基于Visual MODFLOW的某尾矿库地下水污染模拟

以甘肃省合作市某尾矿库库区作为研究区,应用Visual MODFLOW建立了地下水水流模型和溶质运移模型,模拟了4种特征污染物在尾矿库无防渗和尾矿库人工防渗层破损两种非正常工况下的运移情况。数值模拟预测了污染物的影响范围、超标范围和最大运移距离。由预测结果可知:污染物主要沿水流方向运移,对水环境的影响随时间逐渐增大;氨氮和总磷对水环境的影响较大,总砷和六价铬影响较小;两种工况中,尾矿库无防渗对水环境造成的影响更为恶劣。     

氧化石墨烯膜间距对电渗析空气除湿特性影响的分子动力学研究

电渗析空气除湿技术利用高压电场为气体分子荷电,通过多孔氧化石墨烯膜实现水分子和其他带电分子,如氧气分子的分离。双层膜间距将影响到气体分子的传输特性和热力学性质,本文采用分子动力学研究了带电后的水分子和氧气分子在不同膜间距下通过膜的扩散及吸附现象。结果表明：膜层间距主要影响层间氢键形成方式,继而影响多孔氧化石墨烯膜与气体分子间吸附能,存在最佳层间距离1.25 nm,水分子渗透效果最佳,气体选择性达到最高,为1.14,较无电场时扩大了3倍。     

酶工程：从人工设计到人工智能

计算机在酶工程中的应用使得酶的序列空间探索度不断被扩大。随着不同分子力场参数的建立,涌现出诸多以计算分子能量为基础的算法,并被用于酶的催化活性、稳定性、底物特异性等的改造与筛选。伴随计算机硬件的提升与算法的优化,从头设计全新功能的人工酶取得成功并得以发展。近年来,人工智能在蛋白质结构预测上不断获得突破,同时也被应用到酶的设计中。介绍了分子力场基础和酶设计与筛选的算法,重点阐述了从头设计的方法和成功案例,以及机器学习设计酶的流程和最新的研究进展,展望了人工智能在酶工程领域的未来发展,为酶的改造与全新功能的生物催化剂的设计助力。     

石灰中和-生物净化处理含铍废水

用以城市生活污水厂剩余污泥为主体的生物净化剂，探讨了石灰中和-生物净化处理含铍废水的新工艺，研究了石灰中和沉降及生物净化过程。结果表明：中和过程的pH值为8～10，可将水中的铍含量降低到100μg／L左右；铍的生物净化最优的pH值为7～10，温度为30℃左右，增大生物净化剂用量有利于铍的处理。采用净化柱连续实验，中和水中铍浓度可降至5μ／L，达到国家排放标准。净化柱中每克生物净化剂能够处理814．71μg铍。     

纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的界面区研究

在连续纤维增强陶瓷基复合材料中，界面调节脆性基体与脆性纤维之间匹配关系的功能以及自身特有的物理化学性质，决定着复合材料的整体综合效能。本研究从实践中发现界面区的存在，并尝试提出界面区的概念。界面区是具有一定厚度，含有两处界面（界面相／基体和界面相／纤维）和体相（界面相）的区域。采用透射电子显微技术从微结构的角度研究了3DC／SiC内界面区与裂纹的相互作用行为。TEM观察表明，由于裂纹偏斜／贯穿竞争随时空的推演，基体主裂纹会在界面区的多处位置产生单多重偏斜、裂纹尖端前方应力集中诱发脱粘和开裂、纳米尺度微裂纹桥连等相互作用，其发生的具体部位和方式由界面区内各种相关界面（或断裂）韧性共同决定。此外，结合影响因素的讨论，初步建立起3DC／SiC内基体裂纹与界面区相互作用的物理模型。     

ZrO_2－Ni功能梯度材料界面结构的研究

利用透射电镜和高分辩电子显微术研究了ＺｒＯ_２－Ｎｉ功能梯度材料（ＦＧＭ）的界面形态与精细结构。结果表明，组元Ｎｉ和ＺｒＯ_２，以直接结合为主，无明显界面反应。ＺｒＯ_２中ｔ／ｍ相界完全共格，存在大量界面结构台阶。此外，在Ｎｉ孪晶界附近存在较多生长缺陷──Ｆｒａｎｋ位错。     

Ti-Ni-Si纳米合金的制备和特性

Ｔｉ（７０）Ｎｉ（２０）Ｓｉ（１０）非晶合会在５００－８００℃范围内经１ｈ退火后。可形成平均晶粒度为８－１２０ｎｍ的纳米合金．Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和透射电镜（ＴＥＭ）的结果表明。不同平均晶粒度的纳米合金样品中，相的组成相同．即Ｔｉ２Ｎｉ和Ｔｉ５Ｓｉ３以及少量的α－Ｔｉ晶体相．显微硬度（ＨＶ）的测量表明，纳米合金样品的显微硬度值比铸态或非晶态样品高一倍左右，但是，随着平均晶粒度的减小，硬度值的变化并不满足线性的Ｈａｌｌ－ｐｅｔｃｈ关系。     

SiC纤维增强的钛合金基复合材料的显微结构

利用电子显微镜研究了ＳｉＣ纤维增强的钛合金基复合材料的显微结构，结果表明，复合材料的增强相为直径１２０μｍ左右并含有１５μｍ钨芯的柱状纤维，β－ＳｉＣ针状枝晶沿径向生长，其面垂直于枝晶生长方向并含有大量的层错和微孪晶。纤维与基体结构得很理想，界面非晶保护层在材料复合过程中未受损失。     

Ag—Cu纳米合金的微观结构

利用高分辨电镜（ＨＲＥＭ）对气相凝聚法制备的Ａｇ１－ｘＣｕｘ（０．０５≤ｘ≤０．４０）纳米合金样品中的微观结构进行了研究．结果表明，在所有合金样品中，都没有观察到明显的界面亚稳相的形成，且晶界具有有序的原子结构样品中两组元的等轴纳米晶粒分布均匀，但随着Ｃｕ含量的增加，Ｃｕ颗粒出现明显的偏聚和粗化；与稳定相相比，富Ａｇ和富Ｃｕ相的点阵常数没有发生显著的变化．     

面向康复工程的助行可穿戴外骨骼机器人的人类工效学设计

中国社会正在逐渐进入老龄化,肢体残疾人群数也在不断增加,这逐渐加剧了我国康复专业人才的供需矛盾。为了缓解该矛盾,针对下肢运动功能完全或部分丧失的偏瘫及截瘫患者,设计了PRMI助行外骨骼机器人。该外骨骼系统对其穿戴者提供运动补偿以帮助其自然和有效地独立行走。介绍了PRMI助行外骨骼机器人设计目的。通过对外骨骼的人类工效学设计的分析,对PRMI外骨骼的可调范围、关节的运动范围、最大力矩、运动学上的一致性以及人机交互进行了介绍。