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氯碱工业节能电极的研究与开发
目前生产氯碱工业阴极电极的工艺主要是涂刷热分解法和电化学沉积法, 它们制备的电极容易出现“龟裂"和颗粒堆积现象(图A),使电极结构不够 稳定,在电解条件下造成电极涂层剥落,活性位点不能完全暴露(图B),电极 催化性能衰减,槽电压升高;此外,电极在制备过程中容易夹带部分有机溶剂, 在后续爐烧过程中污染/覆盖电极表面。针对上述问题,本项目采用水热合成 法制备一种新型电极,该电极表面涂层呈现开放式纳米棒状结构(图C), 溶液和气体在电极表面可以自由进出(图D),能够充分暴露活性位点,提高催 化活性。并使槽压降低200 mV,电流密度增加500 A/m ,能耗降低13.3%。目 前,该析氢及析氯电极已经具有完全自主知识产权,满足替代传统氯碱工业电极 材料的要求,属于国际一流国内领军的高新技术。 市场及经济效益分析: 我国2011年至2013年,全国烧碱产量分别为2466、2698. 6、2854. 1 万吨,而2014年上半年就已生产1580万吨,我国每年的烧碱产量都在缓慢增加。 所以采用新型电极降低槽电压,争取大力度的节能降耗显然是十分必要的。本产 品是运用于氯碱工业电解槽的新型电极,相比于传统电极,该电极具有更低的过 电位且使用寿命更长,由此我们确定我们的目标市场是全国范围内的氯碱厂,由 于目前国内只有北化机一家具有此项技术,所以市场竞争相对较小,市场需求 巨大,产业前景广阔,国内市场容量每10万吨离子膜烧碱需要3600m2阴电 极,我国氯碱需求巨大市场容量大。
重庆大学 2021-04-11
北京大学生命科学学院秦跟基课题组发现植物细胞分裂素信号途径重要新组分
植物激素在调控植物可塑性发育等多个方面均起到非常重要的作用。植物遗传学和分子生物学的发展使很多重要植物激素包括生长素、细胞分裂素、赤霉素、乙烯、脱落酸、茉莉素、油菜素内酯和独脚金内酯的信号通路得以解析。
北京大学 2022-10-10
用于模拟抽油杆柱扭转变形及弹性恢复的模拟器
本发明提供了一种用于模拟抽油杆柱扭转变形及弹性恢复的模拟器,包括头部构件,中间连接构件以及尾部构件,头部构件的一端具有方形凸部,头部构件的另一端具有第一内凹套筒,中间连接构件的一端具有用于与第一内凹套筒配合的第一圆柱形部,中间连接构件的另一端具有第二内凹套筒,尾部构件具有与第二内凹套筒配合的第二圆柱形部,第一,二内凹套筒的底部的径向内侧设有第一,二环形滑槽,在第一,二圆柱形部的端部上沿周向方向一体地设有分别连接于第一,二弹性元件的一端的多个第一,二圆柱体,第一,二弹性元件的另一端固定连接于第一,二内凹套筒的底部的螺纹孔中,多个第一,二圆柱体能够在第一,二弹性元件的作用下沿第一,二环形滑槽滑动.
东北石油大学 2021-04-30
揭示水合离子的微观结构和幻数效应的研究
众所周知,盐放入水中会发生溶解,溶解的离子与水分子结合在一起形成的团簇称为水合离子或离子水合物。水合离子的微观结构和动力学一直是学术界争论的焦点。早在19世纪末,人们就意识到离子水合作用的存在并开始了系统的研究,最早的实验研究可以追溯到1900年德国著名物理化学家Walther Nernst的迁移实验(Transference experiments)。虽然经过了一百多年的努力,离子的水合壳层数、各个水合层中水分子的数目和构型、水合离子对水氢键结构的影响、决定水合离子输运性质的微观因素等诸多问题,至今仍没有定论。究其原因,关键在于缺乏原子尺度的实验表征手段,以及精准可靠的计算模拟方法。传统的谱学和衍射技术空间分辨能力较差,只能得到平均效应,无法探测局域环境的影响,实验数据的解释异常困难,甚至得出完全矛盾的结论,因此受到很大的限制。另一方面,由于水分子具有全量子化效应,且水分子与离子相互作用也非常微弱,这对理论计算也是巨大的挑战。图2 钠离子水合物的原子级分辨成像。从左至右,依次为五种离子水合物的原子结构图、扫描隧道显微镜图、原子力显微镜图和原子力成像模拟图。图像尺寸:1.5 nm ×1.5 nm。 为了突破实验上的瓶颈,研究人员基于扫描隧道显微镜发展了一套独特的离子操控技术,在氯化钠表面上可控的制备出了单个水合钠离子,水分子的数目精确可调,为高分辨成像创造了条件。在此基础上,他们利用之前发展起来的非侵扰式原子力显微镜成像技术,依靠及其微弱的高阶静电力,克服了针尖对弱键合水合离子的扰动并首次实现了原子级分辨表征,精确确定了其微观吸附构型(图2)。这也是水合离子的概念提出一百多年来,首次在实验中直接“看到”水合离子的原子级图像。 进一步,研究人员利用带电的针尖作为电极,控制单个水合离子在氯化钠表面上的定向输运,发现了一种有趣的幻数效应:包含有特定数目水分子的钠离子水合物具有异常高的扩散能力,迁移率比其他水合物要高1-2个量级,甚至远高于体相离子的迁移率(图3)。结合第一性原理计算和经典分子动力学模拟,他们发现这种幻数效应来源于离子水合物与表面晶格的对称性匹配程度,而且可以在很大一个温度范围内存在(包括室温)。此外,研究人员还发现这种幻数效应具有一定的普适性,适用于相当一部分盐离子体系。图3 钠离子水合物在NaCl表面输运的幻数效应。a,效果图:包含3个水分子的水合物具有异常强的扩散能力。 b,分子动力学模拟得到的不同离子水合物在225K-300K下1ns时间内扩散的均方位移。 水溶液中的离子输运研究长期以来都是基于连续介质模型,而忽略了离子与水相互作用以及离子水合物和界面相互作用的微观细节。该工作首次建立了离子水合物的微观结构和输运性质之间的直接关联,刷新了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。该项研究的结果表明,可以通过改变表面晶格的对称性和周期性来控制受限环境或纳米流体中离子的输运,从而达到选择性增强或减弱某种离子输运能力的目的,这对很多相关的应用领域都具有重要的潜在意义,比如:离子电池、防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等等。此外,该工作发展的实验技术也首次将水合相互作用的研究精度推向了原子层次,未来有望应用到更多更广泛的水合物体系,开辟全新的研究领域。 该工作得到了Nature三个不同领域审稿人的一致好评和欣赏(Overall, I enjoyed reading this manuscript),认为该工作“会马上引起理论和应用表面科学领域的广泛兴趣”(The results presented in this manuscript are of immediate interest to the communities dealing with theoretical and applied surface science),“为在纳米尺度控制表面上的水合离子输运提供了新的途径并可以拓展到其他水合体系”(This result may open a venue for controlling diffusion transport on nano-engineered crystal surfaces and it may be also extended to other hydration systems)。
北京大学 2021-04-11
有关FeSe中的向列量子顺磁性的研究
大部分铁基超导的母体在有限温度会有“向列”相变,在此温度之下晶格的四重旋转对称性会自发破缺,而在此相变温度下略低或相同的温度会发生条纹反铁磁相变。所以通常认为这些铁基材料中的向列相是由反铁磁关联驱动。但是FeSe体材料的行为与典型的铁基超导材料非常不同。FeSe在90K温度有向列相变,但直到可以测量的最低温度都没有磁性长程序。最近的核磁共振研究在向列相变温度附近也没有看到低能自旋涨落的增强。基于这些结果,一些人推测FeSe中的向列相和磁性无关而可能是由轨道序驱动。通过理论论证和数值计算提出正方晶格上自旋为1的阻挫自旋模型可以有一种“向列量子顺磁相”。这个相自发地破缺晶格的四重旋转对称性,但是有自旋能隙,所以没有接近零能的自旋涨落。王垡及合作者指出这种物相可以解释FeSe体材料的不寻常物性,并且预言FeSe会在条纹反铁磁序和交错反铁磁序的两种波矢都具有有限能量的低能自旋涨落。
北京大学 2021-04-11
像分析的道岔转辙机状态实时监测系统的研究
道岔作为铁路线的咽喉,是线路最薄弱的环节,也是事故的多发点。当前,许多科研机构都在研究道岔的实时监测装置,但仍未能有效解决监测装置安装及工作时的故障因素零引入的可靠监测问题。而且随着我国铁路不断高速发展,列车运行速度不断提高,铁路道岔越发成为行车安全的关键,目前各种信息设备中的微机监测系统中均空缺转辙机缺口的自动在线监测功能。如能研制出一套有效的监测设备,无论是社会效益还是市场价值都是非常明显的。 针对这种现状,我们将采用一种全新的处理方法: 1)从理论建模入手,具体分析各种道岔及转辙机的工作特性,建立一套完善道岔及转辙机的现场运用技术安全标准,建立道岔及转辙机的“正常故障”的理论模型。 2)运用一种全新的表示杆缺口监测方法——数字图测量法,这种非接触式测量的方法可有效地解决安装及工作的不安全因素的引入问题,而且测量精度高,技术指标稳定,不会因环境温度、湿度或其它因素的变化而影响测量的精度,具有传统电子或机械直测式方法所不能比拟的优势。 3)采用多传感数据融合技术,解决道岔密贴程度的实时分析、转辙机锁闭及解锁力的分析、转辙机工作噪声的分析、转辙机内部湿度的监测等问题,为实时分析预测转辙机故障提供可靠的理论数据,可按第一步建立的“正常-故障”理论模型自动做出判断,有效解决道岔设备的检修更换头号难题。 4)利用成熟的现场工业总线技术,用一对普通信号电缆可实现全站道岔状态数据的可靠传输。 5)应用工业DSP处理技术,系统实现高度集成,解决成本及安装体积问题。 6)按站段模式组建道岔状态数据库,融入电务微机监测系统,为降你电务设备故障提供有效的自动化手段。
西南交通大学 2021-04-13
穿山甲或是可能的潜在自然宿主的研究
云南大学省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室张志刚团队一项关于马来穿山甲不是新冠病毒中间宿主,而可能是与新冠病毒类似的病毒潜在自然宿主的研究结果,近日在Cell子刊《当前生物学》上正式发表。      2020年2月2日,张志刚研究员带领的团队对来自2019年3月24日无法救护成功的一只穿山甲肺样本病毒组学数据进行重新组装和全面分析,发现其携带有与新冠病毒相近的冠状病毒,被命名为穿山甲冠状病毒(Pangolin-CoV),这种病毒与新冠病毒以及武汉病毒所石正丽团队报道的蝙蝠冠状病毒的基因组相似性分别为91.02%和90.55%。 研究发现,穿山甲冠状病毒与新冠病毒的亲缘关系仅次于蝙蝠冠状病毒,但是穿山甲冠状病毒与新冠病毒的S1功能基序高度一致,涉及与人类ACE2受体互作的五个关键氨基酸残基完全一致,而蝙蝠冠状病毒发生了四个突变,提示了穿山甲冠状病毒与新冠病毒具有相似的宿主细胞识别能力。研究还发现在S1/S2酶切位点,新冠病毒含有中东呼吸综合征冠状病毒类似的Furin蛋白识别序列,而穿山甲冠状病毒、蝙蝠冠状病毒以及SARS冠状病毒都缺失了该功能基序,表明新冠病毒与中东呼吸综合征冠状病毒具有相似的宿主细胞侵入机制。 相关研究进展于2月15日第一时间上报到科技部“新型冠状病毒感染的肺炎疫情应急攻关项目”,预印本于2月20日在bioRXiv上公布。2月26日,《自然-新闻》作了引用报道。3月19日Cell子刊《当代生物学》以“马来穿山甲可能是类新冠病毒的潜在自然宿主”为题正式发表,研究数据可在相关平台上自由获取。     马来穿山甲(Manis javanica)地理分布   张志刚研究团队认为,从目前发现的中菊头蝠、马来穿山甲两个可能的潜在源头宿主分布区来看,中国华南也只是目前发现的可能潜在自然宿主之一的中菊头蝠的部分分布区,现有研究不能确定新冠病毒的发生地,更不能表明新冠病毒起源于中国。     中菊头蝠(Rhinolophus affinis)的地理分布    这项研究还首次全面澄清了新冠病毒与穿山甲冠状病毒、蝙蝠冠状病毒、SARS冠状病毒以及中东呼吸综合征冠状病毒的关系,认为在蝙蝠和穿山甲之外,新冠病毒存在其它未知中间宿主,这为进一步攻克病毒源头和传播路径提供了重要参考。 对未来新冠病毒的溯源,张志刚研究团队建议,可集中到与走私马来穿山甲交叉分布的蝙蝠、食肉动物以及偶蹄类动物、啮齿类类动物及其自然分布区展开全面调查采样,以及集中到与中菊头蝠交叉分布的食肉动物、偶蹄类动物、啮齿类动物及其自然分布区展开全面调查采样。
云南大学 2021-04-11
miR-34c在体外诱导骨骼肌细胞分化中的应用
本发明涉及miR-34c在体外诱导骨骼肌细胞分化中的应用。本发明首次发现一种新的促骨骼肌细胞分化因子—miR-34c,通过Western blot和免疫荧光染色技术检测miR-34c对成肌细胞分化的影响,从而确定miR-34c在骨骼肌发育中的作用,对预防和治疗骨骼肌相关疾病具有重要的意义。
中国农业大学 2021-04-11
一种适用于循环肿瘤细胞捕获的微流控芯片
癌症从发生到临床发现往往需要10年的时间,癌症治疗的根本途径是早期发现或者对已转移瘤能有效治疗。循环肿瘤细胞(circulatingtumor cells, CTC)是指从原位瘤脱落下来进入到循环系统尤其是血液中的肿瘤细胞。作为液态活检核心靶标的CTC,不仅可用于癌症转移前的早期筛查,而且在临床肿瘤的分期、预后、特异性药物筛选、疗效检测、治疗和复发监测等方面都具有极其重要的临床应用价值。然而由于CTC在血液中数量极其稀少(约1-100个/mL),其高效高准确捕获一直是科学前沿难题和临床应用的关键障碍。 现有的CTC检测方法仍存在较大的局限,包括检测准确度不足、成本高、效率低、时间长以及检测条件苛刻等。本项目提出的新型微流控芯片设计,将基于流线的降速结构和基于过滤的捕获结构有机整合,实现了CTC特异性的汇聚和保留,同时将部分白细胞和红细胞分流到出口。每经过一个这样的降速结构,CTC就被浓缩一次,白细胞和红细胞被分走一部分。更重要的是,每一个单元液流速度均得到了显著下降(变为原来的1/2)。经过多组这样的降速结构,液流流入捕获结构,此时流速已经非常缓慢,利用CTC和其他血细胞的尺寸和形变差异,通过三棱柱阵列能实现CTC的高效捕获。总体来说,本项目所提出的微流控芯片能在很大流速范围内(5-40 mL/h)都实现高捕获效率(高达94.8%)。此外,芯片上捕获到的CTC的纯度也较高(高达4log白细胞去除率)。临床癌症患者患者双盲测试结果详实准确率达到100%。运用本项目中的微流控芯片,将实验室培养的宫颈癌HeLa细胞掺杂到健康血液中,以模拟癌症患者血液,在很大流速范围内(5-40 mL/h)都能实现高捕获效率(高达94.8%)。同时,为了证明此微流控芯片的普适性,测试了四种实验室细胞系,包括乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231,宫颈癌细胞系HeLa和肺癌细胞系NCl-H226,捕获效率均稳定在91.3%以上。此外,也设置了不同的癌细胞密度以模拟实际的癌症患者血液,捕获效率近似为96.2%。随后,将本项目应用于临床,对11例癌症患者血液中的CTC进行检测,检出率高达100%,CTC个数从6-117个/mL不等,平均值31个/mL,中位数25个/mL。这些研究表明本项目中的微流控芯片能实现癌症患者的早期检测。本项目实现对癌症患者血液中的循环肿瘤细胞的单细胞灵敏度和高特异性的的捕获,由于其成本低,方便快速,效率高,对操作条件不敏感等,因而非常适合大规模应用于临床,实现癌症的早期诊断、实时动态监测和阻断转移等效果。
北京大学 2021-04-11
一种适用于循环肿瘤细胞捕获的微流控芯片
癌症从发生到临床发现往往需要10年的时间,癌症治疗的根本途径是早期发现或者对已转移瘤能有效治疗。循环肿瘤细胞(circulatingtumor cells, CTC)是指从原位瘤脱落下来进入到循环系统尤其是血液中的肿瘤细胞。作为液态活检核心靶标的CTC,不仅可用于癌症转移前的早期筛查,而且在临床肿瘤的分期、预后、特异性药物筛选、疗效检测、治疗和复发监测等方面都具有极其重要的临床应用价值。然而由于CTC在血液中数量极其稀少(约1-100个/mL),其高效高准确捕获一直是科学前沿难题和临床应用的关键障碍。 现有的CTC检测方法仍存在较大的局限,包括检测准确度不足、成本高、效率低、时间长以及检测条件苛刻等。本项目提出的新型微流控芯片设计,将基于流线的降速结构和基于过滤的捕获结构有机整合,实现了CTC特异性的汇聚和保留,同时将部分白细胞和红细胞分流到出口。每经过一个这样的降速结构,CTC就被浓缩一次,白细胞和红细胞被分走一部分。更重要的是,每一个单元液流速度均得到了显著下降(变为原来的1/2)。经过多组这样的降速结构,液流流入捕获结构,此时流速已经非常缓慢,利用CTC和其他血细胞的尺寸和形变差异,通过三棱柱阵列能实现CTC的高效捕获。总体来说,本项目所提出的微流控芯片能在很大流速范围内(5-40 mL/h)都实现高捕获效率(高达94.8%)。此外,芯片上捕获到的CTC的纯度也较高(高达4log白细胞去除率)。临床癌症患者患者双盲测试结果详实准确率达到100%。
北京大学 2021-02-01
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