DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. SLNs制备方法 SLNs制备方法有两个关键步骤：1) 在一定的温度下融化脂质，然后与表面活性剂和活性物质等一起制备稳定的纳米乳状液或胶体溶液；2) 将液态的纳米乳滴低温固化形成SLNs。SLNs的结构及活性物质在SLNs基质中的分布如图1所示。目前，SLNs主要制备方法包括：高压均质法、微乳液法、乳液相温度转变法、超声法、双乳液法、乳化蒸发法和超临界流体(SCF)技术等。 图1. SLNs的结构及生物活性物质在SLNs基质中的分布 2.1. 高压均质技术(HPH) 最早人们主要用高压均质法来制备纳米乳，后来逐渐将高压均质技术运用于SLNs的生产当中。HPH主要分为：热均质化技术和冷均质化技术，具体操作步骤见图2。热均质化技术需要将活性物和脂质溶入热的乳化剂中，均质形成纳米乳液，加入高压均质机，冷却得到SLNs。热均质化技术制备的SLNs粒径大小与熔融脂质、压力和循环次数有关。对于一些温度敏感性化合物则需要使用冷均质化技术，冷均质化技术可以有效防止药物在脂质和水相之间进行再分配，减少药物的损失。采用冷均质化技术时均质温度要显著低于脂质熔点，防止均质器中的脂质熔化，也可以用对药物溶解度低的液体代替水，降低制备过程中亲水化合物的损失 [ 3 ]。 图2. 高压均质技术 虽然通过高压均质法制备SLNs是一个十分有效的方式，既可以实现纳米颗粒的大规模生产又可以降低生产的成本，但是也存在一些缺点比如：药物的热不稳定性、纳米乳结晶过程的复杂性以及机器高耗能性，在一定程度上影响了高压均质技术的使用。 2.2. 微乳液技术 1943年Hoar和Schulman发现了一种透明均一的体系，将其命名为微乳液(microemulsion)，后来Gasco等人开发了基于微乳液的SLNs制备技术 [ 4 ]。微乳液由油、表面活性剂、助表面活性剂和水自发而成的透明半透明的稳定体系，其中表面活性剂和助表面活性剂包括卵磷脂、胆盐、醇类等物质，虽然微乳液具有乳状液和溶液的性质，但多数人认为微乳液并不是真正意义上的乳状液，而是一种临界溶液。在制备时需要将水、助表面活性剂和表面活性剂的混合物加热到与脂质熔点相同或以上的温度，并在轻度搅拌下加入到脂质熔体中，搅拌得到稳定而透明的O/W微乳液，该O/W微乳液在室温或4℃下冷却，沉淀得到SLNs [ 5 ]，具体操作步骤见图3。使用这种方法得到的纳米颗粒不含有机溶剂、重复性好、操作简单、易于推广。 图3. 微乳液技术 2.3. 乳液相温度转变(PIT)技术 乳液由O/W型向W/O型的转变称为相变，相变可以通过改变温度来诱导，发生相变的温度被称为相转化温度(PIT) [ 6 ]。相转化温度技术主要是将脂质、药物、水和表面活性剂通过磁性搅拌混合在一起，经过加热和冷却循环，用冷水稀释，引起乳液的倒相和破乳，从而产生SLNs，具体操作步骤见图4。相转化技术依赖于表面活性剂在不同温度下性能的变化，某些非离子型表面活性剂的界面性质是温度的函数，当达到相转化温度时颗粒表面张力非常低，结构比较复杂，温度继续升高，表面活性剂维持W/O型乳液的稳定，温度降低自发形成纳米粒子，如果此时快速冷却，可以获得理想尺寸和多分散性的稳定纳米颗粒。 图4. 乳液相温度转变技术 2.4. 超声技术 超声法制备脂质纳米颗粒是一种高能耗方法，制备时将固体脂质纳米粒加热使其融化，得到的脂质熔体分散在温度相同的表面活性剂水溶液中，高剪切均质化一定时间，超声处理得到较小的乳状液，热乳状液逐渐冷却至脂质结晶获得脂质纳米颗粒，具体操作步骤见图5。超声法可以获得粒径较小的浓缩脂质纳米颗粒分散体，但是需要的时间较长，而且超声法制备纳米粒存在探头金属脱落和产品污染等问题。 图5. 超声技术 2.5. W/O/W双乳液技术 双乳液技术多适用于包封亲水性药物，目前，最常用的制备方法是两步乳化法：将药物与熔融的脂质混合，加入疏水性乳化剂形成W/O型乳状液，将W/O型乳状液分散在亲水性乳化剂的水溶液中，形成双W/O/W乳状液，然后将双乳状液搅拌并过滤分离，乳化液凝固得到脂质结晶 [ 7 ]，具体操作步骤见图6。用这种技术制备的纳米颗粒除了可以结合亲水性分子外，还可以进行一定的表面修饰。 图6. W/O/W双乳液技术 2.6. 乳化蒸发技术 乳化蒸发法是一种通过在乳液中沉淀制备纳米颗粒的方法，亲脂性物质溶解在水不溶性的有机溶剂当中，当溶剂蒸发时，脂质在水介质中沉淀形成纳米颗粒分散体 [ 8 ]，具体操作步骤见图7。这项技术可以避免热量的改变，是一种低能的乳化方式，但是溶剂乳化可能会有化学溶剂的残留引起一定的毒性。 图7. 乳化蒸发技术 2.7. 超临界流体(SCF)技术 利用SCF技术制备脂质纳米颗粒的过程被称为超临界流体萃喷造粒(SFEE)技术 [ 9 ]。制备时有机溶液分散在水溶液中，通过高压均化器形成O/W乳液，从萃取柱的一端以恒定的流速引入O/W乳状液，而超临界流体(在恒定的温度和压力下)则以相反的流速引入，从O/W乳液中萃取有机溶剂，得到脂质纳米颗粒分散体，具体操作步骤见图8。 图8. 超临界流体技术
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user: 3. SLNs在化妆品领域的应用 皮肤包括表皮、真皮、毛囊、汗腺，是人类身体的外层覆盖物，是连接身体与外部环境的纽带。角质层(SC)是皮肤最外层的脂质层，可以阻挡一些外来物质的进入 [ 10 ]，因此角质层是药物和护肤品进入皮肤的主要屏障。已有的结果显示：SLNs可以克服皮肤屏障，提高活性物质的渗透性和生物利用度，使护肤品渗透到皮肤表皮深层 [ 11 ]，SLNs穿透皮肤的机制如图9所示。目前应用SLNs负载活性组分的化妆品主要应用于抗紫外线、抗氧化、补水保湿、抗皱等方面。 3.1. 光保护 适当日照对人体皮肤健康很重要，例如阳光能增加维生素D的合成，促进钙吸收等 [ 12 ]。但是长时间暴露于紫外线(UV)下会对皮肤产生多种损伤，导致色素沉着、皮肤弹性丧失 [ 13 ]。为了使皮肤免受紫外线的损伤就需要使用防晒产品。SLNs可作为新的防晒体系应用于防晒霜。一方面，负载防晒剂的SLNs通过提高防晒成分的稳定性和降低其释放速率和经皮吸收，从而降低防晒霜潜在的毒性；另一方面，SLNs的本身对紫外线具有散射作用(类似于二氧化钛粒子)。研究结果显示：经SLNs包覆后的防晒剂(如甲氧基肉桂酸辛酯(OMC)、二苯酮-3 (BP-3)和丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷(BMDBM)等)的光稳定性大大提高，防晒性能高于防晒剂和固体纳米脂质载体两者的加和，达到协同增效即“1 + 1大于2”的防晒效果 [ 14 ] [ 15 ]。 图9. 透皮作用机制 3.2. 抗氧化 近年来，抗氧化剂(AOs)在化妆品领域的应用越来越广泛，然而抗氧化剂(AOs)在应用过程中存在一些问题，比如：溶解性差、渗透性低、不稳定、生物利用度低等，这些问题限制了AOs的实际应用 [ 16 ]。为了提高抗氧化剂的溶解度以及生物利用度，纳米递送体系统被认为是解决AOs问题的合适载体。 研究已经证明SLNs可以提高皮肤渗透性，P7是一种由乙酰化DEETGEF7种氨基酸残基组成的多肽，通过刺激Nrf2依赖的抗氧化酶来保护细胞DNA。Suter等人用高压均质技术制备了SLNs-P7，成功将这种亲水性肽以稳定的形式传递到皮肤细胞，人体皮肤测试结果显示，SLNs-P7显著提高了P7的皮肤渗透率以及抗氧化能力 [ 17 ]。叶黄素是天然类胡萝卜素，具有抗氧化活性，可以用于皮肤损伤修复，但是叶黄素的溶解性很差，皮肤渗透性低，Mitri等人制备了包载叶黄素的SLNs，结果表明SLNs可以保护叶黄素不被紫外线降解，并且在一定程度上提高了叶黄素的皮肤渗透性和抗氧化活性 [ 18 ]。 有些活性物质对光、氧化、酸碱等比较敏感，由于化学性质不稳定限制了它们的应用。固体脂质纳米粒已经被证明可以增强活性物质的稳定性。虾青素(ASTA)是一种类胡萝卜素，具有很强的抗氧化活性，在化妆品方面具有很高的应用价值，但是天然虾青素水溶性差，化学性质不稳定，易受到环境的影响，为了提高虾青素的稳定，防止其分解 [ 19 ]。Li等人将ASTA包封于SLNs中制备了ASTA-SLNs，对ASTA-SLNs的稳定性进行了一系列的检测，ASTA-SLNs释放实验表明，SLNs不仅可以作为提高ASTA稳定性的载体，而且能控制ASTA的释放时间，实现ASTA的持续释放 [ 20 ]。 3.3. 抗皱 皮肤老化分为自然老化和紫外线引起的外在老化，光老化会使皮肤前胶原合成显著下调，诱导基质金属蛋白酶表达，导致皱纹形成 [ 21 ]。维生素A棕榈酸酯(Rpal)是维生素A的一种衍生物很容易被皮肤吸收，然后转换成视黄醇。视黄醇具有调节表皮及角质层新陈代谢的功效，能有效减少细纹和皱纹，修复皮肤老化 [ 22 ]。但是Rpal对氧化、热、光、水分和金属的不稳定性限制了它们的使用。Jeon等制备了一个负载Rpal的SLN系统，该系统用磷酸二酯(DCP)对SLNs表面进行修饰获得DCP mod -Rpal-SLN，体外透皮和体内抗皱结果表明，加入DCP mod -Rpal-SLN配方的化妆品能有效防止皱纹的形成 [ 23 ]。 3.4. 补水保湿 充足的水分是维持角质层(SC)屏障功能和皮肤组织正常生理活动的必要条件，使用保湿剂有利于改善皮肤的水合作用，维持皮肤正常生理功能。皮肤的水合作用主要依赖于天然保湿因子(NMF)，NMF存在于成熟的角质细胞中，可以结合外部环境中的水分，从而促进皮肤水化。而适当的递送载体能有效地向皮肤提供保湿剂，改善和延长皮肤的保湿时间，补充皮肤水分。研究显示，SLNs主要通过两种方式改善皮肤的水化状态：1) 在皮肤表面形成封闭的薄膜，控制皮肤水分蒸发的速率；2) 将能结合和保持皮肤水分的物质输送到角质层 [ 24 ]。 丝氨酸是NMF的主要成分，但是丝氨酸是一种亲水性氨基酸不易进入角质层，为了提高丝氨酸的皮肤渗透性，Barua 等人筛选了与角质层具有高亲和力的脂质制备SLNs-Ser，结果证明SLNs与角质层亲和力较高，能够有效地将丝氨酸输送到SC提高皮肤的水合作用，改善皮肤状态，此外也证明高亲和力脂质制备的SLNs可以作为皮肤保湿剂的有效载体 [ 25 ]。Wissing等人的体内研究表明，在传统的o/w面霜中添加4%的SLNs，4周后皮肤水化率增加31% [ 26 ]。Montenegro等人为了评价SLNs的保湿效果，将白藜芦醇(RSV)包载于NEs、SLNs和NLCs三种纳米载体中，检测皮肤水合作用，检测结果显示三种脂质纳米载体(SLNs > NLCs > NEs)均具有改善皮肤水化的能力，SLNs显示出高的皮肤水合作用 [ 27 ]。 3.5. 其他应用 除了以上应用，SLNs还被用于化妆品其它方面，如用于延长活性物质在皮肤表面的储存时间，治疗色素沉着等。二乙酰胺(DEET)是驱虫产品中常用的活性物质，但是DEET系统吸收较快，为了延缓经皮渗透速度，延长DEET在皮肤表面的储存时间，Puglia等人研究了SLNs对DEET渗透性的影响，体外实验结果表明，与乳液相比，SLNs能显著降低DEET的皮肤渗透率 [ 28 ]。有研究发现，香奈尔(Chanel)的香水能持久芬芳主要是延长了香料从固体脂质基质中释放的时间，其中乳剂中的香水6 h后完全释放，而SLNs中的香水仅释放75% [ 29 ]。对苯二酚(HQ)是一种常用的抗色素沉着剂，但是HQ容易氧化，使用时皮肤渗透性低并且会产生严重副作用 [ 30 ]。为此Ghanbarzadeh等人制备了SLNs负载HQ，以克服上述缺陷。结果表明，SLNs提高了HQ的稳定性、皮肤渗透率以及生物利用度，是治疗色素沉着的有效方法 [ 31 ]。
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user: 4. 总结展望 综上可以看出，SLNs制备技术已日趋成熟，一些技术如高压均质技术由于不使用有机溶剂，并且可以实现大规模生产，受到越来越多的关注。与脂质体、聚合物纳米颗粒、纳米乳剂等载体系统相比，SLNs具有以下优势，适于作为化妆品有效成分的递送载体：1) 组成SLNs的脂质多是皮肤结构中的类似的成分，使其与皮肤的相容性更好；2) 可增强活性化合物在角质层的渗透性；3) 对所负载的活性成分具有保护作用，使之免受外部的变化造成的降解作用；4) 可以通过制备不同性质的SLNs实现对所负载的活性成分的控制释放；5) SLNs还可以起到闭塞剂的作用，从而增加皮肤的含水量。应该看到，SLNs在应用过程中也存在一些不足，如储存过程中SLNs存在多态性的转变、所负载的活性物质容易突释等问题。但是随着技术的进步，相信SLNs在化妆品领域会有更广阔的应用前景。
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user: 摘 要 为缓解能源危机问题，近年来锂离子电池作为一种新能源得到了长足的发展。正极材料是决定锂离子电池性能的关键，吸引了大量科研人员对其展开研究，三元材料因其性能远优于单一组元的正极材料而备受关注。本文综述了三元正极材料的发展历程及其结构与反应机理，归纳比较了主流的制备方法及其对三元材料结构与性能的影响，概述了进一步提高三元正极材料性能的最新研究进展，对于开发制备高性能三元正极材料具有参考价值。 关键词 :锂离子电池，镍钴锰三元正极材料，制备方法，改性研究 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 自1990年SONY公司成功研发出锂离子电池并将其商业化开始，锂离子电池因高比容量、长循环寿命、安全性好、无污染等优点备受关注。现如今面临的能源危机与环境问题日益严峻，国家十分重视新能源领域的发展。 锂离子电池作为新能源已在多个领域得到广泛应用，主要集中在3C市场与动力市场。3C市场主要包括手机、电脑、相机、无人机等领域。在智能化时代，3C产品更替速度快，此类产品的需求量日益攀升。此外，锂离子电池在动力市场的发展也十分迅猛，自2014年国家发布《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》起，电动汽车的数量便显著增长。据统计，2019年全国新能源汽车保有量达381万辆，较去年增长46.05%。 虽然近年来锂离子得到了长足的发展，但在实际应用中仍存在一些问题，如：容量偏低及倍率性能差。如今生活节奏加快，人们追求更高容量以及可实现快速充电的锂离子电池。其次，可使用寿命短，循环性能差导致电池寿命不长，需要研发出使用周期更长的锂离子电池来减少对镍、钴、锂等不可再生资源的消耗。再者，锂离子电池的环保性问题也不容小觑，尤其是在倡导绿色环保理念的今天，要尽量减少锂离子电池在制备及回收过程中产生的污染物。 锂离子电池这些现存的问题不容忽视，依据其作用机理可以了解到，正极材料决定整体性能。因此，开发出高性能的正极材料是继续推动锂离子电池发展的关键。三元正极材料(LiNi 1−x−y Co x Mn y O 2 )作为21世纪一种新兴的锂电材料，因其聚集了Ni、Co、Mn单一组分电极材料各自的优点，有望成为未来锂电正极材料的主力军。本文综述了三元正极材料近年来的研究现状，对其结构与反应机理进行了分析，归纳比较了最新的制备及改性方法，并对三元正极材料现存的挑战及未来的发展方向进行了讨论。
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user: 4. 三元正极材料的改性研究 尽管三元材料的电化学性能明显地优于只含Ni、Co、Mn单一组分的正极材料，但其自身仍存在一些不足，比如：阳离子混排度高、表面锂化物含量过高、高压下循环稳定性差等，目前主要通过离子掺杂与表面包覆的改性手段来改善这些问题。 4.1. 离子掺杂 离子掺杂的种类繁多，如：Fe、Mg、Al、Cr、Mo、V、Zr、F等 [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]。通过向三元材料中掺入一些离子半径较大的元素可有效的抑制Ni、Li混排，进而改善三元材料比容量及循环性能。 Mi等 [ 43 ] 采用铁作为掺杂元素，通过共沉淀法合成出了Li(Ni 0.35 Co 0.3−x Mn 0.35 Fe x )O 2 。实验表明，Fe的掺入不会破坏层状结构，同时可以降低Ni、Li混排。电化学测试表明，当Fe的掺入量x = 0.03时，可显著地提高材料的比容量。在0.1 C倍率下，Li(Ni 0.35 Co 0.27 Mn 0.35 Fe 0.03 )O 2 的平均放电比容量可达199.6 mAh/g。此外，钒被认为是一种很合适的掺杂元素，Lu等 [ 44 ] 采用VOC 2 O 4 作为掺杂剂，通过固相反应法制备出了Li 1.2 Mn 0.52−x/3 Co 0.08-x/3 Ni 0.2−x/3 V x O 2 。当V的掺杂量x = 0.015时，在0.1 C倍率下，首次放电容量可达253 mAh/g。除了V离子半径较大可以抑制了Ni、Li混排之外，V还具有+4、+5的化学价态，两种价态间的快速转换提高了电导率。 4.2. 表面包覆 由于正极材料是直接暴露在电解液当中的，随着Li + 持续地嵌入脱出，电极材料会不断受到电解液的腐蚀作用，逐渐在三元材料表面生成一层锂化物，严重影响其电化学性能。为解决锂化物含量过高的问题，尝试对三元材料进行表面包覆。 三元材料的表面包覆，可以通过直接将包覆物覆盖在其表面的方式实现。Li等 [ 42 ] 采用简便的湿化学方法直接将锆包覆在LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 表面。X射线能谱分析(EDS)图(图6(a))及透射电镜(TEM)图(图6(b))表明，一部分Zr元素均匀的分布在晶格之中，另一部分Zr留在材料表面，形成一层均匀涂膜。Zr在晶格内部与表面的双重作用，不仅降低了Ni、Li混排，稳定了晶格；同时减少了LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 与电解液的接触，抑制了界面反应。使其在1 C倍率下，经过100次循环，仍具有92%的容量保持率，高于未包覆材料75%的容量保持率；即使在10 C高倍率下，也可以提供107 mAh/g的放电容量，远高于未包覆材料28 mAh/g的放电容量。此外，SiO 2 、TiO 2 、Al 2 O 3 、ZnO、ZrO 2 等 [ 45 ] - [ 51 ] 也被报道可以作为三元材料表面包覆物，表2总结了不同包覆物的三元材料电化学性能。 另外，还可以通过去除剂来除去三元材料表面的锂化物，从而生成稳定的包覆物。Liu等 [ 52 ] 以硅酸(H 2 SiO 3 )作为去除剂来除去LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 表面的锂化物，并在其表面生成了一层连续坚固的Li 2 Si 2 O 5 层。当H 2 SiO 3 浓度为1.0wt%时，制备的LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 在0.1 C倍率下表现出213.9 mAh/g的初始放电容量；10 C高倍率下，初始放电容量可达121.6 mAh/g。Jo等 [ 52 ] 采用磷酸(H 3 PO 4 )作为去除剂，在Li(Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 )O 2 表面成功包覆了一层小于10 nm的Li 3 PO 4 光滑纳米层。H 3 PO 4 的包覆显著改善了Li(Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 )O 2 的循环稳定性，当其浓度为1.0 wt%时，1 C倍率下，初始放电容量可达167 mAh/g，且1000次循环后，仍具有95.6%的容量保持率(如图6(c)所示)。 图6. Zr包覆LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 的(a) EDS图及(b) TEM图(引自文献 [ 42 ])；(c) Li 3 PO 4 包覆的Li(Ni 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 )O 2 在1 C倍率下的循环稳定性(引自文献 [ 52 ]) Table 2 Electrochemical properties of ternary material with different coating 三元材料 包覆物 实验 初始放电容量 循环性能 参考文献 NCM622 TiO 2 1.共沉淀法制备NCM622 2.通过原子层沉积技术为其包覆厚度~5 nm的TiO 2 层 0.1 C倍率下，187.7 mAh/g 1 C倍率下，经过100个循环，具有85.9%的容量保持率 [ 45 ] NCM622 Al 2 O 3 通过简单的液相包覆方法在成品NCM622表面包覆Al 2 O 3 0.1 C倍率下，180.2 mAh/g 1 C倍率下，经过100个循环，具有95.2%的容量保持率 [ 46 ] NCM622 SiO 2 采用湿化学方法在成品NCM622表面包覆了厚度<10 nm的SiO 2 层 0.1 C倍率下，175.7 mAh/g 0.5 C倍率下，经过50个循环，具有97%的容量保持率 [ 51 ] NCM811 Zr 通过湿化学法直接将Zr包覆在NCM811表面 0.1 C倍率下，201 mAh/g 1 C倍率下，经过100个循环，具有92%的容量保持率 [ 42 ] NCM523 ZrO 2 1.共沉淀法制备NCM523 2.通过原子层沉积技术为其包覆~1 nm的ZrO 2 层 0.1 C倍率下，216.5 mAh/g 5 C倍率下，经过60个循环，具有88.1%的容量保持率 [ 48 ] NCM523 ZnO 1.共沉淀法制备NCM523 2.通过原子层沉积技术为其包覆约8层原子层的ZnO 0.1 C倍率下，238.1 mAh/g 2 C倍率下，经过60个循环，具有91.5%的容量保持率 [ 49 ] NCM111 石墨烯 1.溶胶凝胶法制备NCM111 2.通过热还原氧化石墨烯与NCM111的超声混合物制备石墨烯包覆的NCM111 0.2 C倍率下，223.9 mAh/g 经过50个循环，保持198.5 mAh/g的容量 [ 50 ] NCM622 MOF衍生物 通过机械化学和热处理在NCM622表面包覆了5~7 nm厚的NH 2 -MIL-53涂层 0.2 C倍率下，214.6 mAh/g 1 C倍率下，经过100个循环，具有92.7%的容量保持率 [ 47 ] 表2. 不同包覆物的三元材料电化学性能
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user: 5. 总结 锂离子电池性能关键在于正极材料，而镍酸锂、钴酸锂、锰酸锂这类只含单一金属元素的正极材料逐渐不能满足人们对高性能锂离子电池的追求。三元正极材料的出现，协同了Ni、Co、Mn三种元素各自的优点，显著提升了电极材料的比容量、循环性及倍率性能。且三元材料的制备方法多样，例如：固相反应法、共沉淀法、溶胶凝胶法、喷雾热解法、模板法等。但这些制备方法仍需进一步改进，比如提高制备效率、降低成本、减少污染等。此外，三元材料本身也存在一些不足，例如Ni、Li混排严重，表面锂化物含量过高、高压性能差等。 三元材料被认为是传统正极材料的优良替代品，满足现如今3C市场以及动力市场对锂离子电池性能提出的新要求。因此，我们仍需继续探究其结构与反应机理；改善现有合成方法，探索系统化及工业化的制备技术；优化元素掺杂、表面包覆等改性手段，努力克服三元材料本身的不足。让这一21世纪新兴的电极材料发挥其巨大潜力。
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user: 摘 要 本文系统阐述了特殊浸润性仿生材料的研究进展，从独特的生物实例到相应的理论认识，从概念验证到材料制备再到实际应用。然而表面浸润性不仅仅包含亲疏水和亲疏油，还应考虑固液气相间相互作用的环境，其中涉及到许多的表面参数。对于超浸润性材料的制备，合成低成本材料，开发大规模制备工艺，实现重要的多功能化，考虑实际的应用场景，材料的综合稳定性等因素都会影响最终的结果。 关键词 :特殊浸润性，仿生材料，亲疏水性，亲疏油性 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 源自于大自然，具有特殊浸润性的表面在自然界随处可见，如图1所示，出淤泥而不染的荷叶，在水上自由漂浮的水黾，沙漠中收集饮用水的甲壳虫，同时相似的还有壁虎的脚掌，苍蝇的眼睛，蝴蝶的翅膀等，生物表面的这些特性都和其自身的浸润性有关。 图1. 自然界特殊浸润性表面。(a) 玫瑰花瓣 [ 1 ]；(b) 荷叶表面 [ 2 ] [ 3 ]；(c) 壁虎脚掌 [ 4 ]；(d) 甲壳虫背部 [ 5 ]；(e) 蝴蝶翅膀 [ 6 ]；(f) 苍蝇眼睛 [ 7 ]；(g) 水黾脚 [ 8 ]；(h) 水稻叶子 [ 9 ] 自20世纪90年代德国科学家首次观察到荷叶表面的微观结构起，陆续有人提出荷叶的疏水现象是由其表面上的微米级乳突以及表面蜡状物共同引起的。随着对荷叶表面微米结构进一步分析发现，荷叶表面微米级乳突上还存在纳米结构，这种微米与纳米结构同时存在的二元结构才是荷叶表面“自清洁”的根本原因。随着超疏水材料研究的深入，越来越多的人得到相同的结论：在微纳分级结构和低表面能同时存在时，材料表面可以获得较好的疏水性能。从此，浸润性材料的研究开始爆发式地发展。 关于特殊润湿性这个宏观的概念，主要是用于描述以水和油为主的液体在固体表面上发生的一种相互作用。如图2所示，其中液体的种类、材料表面以及发生特殊浸润性现象的环境(空气环境，水下环境，油下环境)的不同，都会对它们之间的相互作用影响很大，亲疏水和亲疏油现象在不同的环境中也会以不同的方式表现出来，使得特殊浸润性变成一个把传统亲疏水囊括并系统化的一个复杂科学。从自然界中的特殊浸润性表面得到有效借鉴，人为定向的模仿制备相类似的生物表面也成为了科学界的突破方向之一，特殊浸润性仿生材料应运而生并迅速得到实现和不同程度的应用。 当今时代，浸润性材料在包括现代国防军工在内的各种高技术领域及各种工业行业、环保及日常生活用品等领域中均已有极为重要而广泛的应用。材料的表面超疏水化及超疏水材料的研究已经成为材料科学领域内的最热门研究领域之一，并作为一门基础科学同时推动着其他研究的逐渐深入，为全世界学术和产业发展注入强劲动力。 图2. 表面可能发生的润湿性状态 [ 10 ]。固体表面润湿性在空气中通常表现为四种基本状态(如圈内所示)，包括亲水性(HL)、疏水性(HB)、亲油性(OL)和疏油性(OB)。它们的结合将在空气中产生四种可能的极端状态，即超亲水(SHL)、超疏水(SHB)、超亲油(SOL)和超疏油(SOB)。当空气变成水或油时，有四种可能的极端状态：水下超疏油(WSOB)、水下超亲油(WSOL)、油下超疏水(OSHB)和油下超亲水(OSHL)
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user: 4. 研究目的和意义 浸润性材料在包括现代国防军工在内的各种高技术领域及各种工业行业、环保及日常生活用品等领域中均有极为重要而广泛的应用。材料表面的超疏水化及超疏水材料的研究已经成为材料科学领域内的最热门研究领域之一，为全世界学术界和产业界所重视。 4.1. 金属防腐上 现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%，超疏水的金属表面可以起到很好的表面防腐效果.在金属的表面构筑一层疏水涂层材料，隔绝金属与外界的接触，或者利用复合的方式制备一种具备疏水结构的复合表面，得到疏水性能的同时达到可以应对外界环境中的酸碱盐和其他机械碰撞所带来的破坏。在国外许多铝铁碳钢等金属以及合金表面都会用超疏水膜来修饰以提高其防腐蚀性。在海洋中工作的军事舰船、潜艇等表面，经常会被海生物附着，影响航速还会腐蚀船体，为了解决这一问题，段辉等人将PTFE掺杂到醇溶性氟化聚合物与有机硅溶胶中，研究了该混合物的复合表面，形成微米级的PTFE粒子和纳米级二氧化硅粒子复合的粗糙结构，再经氟化聚合物交联固化后，得到涂层力学性能较好的超疏水表面，该表面的分级结构与荷叶表面的分级结构非常类似，力学性能较好。可望广泛应用于国防领域中。 4.2. 透明自清洁涂层 通过在透明玻璃表面构筑一层疏水涂层，可以使其在水环境中获得自清洁能力，在不影响玻璃制品的透明性能的同时更使得其具备一定的疏水性能 [ 51 ]。超疏水性透明涂层由于具有独特的表面性能；在建筑玻璃、汽车和飞机挡风玻璃、卫星天线等方面具有重要的应用前景。由于涂层具有较高的疏水性，冰雪等很难在其表面附着，同时这种超疏水性涂层由于表面具有一定的粗糙度，涂层的表面层中会存在一层空气膜，若用于轮船、潜水艇等外壳，能够大大降低运行过程中壳体与水之间产生的阻力。 4.3. 催化化学 疏水催化剂主要应用于反应物、产物或反应介质中有水的一些反应，包括氢–水液相催化交换、氢氧复合、有机物的低温氧化、NOX选择催化还原和含NH 3 废水的处理等。反应在室温或者略高于室温的条件下进行时，能耗更低；对一些反应，疏水催化比亲水催化有更高的选择性。制备超疏水的催化剂可以避免活性主分在液态环境下中毒，从而延长使用寿命，提高催化效率 [ 52 ]。 4.4. 生物医疗 人工植入的材料会因为致病菌和人体体液成分的附着发生失效，而通过浸润性涂层或者材料的引入可以有效地解决这个难题，使得人工植入物长期稳定地停留在人体内，发挥相应的功能。Elena [ 53 ] 团队通过超快激光表面微纳处理技术使得钛合金材料表面获得较好的超疏水性，并通过研究两种致病菌的表面附着情况得到：该浸润性表面可以控制附着细菌的类型。该表面促进了黄金色葡萄球菌的附着，但完全抑制了铜绿假单胞菌的附着。Truong [ 54 ] 团队研究了具备微纳结构的钛合金表面四种细菌的附着情况，实验发现这些细菌优先附着于相邻微米结构的底部，而不会附着在顶部区域。 4.5. 油水分离 对于新型超疏水表面材料而言，其中有一分部不仅能够疏水，而且对油有良好的浸润性。这种超疏水性材料可以用来油水分离，目前石油泄露屡次发生，解决这类问题迫在眉睫。Seeger团队用电化学沉积法制备了一种超疏水超亲油纺织材料 [ 55 ]，该表面对各种有机化合物表现出一定的选择性，与传统的活性炭吸附剂相比，后者可以在简单的低压蒸馏后重复使用。 4.6. 建筑用材 超疏水陶瓷材料的应用范围越来越广，随着各类功能陶瓷的研究开发，已经初步应用到社会生活的各个方面。但是由于疏水陶瓷材料在生产难度和数量上的限定难以达到较大程度的工业化生产。而且疏水陶瓷材料在苛刻环境例如高温、强酸、强碱、盐和其他机械干扰下的稳定性一直是难题。
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user: 5. 结束语 本文系统阐述了特殊浸润性表面的研究进展，从独特的生物实例到其理论认识，从概念验证到材料制备再到实际应用，全面地介绍了特殊浸润性材料。然而表面浸润性是一个复杂的科学问题，涉及到表面的许多参数，机理问题的解释还需要更多更系统的结论。尤其当新发现的表面浸润现象，对传统的概念或者结论提出挑战之时，理论和研究仍应该逐步地推进，且浸润性材料在大面积实际推广应用之前仍需要进行大量的探索。对于65˚可能是亲水性和疏水性之间的新临界点，Wenel方程该何去何从？独特的表面形貌，具备一定曲率的表面也给浸润性现象的解释带来了一些新的问题。对于超浸润性材料的制备，仍需要进一步的探索：合成低成本材料，开发大规模制备工艺，实现重要的多功能化；另外考虑到实际的应用场景，材料的综合稳定性仍然是一个巨大的挑战。 此外，必须明确的是在表面浸润性方面，在液体或气体方面的研究与固体表面的研究同等重要。液/液/固界面，如水/油/固界面，已成为该领域的一个新分支。最近，Aizenberg的团队报道了一种具有“全能表面”，这给了我们一个超浸润性的新视角，这种超浸润性来自于实际应用和基础科学。除了具有超浸润性的二维表面之外，对一维表面如纤维或沟道的研究也刚刚开始。同时，人造表面将成为表面科学和纳米技术研究的热点之一，特别针对复杂的实际情况下，具有环境稳定性的特殊浸润性或智能表面。向自然学习是我们材料表面设计和制备的基本准则。而且自然界中存在着许多神秘的浸润现象，这些现象将启发我们去理解这些独特浸润现象背后的主要机制，并开发新型的界面材料。 毫无疑问，表面超浸润性的研究加速了界面化学和表面涂层技术的急剧发展。表面特殊浸润现象的研究属于基础科学探索，那些针对超浸润性表面的研究同样可以对其他领域产生很大的影响，如表面图案化、微反应器、生物传感器、冷凝、传热等。以超疏水表面为例，近年来高粘性超疏水表面被提出是一个平台，可以对无机、有机、生物物种，如大分子、纳米颗粒、纳米线和细胞等多种材料进行表面图案化，进而改变较小颗粒结构界面间的相互作用，达到相应的应用效果。且不同的物理化学过程都伴随着界面间的相互作用，特殊浸润现象的深入了解，对于不同反应过程中的原位分析和机理解释都具有非常重大的意义。因此特殊浸润性材料的开发和研究，不仅可以推动自身材料的发展和应用，更能作为有效的基础研究对象，为解决其他研究领域的共同问题也提供了参考。
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user: 摘 要 区熔硅单晶因其高电阻、高少子寿命的优点，成为电力电子器件制造中不可或缺的半导体材料。本文首先对区熔硅单晶生长的机理进行探究，然后得出了解决多晶棒出刺问题的工艺。 关键词 :区熔法，硅单晶，多晶棒，化刺工艺 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 现代社会，芯片变得越来越重要了，它无处不在，它是现代工业的核心；目前，芯片产业链包含芯片设计，芯片制造，芯片封装测试等三个部分，其中芯片制造是一个复杂而精细的过程，制造芯片需要用到许多材料，而由硅单晶加工的硅片是芯片制造的最基础材料。目前，拉制硅单晶有两种方法，一种是直拉法，另一种是区熔法。由于拉制过程中，区熔法不接触坩埚、没有沾污，相比直拉法来说，区熔法拉制的单晶具有高电阻、高少子寿命的优点。因而区熔法拉制的单晶广泛应用于电力电子器件，如功率二极管、晶闸管、结缘栅双极型晶体管、栅极可关断晶体管等 [ 1 ]。 区熔法生长单晶硅时，熔区悬浮于多晶硅棒和下方生长出的单晶之间，所以也称为悬浮区熔法，如图1所示 [ 2 ]。多晶棒和单晶以一定的速度往下移动，线圈和熔区固定在一定的位置，线圈通过高频持续地把能量传递给多晶棒，从而使多晶棒下端保持熔化状态。在这个过程中，多晶棒端面容易产生尖刺(未熔化的多晶)，如果不及时把端面的尖刺处理，不仅会引起打火，从而影响单晶寿命；而且严重的时候会引起线圈高压跳，导致单晶生长终止。本文探讨了多晶棒出刺的机理并提出了消除多晶棒尖刺的工艺。 图1. 区熔硅单晶生长基本原理
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user: 2. 机理探讨 导体在电磁感应的作用下会产生电涡流，感应加热就是利用这种涡流效应来加热物体。当闭合回路中的磁通量发生变化时，在闭合回路就产生感生电动势，产生感生电动势的大小为 [ 3 ]： e = − d ∅ / d t ，其中 ∅ 为磁通量，t为时间； 当导体中通有电流时，导体便会产生热量，产生热量的大小与电流的平方，电阻的大小，及通电时间成正比。用公式描述为： Q = i 2 R t ，其中Q为生成的焦耳热，i为电流强度，R为导体的电阻，t为时间； 对于区熔单晶炉高频感应加热，线圈内通以高频交流电，从而感生出相同频率的磁场，由于磁场也是时间的谐波函数，在多晶硅棒中将会产生电涡流，由于多晶棒存在着电阻，所以会产生很多的焦耳热，使其自身温度迅速上升，从而使多晶棒融化。 将交流电流通入圆环形导体或螺旋线圈时，电流将会分布在线圈导体的内侧表面，这种现象叫做圆环效应。由于圆环效应的存在，线圈表面的磁场不是均匀分布的，线圈中心处磁感应强度高，线圈边缘处磁感应强度低，线圈表面磁感应强度呈现梯度分布。对应的，多晶料棒中心获得的感应热量高，多晶料棒边缘获得的感应热量低。同时，线圈和多晶棒还存在耦合效率的问题，当线圈和多晶棒耦合的好时，多晶棒获得的热量多，反之，多晶棒获得的热量少。这样的话，多晶棒边缘容易产生由于热量不够而熔化不了的现象，从而产生多晶棒尖刺。
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user: 3. 实验 本实验通过改变拉晶条件和工艺参数来获得多晶棒化刺的最佳工艺，具体方法是设计合适形状的线圈，寻找最佳的多晶转速、长晶功率等工艺参数。本实验选用丹麦FZ-35型区熔炉，多晶料直径118~120 mm，用外径240 mm、内径32 mm的铜胚做成不同形状(台阶数量，台阶直径)的线圈作为备用实验线圈。 本实验拉晶工艺过程如下：(1) 装炉；将多晶料固定在炉内上轴，籽晶固定在炉内下轴，抽真空，充氩气。(2) 预热，用石墨环预热多晶料。(3) 引晶，缩细径排除位错。(4) 放肩、等径，调整上下轴拉速，将单晶直径变大到目标直径。(5) 收尾，停气。
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user: 4. 结果与讨论 线圈形状如图2所示，为了获得高频电流，线圈法兰需要跟电极桶相连接。线圈法兰处的表面有一条沟槽将线圈正负极分开。由于尖角效应，沟槽处产生很强的磁感应强度。为了平衡多晶料棒断面的磁感应强度，需要分别在沟槽对面以及垂直方向设计三个贯穿线圈厚度的缝，称为主缝，左右副缝。同时为了避免线圈圆环效应引起的多晶棒出刺，我们可以在制作线圈时在其表面引入圆环型台阶。台阶实际上相当于线圈表面的尖角，由于尖角效应，电流会聚集在尖角附近。 表1表示在炉内分别安装台阶数为3台、2台、1台、无台阶的线圈，线圈其他规格参数均一样，分别统计放肩10次多晶料出刺的次数；表2表示在炉内安装两台阶的线圈，外台阶直径分别为115 mm、130 mm，线圈其他规格参数均一样，分别统计放肩10次多晶料出刺的次数； 图2. 感应线圈 Table 1 The relationship between step number and mel 线圈台阶数 成功次数 化料效果 3台 4 一般 2台 8 良好 1台 3 较差 无台阶 0 非常差 表1. 台阶数与化料效果的关系 Table 2 The relationship between step diameter and mel 线圈外台阶直径 成功次数 化料效果 115 mm 9 好 130 mm 1 差 表2. 台阶直径与化料效果的关系 从上表1实验结果可知，由于台阶的作用，台阶附近磁感应强度增加，线圈边缘获得的感应热量增加，有利于增加多晶棒化料效果；同时线圈做成两阶台阶化料效果最好，这可能跟两台阶线圈能给多晶料端面提供更合适的磁场强度梯度并因此获得了更好的耦合效果有关。表2的实验结果表明外台阶直径需要跟多晶料直径接近化料效果好，这是因为台阶直径跟多晶料直径接近能增强线圈和多晶料的耦合效果。 表3中工艺1表示当多晶棒出尖刺后，并且尖刺部分旋转到主缝附近时，采用降低多晶料转速并不断在尖刺通过主缝后改变多晶料旋转方向并且让发生器工作设定点降低1%~5%；工艺2表示当多晶棒出尖刺后不改变多晶料转速也不改变旋转方向并且不改变发生器工作设定点。分别统计多晶料出刺10次线圈化刺成功的次数。 Table 3 The relationship between process and mel 工艺条件 成功次数 化刺效果 工艺1 9 好 工艺2 2 差 表3. 工艺参数与化刺效果的关系 从表3可以看出，工艺1具有更好的化刺效果，这是因为，由于主缝附近有很强的磁感应强度，当多晶棒出尖刺后，并且尖刺部分旋转到主缝附近时，采用降低多晶料转速并不断在尖刺通过主缝后改变多晶料旋转方向的办法，让尖刺反复在主缝附近经过，这样尖刺可以获得尽可能多的热量，因而可以更容易把尖刺熔化掉。同时，通过让发生器工作设定点降低1%~5%，使熔区腰部变粗的办法，可以增加线圈和多晶棒的耦合效果，这样多晶棒获得的热量增加，尖刺部分获得的热量同样会增加，这样尖刺更容易熔化。
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user: 5. 结论 1) 感应线圈引入两阶台阶，外台阶直径跟多晶料直径接近，有利于防止产生多晶棒尖刺的现象，多晶棒化料效果好； 2) 当多晶棒出尖刺后，并且尖刺部分旋转到主缝附近时，我们可以采用降低多晶料转速并在尖刺通过主缝后不断改变多晶料旋转方向的办法，可以把尖刺熔化掉； 3) 通过让发生器工作设定点降低1%~5%，使熔区腰部变粗的办法，可以增加线圈和多晶棒的耦合效果，多晶棒上尖刺更容易熔化。
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user: 摘 要 目的：了解云南省大理州捕获的褐家鼠中戊型肝炎病毒(Hepatitis E Virus， HEV)感染流行率。方法：采用逆转录巢式聚合酶链反应(RT-nested PCR)技术及组织病理学观察(H.E.)，对大理州55份褐家鼠组织样品进行检测。结果：本次实验检测55份褐家鼠组织样品，其中肝脏中HEV阳性率为18.1% (10/55)，肾脏中HEV阳性率为10.9% (6/55)，且均无性别差异。组织病理学观察发现HEV感染会引起鼠组织损伤。结论：云南省大理州褐家鼠中存在戊型肝炎病毒感染，这将有利于中国戊型肝炎病毒的了解与防治。 关键词 :戊型肝炎病毒，逆转录巢式PCR，组织病理学 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 戊型肝炎病毒(Hepatitis E Virus， HEV)是急性肝炎的主要病原体之一，其发病率居于急性病毒性肝炎之首 [ 1 ]。世界卫生组织(WHO)数据显示全球每年有2000万人感染HEV，其中死亡患者约7万人，在孕妇中致死率高达25% [ 2 ]。HEV属于肝炎病毒科，正肝炎病毒属，是一种准包膜单链RNA病毒，有八种基因型(HEV 1-8)和一个血清型，可感染多种哺乳动物 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。其中HEV1和HEV2只感染人类 [ 6 ]，HEV3、HEV4和HEV7为人畜共患基因型，可感染家猪、鹿、野猪和人类等 [ 7 ]，HEV5和HEV6从日本野猪中分离得到 [ 8 ]，从骆驼中分离得到的是基因型HEV-7和HEV-8 [ 9 ]。 正肝炎病毒属可分为4种，包括感染人类的正肝炎病毒A (HEV-A)，在鸡中发现的正肝炎病毒B(HEV-B)，在大鼠和雪貂中发现的正肝炎病毒C (HEV-C)，以及在蝙蝠中发现的正肝炎病毒D (HEV-D)。HEV-C，也被称为鼠戊型肝炎病毒，与HEV-A的序列同源性约为55%~60% [ 10 ]。过去十年中，在兔子、雪貂、貂、狐狸和驼鹿身上发现了越来越多的HEV类病毒 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]。鼠戊型肝炎病毒最早在德国发现，随后在美国、越南、印度尼西亚和中国的鼠类中均检测到这种病毒 [ 11 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]。近年来，有研究报道鼠戊肝病毒在世界范围内的鼠群中流行率较高 [ 19 ] [ 20 ]。在中国云南省大理州的牛、山羊和猪中HEV感染阳性率较高，分别为37.1%、74.1%和33.3% [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]。然而，戊型肝炎病毒在云南家鼠中的感染情况尚不清楚，本文对大理地区戊肝病毒感染情况进行了初步调查。
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user: 2. 材料和方法 2.1. 样本收集 褐家鼠(成年雄性，18~22 g，n = 30；成年雌性，18~22 g，n = 25)由工作人员于2015年在大理地区某农村收集。采集新鲜的褐家鼠肝脏和肾脏，一半置于−80℃保存备用，一半浸泡于福尔马林溶液中备用。 2.2. 主要试剂 RNAiso Plus、逆转录酶(Rtase M-MLV)、RNA酶抑制剂、实时荧光定量PCR试剂(SYBR R Premix Ex TaqTM II)均购自宝生物工程(大连)有限公司。 2.3. RNA的检测与定量 使用TRIzol®试剂盒(Invitrogen，美国)，按照试剂盒使用说明书分离肝脏和肾脏的总RNA。采用实时逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测鼠戊型肝炎病毒RNA。RT-PCR采用逆转录酶试剂盒(AMV，Takara，日本)进行。 2.4. HEV组织病理学分析 将鼠肝脏和肾脏组织在固定液中固定修整、经过梯度酒精脱水、置于37℃的透明液1 h，浸泡到石蜡中。在石蜡中包埋冷却后，于切片机进行切片，烘干备用。将组织切片浸泡到透明液I、II、III中37℃各1 h，切片经过梯度酒精进行复水，然后浸泡到苏木精中染色4 min，再浸泡到1%盐酸乙醇中分化8 s。将切片浸泡到0.5%氨水中8 s进行反蓝，然后浸泡到伊红中染色8 s复染，再于梯度酒精中进行脱水，浸泡到37℃透明液I、II中各20 min。将载玻片浸泡在透明载玻片用中性树胶密封，检查，并在显微镜下观察组织病理学变化及拍照 [ 24 ]。 2.5. 统计分析 采用GraphPad Prism 5软件对实验数据进行统计分析。采用Wilcoxon配对检验确定两组间差异的显著性，在本试验中，以0.05的概率水平(P < 0.05)为差异有统计学意义。
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user: 3. 结果 3.1. 褐家鼠中HEV RNA阳性率 为了了解戊型肝炎病毒在褐家鼠中的感染率，采用逆转录聚合酶链反应(RT-nPCR)对云南省55例褐家鼠(雌性25例，雄性30例)的肝脏及肾脏组织的RNA进行了检测，如图1所示。结果显示肝脏中检测为HEV阳性为10例，阳性率为18.1% (10/55)，肾脏中HEV阳性9例，阳性率为10.9% (6/55)，这揭示了HEV感染在褐家鼠中高度流行。 图1. 褐家鼠肝脏和肾脏组织中HEV RNA阳性率 3.2. HEV感染在褐家鼠中无性别差异 在30例感染HEV的雄性褐家鼠肝脏中发现，HEV RNA阳性为7例，阳性率为23.3% (7/30)，在25例感染HEV的雌性鼠肝脏中，5例检测为阳性，阳性率为24% (6/25)，且雄性与雌性之间无显著差异(P = 0.3385)。在肾脏组织中，雄性HEV RNA阳性为4例，阳性率为13.3% (4/30)，雌性有三例检测为RNA阳性，阳性率为16% (4/25)，且雌性与雄性之间无显著差异(P = 0.0704)。因此，肝脏和肾脏的HEV RNA阳性率在性别上无显著差异，如图2所示。 图2. 褐家鼠HEV RNA在不同性别大鼠组织的阳性率 3.3. 组织病理学观察(H.E.) 采用病理学观察方法检测感染鼠肝脏和肾脏中是否存在炎症反应，从而进一步了解HEV感染可能引起组织损伤。结果显示大鼠组织出现肝脏炎症浸润，出现多核巨细胞；肾脏出现肾小球炎，肾小管炎，如图3。这揭示了戊肝病毒的感染会引起组织损伤。 图3. 感染鼠肝脏及肾脏组织病理学观察
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user: 4. 讨论 啮齿动物已被证明易受多种戊型肝炎病毒感染，因此可能是人类和家畜的潜在感染源 [ 25 ]。在日本的一项研究中，来自猪场的56只棕色大鼠(褐家鼠)中有10只对戊型肝炎病毒呈阳性反应，此外，棕色大鼠已被证明有自己独特的戊型肝炎病毒种类，即大鼠戊型肝炎病毒 [ 26 ]。作为一种新兴的与HEV相关的病原体，鼠戊型肝炎病毒首次在德国的一只挪威大鼠中被检测到 [ 15 ]。目前，在不同的国家均发现存在这种病毒，如德国、越南和美国等 [ 15 ] [ 16 ] [ 18 ]，这提示戊肝病毒感染在世界范围内的鼠类中广泛存在。 在本研究中，我们调查了来自中国云南省大理州褐家鼠中戊肝病毒的流行情况。结果发现在鼠的肝脏及肾脏中均有较高的阳性率，且无性别差异。组织病理学分析也显示肝脏及肾脏组织中有组织损伤，这些数据有力地证明了鼠HEV感染存在较高的风险高。综上所述，在云南省大理州，戊肝病毒在褐家鼠中感染率较高。戊型肝炎以前并不被认为是人畜共患病，最近一项研究表明，香港大鼠中分离的一株HEV与肝功能异常患者中分离的HEV相似，且免疫抑制的个体易出现持续性的HEV感染和肝外表现 [ 27 ]，这提示了鼠HEV感染存在较高的人畜共患的危险。然而，大理分离的大鼠戊肝病毒是否会引起人类感染尚不清楚，因此，急需开展大规模的检测，并做好相应的灭鼠和防疫工作。
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user: 5. 结论 云南省大理州褐家鼠中存在戊型肝炎病毒感染，且戊型肝炎病毒会导致褐家鼠组织损伤，这将对中国戊型肝炎病毒的了解与防治发挥重要作用。
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user: 摘 要 超临界二氧化碳布雷顿循环是核能技术创新的重要选择。基于热力学第一定律，开展了超临界二氧化碳布雷顿循环热力学分析与优化研究。为进一步提高转换效率，提出了双级分流压缩循环方案，开展了热力学特性分析和评价，获得了间冷、再热对系统效率的影响规律，并与传统再压缩循环进行了定量比较。研究表明：本文提出的双级分流压缩循环比传统再压缩循环的热效率可提高1~2个百分点，带间冷和再热时热效率可提高近3个百分点。 关键词 :超临界二氧化碳，布雷顿循环，热力学优化 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 相比当前大规模使用的蒸汽朗肯循环，超临界二氧化碳布雷顿循环具有效率高、系统简单紧凑、成本低、无需消耗水资源等显著优势，在核能、化石能、太阳能、地热能、工业余热利用等多种领域具有较好的应用前景，近年来受到广泛关注，成为能源动力领域的研究热点之一 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。 自V. Dostal [ 1 ] 经过多方案系统评估提出超临界二氧化碳再压缩循环以来，国内外研究人员对该循环进行了大量的理论和数值计算研究，普遍认为相比部分冷却、预先压缩等其他复合循环，再压缩循环在中高温下能达到最高的转换效率 [ 6 ]，是核能、太阳能等中高温能源领域应用超临界二氧化碳布雷顿循环的首选方案。本文在再压缩循环已有研究基础上，从基本热力学原理入手，分析了进一步提高系统效率的方法，提出了双级分流压缩循环方案，对该方案进行了热力学分析，并与再压缩循环进行了对比和评价。
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user: 2. 基本模型 2.1. 计算模型 超临界二氧化碳布雷顿循环主要由压气机、透平膨胀机、回热器、冷却器和热源等基本设备构成。在循环方案组织过程中，每一个热力过程可根据循环需要，通过一个或多个同类设备共同实现，但每一类设备的基本热力模型相同。二氧化碳的物性参数由REFPROP 9.0 [ 7 ] 获得。REFPROP是美国国家标准技术研究所(NIST)开发的针对各类工质物性计算的标准软件，涵盖了几十种常见流体工质的热物性数据库。 针对压气机压缩过程，其基本模型如下： P c o = P c i ⋅ ε c (1) s c o = s ( P c i ， T c i ) (2) h c o = h ( P c o ， s c o ) (3) Δ h c = ( h c o − h c i ) / α c (4) T c o = T [ P c o ， ( h c i + Δ h c ) ] (5) 针对透平膨胀机膨胀过程，其基本模型如下： P t o = P t i / ε t (6) s t o = s ( P t i ， T t i ) (7) (8) Δ h t = ( h t o − h t i ) ⋅ α t (9) 式中，P表示压力(MPa)，s表示熵(kJ/kg·℃)，h表示焓(kJ/kg)，T表示温度(℃)，Δh表示焓升(kJ/kg)，ε表示压比，α表示压气机、透平膨胀机的等熵效率。下角标c，ci和co分别表示压气机、压气机入口和压气机出口，下角标t，ti和to分别表示透平膨胀机、透平膨胀机入口和透平膨胀机出口。 针对回热器和冷却器等换热设备，超临界二氧化碳布雷顿循环一般需采用可耐高温高压的PCHE (印刷电路板式换热器) [ 8 ]，以在控制换热设备体积的条件下实现较低的端部温差和较高的换热效率。回热器、冷却器换热和流动特性会对系统效率造成一定影响，但换热设备的性能选取更多由工程因素决定。本文计算中，考虑到PCHE的换热效率和成本平衡，回热器、冷却器最低端部温差取为10℃。换热设备的能量守恒方程为： (10) 式中，m表示流量(kg/s)，h表示焓(kJ/kg)，下脚标1和2分别表示换热器热侧和冷侧，下脚标i和o分别表示进口和出口。 透平膨胀机输出功和压气机耗功分别为： W t = m t ⋅ Δ h t (11) W c = m c ⋅ Δ h c (12) 式中，W表示功率(kW)，m表示流量(kg/s)，Δh表示焓升(kJ/kg)，下脚标c和t分别表示压气机和透平膨胀机。 则系统热效率可由式(13)计算。 η = W t − W c Q (13) 式中η表示系统热效率，Q表示热源功率(kW)。 当系统内有多个透平膨胀机或压气机时，效率计算的透平膨胀机输出功取多个透平膨胀机功率之和，压气机耗功取多个压气机耗功之和。 2.2. 初始条件及参数 本文计算的初始条件及设备参数如表1所示。综合考虑系统效率和压气机运行稳定性，将压气机入口参数设置在二氧化碳临界点之上，入口温度和压力分别为32℃和7.7 MPa。压气机和透平膨胀机效率按当前大型工业压气机和高压透平膨胀机的效率给定。热功率按当前典型小型反应堆热功率选取。根据工程经验，系统内工质流动引起的压力损失取0.9 MPa，其中高压侧存在压降较大的透平膨胀机主气门、主调门，取为0.55 MPa，低压侧取为0.35 MPa。