体外仿生消化在华贵栉孔扇贝(Chlamys nobilis)体内镉的生物可给性中的应用

体外仿生消化是目前研究食品中污染物生物可利用性的有效手段之一.将体外仿生消化法应用于华贵栉孔扇贝(Chlamys nobilis,以下简称扇贝)中镉(Cd)生物可给性分析的前处理工序(Cd暴露水平较高),即模拟人体消化环境,加入消化液所含有机物和无机物(含消化酶),探讨扇贝体内Cd在胃肠中的释放机制.结果显示,各体外仿生消化液单独作用于扇贝时,Cd溶出平衡时间顺序依次为:仿生唾液＞胃液＞胆汁＞十二指肠液,而溶出量大小顺序为:胃液＞胆汁≈十二指肠液＞唾液,仅十二指肠液和胆汁中Cd溶出时的lnC-t呈线性相关(R2=0.9530和R2=0.8891).因此,Cd在唾液或胃液中溶出时的关键因子是pH,但在十二指肠液、胆汁和全过程仿生消化液中,消化酶起决定作用.样-液比在1∶10-1∶120 (g/ml)之间时,扇贝体内Cd溶出率没有显著差异,即样-液比对Cd的生物可给率影响不大.体外全仿生消化结果显示,扇贝内约有70％的Cd释放溶出,即扇贝消化糜中Cd的最大生物可给率为70％.     

基于座头鲸"结节效应"的仿生离心泵空化特性

为了研究离心泵空化抑制策略，改善离心泵的空化特性，该研究基于仿生学中的座头鲸鲸鳍"结节效应"提出了一种仿生离心泵模型。对原型泵和仿生模型的瞬态空化流进行了数值模拟，并使用水力性能和空化性能试验对算法进行验证，分析了原型泵和仿生模型的外特性和空化特性，以及叶轮流道内空泡发展、压力脉动、涡量场、压力分布、湍动能分布情况。结果表明：数值模拟结果与试验结果吻合较好，仿生结构对原型泵水力性能影响较小，扬程变化范围为：-0.73%～0.77%，效率变化范围为：-1.74%～2.52%；仿生模型有效抑制了空泡发展，减少了空泡体积，在空化初生阶段抑制效果最好，平均空泡体积分数减少99.72%，仿生模型较原型泵的空化特性得到改善，提高了原型泵的水力性能；仿生模型降低了离心泵内多个位置的压力脉动主频幅值；仿生结构处产生的对漩涡会改变叶轮涡量场，使叶轮进口低压区减少的同时降低了叶轮流道内的湍动能，达到抑制空化发生和限制空化发展的作用。仿生模型可以有效的抑制离心泵空化的发生，改善离心泵的空化性能。     

多功能蜓爪式仿生末端执行器设计与试验

为实现利用同一机械手柔顺抓取各种形状果蔬,并且在保证抓取效率的前提下,有效避免末端执行器对果蔬的损害,设计了一种基于仿生原理的多功能蜓爪式末端执行器。首先通过体式显微镜将蜻蜓各爪指的相关物理信息转换为具有指导意义的数据和量化模型,并采用理论分析与数学建模的方法,确定了机械手前后爪腿节、胫节与跗节的长度分别为36、48、31 mm,机械手中爪腿节、胫节与跗节的长度分别为48、48、36 mm;在此基础上,采用D-H法建立了该欠驱动末端执行器的运动模型,绘制了机械手的包络空间区域,进而得到机械手能够完全包络各种形态果蔬的主要抓取部位;最后,应用并联机构平台和串联机构平台开展静态抓取破坏试验,测定了损伤力极限值,并进行了果蔬抓取试验。试验结果表明,仿生机械手对番茄、苹果、柿子椒和茄子的平均抓取成功率分别为90.7%、88.6%、87.9%和87.2%,损伤率分别为4.3%、0.7%、3.6%和2.1%;可见该仿生末端执行器能够较好地实现对各种形态果蔬柔顺、稳定的无损抓取。     

基于热交换和集水仿生原理的作物蒸散凝结灌溉技术

根据作物蒸散、热交换、水气凝结、集水仿生学和节水灌溉的原理，系统提出一项农业节水新途径——作物蒸散凝结灌溉。通过创造低温凝结条件，聚集、冷凝作物蒸散发的湿热水气并高效收集，最后回灌到土壤中供根系吸收，如此循环往复，形成闭合的土壤-植物-大气连续体（SPAC）水分微循环。蒸散水气凝结和收集效率，水气回收率、能耗效率是衡量该项技术的关键参数。该技术适合严重缺水但新能源丰富的干旱、半干旱地区，实施方式分温室地源热泵型、空调除湿型和大田仿生集水型3种类型。未来技术研发重点在于高效集水仿生材料的突破和系统结构与运行