DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 计算模型的建立 2.1. 尺寸的选取 墙体尺寸按照规范《外墙外保温技术规程》JGJ144-2008中附录A2进行设计，如图1所示，在模型建立时，选取墙体的长度方向作为X轴，墙体的宽度方向作为Y轴，墙体的厚度方向作为Z轴。坐标原点位于墙体的左下角 [ 2 ] 。 外保温墙体的保温层材料选用EPS板，该系统构成方式选用聚苯板厚抹灰涂料饰面系统，墙体基层采用混凝土材料，墙体构造如图2所示： 2.2. 材料特性 基层混凝土墙体依据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93 [ 3 ] ，确定其性能参数。外保温系统各层材料的参数，参考耐候性试验数据 [ 4 ] 。各材料参数如表1所示。 2.3. 基本假定 1) 各层材料为均匀连续、各向同性材料，且材料层间紧密，层间热阻忽略不计； 图1. 墙体尺寸(单位：m) 图2. EPS板外保温复合墙体构造 Table 1 The property parameters of various material 混凝土基层 粘结砂浆 EPS板 抹面砂浆 窗户 密度 Kg/m 3 2500 1600 20 1600 2400 导热系数 W/(m∙K) 1.37 0.93 0.041 0.93 0.77 比热容 J/(kg∙K) 882 1050 1.38 1050 840 热膨胀系数1E−6 /℃ 10 12 60 12 0.2 泊松比 0.2 0.28 0.1 0.28 0.2 弹性模量 MPa 25，500 4900 9.1 4900 3100 厚度 mm 200 10 50 5 10 表1. 材料性能参数 2) 每层实体之间定义为全接触，聚苯板采用100%粘贴； 3) 忽略每块聚苯板之间的缝隙影响，各实体单元都是一个理想整体； 2.4. 网格划分 在单元的选取上，采用solid5单元，solid5具有三维磁场、热场、电场、压电场和结构场分析能力，能实现热与结构的耦合，所以可以使用直接发对模型进行模拟计算。此单元具有8个节点，每个节点最多6个自由度，solid5单元如图3所示。网格划分时，要注意各层材料直接的节点相耦合，网格划分使用扫掠划分，在窗户及角部的网格相对密集，在墙体中间部位网格相对疏松。这样既保证了计算结果的精确度，又保证了计算过程的简便。网格划分的结果如图4所示。 图3. Solid5单元 图4. 网格划分示意图 2.5. 边界条件 为了尽可能与实际工程接近，在模拟中要考虑到外保温墙体外表面与外界空气的热交换作用，因此在热分析中使用第三类边界条件 [ 5 ] 。满足 式中 为物体的表面温度，单位为℃； 为流体介质的温度，单位为℃； 表示物体参与换热的表面积，单位为m 2 ； 为物体表面温度与流体介质的温度差，单位为℃； 为换热系数。 在《民用建筑设计规范》中，规定了换热系数的取值，本文对墙体内表面的取值为8.7 W/m 2 ∙℃。同样，对于墙体外表面，假设室外温度为 ，墙体外表面第n个节点温度为 ，室外空气与墙体的对流换热系数为 ，那么墙体外表面与室外空气的对流交换量可以表达为： 实际上， 与建筑物外表面的风速有关，在本文中，我们取值为19 W/m 2 ∙℃。同时，考虑到混凝土基墙四周的边界条件，对模型四周边界按固定端考虑(注意只约束混凝土基层，保温系统四周仍按自由处理)，即对其上的节点施加X、Y、Z方向的约束，其他位置均自由。 2.6. 荷载施加 荷载的取值参照规范《外墙外保温系统技术规程》附录A.2加热–冷冻循环中的温度值。具体施加方法如下： 1) 升温8 h 使试验墙板表面升温至50℃并恒温在50℃ ± 5℃，恒温时间应不小于5 h。 2) 降温16 h 使试验墙板表面降温至−20℃并恒温在−20℃ ± 5℃，恒温时间应不小于12 h。 加热–冷冻循环是为了模拟墙体在冬夏交替的环境温度下的影响，用以检测外保温墙体的耐候性能。 2.7. 热传导和热对流方程 外墙外保温复合墙体的内外表面温度不同，因此必然发生热传导。即当物体存在温差时，热量从物体的高温部分传递到低温部分。热量的传递满足以下关系式： 式中： 为时间t内的传热量或热流量； 为热传导率或热传导系数； 为温度； 为平面面积； 为两平面之间的距离。 由于墙体是置于空气当中的，墙体温度和环境温度不同时，墙体就会和它周围的空气进行热交换，这种交换过程称为热对流。热对流是指固体表面与它周围接触的流体之间由于温差的存在而引起的热量交换。热对流用牛顿冷却方程来描述： 式中： 为对流换热系数； 为固体表面的温度； 为周围流体的温度。
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user: 3. 分析过程 使用ansys进行EPS外保温墙体在冬夏交替环境影响下的模拟步骤如下：1) 建立有限元模型，并录入各材料参数；2) 对所建立的模型选择合适的精度，进行网格划分；3) 施加边界荷载和温度荷载，应用完全牛顿–拉佛森法计算温度场和变形；4) 使用后处理，读取计算结果，并对其进行整理分析。
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user: 4. 分析结果 4.1. 温度场分析结果 在该模型中，由于各层材料均匀连续、各向同性，所以各层上的温度均匀分布，温度值一样。因此，本文着重研究沿墙体厚度方向，温度场的变化特征。该模型为外保温EPS板墙体，所以EPS板的内表面和外表面的温度变化时研究的重点，通过对EPS板两侧温度差的分析，可以得出外保温墙体保温性能的优劣。EPS板两侧温度变化如图5所示。 从温度变化的曲线图可知，EPS板外表面的温度变化幅度较大，其温度值最高可达47.5℃，最低可至−16.7℃。而EPS板内表面的温度变化相对稳定，温度值保持在20℃左右，是一个较为舒适的温度环境。因为EPS的导热系数很低，为0.041，所以当温度升高或者温度降低时，它便充当了外界与室内的隔膜，使得外界的温度变化对室内的影响很小。由此可见，EPS板具有优良的保温性能，在冬夏交替的环境温度作用下，能使室内保持相对稳定且舒适的温度。EPS板是工程实际应用中较为理想的保温材料。 4.2. 墙体变形分析 环境温度的升高或降低，必然导致外墙保温系统的膨胀或收缩。研究墙体的变形对实际工程有十分重大的意义。外墙墙面上产生裂缝甚至脱落，其原因归结于过大的变形。EPS板保温墙体，在经过冷热交替的作用后，所产生的变形如图6所示。 由图可知，保温复合墙体在X方向变形的最突出位置是墙体的左右两侧和窗户的右侧，其位移量高达0.003 m；而在Y方向的变形，墙体的上下两侧最为突出，变形量也达到0.003 m，且从两端向中间其形变量呈增大趋势。无论是X方向的变形还是Y方向的变形，墙体在其中间部位处的变形值都最小。由此可见，墙体的四周和窗户的右侧是保温墙体的薄弱位置，而在墙体中间位置处，变形较小，不易发生裂缝及脱落现象。该墙体在Z方向的变形，大体上成均匀变形状态，这一点和理论上相吻合。在实际工程中，墙体的边缘和窗户边侧处常常出现裂缝，这与本文的模拟结果相符合，所以在施工设计中此处位置应引起我们的注意。 在冷热交替温度作用的过程中，墙体的变形发展也应引起重视。实际工程中的建筑物，其外表面的裂缝发展必然是一个由少及多，由疏及密的变化过程。保温层的脱落也必然是一个潜移默化的变形过程。该外保温墙体模型在冷热交替的环境作用下，其阶段性变形如图7所示。 从图可以看出，墙体的四个角部从始至终都是变形最为突出的位置。在高温和低温的交替作用下，变形最大时刻是荷载结束时的最后时刻，其变形值最大达到0.38e−3 m，位置处于窗户的角部。窗户右侧 图5. 温度随时间变化曲线 图6. 外保温墙体的变形图 图7. 墙体各阶段的变形云图 部位也是一个变形较大的地方，在冷热交替的环境作用下，其变形值最大可达到0.2e−3 m。可见，温度对墙体的影响很大，在实际工程中，一定要时刻注意特殊位置的变形，墙体角部和窗户边界处应当引起重视，环境温度的作用不容小视。
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user: 5. 结论 1) 外墙保温系统开裂的重要因素之一就是冬夏交替的温度变化。尤其在北方地区，夏季的阳光日照，使得外保温系统外表面高达50℃，而冬季的寒冷使得外保温系统外表面低至−20℃。巨大的冬夏交替温差，使得外保温系统产生裂缝，甚至脱落。 2) 由聚苯板构成的保温层，其内表面温度变化较小，外表面温度变化较大，这充分证明了聚苯板优良的保温性能，也证实了聚苯板在实际工程中大量应用的合理性。 3) 外保温系统的变形，在墙体四周和窗户部位最为突出，是容易出现裂缝甚至脱落的位置。因此，在实际工程中要十分重视对墙体角部和窗户处的处理。
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user: 摘 要 笔者从北京延庆地区一鸡场采集发病鸡的肾脏、脾、法氏囊样品，通过鸡胚接种及RT-PCR技术初步诊断其病原为传染性法氏囊病毒，暂命名为BY-2015-1。本文设计IBDV VP2的引物，以反转录得到的cDNA为模板进行扩增，并对扩增得到的序列进行序列分析，序列分析显示该分离株的核苷酸序列与标准强毒株OKYM的同源性为97.7%，分析VP2高变区的氨基酸序列发现，此分离株在VP2高变区关键氨基酸位点的变异符合强毒株的特点，但又不完全相同。该毒株的分离和鉴定，为传染性法氏囊病防控和流行病学调查提供了依据。 关键词 :传染性法氏囊病毒，VP2，毒力
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user: 1. 引言 传染性法氏囊病(IBD)是一种主要危害雏鸡的急性高度传染性病毒病，最早报道于1962年[ 1 ] ，又称“岗博罗病”。我国于1979年开始出现此病，并于上世纪90年代流行超强毒株[ 2 ] 。其病原为传染性法氏囊病病毒(IBDV)，该病毒通过损伤其靶细胞造成免疫抑制，从而使患病鸡增强了对其他病原的易感性[ 3 ] 。IBDV属于双RNA病毒科禽双RNA病毒属[ 4 ] ，基因组由A和B两个片段组成，A片段由两个部分重叠的开放阅读框组成。第一个开放阅读框编码病毒的非结构蛋白VP5，第二个编码约100 kDa的PVP2-VP4-VP3前体，后被VP4蛋白水解为病毒蛋白VP2、VP3、VP4 [ 5 ] [ 6 ] 。B片段编码病毒蛋白VP1，是一种RNA聚合酶[ 7 ] 。 高强度的免疫压力下，RNA病毒的高突变性往往使得病毒出现一些新属性以维持它们在免疫群体中的存在[ 8 ] 。IBDV的突变主要体现在抗原变异，致病性和毒力改变，这种变异与IBDV基因组VP2高变区有关[ 9 ] [ 10 ] 。本研究从北京一发病鸡场中分离了一株IBDV，并对其进行了初步的鉴定。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 病料来源与主要试剂 病料来源于北京延庆某鸡场发病鸡的肾脏、脾脏、法氏囊。实验所用主要试剂： LA Taq 酶、反转录试剂盒购自Takara公司，组织/细胞RNA提取试剂盒购自北京艾德莱公司。 2.2. 病料处理与病毒分离 取病鸡的法氏囊于灭菌的PBS中研磨，−80℃反复冻融三次，5000 rpm/min离心10 min，无菌取上清，加入10，000 U/mL的青链霉素，于4℃作用4 h，经0.22 μm孔径的滤器过滤后冻于−80℃。取处理后的病毒液接种于10日龄SPF鸡胚的绒毛尿囊膜上，待鸡胚死亡后观察绒毛尿囊膜及胚体的病变。 2.3. 毒株的鉴定 2.3.1. 引物合成与RT-PCR检测 根据GeneBank上IBDV SegA片段(NO: EU595672)的序列设计IBDV VP2引物，预计扩增片段为1469 bp，上游引物：5’ATGACAAACCTGCAAGATCAAACCC3’，下游引物：5’CCTTATGGCCCGGATTATGTCTTT3’。提取病变组织及绒毛尿囊膜的RNA并反转录，以得到的cDNA为模板，用VP2引物进行特异性扩增。RNA提取及反转录过程均按照试剂盒说明书进行。 2.3.2. 序列分析及氨基酸比对 将扩增所得到的VP2片段进行测序，利用DNAMAN生物学相关软件，将BY-2015-1株与IBDV超强毒株UK661、OKYM、HK46，经典毒株，变异毒株，血清II型OH等的VP2核苷酸、氨基酸序列进行比对，并绘制进化树。
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user: 3. 结果 3.1. 病毒分离与鉴定 病料处理液接种鸡胚后，鸡胚的绒毛尿囊膜较对照组明显增厚，出现IBDV接种后的典型病变(见图1)。提取病变组织及绒毛尿囊膜的RNA进行RT-PCR，扩增出与预计大小相符的特异条带(见图2)。 3.2. 核苷酸及氨基酸序列分析 IBDV超强毒株在222、256、294、299具有四个特征性氨基酸，分别为A、I、I、S，这4个氨基酸使得超强毒株的亲和性发生变化，从而导致毒力大大增强 [ 11 ] 。分析分离株VP2高变区氨基酸序列发现，其关键氨基酸位点均符合超强毒株的要求(见图3)。进化树分析也显示分离株与标准强毒株OKYM、UK661、HK46等属于同一进化分支(见图4)。 图1. 病毒感染鸡胚结果。(A) 感染72小时后的SPF鸡胚绒毛尿囊膜，(B) 正常SPF鸡胚绒毛尿囊膜 图2. PCR结果。M：DNA Marker III；1-3：VP2基因扩增产物；4：阴性对照 图3. IBDV VP2高变区氨基酸序列分析
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user: 4. 讨论 传染性法氏囊病是危害鸡群的一类重要免疫抑制性疾病，目前免疫接种和卵黄抗体的特异性治疗是预防和控制该疾病的主要手段。但近几年也经常出现变异株、地方强毒株等流行，造成免疫失败[ 12 ] 。IBDV VP2的206到350位氨基酸的差异占整个多聚前体蛋白中氨基酸差异的50%，这一区域称为VP2高变区，并且被认为是决定IBDV毒力的关键区域[ 13 ] [ 14 ] 。我们通过比较分析分离株病毒VP2基因的高变区来 图4. 分离株BY-2015-1与IBDV其他毒株的进化树分析 初步判定此分离株为变异强毒株。 但IBDV病毒毒力并不完全决定于VP2基因，Boot等[ 15 ] 人通过反向遗传操作证明VP2并不是决定IBDV毒力的唯一因素。Schroder [ 16 ] ，Brandt [ 13 ] 等学者分别通过拯救嵌合病毒认为IBDV的非编码区及VP3、VP4蛋白都不是IBDV毒力的决定性因素。然而，Boot等[ 17 ] 的研究发现VP3的C端对病毒的毒力有一定影响。VP5蛋白可以影响病毒复制，并在细胞凋亡中扮演重要角色[ 18 ] ，但目前还无研究报道证实其与病毒毒力有关。Cyril Le Nouën等[ 19 ] 发现非强毒B节段与强毒A节段构成的重组病毒的毒力比A、B节段均来自强毒的病毒毒力要低。Yu等[ 20 ] 也证实了VP1蛋白与病毒的毒力有关。但是，B节段究竟是如何影响 IBDV的毒力及其具体功能位点均未有定论。所以目前大家还是主要通过对比VP2高变区的关键氨基酸位点来判定病毒毒力。本研究所分离的BY-2015-1株VP2高变区的A222、I242、I256、I294、S299氨基酸均符合超强毒株的特点，另外在第一亲水区212位氨基酸由D变成了N，与其他株均不同，其生物学意义还需进一步探讨。 本研究所分离的IBDV BY-2015-1株属于超强毒株的范围，但又与标准毒株存在一定差异，为传染性法氏囊病的流行病学研究提供一定依据。
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user: 摘 要 针对建筑行业新兴的BIM技术，我单位开展了高等院校BIM课程。并选拔优秀学生组成创新创业训练团队，针对陕西吴起博物馆项目，完成了BIM信息模型的建立流程，并给出了包含建筑、结构、管综的全专业BIM模型。在构建信息模基础上还完成了室内外漫游、碰撞检验报告书和四维施工模拟等工作。基于项目的学习使学生们对BIM的实践流程有了更深入的体会，为进入BIM行业打下了良好的基础，同时也对对高等院校为BIM行业人才提供相应支持的模式做出了有益探索。 关键词 :BIM (Building Information Modeling)，MEP (Mechanical， Electrical， and Plumbing)设计，碰撞检验，四维施工模拟，BIM推广
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user: 1. 概述 1.1. BIM简介 BIM (Building Information Modeling)是建筑行业近几年兴起的一种新技术，它用一个涵盖了一个项目从设计施工到运维的三维虚拟模型，推进了建筑业全专业协同合作的进程。建筑过程各专业都能从BIM技术中发掘出传统的二维设计没有的优点，在欧美日韩等国家很快得到了应用[ 1 ] 。我国北上广等地区也纷纷建立了BIM研究所，在实际项目的摸索中取得了宝贵的经验并正在向其他地区辐射 [ 2 ] 。 BIM在设计过程中将传统的二维设计转换到三维平台。这个过程改变了传统协同设计的困难，让各专业设计师之间的沟通更趋完善，减少设计错误提高出图质量，具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。 现阶段，我国的建筑设计大部分还采取分类、分段、分部进行的专业设计思路，这导致了很多不同专业如结构，水暖，电力等方面的冲突及不协调。而BIM可以进行四维模拟实际施工，以便于在早期设计阶段就发现后期真正施工阶段所会出现的各种问题，来提前处理，提高效率，降低成本。 1.2. BIM的国外应用现状 自2002年以来，BIM已经在许多发达国家有了长足发展。美国是较早启动建筑业信息化研究的国家，发展至今，BIM研究与应用都走在世界前列。且存在各种BIM协会，也出台了各种BIM标准。2012年工程建设行业采用BIM的比例从2007年的28%增长至2009年的49%直至2012年的71%。其中74%的承包商已经在实施BIM了，超过了建筑师(70%)及机电工程师(67%)。 比如：HOK公司、GHAFARI公司两家著名的设计企业不约而同的在BIM实施策略上采取了一个关键的步骤，即创建了一个被称为高级技术组(ATG， Advanced Technologies Group)的独立机构，ATG以一个单一的全球支持团队，在所有事务所部署统一的全球技术设施，这种集中的技术方案，不仅使技术部署更有效、高效，还可以使所有事务所具有某种程度的一致性和标准化 [ 3 ] 。 1.3. BIM的国内应用现状 近年来，中国也在积极推广BIM的应用体系，并且积极建立中国BIM标准体系，“十二五”计划也将BIM的推广纳入中国建筑行业发展计划，中国建筑设计研究院等设计院等国内设计院及研究所对中国的BIM系统推广做了很多努力。 由于新技术推行导致大量专业人员的缺口，大量设计院成立的BIM项目组对人才的急切需求，高等院校应做好基础教育，为BIM的人才输送提供支持。 BIM体系因其强大的优点势必在中国得到广泛的应用，目前中国BIM技术存在很多技术难点，作为高等院校，有责任为BIM中国化作出自己应尽的努力。
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user: 2. BIM实践项目 我单位认识到BIM技术的普及应用成为建筑信息化时代发展的重要标志，开设了BIM课程以应对社会对建筑信息化人才的需求，并在课程设计环节选拔优秀学生参与BIM实践项目。 吴起县位于陕西省西北部的黄土高原丘陵沟壑区，在建的吴起博物馆座落于县城中心，建筑面积3980平方米，计划总投资1300.8万元。吴起博物馆背靠胜利山，南临胜利山纪念广场，主要用于县内历代文物的展藏。 吴起博物馆整套设计方案由陕西土木石建筑事务所完成，并授权作者团队完成其BIM实现。
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user: 3. 陕西吴起博物馆BIM项目的实现 土木石建筑设计院授权哈工大工程图学部对吴起博物馆项目做相关的BIM建模及研究。本BIM研究中心人员完成了吴起博物馆BIM模型的以下几项内容。 3.1. 建筑模型的搭建 跟国内很多事务所BIM设计流程相同，吴起博物馆的设计也并没有达到完全的3D设计，而是由CAD完成平面、立面、剖面及各局部设计图样，这也说明中国的BIM推进仍然缺少相关的技术人员。 哈工大BIM中心工作人员根据土木石事务所提供的CAD二维图纸用Revit Architecture软件完成了BIM建筑模型的搭建，并给出了室内装修及室内外漫游动画。建模后的建筑效果见图1。 3.2. 结构模型的搭建 在进行Revit Structure结构建模时，需要对各个构件进行配筋。由于市场上尚无关于平法施工图与Revit Structure接口的软件，而可供选择的具有配筋功能的插件功能也并不齐全，因此我们决定利用基于Revit Structure的速博插件进行梁纵筋和箍筋的绘制，部分纵筋和腰筋则利用Revit Structure自带绘制功能进行绘制。模型配筋工作量巨大。但是为了后期算量的准确度，工作人员还是选择完成全部配筋。 吴起博物馆的结构模型见图2。 3.3. 管综模型的搭建 管线综合(MEP)是对施工设计实践操作能力要求很高的一项设计任务，我团队在充分学习机、电、风、水等管线布局的国家标准与行业规范基础上，对于所设计的管综模型过程，咨询了经验丰富的建筑设计与施工单位人员。在充分考虑了管道的保温需求、支架与吊架的安装，安装与检修的空间等施工实践需求后，最终用Revit MEP软件进行了项目管线综合模型的搭建。 本项目管线综合模型见图3。 3.4. 碰撞检查 美国斯坦福大学整合设施工程中心在总结BIM技术价值时发现，使用BIM技术可以消除40%的预算外变更，通过及早发现和解决冲突可降低10%合同价格。消除变更与返工的主要手段就是BIM的碰撞检查。本项目应用Autodesk Navisworks软件进行了吴起博物馆结构主体模型与暖通管道模型之间的碰撞检查 [ 4 ] 。 图1. 吴起博物馆BIM建筑模型。(a) 建筑模型；(b) 室内效果 图2. 吴起博物馆BIM结构模型。(a) 结构模型；(b) 配筋图局部 图3. 吴起博物馆BIM管综模型。(a) 管线综模型1；(b) 管线综合模型2 首先检测了所有管线自身的碰撞问题。发现不存在碰撞问题。在进行结构主体与管线碰撞时，发现了较多碰撞。主要是通风管道与结构的碰撞问题。绿色部分表示出现碰撞的风管，红色表示梁板。没有冲突的构件只用轮廓线勾勒出。碰撞示意图及本次碰撞导出的报告局部如图4。 3.5. 四维施工进度模拟 在建模初期对项目施工阶段进行了设定，并对于不同施工时期的场地，将不同类别，不同施工段的结构构件，建筑模型等进行细分。然后将各工序依照建造时间先后的关系，分配调整每个任务所对应的时间。最后对于进度模拟需要展示的部分制作成以时间轴与空间轴相结合的动画模拟视频，即四维施工模拟视频。该施工模拟视频可以将建筑物从挖基坑阶段到完成阶段的施工进度进行直观的展示，对于工程的各阶段形态进行预演。 本项目中四维施工模拟在时间历程上各阶段到截图见图5。 3.6. 施工图纸出图 BIM建模后生成的三维模型可以方便地生成目前行业内主流的二维施工图，并且施工图纸的修改也是随着三维模型的更改而自动更改的。这些二维施工图可直接应用于核算成本、提交主管部门审查和指导施工。本项目导出了部分DWG格式的二维施工图，并可继续在CAD软件中修订。部分相关专业图纸见图6。 图4. 吴起博物馆结构与管综碰撞示意图及报告 图5. 四维施工模拟进度截图。(a) 基础工程施工；(b) 主体结构工程施工；(c) 主体结构工程施工完工状态；(d) 屋面与装饰工程的施工 图6. 施工图纸。(a) 一层平平面图；(b) 一层基础配筋图；(c) 3-3剖面图 3.7. 材料明细表 明细表是工程施工过程中作为材料统计的一种方法。本项目将BIM模型整合分析后，导出了主体结构中的钢筋明细表、结构框架明细表、结构基础明细表和结构区域钢筋明细表，这些明细表对于工程预算、施工进度安排、工程进度跟踪有着重要的意义。部分材料明细表见表1~3。 Table 1 Partial structure frame lis 族与类型 参照标高 体积 估计的钢筋体积 长度 混凝土-矩形梁：JCL26 基础梁顶标高 0.53 m 3 12，033.37 cm 3 3000 混凝土-矩形梁：JCL28 基础梁顶标高 3.21 m 3 50，731.00 cm 3 16，360 表1. 结构框架明细表局部 Table 2 Partial structure base lis 体积 估计的钢筋体积 宽度 底部高程 族与类型 结构材质 长度 面积 13.83 m 3 88，614.68 cm 3 5200 −2100 独立基础-坡形截面：DJ-01 混凝土，现场浇注 - C30 5200 58 m 2 11.39 m 3 72，277.85 cm 3 4800 −2100 独立基础-坡形截面：DJ-02 混凝土，现场浇注 - C30 4800 49 m 2 表2. 结构基础明细表局部 Table 3 Partial reinforcement lis 族与类型 数量 材质 总钢筋长度 钢筋体积 钢筋直径 钢筋长度 间距 钢筋：12 HRB400 39 钢筋 - HRB400 105，300 mm 11，909.15 cm 3 12 mm 2700 mm 100 钢筋：12 HRB400 27 钢筋 - HRB400 105，300 mm 11，909.15 cm 3 12 mm 3900 mm 100 钢筋：14 HRB400 40 钢筋 - HRB400 188，000 mm 28，940.35 cm 3 14 mm 4700 mm 120 表3. 钢筋明细表局部
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user: 4. 结论 吴起博物馆的BIM应用是一个实践项目，在该项目的实施过程中，结合国家标准、行业规范、工程经验对所学到的专业技能进行了实际演练，并获得了项目设计单位的认可，对BIM教学改革探索进行了有益的尝试。 BIM技术具有高效、低成本、全专业数据共享等优点，可创建于建筑设计阶段并作用于建筑的全生命周期中的各环节，这些优势使得BIM的引入必将给中国建筑行业带来技术性的变革。 在大数据时代下，BIM模型在建筑全生命周期的应用将越来越普及。相信更多的建筑设计，施工，运维单位会感受到BIM的魅力，并转向BIM技术的使用。在高校中设立BIM专业课程正是对日趋火热的BIM技术专业人才培养方式的一种探索，并通过对真实项目的设计对学生的实践能力进行培养，对理论教学与实际操作的结合进行了有益的尝试。目前，中国的BIM应用范围还比较局限于北上广等经济与科技发达地区，其他地区很多还在起步阶段，高等院校应结合自身的技术优势，为BIM推广做出有益的贡献。
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user: 摘 要 通过纳米粒子与纳米粒子或纳米粒子与微米粒子复合构成的多尺度复合微粒具有多级分层微纳结构和复杂的形貌特征，在粗糙表面构造、催化剂制备、药物运载与控制释放、以及特殊光电器件材料等方面具有潜在的应用，正受到广泛的关注。蛇莓形复合粒子和海胆形复合粒子是多尺度复合微粒的典型代表。复合粒子的制备方法可以是先分别制备两种粒子再进行复合，也可以是先制备其中一种粒子，再在其表面通过原位合成的方法合成另一种粒子直接构造复合粒子，还可以是在一定的条件下进行双原位合成同时制备两种粒子实现复合。本文就蛇莓形复合粒子及海胆形复合粒子的常见制备方法加以综述，并对其目前主要应用领域作了相应介绍，并对其发展前景进行了展望。 关键词 :蛇莓形，覆盆子形，海胆形，多尺度，复合粒子
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user: 1. 引言 随着科技的进步和发展，人们对于材料的需求不再停留于单一组成结构材料所能提供的性能，而是希望能通过多种不同性能、不同尺度材料的复合来满足多变的环境和市场需求。在微纳米级尺度上对各种有机、无机粒子进行结构设计，通过调控其微观结构而获得具有高性能的材料，已成为研究热点。 多尺度复合微粒相对于单一尺寸微粒，尺寸变化更加丰富，表面形貌更加多样，富有变化，比单一微粒具有更好的形貌调控和性能调控性，如比表面积、粗糙度、散射能力、粒间相互作用、电子转移与传导性能等，同时可结合无机粒子的耐磨、耐热或有机粒子的柔韧性等，因此在传感器、催化反应、自组装、纳米光电、UV防护、超亲水或超疏水性等方面具有潜在的应用[ 1 ] -[ 6 ] 。 多尺度复合粒子通常有三种制备途径，即纳米微粒团聚法 [ 7 ] 、刻蚀法 [ 8 ] [ 9 ] 和粒子复合法 [ 10 ] 。纳米微粒团聚法利用纳米粒子易团聚的特点形成既有纳米结构也有微米结构的复杂形貌。但由于其复合结构不可控，团聚的尺度或大或小，尺度分散性很大，结构与性能的重现性很差，因此，学术上没有太大价值。但因其简便易行，很容易进行粗糙表面的构造，因此在实际应用中仍占据重要地位。刻蚀法在粒子表面进行刻蚀，形成精细的次级结构。常用的有模板法、等离子体刻蚀法等，但这种方法局限性很大，不仅受到设备的影响，也受到规模性制备的控制。粒子复合法是将不同粒子进行复合，形成内核粒子与外接粒子的复合结构，在尺寸和结构方面更有可操控性，结构更加稳定，重现性好，近年来获得了广泛的关注和研究。 复合粒子从形貌看可分为核壳型结构、海胆形结构(urchin-like) (图1(a))、覆盆子形(raspberry-like) (图1(b))或草莓形结构(图1(d))，后两种比拟形态似不够形象，建议用蛇莓形(图1(c))代替草莓形。 在各种复合结构形貌中，蛇莓形和海胆形是主要的两种类型，本文就这两种形貌的复合粒子从制备方法和性能应用等方面的研究进展加以总结。
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user: 3. 海胆形复合粒子的制备 3.1. 水热法 水热法又称热液法，是指在密封的压力容器中，以水为溶剂，在高温高压的条件下进行化学反应。水热法制备海胆形复合粒子主要是采用无定形前驱物经水热反应脱水后形成结晶完好的晶粒，使其结合在基底模板上或是自团聚成海胆形复合粒子。Li等 [ 24 ] 使用过钒酸和乙二酸在水热条件下发生均匀还原反应得到海胆形VO 2 纳米结构。其结构形貌与反应时间有关。Li等 [ 25 ] 在水相中通过调节对苯二酚、种子以及氯化金的添加量，可得直径在55~200 nm范围内可调的海胆形金纳米粒子。其形成过程以及它们的尺寸变化主要取决于金离子的反应活性。当对苯二酚浓度较低时，只能得到球状粒子；随着其浓度的升高，促进了金原子在(111)晶格面的动力学沉积，以及随后的分支的生长。此外，制得的海胆形粒子具有良好的结构稳定性，可以在生长液中存放10天以上不发生形貌变化。Qiu等 [ 26 ] 对Cu(CH 3 COO) 2 (0.1M)/尿素(0.5M)和Cu(NO 3 ) 2 (0.1M)/尿素(0.5M)水溶液，通过微波辅助水热法在150℃下反应30 min，得到了海胆形CuO纳米材料。作者发现在Cu(CH 3 COO) 2 /尿素溶液中有中间体Cu 2 (OH) 2 CO 3 形成，随后热分解为CuO纳米棒，构成海胆形CuO纳米材料。 3.2. 气相沉积法 气相沉积法分为物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition， PVD)和化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition， CVD)。其中，物理气相沉积法是在真空条件下，将固体或液体材料源气化为原子、分子或部分电离成离子，通过低压气体过程将其沉积到基底表面；化学气相沉积法是将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，使它们之间发生化学反应，形成所需物质沉积到基底表面。 Tang等 [ 27 ] 以PVD法在铟锡氧化物(ITO)玻璃基底上沉积了海胆形Zn/ZnO核壳结构，这种杂化材料由微米级的球形金属锌核以及许多放射状突起的单晶氧化锌纳米棒为壳构成。Gu等 [ 28 ] 以锌微球为基底生长ZnO纳米棒，在氩气氛中，600℃200乇下，先将锌微球沉积到氧化铝载体基底上。然后将沉积有锌微球的基底放入管式炉中，同时将盛有锌粉的铝制小盒放在管式炉中间，设置管式炉温度为600℃。当温度达到450℃~500℃时，锌粉开始熔融，氩气作为载气使熔融的锌蒸汽与氧气接触并反应，形成ZnO蒸汽，在氩气运载下使其沉积于锌微球上，逐渐生长为ZnO纳米棒，从而形成海胆形ZnO微球。Lei等 [ 29 ] 通过CVD法在直流电弧等离子区中，以Al蒸汽和N 2 气体在没有任何催化剂或模板的情况下直接反应，制得三维AlN海胆形纳米结构，此结构由许多长度几微米、宽度介于0.5~2微米间的微刺构成。其反应机理如图6所示，随反应温度升高，N 2 和Al受热形成Al和N的气相，随后被N 2 载气运载到具有合适温度的区域，二者反应形成AlN晶体。直流电弧等离子区域内的热对流和温度梯度为化学气相传输和冷凝过程提供了有利条件，使AlN出现了成核现象。随后，在基底表面以AlN晶体为核形成聚集体，因AlN本身固有的各向异性而最终形成海胆形AlN纳米材料。 3.3. 热氧化法 热氧化法是在金属微球表面通过高温氧化反应生长金属氧化物晶须来构造复合粒子。Hsu等 [ 30 ] 在300℃~450℃的空气氛围中，通过对Fe微球进行简单无模板的一步热氧化法构造三维海胆形α-Fe 2 O 3 微结构。如图7所示，海胆形α-Fe 2 O 3 微结构由在以Fe为核的球表面垂直生长结晶α-Fe 2 O 3 纳米片而成。在氧化过程中，纳米片从核表面氧化层的裂缝中产生并生长。纳米片的长度随氧化时间的延长而增大。300℃下，纳米片的顶圆直径在10~20 nm，在350℃下为20~30 nm，在400℃下为40~60 nm，长度最长可达几微米。 3.4. 其他方法 除上述常见方法外，Fan等 [ 31 ] 在缓冲溶液体系中，通过硒代硫酸钠生成亚硫酸钠和硒的歧化反应，制得由直径在100 nm左右，长度4~5 μm的硒纳米棒组成的海胆形硒纳米结构。合成过程中，以溴化十六烷基三甲胺(CTAB)作为形貌的控制剂。其形成机理如图8所示，当CTAB浓度达到CMC值时，微球形胶束开始形成(step1)。在溶液体系中，CTAB的亲水端，即CTA+基团指向胶束的外表面，而疏水端指向胶束内部。通过CTA + 和 的静电作用，使胶束外层覆盖有 基团作为Se源(step2)。然后， 图6. 海胆形AlN复合粒子的制备过程示意图及典型的海胆形AlN纳米结构SEM图 [ 29 ] 图7. 海胆形α-Fe 2 O 3 微结构的形成示意图及SEM图像 [ 30 ] 图8. 海胆形硒纳米结构形成机理和典型的海胆形Se纳米结构的SEM图 [ 31 ] 被吸引到胶束表面的 基团在沉积过程中转变为Se核(step3)。最后，由于Se的特殊微观形貌，形成了由Se纳米棒构成的海胆形Se纳米结构(step4)。 Prasannan等 [ 32 ] 以β-环糊精(β-CD)为模板，通过微乳液聚合技术制得了一种长毛海胆形聚苯胺(PANI)，它的表面覆盖有许多纳米突起。催化剂氯化铁(FeCl 3 )与十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)在水相中的相互作用对于构造海胆形PANI结构有着直接影响。β-环糊精和苯胺间的主客体配合物的形成对于构造海胆形PANI也是必不可少的，二者间合适的摩尔比对于这种特殊形貌的形成有着至关重要的作用。实验表明，在FeCl 3 存在下，所得PANI可以形成长毛海胆形、支化型粒子包括棒状支化和有规棒状粒子等纳米结构；而在没有FeCl 3 存在的情况下，主要得到规整的球状粒子和线状聚集体。
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user: 4. 多尺度复合粒子的应用 4.1. 超疏水涂层 自然界中存在许多超疏水现象，如荷叶表面水滴呈球形滚动、鸟类羽毛不易被水浸润等。近年来，模仿生物界中荷叶表面的微纳米双重粗糙结构来构造超疏水表面成为了一大热点。众所周知，超疏水表面的构造需要满足两大特点，即低表面能和粗糙结构。而蛇莓形复合粒子可以通过调节内核与外核粒子的粒径来构造不同粗糙程度的粗糙表面。Ming等 [ 33 ] 以氨基和环氧基改性的SiO 2 粒子通过共价键结合形成蛇莓形SiO 2 复合粒子，将制得的蛇莓形复合粒子混合环氧基底树脂构造多尺度粗糙表面，随后以聚二甲基硅氧烷(PDMS)对涂膜表面进行化学改性，降低涂层的表面能，构造超疏水表面，其表面水接触角达165˚，10 μL液滴的滚动角为3˚ ± 1˚。Deng等 [ 34 ] 制备了PS/SiO 2 蛇莓形复合微粒，通过调控反应条件控制复合粒子中SiO 2 的包覆厚度，可以制得接触角为160˚，滚动角为5˚的超疏水涂层，且具有较好的耐热性和耐摩擦性。 4.2. 催化剂 聚合物负载纳米催化剂粒子形成蛇莓形结构，可以提高纳米微粒的稳定性，防止其团聚，同时便于其回收利用；通过利用聚合物的微环境，还可以带来诸如高选择性、稀释或浓缩效应、模板效应、包络效应等高分子效应，因此对于提高催化剂活性和催化效率具有重要意义。 Guo等 [ 35 ] 通过原位模板法合成了Au/Pt纳米粒子组装而成的蛇莓形中空微球(RHAHS)，采用这种RHAHS修饰过的电极具有更高的正电势(半波电势约为0.6 V)，对氧的还原反应具有更高的催化活性。研究表明，RHAHS修饰过的电极能在0.5 M的硫酸溶液中催化O 2 到H 2 O的四电子还原反应。孙蓉等 [ 36 ] 制备了蛇莓形PS/Ag复合粒子，在NaBH 4 存在下，对亚甲基蓝(MB)的还原反应具有较高的催化活性。Schrinner等 [ 37 ] 将Au-Pt粒子附着于聚合物微球上，结果表明，这种复合粒子对乙醇的催化氧化反应表现出较高的选择性，其转化率高达99%。 以金属氧化物构成的海胆形复合粒子通常具有高催化能力。Qiu等 [ 26 ] 通过微波辅助水热法制备了海胆形CuO纳米材料，其在烯烃的环氧化、CO的氧化反应表现出优异的催化性能。在24 h的烯烃环氧化催化反应中，苯乙烯和冰片烯的选择性分别为45%和100%，转化率均高达100%。反应8 h，其对反-β-甲基苯乙烯的环氧化反应选择性高达100%，转化率达到97%。在CO氧化为CO 2 的反应中，当温度高于115℃时，制备的海胆形CuO纳米材料表现出优异的催化性能，当温度高于130℃时，转化率达到100%。以上现象主要归因于海胆形CuO复合材料具有较大的比表面积。黄燕 [ 38 ] 以水热法制备了三维海胆形TiO 2 纳米结构材料，其光催化性能分析结果表明，经过450℃煅烧后形成的具有良好晶体结构的锐钛矿相三维海胆形TiO 2 纳米结构在太阳光照射下对罗丹明B有优异的光降解特性，降解率最高可达84.2%。 4.3. 介孔空心微囊 具有分层结构的复合粒子是制备微纳米空心胶囊的重要材料。通过溶剂刻蚀或是煅烧等方法将其内核物质去除，就可获得外层组分和相关性能基本不变的中空结构微囊。在除去内核粒子的过程中，内核粒子通常会转化成液体或者气体释放出来，并且在外壳上形成微孔。利用普通核壳粒子制得的微囊外壳多为微孔(d < 2 nm)或大孔(d > 50 nm)结构，难以保证被载物的有效输运和释放。但是，利用蛇莓形复合微粒制备空心微囊就可以通过调节外层粒子的大小和覆盖密度获得孔径可控的介孔空心微囊，从而有效控制被载物的输运和释放。Wu等 [ 39 ] 利用聚合物微球和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为双重模板来精确控制复合粒子表面SiO 2 粒子的大小，最终制得孔径可调的介孔中空微球。Su等 [ 40 ] 则利用表面带有4-VP的聚合物模板催化溶胶凝胶反应，得到了蛇莓形的介孔空心粒子。 4.4. 场致发射 Hsu等 [ 30 ] 通过热氧化法在Fe球表面构造了海胆形α-Fe 2 O 3 材料，通过实验和模拟，研究了其场发射特性，结果表明，海胆形发射器具有2.8 V/μm的低起始电场，高场增强系数达4313，超过4 cm 2 的优异场发射均匀性，以及在24 h实验中具有良好的发射稳定性。
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user: 5. 展望 多尺度复合微粒兼具了母粒子与子粒子相应的理化性质，同时又具有微观多级分层结构，因此具有独特的物理化学性能，在超疏水、催化、药物运载与控制释放、光电器件等方面具有广泛的应用前景。在多尺度复合粒子中，母粒子与子粒子间的结合方式可分为物理结合和化学键结合。物理结合的复合微粒通常可以通过母粒子与子粒子间分子间作用力而自组装形成，具有一定的结构稳定性，但在进行加工处理时易使蛇莓形结构受到破坏；而通过化学键结合的复合粒子结构不易被破坏，尺寸稳定，性能重现性好。但是，相对而言，化学反应有一定的限制，如何在粒子上引入化学反应基团以及在体系中如何调节反应条件，使两种粒子按照所需结构进行反应来组装复合粒子，都需要更为复杂的反应条件控制和更为繁琐的后处理过程，因此也有一定的局限性。将分子间作用力的可逆性变化或将可逆的化学反应引入粒子复合体系中，可以使复合粒子在不同条件下产生复合与解复合的变化，则促成了新一类敏感性或智能型复合粒子的研究[ 41 ] 。而现有的多尺度复合粒子的制备方法也为非对称形貌的复合粒子的制备研究，如半蛇莓形、半海胆形、雪人形和多种不同类型的Janus粒子的制备和性能研究，提供了很好的参考思路。 但不可否认的是，无论是通过分子间作用力结合还是化学键结合的复合微粒都无法精确控制外部粒子的覆盖率，在原位合成中尚无法获得理想的外部粒子的微观形貌，在精确控制多尺度复合粒子结构方面仍存在一定的不足。 从仿荷叶表面的仿生合成方面而言，如何制备真正意义上的多尺度复合粒子，即在微米和纳米之间除了微纳双尺度之外，如何制备微–亚微–纳三尺度、微–亚微–十纳–纳四尺度，甚至具有更多尺度复合结构是复合粒子制备的重要方向。 在性能方面，如何提高复合粒子的耐磨性、耐风沙性、耐水冲击性等力学性能，如何在微纳结构被破坏后自主实现智能型修复等，也有待于开展相关研究。而拓宽此类复合微粒的应用领域，如微波吸收、多尺度复合微马达等方面，都将是值得深入研究的方面。 此外，在大规模制备复合粒子方面，为了能使之在自清洁涂料、抗冰防冰涂料、高性能材料等领域得以推广应用，寻找节能环保、安全可靠、低成本高效率的制备方法也需要付出更多的努力。
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user: 摘 要 量子点是一种准零维的纳米材料，具有许多优异的光学性能，如宽激发、窄发射、强度高、寿命长、抗漂白等。因此，其作为离子探针具有灵敏度高、设备简单、重现性好、可用于现场快速检测等优点。本文综述了量子点作为荧光离子探针在金属离子、阴离子、小分子等检测方面的应用进展。 关键词 :量子点，离子探针，金属离子，阴离子
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user: 1. 引言 量子点是一种准零维纳米晶粒，因其三个维度均受到量子限域，从而表现出一些独特的光学性能，如激发波长范围宽、发射波长范围窄且对称、量子产率高、荧光寿命长、光学性能稳定等优点。量子点作为荧光离子探针在离子以及小分子检测领域引起了许多研究人员的关注并且取得了不错的进展。离子和无机小分子与量子点之间可发生的物理或者化学作用，导致量子点的表面结构或者表面电荷发生变化，影响了电子与空穴的复合效率，从而对量子点的荧光强度产生增强或者猝灭作用。量子点的荧光强度的变化与离子或者无机小分子的浓度之间往往存在一定的线性或者指数关系，利用这种数学关系就可以实现对离子或者无机小分子的定量测定。量子点在金属离子、阴离子、氢离子以及其他无机小分子测定应用方面得到深入的探究，并且开发出基于量子点荧光增强测定离子的新方法，这一进展使得量子点荧光离子探针成为无机离子检测的重要方法之一。量子点作为荧光离子探针，具有灵敏度高、使用量少、设备简单和重现性好等优点，因此具有很大的发展潜力和应用前景。本文即是针对量子点荧光离子探针在金属离子检测、阴离子检测、氢离子浓度检测以及小分子检测等方面的研究进展加以综述。
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user: 2. 量子点荧光离子探针用于金属离子检测 量子点的独特荧光性能主要取决于其表面状态及其所处的物理化学环境。待检测物通过各种各样的物理化学作用，如吸附、共价键、静电作用和能量转移等方式与量子点发生相互作用，这将会改变量子点电子与空穴的复合效率，影响激子的产生，从而引起量子点荧光强度的变化。对于金属离子而言，有些金属离子可以通过填充表面态来钝化量子点表面缺陷，从而使量子点荧光增强；有些金属离子则能够通过非辐射结合、电子转移和内滤效应等方式猝灭量子点的荧光。金属离子对量子点荧光强度的影响使量子点荧光离子探针检测金属离子成为可能。Isarov等首次报道了对金属离子与量子点相互作用的机理，Cu 2+ 可以猝灭CdS QDs的荧光，并且推测其猝灭机理是Cu 2+ 集合到量子点的表面被还原为Cu + ，而Cu + 引起QD导带的电子和价带发生空穴重组，导致量子点的荧光猝灭[ 1 ] 。Rosenzweig等通过研究不同配体修饰的量子点对多种金属离子的响应情况，发现配体能够影响量子点对金属离子的识别，由此可以实现了量子点对金属离子的选择性测定；根据Ag + 和Cu 2+ 对多肽修饰的量子点猝灭程度与离子浓度的关系来同时检测Ag + 和Cu 2+ [ 2 ] 。Yan等用谷胱甘肽(Glutathione， GSH)修饰的CdTe QDs检测同种金属不同价态的离子，这是因为Fe 2+ 和Fe 3+ 对GSH-CdTe QDs荧光猝灭程度不同，QDs对Fe 2+ 的检测及其淬灭机制参见图1 [ 3 ] 。虽然量子点荧光离子探针对金属离子含量的测定方法的灵敏度很高，潜力很大，但是由于量 图1. 量子点检测Fe 2+ 及其荧光猝灭机制示意图：(a) Fe 2+ 诱导羟基生成，量子点作为传感器用于Fe 2+ 检测；(b) 电子从量子点转移到羟基自由基上导致量子点荧光淬灭 [ 3 ] 子点荧光离子探针有时对金属离子的选择性欠佳，而且容易受到共存非待测物质的影响，因此改善和提高量子点荧光离子探针的选择性是急需解决的问题。
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user: 3. 量子点离子探针用于阴离子检测 量子点荧光离子探针用于检测阴离子的研究起步比较晚，所检测的阴离子种类有限，主要的研究对象是CN − 和I − 。碘化物能够通过非辐射结合、内滤效应以及电子转移等方式猝灭量子点的荧光。Lakowicz等通过实验证明I − 能够大幅度衰减CdS QDs的荧光强度，可以据此来测定溶液中的碘离子含量 [ 4 ] 。Li等用硫脲型配体修饰的CdSe QDs，在氯仿和乙醇的混合液中对碘离子进行选择性测定，检出限可以达到1.5 nmol/L [ 5 ] 。 量子点用于检测CN − 是基于氰化物能够吸附在量子点薄膜的表面使其电子富集，从而导致量子点荧光猝灭。Sanz-Medel等用叔丁基-N-(巯基乙基)氨基甲酸酯修饰量子点来检测氰化物，检出限能够达到1.1 × 10 −7 mol/L [ 6 ] 。由于氰化物传感器只能以有机相作为介质，这一不足限制了他的广泛应用。经过进一步的研究发现，用2-巯基乙烷磺酸修饰的量子点能够直接用于测定水溶液中的氰化物含量 [ 7 ] 。 量子点作为阴离子传感器的研究正处于初期摸索阶段，无论是测定阴离子的种类还是对量子点与阴离子作用机理的解释都不够完善，还需要进行广泛而深入的探究。
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user: 4. 量子点离子探针基于氢离子浓度变化的检测 量子点作为酸碱度探针用于氢离子浓度的定量检测，是由于在一定酸度范围内量子点荧光强度的变化与氢离子浓度的变化存在良好的线性关系。Susha等合成的CdTe QDs在pH为4~6范围内荧光强度与溶液的酸度呈现正相关性，并且在此范围内量子点的最大发射峰基本保持不变，因而CdTe QDs可以用于检测氢离子 [ 8 ] 。当然，量子点也可以用来检测与溶液酸度变化相关的其他物质。Zhang 等用CdTe QDs 作为质子传感器对产生ATP时质子浓度的变化进行了检测 [ 9 ] 。另外，通过检测病毒参与免疫反应合成ATP时质子浓度的变化，可以间接测定病毒的含量 [ 10 ] 。Wang等则用CdTe QDs定量检测了药片中的酸性药物硫普罗宁的含量，该检测方法准确、快速、简洁，为药物检测提供了一种好方法 [ 11 ] 。Huang等用CdSe/ZnS QDs作为酸碱度探针通过检测葡萄糖有氧代谢中间产物的浓度实现了对痕量葡萄糖的测定 [ 12 ] 。 量子点作为酸碱探针对某些药物、病毒及葡萄糖代谢等物质的检测，几乎都是基于量子点荧光强度与氢离子浓度变化之间的关系。对于这一点的巧妙运用，大大拓宽了量子点的应用范围，同时也为检测那些与酸度变化相关物质提供了一种有效的方法。
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user: 5. 量子点作为小分子探针的应用 随着量子点制备工艺的不断提高，荧光性能优良量子点的合成及其表面化学修饰技术的进一步完善，量子点作为分子传感器的研究也得到了快速发展，尤其是在检测药物小分子、有机小分子和气体分子等物质。 5.1. 检测药物小分子 量子点荧光离子探针具有很高的灵敏度，在痕量药物检测方面有很大的优势。Liang等 [ 13 ] 利用CdSe QDs测定药片中螺内酯的含量，CdSe QDs荧光强度的变化与加入螺内酯的浓度在6.0~1 680 μM范围内呈现线性关系，检出限可以达到0.48 μM；因为螺内酯含有亲水性的硫醇基团，当亲水性的硫醇取代CdSe QDs表面的有机胺配体会引起量子点的荧光猝灭。Ding等利用偶联羊抗鼠二抗的红色荧光量子点与恩诺沙星相互作用间接发射竞争性荧光-酶联免疫吸附法(cFLISA)来检测鸡肌肉组织中恩诺沙星的含量，其检测范围是1~100 ng/mL，检出限为2.5 ng/mL，该方法比HPLC和LC-MS等更加灵敏、快速 [ 14 ] 。量子点在药物含量测定领域的应用前景值得期待。 5.2. 检测有机小分子 量子点作为有机分子传感器可用于检测许多有机分子，Li等用石墨烯量子点(Graphene quantum dots， GQDs)对苯二酚进行了超灵敏定量检测，在过氧化氢(H 2 O 2 )和辣根过氧化物酶(HRP)存在的情况下，苯二酚会被氧化成苯基喹啉，导致GQD荧光猝灭，据此达到检测苯二酚的目的 [ 15 ] 。另外，量子点也能够对阳离子表面活性剂(如十六烷基三甲基溴化铵) [ 16 ] 、酚类化合物(如硝基苯酚和萘酚) [ 17 ] 、硝基化合物(如硝基苯) [ 18 ] 等进行检测。Tan等发现在522 nm处山奈酚(kaempfrol， KAE)浓度与TGA-CdTe QDs荧光猝灭强度之间存在线性关系，据此对山奈酚进行了定量检测，TGA-CdTe QDs与山奈酚的作用方式如图2所示 [ 19 ] 。Khan S等用L-半胱氨酸修饰的ZnS QDs定量检测L-甲状腺素，检出限可以达到20 nM [ 20 ] 。可以用CdSe/ZnS核壳量子点对抗组织谷氨酰胺转移酶IgG抗体进行了原位定量检测 [ 21 ] 。由于量子点作为新型光学生物传感器具有检测方法简单、迅捷、灵敏度高等优点，所以量子点在这一领域的应用很有潜力。 图2. TGA-CdTe量子点与山奈酚(KAE)的相互作用方式图 [ 19 ] 5.3. 检测气体分子 量子点作为气体传感器检测气体分子的研究也取得的很大进展。Myung等发现溶解于氯仿中的氧气可以使量子点的荧光强度增强，由此提出量子点成为氧气传感器的构想 [ 22 ] 。Chizov等则用巯基丙酸修饰的CdSe QDs来敏化ZnO膜用于检测NO 2 [ 23 ] 。
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user: 6. 基于荧光增强的量子点“开关”荧光离子探针 量子点作为离子探针检测金属离子的研究取得了一系列的成果，但是该方法能够检测的离子种类及其选择性比较有限。这主要受到两方面的限制：一是量子点与金属离子之间的反应没有特异性；二是量子点本身不能直接与待测物质发生相互作用。虽然通过配体修饰量子点可以改善其对特定离子的选择性，但是这些配体自身与待测离子之间的结合是否很牢固会直接影响到荧光离子探针对离子的检测效果，再者对量子点进行改性也需要严密的设计和繁杂的操作。 量子点经过激发光辐射发射荧光，当其表面被某种配体修饰以后，若该配体能够与激发态的量子点发生能量共振或电子转移，量子点激发态能级的电子将无法回到基态，导致量子点的荧光猝灭；在此基础上，加入特定待测物，当其与量子点表面的配体结合之后，使配体丧失与激发态量子点发成能量共振或电子转移的作用，那么量子点猝灭的荧光得以恢复。这就是荧光增强型量子点“开关”荧光离子探针的作用原理(如图3所示) [ 24 ] 。这种以荧光增强为定量基础的量子点荧光离子探针，可以大大的降低光学背景对检测结果的影响，因此检测的灵敏度会更高。 量子点荧光离子探针的“开关”转换主要通过两种途径来实现：电子转移和能量共振。量子点作为增强型荧光离子探针发生光诱导电子转移的过程中，量子点本身既可作为电子供体也可作为电子受体。Miao等用巯基丙酸修饰的Mn (锰元素)掺杂ZnS QDs和阿霉素的纳米复合物来检测DNA，此方法是基于光诱导的电子转移径实现量子点的磷光增强，首先阿霉素作为猝灭剂在室温下通过PIET使ZnS QDs的磷光猝灭，然后添加DNA使ZnS的磷光逐渐恢复，检出限可以达到0.039 mg/L [ 25 ] 。Sandros等通过量子点荧光增强的方法来检测溶液中麦芽糖的含量，首先用麦芽糖结合蛋白与量子点结合猝灭量子点的荧光，随后加入麦芽糖，当待测物麦芽糖与麦芽糖结合蛋白结合之后，麦芽糖结合蛋白的构象发生变化，从而与量子点分离使其荧光得以恢复 [ 26 ] 。Yan等用CdTe QDs作为荧光离子探针来检测Cd 2+ ，首先用EDTA作为猝灭剂将CdTe QDs的荧光猝灭，然后加入Cd 2+ 使量子点的荧光恢复，通过该方法可以实现对Cd 2+ 的选择性定量检测 [ 27 ] 。同样，Song等通过电致化学发光开关的方法对Cd 2+ 进行检测，首先引入S 2− 将CdTe QDs的荧光猝灭，然后在加入Cd 2+ 是量子点的荧光恢复，检出限可以达到2.1 nM [ 28 ] 。抗坏血酸即维生素C (Vc)对维持人体健康具有重要作用，它可以预防人体血管的老化和许多慢性疾病的发生。可以用量子点荧光增强的方法对Vc进行间接检测。首先利用高锰酸钾将谷胱甘肽修饰的CdTe QDs的荧光完全猝灭，然后通过不断的加入抗坏血酸是量子点的荧光不断恢复，从而实现对Vc的定量测定，检出限可达到74 nmol/L [ 29 ] 。 图3. 荧光增强型量子点“开关”离子探针示意图 [ 24 ]
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user: 7. 展望 由于量子点作为离子探针具有很多优势，所以在离子、小分子以及环境监测方面有很大的发展前景。量子点在该领域的研究时间虽然时间不长，但是取得了相当大的研究进展。量子点作为检测无机离子以及一些小分子的一种重要手段，还存在一些不足的地方，如量子点荧光离子探针对检测对象的选择性不是很理想等，因此为了提高量子点的选择性，消除基体和光散射的干扰，量子点磷光探针与近红外荧光离子探针成为新的研究热点。
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user: 摘 要 探究以沉淀–电位滴定法测定混凝土中氯离子含量的可靠性，研究了待测溶液的碱度对测试结果的影响，并与离子色谱法测得结果进行比较。结果表明：当待测溶液未中和时，采用沉淀–电位滴定法测得结果与离子色谱法结果偏差较大，最大偏差接近30%；而将待测溶液用稀硫酸中和后，其滴定结果与离子色谱法测得结果极为接近，最大偏差仅为5.3%。该方法具有较高的可靠度和经济性，且操作简单，可作为测试水泥基材料氯离子含量的标准方法。 关键词 :混凝土，氯离子，钢筋锈蚀，耐久性
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user: 1. 前言 钢筋混凝土已成为世界上应用最为广泛的结构材料，然而大量的结构在未达到设计使用寿命前就出现了耐久性问题，混凝土结构的过早失效给国家造成巨大的经济损失，同时危机人们的生命财产安全。钢筋锈蚀被列为造成结构破坏的第一大元凶，而诱使钢筋锈蚀的主要原因是服役环境中氯盐的侵入[ 1 ] [ 2 ] 。我国东南沿海绵延上万公里的海岸线且包括众多岛屿，西北地区拥有察尔汗盐湖、茶卡盐湖、巴里坤盐湖等众多盐湖及盐渍土，海洋与盐湖环境中氯盐的存在将严重威胁到钢筋混凝土结构的安全性。随着我国西部大开发战略和向海洋进军计划的实施，越来越多的混凝土结构被用在严酷环境中，如已投入使用的杭州湾跨海大桥、兰新高铁、正在建设的港珠澳大桥等，如何保证混凝土结构服役期间的安全性、耐久性将是一大挑战。因此，加强氯盐环境下混凝土结构的耐久性研究，探明氯离子在混凝土中的传输行为与过程成为科研者工作面临的重大课题。 研究氯离子在混凝土中传输的关键是确定氯离子在混凝土中的浓度分布，目前测定氯离子浓度的常用方法有化学滴定法和直接电位法 [ 3 ] [ 4 ] 。化学滴定法是以AgNO 3 标准溶液作滴定剂、以指示剂颜色变化判定终点，该方法的不足之处是指示剂颜色判定因人而异，滴定终点判断不准。直接电位法是预先制定标准氯盐溶液浓度与其电位的标准曲线，利用电极测得待测溶液的电位通过查找标准曲线获得对应的氯离子浓度，该方法易受待测溶液中其他离子的干扰，误差较大。沉淀–电位滴定法仍是以AgNO 3 标准溶液作滴定剂使氯离子形成AgCl沉淀，以滴定过程中溶液电位的突变判定终点，该方法相比于化学滴定法和直接电位法准确度较高、结果客观、效率高，目前已在水检、药检、石油化工等行业得到广泛应用。本研究尝试采用沉淀–电位滴定法测定混凝土中氯离子含量，为研究氯盐环境下混凝土中氯离子浓度分布提供可靠手段。