各向异性纳米纤维素基水凝胶的制备及应用进展

纳米纤维素是天然一维纳米材料,具有高长径比、机械性能优良、独特的双折射效应等性质。基于纳米纤维素开发制备的各向异性水凝胶材料,表现出与皮肤、肌肉和软骨等天然组织相似的力学、光学、传质等性质的各向异性,在仿生工程、生物医学工程等领域具有优异的应用前景。围绕如何有效地利用纳米纤维素的自身结构特点开发高强度、功能性纳米纤维素基水凝胶,从制备方法、性质特征和应用3个角度,综述了近年来各向异性纳米纤维素基水凝胶的研究进展：系统总结了各向异性纳米纤维素基水凝胶材料自下而上和自上而下2种制备方法;重点阐述了其极高的力学强度、独特的双折射性质、可控的传质途径、各向异性导电、各向异性导热等优异特性;详细介绍了其在机械、显示、传感与生物医学等领域的应用情况。最后,根据各向异性纳米纤维素基水凝胶的研究进展,提出其探索低成本、简便的新型制备方法,提升其多功能性与构建其可预测的本构模型仍是各向异性纳米纤维素基水凝胶未来研究的重点。     

哈密顿体系下正交各向异性板弯曲的求解

运用哈密顿求解体系来求解正交各向异性板的弯曲问题,由板的挠度基本方程出发求得本征值,并根据本征值本身特点得到本征向量,进而求得问题的解,并讨论了该方法的特点。     

农田土壤表层入渗指数的空间相关

以中科院禹城综合试验站102×52m空间的农田土壤表层入渗试验为基础，通过对实测数据的统计分析得到Horton入渗经验公式中的指数β遵从对数正态分布。应用地质统计方法对参数β的空间相关性进行了分析，结果表明该地块的β在空间一定范围内具有空间相关性，其相关尺度南北方向大于东西方向；该地块的入渗性能为各向异性。     

各向异性场地微动数值模拟研究

场地微动的理论研究和工程应用均基于各向同性介质模型，这与实际情况不符．首次提出了各向异性介质中场地微动的概念，从弹性波理论出发，对各向异性场地微动进行了模拟研究．得出了一些有益结论．这对深入研究各向异性场地条件下场地动力特性、地震动特性预测、结构抗震研究具有非常重要的意义．     

考虑场地各向异性的结构输入地震反应谱调整

为了预测地震动特性,同时考虑场地土动力特性各向异性及其对结构输入地震动的影响,基于地震各向异性理论,提出了场地动力特性各向异性的概念,研究了场地动力特性各向异性的微动测试分析方法.考虑地震动的各向异性特征,分析了地震动各向异性对结构地震动力响应的影响,以及结构分析中现有的地震时程选择和调整中存在的问题,提出了基于场地微动测试确定场地动力特性及其各向异性的输入地震动调整新思想.     

冬小麦红边参数各向异性特征分析

基于冬小麦冠层高光谱二向性反射波谱数据及其配套的非波谱参数，对可见光至近红外波段二向性反射特性和红边参数随观测角度的变化情况进行了分析。结果表明：冬小麦在太阳主平面呈现出强烈的各向异性反射特性。不同叶面积指数下，由于作物冠层的结构特征和其他组分参数发生较大变化，其二向性反射特性在强度和趋势上也有一定的变化。红边幅值及红边峰值面积随观测角度的变化而发生了变化，呈现为各向异性特征,而红边位置几乎不发生变化。鉴于以往采用垂直观测时的红边参数推算植物生化组分含量，该文指出应选取合理观测角度下的红边参数来精确反演其他相关参数。另外为了定量描述红边幅值随观测角度而变化，提出了红边幅值各向异性指数和红边幅值各向异性因子。     

粘土的各向异性研究

粘土的应力诱导各向异性的发展,不仅仅是由过去所受的最大应力决定的,而主要取决于到达最大应力点的应力路径.通过试验分析了具有不同应力历史的正规压密粘土、异向压密粘土和过压密粘土的应力诱导各向异性的发展或消失方式以及对变形的影响.     

干湿交替过程中土壤胀缩特征的实验研究

土壤胀缩是土壤在干燥、湿润交替变化过程中所表现出的土壤容积随含水量改变的现象。本文通过测定4种土壤脱水和吸水过程中的土柱高度和直径的变化,分析了胀缩过程中土壤容积与含水量的关系及土壤的胀缩特征。结果显示:三直线模型能够很好地拟合4种土壤的收缩、膨胀过程;土壤收缩、膨胀曲线各段的特征值均小于1,这说明土壤胀缩过程中土壤容积的变化速率小于含水量的变化速率;4种土壤胀缩过程中几何因子rs大于1而小于3,且收缩初期几何因子rs等于1,表明土壤的胀缩是各向异性的,并且在土壤收缩的最初阶段只有垂直收缩。     

高阶FDTD的加权系数优化方法研究

为了提高电磁散射的计算精确度,对高阶时域有限差分法(FDTD)的加权系数进行优化。提出一种基于Yee氏蛙跳网格的高阶FDTD优化方法,主要通过优化加权系数消除传播方向上沿轴及网格对角线的色散误差。通过雷达截面散射仿真实验验证了提出的高阶FDTD优化方法相较于未优化的高阶FDTD方法具有更高的计算精度,可应用在复杂目标的电磁散射问题上。     

各向异性PVA木基水凝胶的制备及其铜离子吸附性能

针对传统水凝胶生成的聚合物网络通常为各向同性,存在机械强度差、刚度低等问题。本研究以巴沙木为原料,通过冰模板法和淬火法,在定向排列的脱木素纤维素骨架中构筑具有纤维取向的聚乙烯醇(PVA)微纳网络,构建用于高效吸附水中铜离子的高强度各向异性PVA木基水凝胶(PWH),结合扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射、电子万能力学试验机表征复合水凝胶的形态结构和性能。实验结果表明：脱木质素工艺可以增加木质纤维的结晶度,PVA成功复合后保留了木材各向异性纤维骨架,脱木质素2 h的水凝胶(PWH-2)综合性能最优;PWH-2在5%应变下循环压缩80次后,样品能量损耗仅为0.022 8 MPa/mm,高度保持率高达97.37%,具有优异的抗压强度和弹性;PWH-2定向排列的多孔结构有助于铜离子在其内部迁移,提高吸附性能,在25℃、pH 5、铜离子质量浓度40 mg/L的模拟废液中,对铜离子的吸附率可达77.27%,经4次循环利用对铜离子的吸附率仍可达40.11%。动力学和等温线研究结果表明,PWH-2吸附铜离子过程满足拟一级动力学模型,遵循Langmuir等温线模型。该研究为构建高效可持续吸附重金...