表面接触角的测量及表面张力在宝玉石鉴定中的应用

表面张力是固体表面重要的物理化学参数之一,其大小与温度和界面两相物质的性质有关。基于Young方程的推导,使用接触角测量法计算固体表面张力已被广泛应用于表面科学和工程领域。宝玉石材料大多具有光洁的表面,在接触角测量的准确性方面较其他表面不均一的固体材料具有明显的技术优势。本文运用现代仪器(FTA200动态接触角测量仪)测量了15个天然和合成宝玉石品种(钻石、合成碳硅石、合成立方氧化锆、碧玺、托帕石、翡翠、琥珀等),以及经覆膜和充填2种处理方法的宝玉石样品(镀膜钻石、覆膜托帕石、覆膜翡翠、覆膜琥珀、充填碧玺)的表面接触角,并运用公式计算其表面张力。测试数据表明,不同品种宝玉石的接触角数值存在差异,如钻石的接触角值为56.68°,其仿制品立方氧化锆的接触角值为37.79°;覆膜处理与未经覆膜处理的天然宝玉石的接触角数值差异明显,如琥珀的接触角值为92.49°,覆膜琥珀的接触角值为66.49°;充填处理宝玉石接触角的测试由于控制液滴的大小受条件限制操作难度较大,测试结果不能准确表达为裂隙中充填物的接触角数值,故充填处理的宝石不宜采用此方法进行区分。研究表明,对于部分宝玉石品种和覆膜处理宝玉石,其表面接触角及表面张力数值差异显著,可以作为宝玉石品种的辅助鉴定依据;尤其是运用接触角的差异对于宝玉石鉴定具有较好的判别性,能够对不同品种的天然宝玉石与表面覆膜的宝玉石样品进行有效区分。与常规宝石检测方法(如红外光谱、折射率测量方法)对比,接触角测量方法具有测量准确、操作简便,不破坏样品的特点,符合宝玉石无损鉴定的基本原则,且能够安全快速地测量高折射率宝石,可以解决宝玉石表面覆膜等与表面物性相关的检测疑难问题。     

深海鲣鱼(Katsuwonus pelamis)眼窝油中DHA和EPA的提取及其抗抑郁活性研究

为了探索鲣鱼(Katsuwonus pelamis)鱼头眼窝肉中的DHA(C22:6n3)和EPA(C20:5n3)的抗抑郁活性效果,采用现代食品分离技术分离提取鲣鱼眼窝肉中的DHA和EPA,并对其抗抑郁活性效果进行研究。研究结果发现,当DHA和EPA剂量分别为50,100和300mg/kg时,能够对强迫游泳实验和悬尾实验的小鼠产生抗抑郁作用,其中低剂量(50mg/kg)表现为最活跃。DHA和EPA还能够对引起头抽动综合征的5-羟色胺小鼠产生轻微的增强作用。通过高效液相色谱-电化学法同时测定小鼠大脑区域内主要的单胺类神经递质及其代谢产物。本实验发现,与用压力媒介物处理的小鼠相比,DHA和EPA能够显著增加主要神经递质5-羟色胺和去肾上腺素在小鼠海马体、下丘脑及皮质层中的浓度,并减少5-羟色胺的代谢。DHA和EPA能够在预测抗抑郁特性的动物模型中(强迫游泳实验,悬尾实验)明确其具有抗抑郁活性效果,具有潜在的生物医学应用前景和环保效应。     

含软弱夹层岩体边坡爆破层裂特性及稳定性研究

基于爆破相似理论建立含软弱夹层顺层岩体边坡爆破的力学模型,并介绍模型爆破层裂试验和剪切试验的设计思路及试验方法。以某石灰石矿采场黏土质夹层物为软弱夹层原料,通过相似模型试验研究爆破作用下含软弱夹层岩体边坡的层裂特性及稳定性。试验结果表明,爆破后可将软弱夹层分为爆腔区、压密区、影响区和无扰动区;爆腔区、压密区和影响区构成模型层裂区;爆前模型抗滑稳定安全系数最大、爆后次之、爆破过程中最小;层裂范围直接影响模型抗滑稳定安全系数。软弱夹层厚度对模型的层裂范围和抗滑稳定安全系数有较大影响。     

基于UDEC的隧道掘进机滚刀破岩数值模拟研究

现今全断面隧道掘进机（TBM）施工方法在长大深埋隧道工程中已被广泛采用,对滚刀破岩关键技术的进一步认识具有重要的工程价值。为了研究滚刀破岩机制,分析刀圈断面形态、岩石强度和节理角度对其的影响,运用UDEC方法建立了滚刀贯切岩石的二维数值系列模型,对TBM滚刀破岩过程进行了仿真。分析表明：滚刀破岩是滚刀下岩石拉破坏和剪破坏的综合反映,拉破坏是裂纹萌生与扩展的主要驱动机制;刃宽较大的平刀与刃角较大的楔刀破岩效果较好;平刀与楔刀在软岩中破岩效果相近,平刀在硬岩施工中比楔刀的破岩效果好;滚刀对节理角度为30°～60°的岩石破坏效果较好,由于楔刀的“劈裂”作用,楔刀比平刀更适合用于贯切含有节理的岩石。     

楔刀作用下岩石微观劣化的试验研究

通过改装RMT-150C系统,使用不同刃角的楔形刀具对花岗岩进行贯切试验,利用DISP声发射测试系统进行声发射的定位特征分析,研究岩石在楔形刀具作用下损伤劣化破坏的全过程。试验结果表明：声发射试验是一种研究TBM滚刀破岩微观机制的有效方法,脆性岩石材料的破坏过程是内部微裂纹的萌生和扩展过程的宏观反映;在楔刃刀具匀速贯入时,声发射信号随着荷载的变化呈一定对应趋势的变化,荷载-贯入度曲线能反映试件内的损伤历程;声发射2D定位结果显示,在岩石破碎区的密实核下方存在“损伤核”,它由微震裂源增生丛聚分布形成,核内劣化程度高,是孕育密实核的场所,为TBM滚刀作用下岩石的宏观破裂现象提供了解释和依据;楔刀跃进式的挤压贯切岩板试件,钝刃刀具产生“球状”损伤核,尖刃刀具产生“水滴状”损伤核,钝刃刀具贯切试件产生更深的贯入度和更宽的损伤核,致使试件中不仅破碎深度大,而且破损范围广,破岩效果优于尖刃刀具。     

花岗岩动三轴抗压强度的裂纹模型研究(Ⅰ):理论基础

;简要地介绍了岩石材料在压应力作用下的裂纹模型.应用虚拟力方法(Pseudo-traction method)考虑2阶虚拟力情形,求解裂纹组应力强度因子表达式,为岩石动三轴抗压强度的裂纹模型研究提供理论基础.     

Bukit Timah 花岗岩的动态拉伸力学特性实验研究

本文采用劈裂拉伸和三点弯曲法研究了Bukit Timah 花岗岩的动态拉伸力学特性.实验结果表明,当加载速率每增加一个量级,用两种方法得到的花岗岩抗拉强度增加10%.实验结果还表明,对于同种加载速率的花岗岩试样,由三点弯曲法得到的岩石抗拉强度约为劈裂拉伸法得到的2.5倍.与抗拉强度相比,实验得到的花岗岩弹性模量数据比较离散,变化幅度也不大.基于实验结果,本文还对岩石拉伸力学特性机理进行了初步分析.     

扩束光学系统的自动温度补偿机构设计

扩束光学系统对温度有较高的敏感度,为了减小温度对光学系统的影响,设计了一种自动温度补偿机构。该机构通过材料之间热膨胀系数不同进行相互补偿,从而保证镜间距的稳定性,并且通过ANSYS软件分析扩束系统温度从20℃升高到30℃,40℃和50℃时,主次镜镜间距的变化量,最后通过ZMAX软件对变化后的系统进行光学仿真分析。分析结果表明,未采用自动温度补偿机构设计,扩束光学系统主次镜镜间距分别变化0.027 22 mm, 0.054 43 mm和0.081 64 mm,系统波前误差均方根(Root Mean Square, RMS)从0.001 3λ变为1.389 8λ, 2.778 2λ和4.165 6λ(λ=632.8 nm),无法满足光学成像质量要求;而采用自动温度补偿结构设计后,扩束光学系统主次镜镜间距分别变化0.000 05 mm, 0.000 09 mm和0.000 14 mm,系统波前误差均方根从0.001 3λ变为0.002 6λ,0.004 6λ和0.007 2λ,仍然可以满足光学成像质量要求。因此该自动温度补偿机构可以有效地抑制大温差对扩束光学系统成像质量的影响。     

海洋浮游微食物网生物在海洋颗粒形成和沉降中的作用

海洋中存在着大量的颗粒,包括大型聚合颗粒（即海雪,粒径>500μm）、小型聚合颗粒（1~500μm）和亚微米颗粒粒径（<1μm）等。颗粒在海水中营造了不同于纯海水的小生境,其中生活着与自然海水中不同的生物。异养细菌、蓝细菌、真核藻类、鞭毛虫、纤毛虫等微食物网生物可以黏附在海洋颗粒上,或生活在颗粒内部,其丰度高于周围水体中的自由生活生物,这可能是由于颗粒提供了更适宜生长的营养环境。本文综述了海洋浮游微食物网生物在海洋颗粒形成和沉降中的作用。微食物网生物在颗粒物的形成过程中起到很重要的作用,它们可以直接促进颗粒形成,也可以彼此结合成颗粒,或微型浮游动物排粪形成颗粒。微食物网生物还可以对颗粒进行转化,影响颗粒的大小、沉降速度、或对颗粒及其黏附生物进行摄食。微食物网生物由于本身较小,沉降较慢,但这些生物和颗粒的结合使得微食物网生物在碳通量中发挥重要的作用。     

热带西太平洋砂壳纤毛虫的多样性

为了探明热带西太平洋海区砂壳纤毛虫的多样性、垂直分布及纬向变化,我们于2012年11-12月在该海区四个断面采集了0-200 m的水样。共检出砂壳纤毛虫39属124种,多数种类喜好生活在表层和次表层。砂壳纤毛虫种丰富度、丰度以及多样性指数的高值主要出现在比叶绿素浓度最大值稍浅的位置,与温度和叶绿素浓度显著正相关,与盐度和采样深度显著负相关。多数优势种与环境因子间的相关性不显著。热带西太平洋海区砂壳纤毛虫多样性极高,各站种丰富度在25-52之间。在从表层至75 m处的多数采样点香农指数均大于3。该海区砂壳纤毛虫冗余种的比例很高,占砂壳纤毛虫总种类数的87.90%,贡献了砂壳纤毛虫60.38%的丰度,表明热带西太平洋海区砂壳纤毛虫群落对饵料组成和摄食压力改变的应对能力很强,稳定性很高。