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课题组一研究成果被Nature子刊NPG Asia Materials选为研究亮
qiangzhang 2011-12-3 10:59
近日,材料化学工程国家重点实验室、化学化工学院陈苏教授课题组在量子点/聚合物主客体定向组装有序纳米纤维的最新成果(发表在J. Am. Chem. Soc. 2011,133, 8412–8415上的 “Interface-Directed Assembly of One-Dimensional Ordered Architecturefrom Quantum Dots Guest and Polymer Host” )被Nature子刊NPG Asia Materials选为Research Highlight论文进行亮点报道 (doi:10.1038/asiamat.2011.116.) 这项研究成果利用界面分子组装的方法巧妙地实现了量子点纳米晶与聚合物主客体组装,并构筑出具有荧光特性的一维纳米聚合物纤维先进材料。在量子点与纳米线组装过程中能够保持其自身的荧光特性。报道称:“该方法设计灵巧、新颖、易于操控,其纳米聚合物纤维可原位生成,且具有纤维直径可调、荧光稳定性佳等特点, 此一维量子点聚合物纳米纤维在光电及传感器领域将有很好应用前景。” 评论认为:“半导体制备的纳米粒子,由于具备光致发光的性质,且可根据纳米粒子的粒径调节其发射波长而被广泛研究。然而,将此类量子点应用到器件上需要它们能组装成更大的结构,如纳米线,而常用自上而下的传统组装技术是很难实现的。本工作的重要性在于量子点组装成纳米线的过程中仍保持优越的荧光性,且合成易行。” (“Nanoparticles made fromsemiconductors such as cadmium telluride (CdTe) are widely investigated fortheir light-emitting properties, as their emission wavelength can be easilytuned by adjusting the diameter of the nanoparticles. However, integrating suchquantum dots into actual devices requires them to be incorporated into largerstructures such as nanowires, which has been difficult to achieve withconventional top-down fabrication processes. Importantly, the quantum dotsretain their fluorescent properties upon integration into the nanowires, andthe synthesis is flexible with respect to the starting materials.”) 相关报道相见:http://www.natureasia.com/asia-materials/highlight.php?id=944
个人分类: 未分类|6694 次阅读|0 个评论
进一步改善煤矿安全需要解决的问题
Greg66 2011-11-18 21:32
第一,电煤价格需要市场化,以免一些煤炭开采企业经济困难,从而无力进行安全投入; 第二,加速人才培养速度,解决煤矿企业缺乏灾害评估、处理、事故预防能力的问题; 第三,煤炭企业整合后,一些企业安全管理力量不足,需要解决; 第四,技术基础管理工作需要加强,图纸、数据质量需要提高; 第五,对于小煤矿的开、关政策需要有稳定性,以使这些企业可以放心地进行安全投入; 第六,适当处理地区经济发展速度和能源需求的关系,以免能源缺乏。
3993 次阅读|0 个评论
国际科研动态与进展 10月24日
xupeiyang 2011-10-24 08:42
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个人分类: 热点前沿|1586 次阅读|0 个评论
石墨烯叠层复合结构带来新的变化和问题
热度 2 sulihong 2011-10-19 16:59
最近英国曼彻斯特大学石墨烯研究者,对石墨烯采用夹层结构,石墨烯夹于BN薄膜之间,利用安得森局域化(Anderson Localization)成功改变了石墨烯电阻.这一夹层结构还起到了改善石墨烯尺寸稳定性的作用,保持得到更大尺寸的完美石墨烯.为石墨烯的研究开拓了新的方向.这是解决石墨烯稳定和质量(实际按我们的研究这是一回事,具体见我的前面的博文)问题,诺奖团队的新方案,BN夹层中制备出更大面积完美光滑石墨烯,解决了稳定问题,但是这也导致石墨烯巨大比表面积和其他性能的改变或者消失,这一改进措施优劣还有待斟酌. 石墨烯夹层于BN间,此时材料不是二维,是三维复合,纵向BN是作为更厚的几纳米到十几纳米的异质材料夹入的,它可以起到衬底增强石墨烯稳定性的作用,Anderson Localization的作用使得夹于其间石墨烯电阻变大成近似绝缘体。但在此种情况下,随着尺寸变化缩小,电阻在不同位置和方向测量也会不同,比如如果是一个石墨烯线在BN间,在长的方向上电阻会很大,但是线宽变窄,此时其线宽的方向电阻却会减少,请注意此时电阻与尺度不是线性的符合电阻定律(在温度一定的情况下,有公式 R=ρl/s 其中的 ρ 就是电阻率,l为材料的长度,单位为m, s为面积),而是非线性的降低,主要是电阻率在纳米尺度下不是线性变化的(具体我们发表的的边界量子隧道效应理论计算结果,可以表明这一点,电子的运动状态与宏观材料完全不同),这主要是边界量子隧道效应是与尺度相关的,任何人为制造的石墨烯新边界会产生新的量子隧道效应,改变其表面电子分布状态,而且相对两个边界尺寸越小,石墨烯表面电子沿这个方向迁移速度会加快,电阻会降低.所以我认为曼彻斯特大学此论文未反映出石墨烯应用问题的全部.虽然显示效应正确,他们的实验数据没有反应绝缘体电阻此时随着异质器件的大小和电极测试位置、形状和方向而不符合电阻定律的非线性改变的问题,因为电子器件的失效电流击穿是以电阻最小的位置发生的,类似木桶效应。所以论文本身数据并不完善. 这一看似使得石墨烯稳定完美尺寸无限增大的方法,更大问题在于,此时夹于BN之间的石墨烯性能有巨大改变,二维的石墨烯较高电子迁移速度性质彻底消失了,其巨大的比表面积, 形成了与其他固体物质吸附形成的界面,(石墨烯内部悬浮时本身的电子云分布是随着边界(褶皱也是边界)而变化的,其化学键也是不均衡梯度分布的,这在我们已发表的论文中已经讨论过此事,其量子动力学能级也不是处于能量最低态)但夹于BN之间这一在这点上,石墨烯实际存在与BN本身的新的界面量子隧道效应,与其他纳米材料一样,也受到量子力学机制的限制,此时的夹于BN间的石墨烯中的碳原子自由振动和电子所处能级要低很多,与其说是石墨烯夹于BN,还不如说石墨烯掺入BN,其性质被BN影响更多. 至于在BN上刻画凹槽形成石墨烯电路,是一个吸引人的方法.这也许是一个新的发展途径. 但是随着刻画的尺寸减少,石墨烯线变窄,石墨烯的电阻还是会受到边界的量子隧道效应影响而改变,原因我前面博文解释过了.这是有前景的技术,但不是完美的,也存在其他材料一样的不可避免的问题. 用哈密顿函数分析讨论石墨烯,本身理论无问题,关键在于此时应用条件不符合常温下实验的科学事实,更为重要的是,此时电子分布概率密度函数是与边界尺寸、构型和形状相关的(假设无限大,可以不考虑这些,但常温下的材料现象的现实却不容许这样简化处理),即使从数学角度看,The rise of graphene 讨论也不符合实验事实。 Geim先生公开回应了石墨烯稳定性问题,但是稳定性和他讲的质量问题其实产生原因是一样的.我前面讲了这是同一个问题.
个人分类: 石墨烯|6056 次阅读|3 个评论
猜想!普遍联系的根在哪里?
热度 3 daodezhenjing 2011-10-16 09:13
  普遍联系这个词人们用得很普遍,可如果有人要问,它到底是什么?恐怕没有一个人能够回答上来,否则自然的很多秘密就不存在了。我一直是从系统角度来认识世界的,在我看来,自然界的一切现象都是物质相互作用的结果,即使普遍联系这种现象客观存在,就一定有它的物质基础,但这种物质基础是什么?它又是如何出现的呢?这就要从系统的角度来认识它。   系统的核心就是控制,可这里有一个惊人的现象,那就是“一”控制“多”,“一”和“多”本质上并没有什么不同,在力量上也无法与多相比,可“一”却有效地控制了“多”,使系统表现出相对的稳定性。那么这种控制的秘密何在?要认识这一点,我们必须认识到物质的本性,如果把它们看成是死寂的砖块,这种现象就是不可认识的,因为“一”就是通过“多”个要素之间的竞争来实现控制的。更明白地说,就象一个领导对那么多员工的控制,如果没有员工之间的竞争,一个人的力量怎么可能与众多人相比。为什么会出现这种竞争,人之本性也,人都有一种扩张的本性。人如此,万物亦如此,正是有了这种本性,自然秩序才有可能产生。怎么说呢?“一”虽然无法与“多”竞争,但它可以通过谁顺应我就优先支持它,谁违背我就抑制它,通过这种方式,“一”就可以用很小的力量来实现对“多”的控制。   或许有人还想不通,你控制几个还能够理解,可自然的系统有时宠大得不想像,这种控制是如何实现的呢?要理解这一点,就要认识到普遍联系。不过在认识普遍联系之前,我们还要解决一个难题,那就是物质的统一性问题,俗话说,一母生九子,九子各不同。可见同样的物质也可以组织出看起来完全不同的东西,那么这个复杂的世界是否也可以用一种物质,一个原理来理解呢?这完全是可以考虑的。认识到这一层,我们回头再来看普遍联系,就容易理解多了。这是因为系统中无数要素都是由同样的物质组织而成的,它们的不同只体现在量上,而不是质上。让我们看看这些要素为什么能够形成?它们的形成同样是基于更微观的要素之间的竞争,只有竞争出一个统治者,并由它强迫其它要素和它同步运动,共同反抗周围环境的变化,它才能够产生。为什么会出现性质上的不同,产生的环境不同而已,因为哪一个要素能够竞争出来成为统治者主导系统的性质,并不是看它表现上的强弱,而是要看谁能够顺应环境的意志,只有得到环境能量的优先支持,它才有可能迅速由弱变强成为统治者,如果得不到环境能量的支持,即使它表面上再强也无法竞争出来,所以,最初的产生环境决定了系统的性质。   显然,一个系统要实现有效的控制,就必须创造一个稳定的环境,否则新要素的产生就会根据环境的变化形成不同性质的东西。可这种环境是如何实现的呢?这同样是靠要素之间的竞争来实现的,因为诸要素都是在竞争中存在的,顺应环境意志的要素不断在系统中产生,违背环境意志的要素不断在系统中灭亡,要素的周期产生与灭亡其实就是这种普遍联系的根本。要素的产生就是混沌物质从无序到有序,它会吸收能量,要素的灭亡就是有序的物质离散向外释放能量,要素的周期产生与灭亡其实就是一种能量传递,它体现了环境的意志。有了这种普遍联系方式,就创造了一个体现整体意志的生存环境,顺应整体意志的要素就可以不断在这里产生,而那些违背整体意志的要素就会不断在这里灭亡,如此,再宠大系统的控制也是很容易理解的。   记得老子说过,道生一,一生二,二生三,三生万物。道即自然,一则统一物质,二则统一物质的有序和无序形式,三则能量传递的方式--连续物质的有序和无序变换,也就是普遍联系。自然界是层次存在的,一种普遍联系方式对应着一种力,也对应着一类生命系统。如国家为什么会存在,货币在人与人之间的转移就是普遍联系,人类社会为什么会存在,语言符号这种普遍联系使人在生物圈中竞争出来成为统治者,生物为什么存在,就是因为水中一种特殊的普遍联系方式,这使它表现出了一种特殊的力学现象,使人感觉好象是与众不同的生命力。再往下说,就是电磁波也是一种普遍联系方式,它造就了众多非生物组织,再往下说,它就是引力波了,它应该也是一种普遍联系,它把整体的宇宙普遍联系在一起。   想想也是,这么复杂的世界,竟然是如此地简单,一种物质,一个原理就OK了,你相信吗?反正是我信!
个人分类: 自然科学|138 次阅读|4 个评论
一个值得关注的领域-DNA折叠异构体与基因组稳定性
duke01361 2011-9-8 18:24
最近我们应邀写了一本书的中的一章,主要内容讨论了DNA构象与基因组稳定性的关系。这一部分内容很好地整合了以往的DNA构象的化学、物理学、结构生物学的研究与细胞内DNA修复、基因组稳定性维护的研究,使这两方面的研究成为一个整体,成为一个值得人们关注的新领域。该文章的发表也使我们成为了国际上相关研究领域一股不容被忽视的力量。 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=218980do=blogid=440591 是这篇文章的连接。 http://www.intechopen.com/articles/show/title/the-gratuitous-repair-on-undamaged-dna-misfold
个人分类: Science in action|3398 次阅读|0 个评论
与课本上不同的微生物知识,推荐Nat Rev Microiol综述一篇
热度 6 DNAgene 2011-8-22 17:03
很多人都知道,教材上的知识比较陈旧,国内中文教材的知识就更陈旧。 最近看了一篇 Nature Reviews Microbiology 的综述,感觉自己的知识太陈旧了。如果您的科研或教学与微生物分子生物学相关,看看这篇论文,考察一下自己的知识是否需要更新吧。 这里,我大概介绍此文的一些内容,但愿没出错。 1、一个操纵子包含的几个基因一起转录,各个基因之间的表达水平应该差不多。 错误。最近研究显示,操纵子内基因的表达水平像是下楼梯,从5'到3'一个比一个低。详细内容见这篇综述及其参考文献,下同。 2、真核生物mRNA转录后末端加上polyA,原核生物的mRNA没有这些加工。 错误。细菌细胞中,现在发现了很大比例的mRNA转录后加polyA尾巴。但是polyA尾巴的作用却是与在真核细胞中相反,是降低mRNA的稳定性。 3、细菌蛋白质翻译过程中,核糖体30S亚基先结合到mRNA的Shine-Dalgarno序列上,而后。。。 部分错误。对数生长期的细菌蛋白质翻译过程是这样的。但生长停滞的细菌,是完整的核糖体(大小亚基在一起)直接结合到起始密码子上,开始蛋白质翻译。 4、细菌基因的甲基化等修饰是为了区分自身的DNA和外来的DNA,为限制性内切酶提供识别信号。 不完全对。细菌基因的甲基化等修饰也有调节基因表达的作用。 5、真核生物染色质折叠紧密程度可以调节基因表达。原核生物DNA折叠疏松,似乎与基因表达调节无关。 错误。大量基因表达的快速生长期DNA折叠紧密一些。 6、细菌也有很大比例的基因存在反义链转录,并有证据显示细菌中存在类似于真核生物小RNA的基因表达调节方式。 7、细菌mRNA也不是随机分布在细胞中的。 如果无法下载全文,可 向作者索取 或者 发邮件找我帮助 。
6028 次阅读|16 个评论
金融动荡,冷静观察,沉着应对,防范风险
xupeiyang 2011-8-9 19:18
国务院总理温家宝今天(9号)主持召开国务院常务会议,分析当前国际金融形势及其影响,研究制定应对措施。   会议指出,当前国际金融市场出现急剧动荡,世界经济复苏的不确定性、不稳定性上升。我们要冷静观察,沉着应对,做好防范风险的准备。
个人分类: 经济问题|2238 次阅读|0 个评论
[转载]对科学、技术、工程的理解
zhjxqdsd 2011-8-8 09:53
关于科学的理解:科学是对一定条件下物质变化规律的总结。其特点是:可重复验证、可证伪、自身没有矛盾。 科学研究一是揭示宇宙万物的本质特性和规律;二是对万物的原有状态的重组,使其成为有某种性能的能满足人们某种实践需求的东西。 关于技术的理解:是泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展形成的各种工艺、操作方法与技能。技术的性质包括了创造性、创新性、发明性、诀窍性、有效性、稳定性等。 在古代,技术和科学是分开的。科学知识专属于贵族哲学家,技术则由工匠掌握。 关于工程有广义和狭义之分: 就狭义而言,可理解为“以某组设想的目标为依据,应用有关的科学知识和技术手段,通过一群人的有组织活动将某个(或某些)现有实体(自然的、或人造的)转化为具有预期使用价值的人造产品过程”。 就广义而言,可理解为由一群人为达到某种目的,在一个较长时间周期内进行协作活动的过程。
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我的书单-非线性动力系统
热度 3 stanleyhk 2010-12-17 16:45
1.常微分方程(第六版)。苏联著名数学数学家庞特里亚金所著。他14岁双眼失明,凭借坚强的毅力成才,成为苏联科学院院士。相当敬佩!此书是朋友推荐看的,观点很新颖,逻辑很清晰,对理论的来龙去脉说明的很清楚。 http://www.amazon.cn/mn/detailApp/ref=sr_1_1?_encoding=UTF8&s=books&qid=1283211698&asin=B00114KG9Y&sr=8-1 2.IntroductiontoAppliedNonlinearDynamicalSystemsandChaos.StephenWiggins 相当好的书,目前才看了不到一半。入门学习动力系统时老板推荐的书。刚看到这本800多页的大部头时吓了一跳。后来读着读着就觉得很亲切。作者用了大量描述性的语言解释一些定义定理的意思,就像在听他的课一样。老外写书果然认真细腻,让你非懂不可。我想起研一的时候学的那本张恭庆院士的100来页的泛函分析教材,那是相当痛苦,一句话一个公式我得想半天。 http://www.amazon.com/Introduction-Applied-Nonlinear-Dynamical-Mathematics/dp/0387001778/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1283211959&sr=1-1 3.IntroductiontoFunctionalDifferentialEquation.Jack.J.Hale. 作者是DDE领域大牛。这本书介绍了DDE的理论知识。总是感觉应用时不需要这么多理论知识,而且此书难看懂,所以一直拖着没看,买了一年才看了两章。。记得去年在香港碰到徐鉴教授时,他说此书“相当难看,当时我看了一年多”,我便偷懒打了退堂鼓。后来老板每次见面必问我此书看的如何,我汗颜。。后苦口婆心劝我打好理论基础,想想也对。于是硬着头皮读下去。对我来说巨难,无比抽象晦涩,需要很深的泛函分析和一定复分析和PDE基础,一边看一边补基础,不知道我啥时才可以读完。 http://www.amazon.com/Introduction-Functional-Differential-Equations-Mathematical/dp/0387940766/ref=sr_1_10?s=books&ie=UTF8&qid=1283212907&sr=1-10 4.ElementsofAppliedBifurcationTheory.Yuri.A.Kuznetsov. http://www.amazon.com/Elements-Applied-Bifurcation-Theory-Kuznetsov/dp/1441919511/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1283212142&sr=1-1 一本分岔理论的专著。正在看,感觉写作风格不错,从应用角度出发,将分岔理论讲述的很清晰。 本书有中译版http://www.amazon.cn/mn/detailApp/ref=sr_1_1?_encoding=UTF8&s=books&qid=1283212464&asin=B0036RTD4I&sr=1-1 5.强非线性振动系统的定量分析方法。陈树辉著。 http://www.amazon.cn/mn/detailApp/ref=sr_1_1?_encoding=UTF8&s=books&qid=1283212724&asin=B0011CSLBG&sr=8-1 需要详细看的一本书。本书介绍了强非线性振子的一些方法,从原始的perturbationmethod(包括L-P法,多尺度法,平均法,KBM法),到改进的L-P法,椭圆函数法,谐波平衡法(HB),再到增量谐波平衡法(IHB),扰动-增量法(PI)。 6.微分方程动力系统与混沌导论.M.W.Hirsch、S.Smale&R.L.Devaney.< 作者们都是大牛,比如Smale就是数学两大奖项的得主。一本很好的导论,涉及面广,但是不够专。 http://www.amazon.cn/mn/detailApp/ref=sr_1_1?_encoding=UTF8&s=books&qid=1283212288&asin=B00170M87K&sr=1-1 7.NonlinearOscillations,DynamicalSystems,andBifurcationsofVectorFields.J.Guckenheimer&P.Holmes. 经典书籍。 http://www.amazon.com/Nonlinear-Oscillations-Dynamical-Bifurcations-Mathematical/dp/0387908196/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1283212018&sr=1-1
个人分类: 未分类|10258 次阅读|5 个评论
[转载]乳液产品稳定性的预测
yangys1982 2010-11-20 16:27
乳液是热力学不稳定的体系,其寿命是有限的。预示乳液的稳定性是化妆品配方师重要的问题。市售化妆品必须有23年的货架寿命。乳液货架寿命可定义为乳液变坏至消费者不可接受的程度所经历的时间长短。市售化妆品由于分销、储存至消费者全部用完,需经历较长一段时间,一般化妆品货架寿命为2~3年,一些国家要求含防晒剂非处方药(OTC)的乳液,稳定性长于5年。由于实时货架寿命测定费时,一般化妆品公司较少进行实时货架寿命的研究,所以设计准确预示乳液货架寿命的试验是重要的。尽管目前这类方案也不少,但还是与实际有一定距离,预示乳液的稳定性不是一件简单的事情。 (一)乳液不稳定性的机理 当乳液陈化时,经历 物理 变化使乳液不稳定。其中包括重力作用分层、絮结和歧化作用。 重力作用分离可能的结果是絮凝,絮凝是一种沉降或分层现象,絮凝时仍然是被乳化,但富被分散相层浓集在上层(在O/W乳液中),或在下层(在W/O乳液中)。这两种重力引起变化是可逆的,摇动可使聚集的物料重新分散。这些情况服从Stokes定律,即分离速度与油相和水相之间的密度差,连续相的黏度和被分散相粒子大小成比例。因而,增加连续相的黏度,或使用胶体磨或均质作用降低粒子大小可增加乳液的稳定性。 当被分散相液滴聚到一起,结合形成较大的液滴,发生聚结作用。最终会产生相分离。如果当乳化剂的用量不足以使液滴保持较小的尺小,但足以防止絮凝,或进一步聚结成有较大粒子分布的乳液时,这样情况称为有限聚结作用。 歧化作用是由于液滴内部压力较液滴外部压力大引起的结果。这样推动力将引起 化学 组分由小液滴扩散至较大的液滴,或可能扩散至连续相。由于表面活性剂体系不同组分可能由以不同的速率由小液滴扩散至大液滴,结果小液滴变小,大液滴变大。 (二)乳液稳定性试验 文献 上曾报道过不少预示乳液稳定性的实验方法。主要包括加速试验、实时试验和流变学测量。 1.加速试验 加速试验是以向体系施加负荷为基础的方法,如升高温度或离心作用等。任何加速试验固有的危险是使乳液服从于远远地超过实际经历的条件。因而,使用加速试验结果应小心,其结论应由正常储存条件下的结果比较和证实。 以温度为基础的加速试验是利用恒高温, (例如40℃或48℃)或冷冻熔化循环(一15~一5℃至室温)。利用高温加速试验的理论根据是描述化学反应速度常数与温度之间关系的Arrhenius方程,即温度增加10℃,大多数化学反应速度加倍。因而,在20℃经历3年,应相当于在50℃经历4.5个月。然而,随着温度升高,乳液黏度下降,表面活性剂溶解度平衡变化。其他变化也会发生,如胶态固体和聚合物的水合作用,分子在两相之间的分配和蜡类或其他物质的熔化等。作为使乳液稳定的一些主要因素会在高温时突然消失,导致乳液不稳定。 加速试验有时会产生一些误导的信息。一些在高温时同样是分离的乳液,在室温时的货架寿命可能不相同。非离子乳化剂是依靠它们的聚氧乙烯基团的水合作用稳定乳液,它们的选择是根据在室温时的界面特性。在高温时,乳化剂水合作用变小,它们的HLB值完全不同,可把它们考虑为不同性质的分子。也有一些情况,乳液在高温时较在低温时稳定,这样情况下,如果只根据高温加速试验做出结论,不仅不正确,而且是误导的信息。 冷冻熔化循环也是加大乳液的负荷,亦存在一些固有的问题。在冷冻温度下,O/W乳液中冰结晶形成可能使油粒子拉长并变得扁平。此外乳化剂亲油部分丧失其流动性,亲水部分由于水冷冻析出而自发脱水。如果在聚结发生前乳液能治愈,乳液就经受得住试验。如果组分重新溶解速度慢,乳液不稳定,这与室温下发生过程不同。 离心作用是利用加速重力向乳液施加负载的另一方法。半径为10cm,3750r/min转速经历5h相当于重力作用经历1年。因而,这方法可 应用 于速度对絮凝和分层有决定性的过程。亦有人利用超离心法对乳液稳定性进行定量测定,所需时间较一般传统方法短,但需做更大量工作研究其结果与实时试验的相关性,利用其相关性预示乳液的稳定性。超离心作用转速达25000r/min,在这样高速情况下,乳液稳定性与一般条件下稳定性之间有差别;在这样高速离心作用情况下,只有聚结是速度决定性阶段,因而液滴或粒子很快堆积在一起,导致水介质迅速分离。在一般储存条件下,可逆絮凝和不可逆絮结作用发生,两者都可能是过程速度决定性阶段。?送猓?饧诱庋?康牧?嵋?鹨旱沃?渌?嘁禾宓囊耗さ男孤┖鸵?鹑榛?聊さ钠苹怠? 只有更进一步研究加速试验结果与一般储存条件下的结果之间的相关性,才可能正确地利用加速试验来预示乳液的稳定性。 2.实时试验 实时试验测定乳液初始状态,并假设比较好的初始状态相当于较长的货架寿命,或测量一周,或一个月,或半年变化,然后外推至更长的时间。这类测量包括粒子大小、电导、光反射、相变温度的测定和流变参数测定等。 实时试验不对乳液施加负载,而是依靠初始特性,或在乳液早期具体参数的变化。测定液滴或粒子增大速度比测定初始液滴或粒子大小更重要。非破坏性试验包括粒子大小的频度分析,被分散相和连续相之间电双层的电势差,表面张力等和时间关系,密度和黏度等。测定相转变温度或利用经过几天后粒度分布的测量来测定絮结作用。一般随着相转变温度升 高,O/W和W/O乳液稳定性都会增加。 文献也报道过利用光反射发现在聚集和絮结时的变化,但较喜欢测量两个温度下电导的变化,以测定O/W乳液稳定性。 近年美国Laurel Industrial Company,Inc.提供分散稳定性分析仪。完全在静态条件下,用脉冲近红外光源(850nm)对样品进行垂直扫描,利用同时采集的透射光和背向散射光的信号比较,数据经计算机程序处理,可对沉降、絮凝、絮结、分层、乳化等现象进行定量研究。
个人分类: 科研经验|4671 次阅读|1 个评论
我的相位图(matlab)
sobolev 2009-11-25 10:32
在二维平面内的几种驻点的类型
个人分类: 未分类|24 次阅读|0 个评论
八月廿日大连南非ISSI微震监测技术交流会
edward3 2009-7-30 15:54
现代矿山高精度微震监测技术的开发应用始于1980年代中期的南非金矿开动, 其目的是为解决南非Welkom地区深埋金矿开采中遇到的强烈岩爆和岩体稳定性问 题。利用高精度微震监测技术可以对由于矿山开采而引发的岩体内的微地震进行 短期和中长期灾害评估,从而降低由于上述灾害事件的发生而导致作业人员伤亡 和设备的损毁。该技术的原理是通过监测由采矿活动引起岩体中应力重分布过程 中伴生岩石破裂时发出的地震波,对地震波信息进行处理获取微震活动事件发生 的位置、大小、能量、非弹性微震体应变和震源机制等并由此计算出所伴生的岩 体中应力场、位移及流变等参数的改变,从而达到判断岩体稳定性的目的。南非 ISS公司是国际上该技术开发和应用的先驱,在20多年的发展过程中,ISS公司 的高精度微震监测技术在一直处于领先地位,已有数百个工程应用实例。领域涵 盖矿山、边坡、采空区、隧洞、活断层、水库、地下核废料存储、石油、地热、 天然地震试验场等。目前正在进行实时监测应用的项目有150多个。 微震监测技术在中国还处在应用的初始阶段,对该技术的认识还有待于对其 技术原理的掌握和应用经验的积累而提高,有鉴于此,特别邀请北京优赛科技有 限公司会同南非ISS公司在岩爆会议前面向国内技术人员举办微震监 测技术应用培训会,培训内容着重于微震监测技术的实际应用方面,主讲人为具 有丰富的微震监测技术开发应用经验的国际知名专家,包括现代微震技术开发的 创始人AleksanderMendecki博士,编著有《矿山微震监测技术》一书,也是本次 国际岩爆会议的特邀报告人之一,其他主讲人还有微震软件、硬件、应用方面的 专家RichardLynch博士,ErnestLotter博士,DmitriyMalovichko博士和盛虞 博士,欢迎相关领域的专家和科技工作人员参加。 交流会内容简介 1.矿山微震监测技术原理,当前应用水平和未来发展方向。主讲人:AlesanderMendecki博士; 2.ISS微震监测系统构成,硬件与软件技术。主讲人:ErnestLotter博士; 3.应用实例:露天矿场和浅层地下矿井的硬岩开挖。主讲人:RichardLynch博士; 4.应用实例:煤矿顶板塌落与冲击地压。主讲人:盛虞博士、RichardLynch博士; 5.应用实例:深井硬岩开挖:微震、岩爆及岩石稳定性。主讲人:DmitriyMalovichko博士; 6.ISS微震监测系统演示。主讲人:RichardLynch博士、ErnestLotter博士等。
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学科大统一的理论证明(1)
szxren 2009-2-26 02:52
学科大统一的理论证明(1) 首之需人 提要:理化学科群统一遵守的定理之一是热力学第二定律或叫熵增定理,结论是复杂有序向简单无序转化。生命科学学科群统一遵守的理论之一是达尔文进化论,结论是简单无序低级向复杂有序高级演化。这一存在了 150 年之久的天大科学矛盾,早就引起了各国科学家的注意,薛定谔提出了生命依赖负熵而生存的思想来解决,普里高津耗散结构也是从系统环境获取能量流来解决,都认为系统要依靠外因,而人们大多认为世界是依赖自身内在动力运行的。本博文用数理演绎方式严格证明,孤立系统中物质粒子能自发地由低级简单无序向高级复杂有序变化,彻底解决了学科群之间的统一性问题。 自从现代科学体系建立以来,理化学科群共同遵守的几个基本定律之一就是在 150 年前建立的热力学第二定律,随后经过统计物理学家作出的热力学微观机理解释,将微观世界宏观世界有机地联系在一起,它这时一般又叫做熵增定理,曾在科学哲学界掀起了一场宇宙热死的轰动争论,该熵增定理现已急速地向各个科学学科扩散,从自然科学界到社会科学及信息科学等都在以熵增定理作基础进行运用,其一般结论是世界上所有的自发反应作用过程的方向都是由高有序的状态向低有序的状态转化,否则只有为系统做功才能实现小范围内的逆熵增定理的可能性,但是整个大系统(由环境和系统组成)仍然遵守熵增加定理的规定。 但是,也就是在 150 年前的同一时代,生物进化论的思想也已经形成,尤其是英国科学家达尔文( 1809-1882 )经过多年的环球科学考察和化石实物观察,完成了生物物种的进化理论,也掀起了社会各界尤其是宗教界的思想大革命,到今天生物进化论的思想及理论范式也已超出了生命科学界,广泛渗透到社会科学经济科学管理科学等各门各类学科中。进化论的一般结论是在自然界中所有的演化发展方向都是从简单无序低级向复杂有序高级来进化,生命科学学科群都是在生物进化论的基础上逐渐发展成长起来的,这是一个在大范围大系统中经受住各种检验的科学进化理论,没有进化论对整个生命科学学科群来说都是不可想象的。 这一存在了一个半世纪之久的天大科学矛盾,早就引起了各国科学家的注意,很多伟大的科学家都对此进行过探讨,最著名的是诺贝尔奖获得者薛定谔,提出了生命依赖负熵而生存的思想来解决这一科学矛盾;随后的普里高津等进一步发展了该思想,完成了对耗散结构的研究而获得诺贝尔奖,其主要思想还是从开放系统的外界环境获取能量流而得到无序变有序的结论。上述解决方案不理想的地方在于,他们认为系统是依靠外因的作用而使得无序变有序,这只是解决了开放系统方面的问题而没有解决孤立系统方面的问题,人们大多认为世界是依赖自身内在动力而运行的,作为人们更为理想的科学追求来说,这一天大科学矛盾是没有彻底解决的。 本博文不同于上述解决方案,目的是探索孤立系统中物质自发进化的基础理论问题,其推理出发点是一个稳定性公设,它与熵增定理没有逻辑矛盾,运用经典的可逆平衡热力学方法,采取数学中的演绎方式严格证明一个更具普遍意义的科学结论,彻底解决了理化学科群与生命科学学科群之间理论基础的逻辑统一性。更进一步的进展 有巨大的科学意义,本博将陆续推导。 A 稳定性公设 为了方便从理论上证明 自然物质世界的发展演化,不可避免地需要在这里首先提出一个最基本的稳定性公设,该公设 与理化学科中的熵增定理没有逻辑矛盾 ,即 在没有外界条件影响的孤立系统中,其自发不可逆过程的进行方向总是由小可能性的状态到大可能性的状态,或者说总是由生存几率小的状态到生存几率大的状态 。 上述稳定性公设的意义在于,它指出了一个现在已被科学界普遍承认的客观实在,那就是小稳定性的状态总是向大稳定性的状态自发转变,这实际上就是对 热力学第二定律或者说熵增定理的一个更普遍性的陈述 。稳定性公设它也说明了大自然中存在一个稳定性吸引中心,而且,这个稳定性吸引中心反作用于大自然中所有的自发不可逆过程。换句话说就是稳定性判据为大自然中所有的自发不可逆过程的客观性内因,任何大自然中的自发不可逆过程均不可能逆稳定性而动,有顺我者昌,逆我者忘的气势,例如水和热的自发流动。 根据上述稳定性公设,就可以做下列推论: 1. 假设在一个孤立系统中,有 2N 个 理想的(简单基本)粒子,且系统被理想地分成为 2N 个均 等的 ( 相 ) 空间。若任一(简单基本)粒子都能完全控制任一 ( 相 ) 空间,且任一(简单基本)粒子占据任一 ( 相 ) 空间的机会均等,那么在这一状态下,该孤立系统的最大生存几率就可由下式给出。 P1 = ((2N)!) / ((2N)^(2N)) (1) 在这里 (2N)! = (2N)*(2N-1)*(2N-2)* *3*2*1 2. 假设在上面论及的孤立系统中,(一个作用力)让每 2 个理想的(简单基本)粒子变成 1 个新的粒子。这样,孤立系统中就仅仅存在 N 个新的粒子,相对应地,就可把孤立系统重新分成为较大的 N 个均等的 ( 相 ) 空间。在这一状态下,如果任一新的粒子也能完全控制任一新的 ( 相 ) 空间,而且任一新粒子占据任一新 ( 相 ) 空间的机会也均等 , 那么这一状态下孤立系统的最大生存几率就应该由下式给出。 P 2 = (N!) / (N^N) (2) 比较该孤立系统的上述二个状态,就能得到以下的直接推论。 1. 第一个状态下孤立系统的所有粒子均由单一的理想粒子组成,第二状态下孤立系统的所有粒子均由成双的理想粒子组成。这样就可以直接认为,在第一个状态下系统中的每个粒子的结构均比在第二个状态下系统中的每个粒子的结构要简单,或者说,在第二个状态下系统中的每个粒子的结构都比第一个状态下的粒子结构要复杂。 2. 比较公式(1 )和公式(2 ): P 2 /P1 = (2^N) *((2N)^N)*(N!)/((2N)!) (3) ∵ N 1 ∴ (2^N) 1 ∵ ((2N)^N) * (N!) ((2N)!) ∴ P 2 / P1 1 (4) ∴ P 2 P1 (5) 上述二不等式(4 )和(5 )永远成立。 不等式(5 )表明 , 孤立系统的最大生存几率在第二个状态下就比在第一个状态下更大 , 即孤立系统在第二个状态下的存在可能性就比在第一个状态下更大 , 也就是说孤立系统在第二个状态下的稳定性比在第一个状态下更好,那么基于稳定性公设就可认为第一个状态会自发不可逆地向第二个状态转变,在第一个状态下结构简单的物质粒子会向在第二个状态下结构复杂的物质粒子自发不可逆地转变。 B 广义物质进化论 根据上述基于稳定性公设的直接推论,可以提出一个关于自然物质世界演变进化的广义物质进化论。这个理论认为 , 在没有外界条件影响的孤立系统中 , 存在着由简单结构之物质粒子自发不可逆地转变演化成复杂结构之物质粒子的可能性,而且 , 随着这个自发不可逆的转变演化过程不间断地进行,孤立系统的状态就将变得越发稳定 。 它表示在大自然中,无序将自发不可逆地演化生成有序,结构低级的简单物质将自发不可逆地转变成结构高级的复杂物质,简单小分子将自发不可逆地进行作用反应生成复杂大分子,无机物质将自发不可逆地成长变化为有机组织,自组织现象和生命起源就是大自然发展演化的必然结果,理化学科群与生命科学学科群之间的理论基础是逻辑统一的。 为方便区别,达尔文发现的关于物种自然淘汰的进化理论就可以叫做狭义生物进化论。广义物质进化论用于讨论的学科范围比狭义生物进化论讨论的学科范围更一般和宽阔,不但可以用于讨论 生命科学方面的问题,就 是对超出 生命科学 范畴的理化无机世界,及被有机地联系起来的这两个世界之间的前沿交叉科学问题也可以讨论。 广义物质进化论认为 , 在孤立系统中存在一个广义力的作用 , 它使各种状态下的物质粒子会得到不断的进化,进化发展的结果使孤立系统中的物质粒子越发变得结构复杂 , 而且使孤立系统也越发变得稳定。 从理化热力学理论得到的结果也包容在从广义物质进化论得到的结果之中 , 广义物质进化论就是从与热力学不相矛盾的稳定性公设为基础出发通过数学推理而得到的。热力学和进化论之间没有逻辑矛盾,它们均被统一包容在广义物质进化论中,这样就彻底解决 了理化学科群与生命科学学科群 之间长达 150 年的科学问题。
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野渡无人舟自横
zdwang 2009-1-19 11:13
野渡无人舟自横
——漫话流体运动中物体的稳定性 王 振 东 独怜幽草涧边生,上有黄鹂深树鸣; 春潮带雨晚来急,野渡无人舟自横。 这首脍炙人口的优美的山水诗七绝名篇《滁州西涧》,系唐代诗人韦应物(约735—约792年)在唐德宗建中二年(公元781年)出任滁州(今安徽滁州市)刺史时所作。当您反复吟诵这美丽的诗句时,如画的意境就重现在您的眼前,真是美不胜收。可是,您可曾想到在这洗练的诗句中还凝聚着诗人对力学现象的洞察力! “春潮带雨晚来急,野渡无人舟自横”,意思是郊野渡口拴着的一条无人驾驭的小船,在晚潮加之春雨形成的小河湍急的流动中,横在河里,随波荡漾。这里形象又真实地描绘了在河中荡漾的小船,因要处于一个稳定的平衡位置,它总要横在河中。 二百年后,担任过宋代宰相的寇準(961—1023年)在19岁(980年)进士及第,初知巴东县(今湖北巴东县西北)时,登高楼眺望也作了一首五言律诗《春日登楼怀归》: 高楼聊引望,杳杳一川平。野水无人渡,孤舟尽日横。 荒村生断霭,古寺语流莺。旧业遥清谓,沉思忽自惊。 诗的前三联写春日登楼见闻,尾联由见闻而怀归。清人何文煥曾评论“野水无人渡,孤舟尽日橫”此联,说寇準登楼看见相仿景色时,很自然地受到《滁州西涧》诗的触发,便随手点化了韦句,而意境却比韦来得更加丰厚。 在上海辞书出版社出版的《唐宋词鉴赏辞典》中还收入了另一位宋代词人廖世美的词《烛影摇红:题安陆浮云搂》,其后半片写道: 催促年光,旧来流水知何处?断肠何必更残阳, 极目伤平楚。晚霁波声带雨。悄无人、舟横野渡。 数峰江上,芳草天涯,参差烟树。 “晚霁波声带雨。悄无人、舟横野渡。”确也写出了与韦应物同样观察到的自然现象。 另外,很有趣的是我国古代四大名著之一、明代罗贯中所著《三国演义》的第四十九回“七星坛诸葛祭风,三江口周瑜纵火”,对这一现象也有一段颇精彩地描述:(天津百花文艺出版社1994年版) (孔明“借”得东风后,即乘赵子龙前来接应的船返夏口。周瑜急唤帐前护军校尉丁奉、徐盛二将各带一百人,分水陆两路追杀孔明。) 徐盛教拽起满帆,抢风而驶。遥望前船不远,徐盛在船头高声大叫:“军师休去!都督有请。”只见孔明立于船尾大笑曰:“上复都督:好好用兵,诸葛亮暂回夏?,异日再容相见。”徐盛曰:“请暂少住,有紧话说。”孔明曰:“吾己料定都督不能容我,必来加害,预先教赵子龙来相接。将军不必追赶。”徐盛见前船无蓬,只顧赶去。看看至近,赵云拈弓搭箭,立于船尾大叫曰:“吾乃常山赵子龙也!奉令特来接军师。你如何来追赶?夲待一箭射死你来,显得两家失了和气。教你知我手段!”言讫,箭到处,射断徐盛船上篷索。那篷堕落下水,其船便横。赵云却教自己船上拽起满帆,乘顺风而去,其船如飞,追之不及。 箭到处,那篷堕落下水,其船便横。这段话明确指出了,在湍急的河流中,帆落下、失去风力推动而不能行驶的船,只好横在河中这一自然现象。 为什么在河中荡漾的船总是要橫在河里呢?这里有一个流体力学问题。一般物体在静力作用下的平衡问题,是一个古老的力学问题。直立在桌子上的细杆,系处于不稳定的平衡位置,当此细杆受一扰动后,重力形成的力矩将使细杆远离平衡位置;而悬挂的直杆平衡是稳定的,当此直杆受一扰动后,重力形成的力矩会倾向于恢复平衡位置。由于流体运动时对物体产生的合力和合力矩,计算起来比较复杂,所以要得到在运动流体中物体平衡稳定性的精确分析,需要艰苦细致的工作积累;经过了许多力学家的持续努力,直到19世纪末、20世纪初才得到解决。所以唐代诗人韦应物对船体稳定性问题的观察,比起西方精确描述的出现要早一千一百多年。 现在,我们用近代流体力学来精确分析韦应物等人所观察到的现象。用流体力学的观点可将舟或小船简化成一个细长橢圆柱体,来讨论理想不可压缩流体绕橢圆柱体的二维流动问题,以计算流体对橢圆柱体的作用力和力矩,从而找到其稳定的相对平衡位置。设河中流体相对于椭圆柱体以匀速 流动,橢圆的长轴与流动方向呈α夹角,用平靣流动的复变函数分析可计算出椭圆上所受的合力为零;合力矩的大小与来流同长轴的夹角有关,即为: 因为上面的分折是对理想不可压缩流体二维流动进行的,而实际情况既是黏性流体,又是三维问题,尾部还有涡旋区。为捡验此分析是否正确,我们在天津大学流体力学实验室回流式水槽中进行了实验。 水槽的实验段长6﹒2米,宽0﹒25米,高0﹒35米。实验模型为一椭圆柱体小木船,长轴10厘米,短轴5厘米,高2﹒5厘米,因木质较重,吃水较深。实验中水流速度釆用LDV测速,流动显示采用氢气泡法显示,实验过程用摄像机进行记录。氢气泡丝位于模型中心轴线前6厘米处,且垂直于水流方向。光源位于模型所在实验段前下方。CCD放在模型的正上方。水流速度在0﹒3米/秒到0﹒6米/秒范围内变化。 在椭圆柱模型上下两面的中心点分别固定长1厘米的细轴,并分別套入一个圆环,圆环与轴之间可自由转动。圆环与水槽两侧壁面间,分别用与模型上下面平行的柔软细线相连,以防模型被水冲走。 开启水泵使水流动,可见到模型横于水中,即椭圆的长轴与水流方向垂直。用外力改变模型长轴与水流方向的夹角,然后撤去外力,模型又很快重新横于水中。这说明横于水中是稳定的平衡位置。施加外力使模型长轴与水流方向平行,撤去外力后,模型在此位置有短暂平衡,稍后即又横于水中。这说明长轴与水流方向平行是不稳定的平衡位置。改变水流的速度,重复以上实验,对结果没有影响。 实验证实了前面的计算分析结果,也说明虽然椭圆柱后面有涡旋区,黏性流体三维运动的流场也相当复杂,但以理想不可压缩流体二维流动的简化模型,来研究流体运动中物体的稳定性这一问题,确实抓住了问题的本质。橢圆柱的稳定平衡位置确实为其长轴与来流相垂直的情况。 以上关于小船平衡稳定性的分析,对于航行中的小船也是适用的。若小船的航速为 ,顺着 向前的平衡也是不稳定的,为保持其航向,舵手需要不断地调整操纵。这就是为什么一个划船的生手,总是难以使小船笔直航行的道理。在初学划船时,船往往总是在水里打转转。而拴于郊野的无人渡船,在湍急的来流中,总欲自横,处于 α=π/2的稳定位置,或在α=π/2位置附近摆动。 当然,以上的分析仍还是粗糙的。要真正考虑航行中小船的稳定性,还需要考虑小船的惯性。而这些内容就是近代导向船舰、飞行器在航行中运动稳定性的深入的学问了。它是近代航海航空航天技术的理论基础之一。 “春潮带雨晚来急,野渡无人舟自横”,唐代诗人韦应物对船体稳定性入细入微的观察,并仅仅用了七个字便活脱脱地勾画了出来,不仅使我们获得了美的享受,而且还从中体味出自然规律。而这却早在距今一千二百多年以前就有了。
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