床形成于增生或碰撞造山带的会聚板块边界上的挤压和扭压作用过程中.造山型金矿的提出引起了国内外地质学家的普遍重视,在国内外掀起了对造山型金矿床研究的热潮,造山型金矿床成矿理论已经成为当代区域成矿学和矿床学研究的重要前沿之一.本文以甘肃李坝金矿床和河台金矿床为例,包裹体岩相学分析和显微测温分析确定了三种与金矿化密切相关的流体包裹体,即H2 O包裹体、H2 O-CO2包裹体、CO2包裹体.流体包裹体特征指示矿床成矿流体具有富CO2、中高温、 低盐度的特征,与造山型金矿一致.

关键词： 矿用风速表   微压计   外界气流   检定设备  

摘要： 本文针对矿用风速表的检定流程展开分析,通过研究做好温度控制工作、微压计的调整工作、避免外界气流干扰、检定后的安装工作等内容,其目的在于检定工作开展的有序性,提高检定结果的准确性.

关键词： 减阻剂溶液   通气空化   回转体   减阻   阻力特性   相体积分数   形态特性   表面张力  

摘要： 为了探究表面活性剂减阻溶液注入对轴对称水下航行体通气空化特性的影响,本文提出注入位置处于通气空泡之前的布置方式。采用SST k-ω湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型和Mixture多相流模型对液态水-蒸汽-空气-减阻剂溶液四相通气空化流动进行数值模拟研究。结果表明:通气量为9.42×10;m;/s和2.83×10;m;/s时,对于局部空化,注入表面活性剂减阻溶液明显增大了回转体周围空泡的形态、减小了回转体受到的阻力;然而对于超空化,空泡形态变化不明显,且只有摩擦阻力减小。本研究将为减阻溶液控制空化流动的技术提供依据。

关键词： 分子动力学   脂肪酸甲/乙酯   烷烃   密度   表面张力   黏度   界面特性  

摘要： 近年来,随着汽车行业迅速发展,汽车保有量逐年增加,柴油的需求量也在不断增长。与此同时,人们所面对的能源问题和污染问题日益凸显。由柴油作为燃料的传统汽车燃烧时会排放大量的CO、SO、以及NO等有害气体和微纳米级颗粒物,这些尾气排放是雾霾形成的直接因素。开发新型清洁能源是减轻化石能源的负担,改善传统汽车尾气排放对空气污染的重要举措。生物柴油是一种环境友好的清洁燃料,可作为化石柴油的替代燃料,也可作为燃料添加剂与柴油掺混使用,在不改变发动机结构的同时能够有效降低污染物的排放。生物柴油的密度、黏度、表面张力数据以及界面性质是燃油管道,内燃机设计的基本参数,也是影响燃油喷射和燃烧效率的重要因素。由于生物柴油和化石柴油是非常复杂的混合体系,由几百甚至上千种碳氢化合物组成,并且不同的燃油组分和物性根据其生产工艺、原料的来源以及使用标准的不同而存在差异,要想对燃油的性质进行详细的研究几乎是不可能实现的。因此针对生物柴油以及生物柴油作为添加剂与化石柴油混合体系,本文采用一种或两种与实际燃油性质接近的脂肪酸酯和烷烃作为物理模型燃料代替复杂的燃油进行热物性的研究。本文采用分子动力学模拟的方法。研究内容有:以己酸乙酯体系为例研究了分子模拟的随机性,探索了分子个数、模拟时间、截断半径、邻居列表半径对模拟结果的影响;模拟了己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、丁酸甲酯、辛酸甲酯、癸酸甲酯、正癸烷、正十二烷、正十六烷的密度,黏度、表面张力的性质,分析了三种性质的变化规律以及模拟偏差分布;分别使用AMBER力场、GROMOS力场和OPLS-AA力场模拟正十二烷、正十六烷和庚酸乙酯的热物性数据与实验结果进行对比,比较了三种力场的模拟偏差,选择烷烃和酯类物性模拟最佳的力场参数对二者的混合体系进行模拟;通过模拟得到己酸乙酯与月桂酸乙酯、辛酸乙酯与月桂酸乙酯、正癸烷与辛酸甲酯、正癸烷与癸酸甲酯、正十六烷与己酸乙酯、正十六烷与庚酸乙酯摩尔分数比为0.25-0.75、0.50-0.50、0.75-0.25的二元混合体系热物性数据,分析了混合物性质的变化规律,使用“10-90”的方法计算了混合体系的界面层厚度,研究了界面层厚度的变化规律及混合体系的界面特性。通过以上的研究本文得出的主要结论有:(1)本文的研究发现,分子个数多的体系模拟结果越精确,综合考虑模拟的准确性及效率,可选择适当的粒子填充数;模拟时间过短,体系很难达到平衡状态,会造成较大的模拟偏差,特别是针对黏度和表面张力的模拟,必须要足够的模拟时间;针对截断半径和邻居列表半径长度的研究发现,截断半径的最佳值为1.4 nm,而邻居列表半径的长度对模拟结果几乎无影响;分子动力学模拟结果存在一定的随机性,对于一定大小的盒子粒子数少的体系随机性要比粒子数多的大,低温条件下的模拟随机性大于高温的模拟。(2)模拟得到的密度、黏度、表面张力随温度的变化规律与实验数据变化一致,偏差均在允许范围内。脂肪酸乙酯的密度随碳原子个数的增加逐渐减小,表面张力和黏度随碳原子的增加逐渐增大。脂肪酸甲酯与烷烃的密度、黏度、表面张力均随碳原子个数的增加而增大。(3)OPLS-AA力场模拟脂肪酸酯类的密度偏差在±1%左右,表面张力模拟值的相对偏差除丁酸甲酯在298.15 K时较大外,其余数据点的偏差绝对值都在15%以内,模拟已经达到目前的偏差允许范围内。OPLS-AA力场不能准确的模拟脂肪酸酯黏度及烷烃的热物性,尤其是碳链长的酯类和烷烃。在OPLS-AA、AMBER和GROMOS三种力场之间GROMOS力场是对烷烃三种热物性复现最佳的力场,并且对脂肪酸酯类的热物性模拟比较准确,因此GROMOS力场是模拟烷烃与酯类混合物的最佳力场选择。(4)对于混合体系的模拟发现,混合体系的密度、黏度、表面张力均介于两种纯物质之间,且热物性数据更接近摩尔分数大的纯质。对混合体系的界面性质进行分析,得到分子密度以及界面层厚度的变化规律。

关键词： 股票资金流强度   函数型数据分析   基函数   主成分分析   聚类分析  

摘要： 函数型数据分析是一种新型非参数统计方法,它的优势在于借助化零为整的分析思想,将离散数据视作具有内在统一结构的函数。本文运用函数型数据分析的方法对股票市场中的股票资金流强度指标进行研究。本文基于函数型数据分析对股票资金流强度做了以下研究。首先,根据股票资金流强度指标的求和模型建立了股票资金流强度指标的积分模型,积分模型可以更好的刻画股票交易连续不断的过程,更好的处理高频数据;其次,对所建立的股票资金流强度积分模型进行优化计算:在数据预处理上,结合有效市场假说提出了针对股票市场的基函数个数选择原则,并经过验证,结果表明该原则可行;在积分计算上,提出了直接计算法和基函数展开法两种计算方法,并进行了对比计算,结果表明基函数展开法更快捷且积分模型的计算精度更高;在积分估计上,利用函数型主成分分析得到的主成分基进行估计,结果显示估计误差在3%之内;最后,进行了实证分析,选择十二支股票数据,基于积分模型计算十二支股票的股票资金流强度指标,分别用相关系数法和两步串联法两种函数型聚类分析法对十二支股票的股票资金流强度指标进行分析,结果显示相关系数法对选股策略是有效的。本文运用函数型数据分析方法研究股票资金流强度指标,得到了股票资金流强度积分模型,进行了计算优化,通过实证分析表明,运用函数型数据分析方法得到的股票资金流强度积分模型能准确把握指标的经济含义,计算精确快捷,估计误差较小,对选股策略具有一定实用价值和指导意义。

关键词： 油藏数值模拟   双重介质模型   窜流函数   毛管力自发渗吸水油流动   压力驱替水油流动  

摘要： 数值模拟是油藏开发研究的一个重要手段。在数值模拟中,针对不同的油藏条件和流动机理,归纳出合适的能够描述油藏物理现象的数学模型,在数学模型中通过数值方法求解数学方程组来研究油藏开发过程中的变化规律。目前在天然裂缝性油藏的研究过程中,被称为双重介质模型的数学模型应用十分广泛。在双重介质模型中,油藏中的裂缝和基岩被视作两种不同的独立连续介质。在双重介质概念中,将裂缝性油气藏中连通的裂缝系统和基岩系统理想化为在空间上互相迭加在一起的两个连续介质场—裂缝和基质,裂缝中渗透率高,是流体主要的流动通道,基质中孔隙体积大,是流体主要的储集空间。裂缝和基质两种连续介质场间的流动被称为“窜流”。因为油藏中的油主要储存在基质中,需要通过窜流流入裂缝,再经由裂缝进入井筒被采出,所以需要采用合理的窜流函数来计算基质和裂缝间的窜流量大小,正确的认识基质岩块中的油被采程度,从而指导油藏开发。在传统的双重介质模型的窜流函数中,通过对微可压缩性油藏流动的研究,提出了窜流量大小和基质裂缝间压力差成正比的关系。在传统窜流量和基质裂缝间压力的关系中,众多学者提出了不同的形状因子反映基质块尺寸对窜流的影响。在这种传统的窜流函数中,基质裂缝间的流动驱动力主要源自于油藏中弹性能的释放。考虑在不可压条件下,弹性不存在,在低渗透油藏中,基质与裂缝间流量交换主要源自于毛管力引起的自发渗吸水油流动,而在碳酸盐岩油藏这一类高渗油藏中,基质与裂缝间流量交换主要源自全场压力梯度驱动下的水油驱替流动,因此传统的窜流函数在这两类流动中并不适用。本文中,在不可压条件下对毛管力引起的基质块自发渗吸水油流动和压力驱替作用下的基质块水油流动这两个过程中,将采用传统窜流函数的双重介质模型得到结果与精细网格参考解进行对比,数值模拟显示传统窜流函数得到的窜流量大小与精细网格参考解存在误差,结果也表明采用传统窜流函数的双重介质模型并不适用于自发渗吸水油流动和压力驱替水油流动。因此,在本文中,分别在这两种流动中提出了新的窜流函数。在含毛管力的水油流动中,本文研究了二维水油渗吸流动的基质块饱和度变化规律,提出了一种窜流量大小与基质岩块平均饱和度相关的窜流函数。当毛管力作为基质裂缝间流动的驱动动力时,不考虑其他作用力的影响,一般称此时的基质块流动为自发渗吸,众多学者研究了自发渗吸的流动规律。本文提出了一种特征长度取法,将已得到的一维渗吸流动近似解析解推广应用到二维流动过程中,得到了二维自发渗吸的基质块饱和度近似解。本文通过在不同边界条件下的基质岩块算例,与一些常用的特征长度相比,验证了提出的特征长度的准确性和适用性。在得到的二维自发渗吸基质块饱和度近似解的基础上,本文提出了窜流量大小与基质块内平均饱和度相关的窜流函数,通过不同的毛管力大小,流度比,相渗曲线,岩块尺度条件下的岩块算例验证,发现新提出窜流函数的双重介质模型得到的结果与精细网格解吻合较好,精度较高,新提出的窜流函数适用于自发渗吸的水油流动。在不可压条件下,在以全场压力驱替为主的水油流动中,本文研究了基质块和裂缝边界上的油水流动,提出了一种窜流量大小与基质块当地压力梯度相关的窜流函数。在该窜流函数中,本文提出了一种与基质块尺寸和当地流体流动方向相关的形状因子,以反映基质块大小和形状对窜流的影响。在不可压水油流动中,如果在双重介质中采用传统的窜流函数,由于此时基质和裂缝间的压力差很小,会低估窜流量的大小。然而,在新提出的窜流函数中,窜流量与基质块当地的压力梯度相关,正确反映了在压力梯度驱动下裂缝中的水进入基质块从而驱替出基质块中油的窜流现象。通过在方形区域,不同流动方向的矩形区域,非均匀区域和含井区域的数值算例验证,发现采用新提出窜流函数的双重介质模型得到的结果与精细网格解吻合较好,精度较高,新提出的窜流函数适用于不可压水油流动。综上,本文主要对双重介质模型中的窜流函数进行了研究,对于自发渗吸水油流动和压力驱替水油流动,分别研究了基质和裂缝间窜流的流动机理,提出了适用于这两类水油流动的窜流函数。由于两种新提出的窜流函数能够正确的反映在对应流动过程中基质裂缝间相互作用,因此,在应用于双重介质模型中时相比于传统窜流函数可以得到与精细网格解吻合更好的结果。

关键词： 液氮   密度   压力   表面张力   分子动力学  

摘要： 高功率燃油喷射发动机燃烧室内环境往往处于超临界环境。当流体处于超临界状态而成为超临界流体时,流体会呈现出与常规环境下的亚临界流体截然不同的状态,此时流体的表面张力消失、粘性跟空气相当,气液相界面不再清晰。流体燃料物性的这种跨临界变化,对发动机喷雾燃烧过程会产生重要的影响。虽然亚临界流体和超临界流体的物性参数已经可以由实验或经验公式获取,但由于流体物性跨临界变化过程的非稳定跃变特性,流体物性的跨临界转变规律一直没有得到很好的认识,特别是对单一液滴从亚临界状态向超临界状态的非平衡转变过程。本文将以单个液氮液滴为研究对象,采用分子动力学(MD)方法研究液滴在外部加热情况下逐渐从完全亚临界状态——部分超临界状态——完全超临界状态的转变过程中液滴表面张力分布特性和粘度变化规律。首先,采用分子动力学(MD)方法对亚临界环境下液氮表面张力分布和粘度的变化进行研究,获得了液氮在亚临界环境下的密度、温度、压力和粘度分布,并且将模拟结果与实验值相比较,验证了所选取参数的可靠性和程序编写的正确性。模拟结果表明:液氮在亚临界环境下,随着模拟温度的升高,气液界面层的厚度逐渐增大,气液相密度差逐渐减小。环境的温度和压力的变化会对液氮界面行为产生重要的影响,随着温度的升高,液相区分子运动到气相区,导致了气相和液相之间的压力差逐渐减小,表面张力减小。然后,通过热浴法控制模拟系统边界温度,在此基础上对整个系统进行加热,将环境氮气的温度逐渐传入液氮,使液氮液滴经历了逐渐由完全亚临界转化为完全超临界状态的过程。模拟结果表明,当环境从亚临界向超临界转变过程中,气液相之间的密度差值逐渐减小,界面厚度逐渐增大。表面张力随着界面层中呈线性分布状态,粘度与温度边界层厚度变化相匹配。当液氮完全处于超临界状态时,密度近似于直线,气液相界面区域消失,界面厚度也消失,内外压差几乎为零,表面张力消失,与超临界环境下流体表面张力消失的现象符合。