液体弹珠的微流体操作及工程应用

微流体技术是一种精确操控和检测微量流体的新兴技术,广泛应用于生物、化学、材料等领域的实验及工程中.液体弹珠作为一种新兴的数字微流体平台在近几年快速发展.它是一种将疏水的微纳米级颗粒包裹在液滴表面形成的软物质,体积通常在几微升到几百微升之间.区别于构建特殊表面微结构或化学改性制备的超疏水表面,液体弹珠是通过颗粒层阻隔内部液体与载体的微观接触,构建类似于莱顿弗罗斯特液滴的结构来实现微量液体在固体或液体表面不润湿且稳定存在的目的.目前的研究已经证明液体弹珠拥有独特优越的物理性能,如液体弹珠表面的颗粒层将固-液接触转化为固-固和固-气接触,因此具有不粘的特性,与载体表面的摩擦很小,在很小的外力作用下就可以实现灵活移动且不污染弹珠内的液体和载体.当表面颗粒呈多层且致密分布时也并非完全阻隔外界环境,在很大程度上能够减缓内部液体的蒸发且具有良好的气体渗透性,而且液体弹珠具有较好的稳固性,往往能够承受30％的可逆线性弹性形变,这些性能使液体弹珠可以作为理想的数字微流体平台.液体弹珠的原材料十分丰富,从而决定了其性状具有灵活的可调控性,所用颗粒的疏水性和形状会直接影响液体弹珠的力学性能,例如棒状颗粒包裹的液体弹珠具有更大的刚度,链状颗粒包裹的液体弹珠具有优越的弹性性能.颗粒的化学性质可以按需赋予液体弹珠不同的响应特性,从而衍生出多种操控手段,主要方式包括静电力、磁力、自推进、光辐射、温度、超声等,完成液体弹珠的精确移动、定位、颗粒层开启和关闭以及释放内部液体的操作.以上特性使液体弹珠能够应用于各种工程中,在细胞组织和微生物的培养以及微型化学反应器方面具有很好的应用前景,同时还被广泛应用于传感器、制药和精密仪器等领域,例如光电传感、污水检测、微型胶囊制备、构建纳米复合透镜以及精准电化学沉积等.同时液体弹珠制备方法较简单,无需复杂仪器设备,具有很高的经济效益.本文结合近年来液体弹珠相关研究的发展现状介绍了液体弹珠的制备方法、结构特点、材料和不同于纯液滴的性质主要包括有效表面张力、力学稳定性和蒸发速率,归纳了几种主流操作控制液体弹珠移动和释放的手段并分析优势与不足,总结了目前液体弹珠在工程上的主要应用并对其未来的发展趋势和应用前景进行展望.     

基于视觉传感的嵌入式自动读尺系统

介绍了一种基于机器视觉与嵌入式技术的直尺自动读数系统的设计方法。系统以32位ARM9微处理器S3C2440为核心,结合WINCE 5．0嵌入式操作系统,使用Embedded Visual C＋＋4．0软件开发平台,实现了对直尺的图像采集、处理与显示;算法部分通过改进的特征法对尺上数字字符进行精确识别,并读出视场中心刻线位置从而给出精确读数结果。实验结果表明：该系统具有高速度、高精度、稳定性好等特点,提高了测量的可靠性、准确度及自动化程度。     

聚合物PVT特性测试原理及设备

基于直接加压法原理(Piston-cylinder),研制了1种聚合物PVT(温度-比容积-温度)特性测试仪。该试仪测试压力范围为0.5~100 MPa,测试温度范围为30~300℃,最大冷却速率为45℃/s。通过对聚丙烯(PP)PVT特性测试表明:测试仪在较低的冷却速率下的重复精度为0.138%;对实验测试结果进行拟合,获得修正的双域Tait状态方程参数。同时,利用该装置研究了冷却速率对于聚合物PVT特性的影响。     

露地土壤-芹菜体系噻虫嗪及其代谢产物噻虫胺残留与消长规律研究

目的 探明露地土壤-芹菜体系噻虫嗪及其代谢产物噻虫胺的残留与消长规律。方法 在河北张家口开展露地芹菜噻虫嗪、噻虫胺的最终残留和消解动态试验,样品通过10 mL乙腈提取,提取溶液经50 mg N-丙基乙二胺和3 mg多壁碳纳米管净化后,采用气相色谱-串联三重四极杆质谱法在质谱多反应监测模式下检测噻虫嗪和噻虫胺的残留量。结果 噻虫嗪和噻虫胺在芹菜上的回收率范围分别为 80.7%~90.5%、76.1%~103.0%;在土壤上分别为74.0%~96.4%、84.9%~86.7%,最终残留实验中,用药后第10 d噻虫嗪在芹菜残留量为0.188 mg/kg,低于国家规定的最大残留限量(maximum residue limit, MRL),噻虫胺为0.112 mg/ kg,超出其MRL值。噻虫嗪在芹菜上的消解动力学方程为C=2.7244 e-0.246 t,r2为0.9094,半衰期为2.82 d。噻虫嗪在土壤中沉积量呈现先上升再下降趋势,峰值为0.33 mg/kg;噻虫胺在土壤中未见明显趋势。结论 噻虫嗪在芹菜上施用后的残留风险较低,但其代谢产物噻虫胺有残留风险。噻虫嗪与噻虫胺施用对土壤环境影响较小。     

老挝万象供水管网扩建及智能化升级项目水塔优化设计及施工

老挝万象供水管网扩建及智能化升级项目水塔设计施工过程中,根据场地地质报告,结合所在地桩基施工水平,将水塔基础设计由灌注桩桩基改为筏形基础,对筏形基础沉降量进行复核验算,对水塔罐体结构设计进行优化并进行抗裂设计及验算,满足了规范和业主的使用要求。     

基于长周期光栅滤波的光栅解调系统

基于长周期光栅的边缘滤波特性,设计了一种光纤布拉格光栅的传感解调系统,适用于布拉格光栅的静态和动态解调。系统实现了3.5 nm范围内的线性解调,波长灵敏度为0.092 nm-1,波长分辨率可以达到0.01 nm。振动测量中检测信号稳定,测量频率误差在1%以内。针对长周期光栅对温度和弯曲敏感的问题,采用了适当的温度补偿和封装技术,使长周期光栅的温度漂移系数从112 pm/℃下降到45 pm/℃,显著提高了系统的稳定性。     

基于母线频率信号的独立微网多源协调控制策略

为了实现独立微电网的长期稳定运行,本文针对小型的独立微电网,提出了基于母线频率信号的多源协调控制策略和独立微电网的自我决策模型,本文提出的协调控制策略中,依据母线频率信号算法,在考虑储能系统荷电状态的基础上,设定频率阈值,微型燃气轮机将其作为控制模式切换信号,根据储能系统的荷电状态配合协助储能系统运行,保证储能系统能量充足,实现了快速响应的储能系统与后备电源微型燃气轮机之间不依赖通信的多源协调控制。通过MATLAB/SIMULINK仿真平台的验证,所述协调控制策略具有较大优势,可维持独立微电网的稳定运行。     

骆驼掌胶原蛋白提取工艺优化与性能分析

本文以骆驼掌为原料,以提取时间、加酶量、乙酸浓度、料液比为实验因素,通过正交试验优化胃蛋白酶提取骆驼掌胶原蛋白工艺,并对所提骆驼掌胶原蛋白进行性能分析。结果表明,骆驼掌胶原蛋白的最佳提取工艺为提取时间48 h、胃蛋白酶加酶量4%、乙酸浓度0.50 mol/L、料液比1:15 g/mL,此条件下提取率为30.33%±0.19%。紫外光谱和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析表明,所提胶原蛋白符合I型胶原特征,保持了胶原蛋白的三螺旋结构。与牛蹄胶原蛋白性质比较,发现骆驼掌胶原蛋白的吸湿性和保湿性优于牛蹄胶原蛋白,吸油性弱于后者。     

油舱液位视觉实时测量算法的研究

为了实现油轮油舱液位测量的自动化和数字化,研制了一种基于S3C2440 ARM9平台的视觉自动测量仪器,使用C语言和嵌入式开发工具ADS开发出一种有效的自适应图像处理算法。根据液位测量范围自制了30m长的特殊尺子。提出了以自适应阈值二值化、数学形态学除噪和字符分割为基础的尺子图像预处理算法。在总结尺子数字和刻度特征的基础上,分析了尺子整数数字识别和小数部分读数的算法。实验结果表明:仪器每次自动读数的时间小于0.4 s;识别的准确率达98%以上;精度为0.1 mm。该算法具有高精度、高速度、稳定性好、自动化程度高等特点,有效解决了传统油位测量中需要人工读数和测量精度低的问题,完全满足油舱液位的实时测量要求。     

极性相似度计算在词汇倾向性识别中的应用

该文提出了一种新的基于HowNet相似度计算的词汇倾向性识别方法。该方法首先利用HowNet中的“良”、“莠”极性义原进行一种新的相似度——极性相似度的计算,再计算出词汇的极性值,进而识别出词汇的极性倾向。大量实验证明了该方法能够有效地区分词汇的极性,并且在第一届中文倾向性分析评测(COAE2008)比赛中取得了很好的效果。