1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电研究中心, 北京 100049
为了解决常规干燥(控温控湿)过程中坯体出现水分梯度问题, 利用微波干燥法来干燥湿坯。通过对比常规干燥(温度: 40 ℃; 湿度: 60%)和微波干燥的方式, 研究了湿坯的重量损失、线性收缩、表面温度和水分分布。与常规干燥相比, 采用微波干燥(功率250 W)时, 干燥结束时间和停止收缩时间分别缩短至1/6.8和1/6。在微波干燥过程中, 样品表面温度随时间延长先升高后降低, 与体内水分密切相关。而在常规干燥过程中, 温度保持恒定在40 ℃。采用低场核磁共振（NMR）成像技术表征湿坯内部的水分分布情况发现: 在微波干燥过程中, 水分分布更均匀, 表明微波干燥时湿坯的干燥应力更低。在1550 ℃下烧结6 h后, 微波干燥制备得到的氧化铝陶瓷具有更高的抗弯强度, 且标准差更小。
微波干燥 低场核磁共振成像 水分分布 氧化铝 凝胶 microwave drying low-field nuclear-magnetic-resonance imaging moisture distribution alumina coagulation
磷酸钾镁水泥(MKPC)的速凝特性限制了其在更多工程领域的应用发展, 有效延长凝结时间是其工程化应用的关键技术之一。本研究使用硼砂/三乙醇胺复合缓凝剂, 深入研究了其对磷酸钾镁水泥凝结时间、抗压强度、物相组成、微观形貌、孔结构和水化放热等特性的影响, 并探讨了缓凝机理。结果表明: 在保障7 d抗压强度大于20 MPa条件下, 复合缓凝剂的使用, 可实现26~100 min的凝结时间调控; 三乙醇胺分子包覆MgO颗粒, 发挥阻水作用, 从而显著降低水化反应的标准水化放热速率与标准水化放热量, 达到缓凝效果; 试样中K-鸟粪石含量的减少与大于10 nm孔隙体积的增加是削弱抗压强度的主要原因。
磷酸钾镁水泥 三乙醇胺 K-鸟粪石 缓凝 孔隙率 水化热 potassium magnesium phosphate cement triethanolamine K-struvite delayed coagulation porosity hydration heat
1 1.华北理工大学 材料科学与工程学院, 唐山 063210
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 201899
3 3.固体激光技术重点实验室, 北京 100015
YAG透明陶瓷具有良好的光学和力学性能, 广泛应用于激光增益介质与光学窗口等领域, 制备大尺寸/复杂形状YAG透明陶瓷是目前研究的热点与难点。作为一种新型胶态成型技术, 自发凝固成型在制备大尺寸陶瓷方面已显示出一定优势, 然而该体系存在浆料固化速率慢、素坯强度低等问题。本工作以水溶性环氧树脂乙二醇二缩水甘油醚(EGDGE)对自发凝固成型体系进行改性, 采用高温固相合成法制备了不同EGDGE含量的YAG透明陶瓷, 研究EGDGE对浆料流变性、凝胶强度、素坯孔隙率和烧结后陶瓷微结构与光学性能的影响。结果表明: 添加EGDGE有效增强了浆料的凝胶固化能力, 解决了YAG素坯干燥变形和开裂等问题。当EGDGE添加量为质量分数0.8%时, 在1700 ℃下真空烧结6 h并在1650 ℃下180 MPa热等静压烧结3 h, 成功制备了90 mm×30 mm×4.5 mm的YAG透明陶瓷, 它在1064 nm处直线透过率为80.8%。这为大尺寸/复杂形状YAG透明陶瓷的制备提供了新途径。
YAG 环氧树脂 自发凝固成型 透明陶瓷 YAG epoxy resin spontaneous coagulation casting transparent ceramics
中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
自发凝固成型是一种新型的陶瓷浆料原位固化成型方法, 通过吸附在陶瓷颗粒表面的分子链间弱作用(氢键, 疏水作用)实现浆料的固化, 具有普适性和适于常温大气环境操作的特点, 已成为先进陶瓷制备领域的研究热点。本文简述发现兼具分散和凝固功能的阴离子型高分子分散剂的历程, 以及自发凝固成型与其它原位固化成型的异同。在此基础上, 基于疏水作用设计合成了系列自发凝固成型剂, 进而满足以不同尺寸颗粒为原料的致密陶瓷和泡沫陶瓷的自发凝固成型。综述了面向实际应用所开发的陶瓷无界面连接、晶粒定向构造、干燥脱水等关键技术, 以及致密陶瓷和泡沫陶瓷制备等研发进展, 展望了未来自发凝固成型的发展方向。
自发凝固成型 注凝成型 陶瓷浆料 疏水作用 氧化铝 致密陶瓷 泡沫陶瓷 综述 spontaneous coagulation casting gelcasting ceramic slurry hydrophobic interaction alumina dense ceramics porous ceramics review
哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院, 哈尔滨 150040
以α-Al2O3为原料, 环保无毒的海藻酸钠为凝胶体系, 通过氯化钙溶液引入钙离子, 利用凝胶-滴注及无压烧结的方法制备了Al2O3多孔陶瓷球, 研究了固化时间及烧结温度对Al2O3多孔陶瓷球的气孔率、抗压强度及显微结构的影响规律。结果表明: 固化时间延长, 有利于钙离子迁移, 与海藻酸钠发生反应, 形成三维交联网状结构, 使Al2O3粉原位固化形成陶瓷球坯。烧结温度升高, 颗粒间的间隙孔减少, 显微结构更加均匀, 抗压强度升高。Al2O3多孔陶瓷球的气孔率约在47.7%~78.1%之间, 抗压强度在1.2~36.0 MPa范围内。通过优化固化时间、烧结温度、Ca2+浓度等工艺参数可调控多孔陶瓷球的气孔率、孔结构及抗压强度。利用工艺简单的凝胶-滴注法方便进行多孔陶瓷球的直径、球形度及性能的控制, 在催化剂载体、吸附、分离提纯等领域将具有广泛的应用前景。
Al2O3多孔陶瓷球 凝胶-滴注法 海藻酸钠 固化时间 烧结温度 alumina porous ceramic beads gel-dripping method sodium alginate coagulation time sintering temperature
1 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学材料科学与光电研究中心, 北京 100049
高密度素坯是制备高性能陶瓷的基础, 采用再流动结合压滤的方法制备高密度氧化铝素坯, 研究了再流动结合压滤对素坯性能的影响。结果表明: 脱水收缩1 d的再流动浆料具有更好的可压缩性, 随着脱水收缩时间的延长, 浆料的可压缩性降低; 再流动结合压滤对高固含量浆料的物理力学性能提升效果更明显, 与56.0%(体积分数)固含量的浆料直接压滤制备的素坯相比, 通过再流动结合压滤制备的素坯相对密度从64.5%提高至65.7%, 累积气孔率从0.149 mL/g降低至0.140 mL/g, 素坯在1 550 ℃下烧结2 h的烧结收缩率从13.2%降低至12.6%, 在1 500 ℃下烧结6 h制备的陶瓷抗弯强度从483 MPa提高至545 MPa。以上结果对大尺寸陶瓷部件制备具有重要意义。
自发凝固成型 压滤 氧化铝 高固含量 高密度 低收缩率 spontaneous coagulation casting filtrating alumina high solid content high-density low shrinkage ratio
Author Affiliations
Abstract
Faculty of Technology, Electrical and Electronics Engineering Department, Sakarya University of Applied Sciences, Sakarya, Turkey
In this study, the effects of purification, dehydration, and coagulation processes on the absorption and reduced scattering coefficients of chicken liver tissues have been investigated by using a single integrating sphere system. The purification process performed on the tissue samples to remove blood residue has been found to cause a slight change in the optical parameters. Although the dehydration process brings about an increase in the absorption coefficient due to the water loss, no direct relationship has been observed between the reduced scattering coefficient and the dehydration level of the tissue. In addition, it has been observed that there was a relatively small increase in the absorption coefficient and a significant increase in the reduced scattering coefficient after the coagulation process. Therefore, it can be said that the optical penetration depth decreased significantly after dehydration and coagulation processes unlike blood purification. Moreover, fluence rate distributions inside the fresh, blood purified, dehydrated, and coagulated tissue models have been investigated by using the Monte Carlo modeling of photon transport in multilayered tissues simulation code.
optical properties dehydration coagulation integrating sphere IAD Chinese Optics Letters
2021, 19(1): 011701
1 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 中国科学院生物医学检验技术重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 苏州科技城医院 检验科, 江苏 苏州 215153
石墨烯(Graphene, GR)作为一种革命性的材料具有优异的理化特性, 其优异的导电性对凝血电化学传感器的研制极其重要。目前大型凝血检测仪器操作复杂、耗时较长, 且对活化部分凝血活酶时间(APTT)指标的POCT检测较少。针对这一现状, 设计制作一种可以用于APTT指标检测, 基于丝网印刷技术的GR改性增强型电化学传感器十分必要。通过凝血酶切割凝血酶底物实验验证计时电流法检测活化部分凝血活酶时间原理的可行性, 测量血浆活化部分凝血活酶时间参数, 同时使用SYSMEX CS 5100光学凝血仪验证测量结果。实验表明, 丝网印刷GR改性电极具有良好的一致性, 其阻抗测试变异系数为2.71%。凝血酶实验中, GR改性电化学传感器检测的电流响应强度较改性前的电化学传感器增加了16±1%, 重复出峰时间和峰值电流变异系数分别为3.29%和3.13%。选取3组血样APTT值, 能够清晰地显示出区分度, 且每组APTT重复实验的出峰时间变异系数分别为3.20%, 3.25%和2.84%, 实验结果与医院的临床结果线性拟合决定系数R2为0.978。GR改性增强型电化学传感器在APTT测试中显示出了较好地重复性, 具有在多种场合下进行即时检测的潜力。
石墨烯 电化学传感器 计时电流法 凝血功能检测 活化部分凝血活酶时间 graphene electrochemical sensor chronoamperometry blood coagulation detection Activated Partial Thromboplatin Time(APTT)
1 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所中国科学院生物医学检验技术重点实验室, 江苏 苏州 215163
3 苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
4 苏州科技城医院 检验科, 江苏 苏州 215153
针对目前凝血检测仪器存在的成本昂贵操作复杂等问题, 制作了一种基于丝网印刷技术的多壁碳纳米管(MWCNTs)增强型电化学传感器用于凝血酶原时间(PT)测量。利用凝血酶切割凝血酶底物实验验证了计时电流法检测凝血酶原时间原理的可行性。接着对血浆凝血酶原时间参数进行测量, 并用SYSMEX CS 5100光学凝血仪验证测量结果。经过测试, 凝血酶验证性实验中MWCNT型电化学传感器的电流响应强度较普通电化学传感器增加了(36±1)%, 重复实验出峰时间和峰值电流变异系数分别为2.99%和3.27%。测试不同血样PT值, 能够清晰的显示出区分度, 且挑选三组血样进行PT重复实验, 出峰时间变异系数分别为2.26%、3.22%和2.96%, 实验结果与医院的临床结果线性拟合决定系数R2为0.986。MWCNTs增强型型电化学传感器用于PT测试具有良好的重复性和一致性, 易于批量生产, 大大降低了凝血测量的成本, 且适合多种场合的测量, 在即时检测领域具有极大潜力。
多壁碳纳米管 电化学传感器 计时电流法 凝血功能检测 凝血酶原时间 Multi-Walled Carbon Nanotubes(MWCNTs) electrochemical sensor chronoamperometry blood coagulation detection Prothrombin Time(PT)
1 上海大学 通信与信息工程学院, 上海 200444
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
3 苏州大学 电子信息学院, 江苏 苏州 215006
房颤、血栓等患者抗凝药物日常口服等场景迫切需要凝血参数快速检测, 本文设计和制作了一种Parylene-C增强型石英晶体微天平(QCM)传感器及其耗散因子检测系统用于凝血测量。首先使用Parylene-C有效增加石英晶体微天平传感器的峰峰值和有效使用次数, 基于传感器耗散因子对血液凝固过程血液粘弹性变化敏感, 设计电导谱分析法的压电传感器耗散因子快速测量系统, 对血浆部分凝血活酶时间(aPTT)进行测量。并用SYSMEX CS 5100光学凝血仪、Lambda 950分光光度计验证系统测量结果。实验表明, Parylene-C增强型QCM传感器信号峰峰值增加8±1%, 传感器aPTT实验有效重复使用次数为30次, 系统30 ℃温差最大耗散偏移2.09×10-6。aPTT耗散曲线与光学法(lambda 950)吸光度曲线变化趋势一致。与SYSMEX CS 5100临床结果线性拟合决定系数R2为0.99。同样本10次重复实验结果变异系数为1.48%。Parylene-C增强型QCM传感器与耗散分析法的联合应用具备多场景下凝血参数快速检测的能力, 系统温度稳定性好, 具有满足即时检测应用的潜力。
石英晶体微天平 耗散因子 凝血功能检测 部分凝血活酶时间(aPTT) Parylene-C Parylene-C Quartz Crystal Microbalance (QCM) dissipation factor blood coagulation detection activated partial thromboplastin time (aPTT)
