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浙江理工大学学报

浙江理工大学学报

2026年07期

《浙江理工大学学报》是由浙江省教育厅主管、浙江理工大学主办的学术期刊，1979年创刊。是国家新闻出版广电总局第一批认定学术期刊。单月集中出版自然科学类型文章，双月集中出版社会科学类文章。

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材料科学与技术 | 透明质酸/聚乙烯醇聚合物微针的制备及性能表征

材料科学与技术 | 透明质酸/聚乙烯醇聚合物微针的制备及性能表征

摘要: 为探究透明质酸(Hyaluronic acid, HA)/聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)复合溶液用以制备聚合物微针(Microneedles, MNs)的可行性,通过微模法配制不同质量分数(6%、8%、10%和14%)的 HA/PVA 复合溶液,将其注入聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具,以制备透明质酸/聚乙烯醇微针(HA/PVA MNs),探究不同 HA/PVA 复合溶液质量分数下 HA/PVA MNs 的微观形貌、溶胀行为、压缩性能及其体外皮肤刺入能力;在此基础上,以姜黄素(Curcumin, Cur)为药物实现 HA/PVA MNs 对姜黄素的可控释放,并采用平板计数法评估载药后 HA/PVA MNs 的抗菌性能。结果表明:随着 HA/PVA 复合溶液质量分数的不断升高,质量分数 14% 的 HA/PVA 微针(14HA/PVA MNs)的压缩应力可增加至 0.77 N/针,其皮肤刺入率可达 99%;随着磷酸盐缓冲液中姜黄素的不断释放,HA/PVA MNs 的体外药物释放率随 HA/PVA 复合溶液质量分数的提高而呈现逐减的趋势,释放行为遵循一阶动力学模型,其中 6HA/PVA MNs 的药物释放率最高,达 81.48%;当 HA/PVA MNs 抗菌质量浓度为 80 mg/mL 时,HA/PVA MNs 对金黄色葡萄球菌与大肠埃希菌的体外抗菌率分别为 85.20% 和 68.50%。该研究为制备复合可溶性高聚物微针提供了新的方法和实验依据。
材料科学与技术 | 手性氧杂杯[4]芳烃的对映选择性识别

材料科学与技术 | 手性氧杂杯[4]芳烃的对映选择性识别

摘要: 为解决手性大环对映体拆分困难等问题, 并探究大环对映选择性识别性能, 将四胺基氧杂杯 [4] 芳烃分别与 S 型或 R 型手性樟脑磺酰氯发生磺酰胺化反应, 合成了一对手性氧杂杯 [4] 芳烃对映体, 并通过核磁共振、高分辨质谱、X-射线单晶衍射、紫外可见吸收光谱和圆二色谱等表征其结构和性质。结果表明: 该大环主体通过氢键等非共价键作用实现对手性 S 型或 R 型吡咯烷-2-甲醇的高效对映选择性识别; 主客体形成 1:1 络合物, 其中 S 型主体优先结合 S 型客体 (络合常数 K=311.40M^-1), R 型主体优先结合 R 型客体 ( K=526.53M^-1), 对映选择性因子分别为 3.64 和 3.16。对映选择性源于氧杂杯 [4] 芳烃手性空腔与客体分子之间的结构互补效应。这一发现为基于大环主体的手性识别与催化研究提供了新策略。
材料科学与技术 | 碳纤维负载氧化锌催化剂的制备及其解聚废弃聚酯性能的研究

材料科学与技术 | 碳纤维负载氧化锌催化剂的制备及其解聚废弃聚酯性能的研究

摘要: 针对乙二醇醇解废弃聚酯存在解聚效率低、催化剂回收难的问题,以化学稳定性好的碳纤维为载体,通过沉积聚多巴胺改性碳纤维,并采用化学法将氧化锌负载到聚多巴胺改性的碳纤维上,制备聚多巴胺改性碳纤维负载氧化锌催化剂(ZnO@CFs-PDA);采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等对ZnO@CFs-PDA进行结构表征,并评估ZnO@CFs-PDA解聚废弃聚酯的性能。结果表明:碳纤维上成功负载了氧化锌颗粒;在最佳醇解反应条件下,聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate, PET)转化率为100%,对苯二甲酸双羟乙酯(Bis-2-hydroxyethyl terephthalate, BHET)产率为72.6%;ZnO@CFs-PDA经过5次循环后,PET转化率和BHET产率分别为85.5%和52.1%。该研究制备的ZnO@CFs-PDA对废弃聚酯具有良好的解聚性能及重复使用性,为废弃聚酯高效解聚及绿色催化剂的开发提供了新思路。
材料科学与技术 | 壳聚糖基润滑液的制备及促进骨关节炎软骨修复作用研究

材料科学与技术 | 壳聚糖基润滑液的制备及促进骨关节炎软骨修复作用研究

摘要: 为克服临床润滑液作为骨关节炎治疗粘液补充剂仅具抗磨效果的局限, 以壳聚糖、甲基丙烯酸酐、精氨酸、贻贝粘蛋白(Mussel adhesive protein, MAP)及双氯芬酸钠(Diclofenac sodium, DS)为主要材料, 设计了一种具有抗炎性能且摩擦学特性略优于临床润滑液的复合润滑液系统, 并通过组织切片染色和免疫组化染色评估其在骨关节炎治疗中的应用价值。结果表明: 当精氨酸共轭甲基丙烯酰化壳聚糖(Arginine-conjugated methacryloylated chitosan, CMA)与MAP的质量浓度比为10:1时, 在0.1~1000.0 s ^-1 的剪切速率下, CMA/MAP的黏度从10.40 Pa·s降至0.12 Pa·s, 摩擦系数显著低于医用玻璃酸钠; DS功能化后的复合润滑液DS@CMA/MAP在体外实验中表现出优异的生物相容性, 与不同浓度复合润滑液共培养的细胞活力均大于90%, 并呈现增殖趋势, 划痕实验中DS@CMA/MAP组迁移效率提升37.02%; DS@CMA/MAP复合润滑液能够显著抑制炎症反应并促进软骨修复, 其TNF-α阳性率为假手术组的245.32%, Aggrecan覆盖率达到假手术组的50.83%。该研究开发的DS@CMA/MAP复合润滑液在维持良好抗摩擦性能的同时, 兼具优异的生物相容性、促细胞迁移能力、抗炎及促进软骨修复功能, 为骨关节炎的综合治疗提供了新的策略。
材料科学与技术 | 定向冷冻技术制备仿生神经导管的研究进展

材料科学与技术 | 定向冷冻技术制备仿生神经导管的研究进展

摘要: 周围神经损伤是临床常见疾病,致残率高,严重影响患者生活质量。作为“金标准”的自体神经移植方法存在二次手术、供体不足等应用限制,而神经导管通过桥接缺损和引导轴突定向再生为周围神经修复提供新途径。定向冷冻技术又称为冰模板法,因其可制备具有高度取向微通道的导管结构,且能有效模拟神经天然解剖特征,已成为制备仿生神经导管的重点研究方向。该文系统综述了定向冷冻技术在仿生神经导管制备中的研究进展,重点阐述了周围神经的解剖学特征、定向冷冻技术的基本过程和原理,探讨了采用该技术制造取向多孔材料的优势和存在的问题,并指出了该技术在构建仿生神经导管领域面临的挑战与未来发展方向。
材料科学与技术 | 纳米氧化锌连续制备工艺优化及产业化研究

材料科学与技术 | 纳米氧化锌连续制备工艺优化及产业化研究

摘要: 针对传统间歇式均匀沉淀法制备纳米氧化锌存在反应时间长、产物粒径大与分布不均等问题,利用气泡液膜强化传质的连续式多相界面反应技术,实现了纳米氧化锌的连续化高效制备,并围绕该工艺开展了系统优化与产业化验证。以硫酸锌和碳酸钠为原料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面及孔径分析仪(BET)等分析手段,系统考察了反应物浓度、表面活性剂组合及焙烧温度等关键工艺参数对纳米氧化锌粒径、比表面积、形貌等性能的影响,确定了最佳工艺条件;通过建立中试线验证该优化工艺的工业化可行性与稳定性。结果表明:在0.790000 mol/L硫酸锌、1.440000 mol/L碳酸钠、2.055%复合表面活性剂(油酸钠2.000%、PVP 0.050%、PEG 0.005%,以 Zn²⁺ 摩尔量为基准)、600 ℃焙烧2 h的优化条件下,可制备出平均粒径(35.00±2.00)nm、粒径分布5.00~50.00 nm、比表面积(54.01±1.23) m²/g 、锌含量(97.64±0.52)%的高性能纳米氧化锌。该制备工艺将反应时间大幅缩短至67~100 s,可显著提高生产效率,并成功应用于1000 t/年中试线,制备的纳米氧化锌性能符合《纳米氧化锌》(GB/T 19589—2004)国家标准,具备良好的工业化应用前景与环境效益。
材料科学与技术 | 多层结构生物活性玻璃的制备及其止血性能研究

材料科学与技术 | 多层结构生物活性玻璃的制备及其止血性能研究

摘要: 针对现有止血材料普遍存在适用伤口类型有限且易引起感染的问题,以掺铈生物玻璃(Ce-BG)纳米颗粒为基体,在其表面依次包覆聚多巴胺(PDA)与ε-聚赖氨酸(EPL),构建具有多层结构的生物活性玻璃 Ce-BG@PDE 纳米颗粒;对改性前后的样品进行形貌结构表征,并系统评价其润湿行为、体外生物活性、抗菌性能及止血效果。结果表明:Ce-BG@PDE 的水接触角显著下降,亲水性能明显提升;在模拟体液中浸泡时,其羟基磷灰石形成速率高于未改性 Ce-BG;对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抑菌率均超过 98.9%;体外凝血时间为(76.0±2.0)s,凝血指数为 16.9%,血液吸附能力强且溶血率低,红细胞聚集显著。该文制备的 Ce-BG@PDE 在润湿性、生物活性、抗菌及止血性能方面均有显著提升,展现出作为控制出血与伤口感染材料的潜在应用价值。
材料科学与技术 | CNTs 包覆 Na_2+2xFe_2-x(SO₄)₃ 材料的制备及其储钠性能研究

材料科学与技术 | CNTs 包覆 Na_2+2xFe_2-x(SO₄)₃ 材料的制备及其储钠性能研究

摘要: 针对钠离子电池聚阴离子型正极硫酸铁钠( Na_2+2xFe_2-x(SO₄)₃,NFS)存在的本征电子电导率低和空气中结构不稳定等问题,采用喷雾干燥法制备碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)复合的 NFS 正极材料,通过调控 CNTs 的添加比例,实现其与 NFS 活性颗粒的均匀复合及导电网络的构建,并系统分析不同 CNTs 含量对 NFS 材料结构和电化学性能的影响。结果表明:当 CNTs 添加比例为总 NFS 质量的 10% 时,所制备的复合材料综合性能最佳;1.0 C 倍率下循环 100 次后容量保持率高达 94%,在 10.0 C 高倍率下经 300 次循环后仍保持 65 mAh/g 的可逆容量,容量保持率接近 100%。同时,得益于 CNTs 的包覆,NFS 的吸水性得到有效抑制,在储存 3 个月后仍能保持完好的晶体结构,存储稳定性显著提升。该研究为提升 NFS 正极材料的综合性能提供了有效策略,有望推动钠离子电池在规模化储能领域的实际应用。
材料科学与技术 | 含铝 SiC 陶瓷纤维的结构演化机制与力学性能研究

材料科学与技术 | 含铝 SiC 陶瓷纤维的结构演化机制与力学性能研究

摘要: 为研究先驱体结构、氧引入机制与碳化硅纤维结构演化及力学性能之间的内在联系,采用聚碳硅烷 (Polycarbosilane, PCS) 和乙酰丙酮铝 (Aluminium (III) acetylacetonate, Al (acac) ₃ ) 反应合成聚铝碳硅烷 (Polyaluminocarbosilane, PACS) 先驱体,经熔融纺丝制备出不同直径的原纤维,并通过空气不熔化、高温热解和高温烧结等工艺获得不同直径的 SiC(Al) 陶瓷纤维。通过 FTIR、XRD 和 SEM 等表征手段,结合拉伸试验系统研究先驱体结构、氧含量与纤维结构演化及力学性能的关系。结果表明:直径为 10.46 μm 的 SiC(Al) 陶瓷纤维综合力学性能最佳,其拉伸强度、完成不熔化后的增重率和凝胶含量以及 Weibull 模数分别为 1.62 GPa、11.5%、94.1% 和 19.03。纤维内部的杂质颗粒、孔洞及微裂纹等缺陷,是导致其强度降低的根本原因:缺陷尺寸越大、缺陷越密集,其应力集中效应越强。该研究揭示了先驱体结构、氧引入机制与纤维缺陷形成之间的联系,为高性能含铝 SiC 纤维的制备及力学性能提升提供了参考价值。
机械与自动控制 | 壁面约束下球形颗粒的曳力与升力特性研究

机械与自动控制 | 壁面约束下球形颗粒的曳力与升力特性研究

摘要: 针对壁面约束下的颗粒受力问题,以静止流体中平行于壁面做匀速直线运动的单个球形颗粒为研究对象,采用直接数值模拟(Direct numerical simulation, DNS),结合重叠网格方法和移动计算域方法,在有限雷诺数(3~300)及不同颗粒-壁面距离(0.6~4.5倍粒径)范围内,对球形颗粒所受的曳力与升力开展全分辨数值分析,以探究壁面约束下颗粒的曳力与升力特性。结果表明:随着颗粒-壁面距离的增大,颗粒的曳力系数逐渐减小;通过拟合计算得到的曳力系数值得到壁面约束下球形颗粒的曳力系数表达式,其预测的平均绝对百分比误差为2.56%。颗粒的升力系数随着颗粒-壁面距离的增大而减小。当颗粒-壁面距离小于0.625倍粒径时,颗粒的升力系数随雷诺数的增大而减小;当颗粒-壁面距离超过0.625倍粒径时,升力系数随着雷诺数的增大先减小后增大。该研究结果可以为壁面约束下颗粒两相流研究提供一定参考。
机械与自动控制 | 水田除草机贴地随动仿形机构设计及控制研究

机械与自动控制 | 水田除草机贴地随动仿形机构设计及控制研究

摘要: 针对水田主动式机械除草机在复杂泥面环境下难以精准贴地作业的问题,提出了一种基于可感知横向倾斜度与纵向深度的多连杆贴地随动仿形机构。首先,通过构建感知解耦模型以及多连杆感知机构与调节机构运动学模型,解析其机构特性,并进行验证;其次,针对多连杆感知机构输入与输出非线性映射问题,引入粒子群优化算法(Particle swarm optimization, PSO)对其杆长参数进行优化,获得原动件输入与从动件输出之间的准线性映射关系;再次,针对控制系统信号传递的非线性问题与参数时变特性,引入模糊PID控制算法,通过Simulink与Adams联合仿真模型验证其性能;最后,搭建贴地随动仿形机构试验装置,基于dSPACE半物理仿真试验平台部署控制算法,将优化方法与传统方法进行对比分析。结果表明:所提方法的贴地随动仿形系统的稳态响应特性与稳态精度均优于传统方法,显著提升了系统的贴地随动仿形性能,作业部件横向倾斜度随动偏差标准差降低56.56%,纵向深度随动偏差标准差降低46.19%。该研究提出的感知解耦模型、机构优化方法以及控制策略提高了水田除草机贴地随动仿形性能,为水田除草机贴地随动仿形机构的优化设计提供了一种新思路。
机械与自动控制 | 基于 WOA-GPR 模型的机器人铣削加工系统模态参数预测方法

机械与自动控制 | 基于 WOA-GPR 模型的机器人铣削加工系统模态参数预测方法

摘要: 针对机器人铣削加工系统模态参数随位姿变化呈现强非线性特征,以及现有方法在有限样本数据条件下预测稳定性不足且模型超参数缺乏自适应优化机制等问题,提出一种基于鲸鱼算法优化的高斯过程回归(Gaussian process regression optimized by whale optimization algorithm, WOA-GPR)模型的模态参数预测方法。推导机器人铣削加工系统动力学方程,并建立模态参数-位姿变量函数表达式;设计多任务模态锤击试验获取训练集数据,在构建的训练集上对 WOA-GPR 模型进行训练与测试,并与传统高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)模型和神经网络(Back propagation, BP)模型进行对比验证。结果表明,训练后 WOA-GPR 模型的 R² 最高可达 0.9112,预测精度和稳定性均优于传统 GPR 模型和 BP 模型。该方法实现了 GPR 超参数的自适应全局优化,提升了位姿依赖模态参数的预测精度,为机器人铣削颤振稳定性分析与工艺优化提供了技术支撑。
机械与自动控制 | 基于深度残差网络的超冗余度蛇形臂机器人实时逆运动学求解方法

机械与自动控制 | 基于深度残差网络的超冗余度蛇形臂机器人实时逆运动学求解方法

摘要: 针对超冗余度蛇形臂机器人在复杂受限环境作业中,逆运动学求解存在的多解性、强非线性及实时性不足等问题,提出一种基于深度残差网络(Deep residual network, ResNet)的逆运动学求解方法,设计了基于ResNet的深度残差多层感知机(Deep residual multi-layer perceptron, Res-MLP)模型。采用“编码-深度残差主体-解码”三级架构,通过残差连接机制缓解深层网络梯度消失现象;在此基础上,设计融合正运动学重投影误差与最小范数正则项的复合损失函数,并引入自监督训练闭环对网络输出进行物理约束,以保障解的合理性。以12自由度超冗余度蛇形臂机器人为研究对象,开展单点逆运动学求解与深腔受限环境轨迹跟踪递进式仿真实验,并与经典雅可比伪逆法进行对比分析。结果表明:Res-MLP模型单点逆运动学求解平均耗时仅1.87 ms,为雅可比伪逆法的1/3;在轨迹跟踪任务中求解总效率提升近2倍,且生成构型更平滑紧凑,可有效适配狭窄环境作业。该研究提出的方法在保障高精度定位的同时显著提升计算效率,为超冗余度蛇形臂机器人在航空发动机探伤、核电管道检测等场景的实时运动控制提供了高效求解方案。
机械与自动控制 | 铜合金与钢多材料激光粉床熔融研究进展

机械与自动控制 | 铜合金与钢多材料激光粉床熔融研究进展

摘要: 激光粉床熔融(Laser powder bed fusion, LPBF)技术为实现铜合金与钢多材料构件在导热、导电性能和力学性能上的优势互补提供了新途径,但这两种材料显著的物理化学性质差异使界面成形面临严峻挑战。系统综述了铜合金与钢多材料激光粉床熔融的界面成形机制与性能调控策略。总结了 316L/CuCrZr 、 316L/CuSn10 和 M300/CuCrZr 等典型材料组合的特点,以及粉末输送系统的发展现状;分析了其界面扩散层、融合区、混合组织及晶粒细化区等典型微观结构特征,阐述了铜合金与钢多材料 LPBF 过程中热-力失配裂纹、粉末交叉污染及液态金属脆化等典型缺陷的形成机制;评述了面向铜合金与钢多材料界面的工艺参数优化、功能梯度设计以及后处理等界面调控方法及其作用规律;归纳了铜合金与钢多材料体系在综合力学性能与物理性能方面的研究结果,并与传统连接方法进行了对比,总结了 LPBF 在航空航天、热交换系统、高功率电机和精密传动部件等领域的应用进展,指出其当前面临的关键挑战,并展望了多物理场辅助工艺、混合式界面工程策略以及基于机器学习的智能监控等未来发展方向,旨在为铜合金与钢多材料 LPBF 的深入研究和工程应用提供系统性参考。
生物与生命科学 | 天麻素与灵芝三萜组合物对阿尔茨海默病细胞模型 GSK-3β 通路的作用及机制

生物与生命科学 | 天麻素与灵芝三萜组合物对阿尔茨海默病细胞模型 GSK-3β 通路的作用及机制

摘要: 为探究药食同源活性成分天麻素(Gastrodin, GAS)与灵芝三萜(Ganoderma lucidum triterpenoids, GLT)的组合物在阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)中的作用及机制,采用网络药理学方法分析 GAS 与 GLT 在 AD 中的潜在作用靶点及其相关信号通路,通过 CCK-8 及氧化应激实验探究 GAS 与 GLT 对细胞活力及氧化应激状态影响,并通过 Western blotting 与 RT-qPCR 技术分析糖原合成酶激酶-3β(Glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β)、p-Tau(Thr181)和 p-Tau(Ser396)的蛋白含量及 mRNA 表达水平的变化情况。结果表明: 40μg/mL GAS 与 20 μg/mL GLT 按照 1:1、1:2、2:1 体积比制备的组合物可逆转 β-淀粉样蛋白 25-35( Aβ_25-35) 引起的 AD 细胞模型氧化应激损伤并抑制细胞凋亡( P<0.05);组合物体积比为 2:1 时能够抑制 GSK-3β 蛋白活化,缓解 p-Tau(Thr181)和 p-Tau(Ser396)的异常磷酸化( P<0.05);GAS 与 GLT 组合物可显著减轻 Aβ 引发的氧化应激反应、抑制细胞凋亡,并抑制 Tau 蛋白的过度磷酸化。该研究为利用药食同源活性成分发挥协同效开展 AD 预防与治疗提供了新思路。
生物与生命科学 | 阿瑞匹坦在恶性肿瘤治疗中的研究进展

生物与生命科学 | 阿瑞匹坦在恶性肿瘤治疗中的研究进展

摘要: 阿瑞匹坦作为神经激肽受体-1(Neurokinin 1 receptor, NK-1R)的高选择性拮抗剂,目前已在临床广泛应用于预防化疗所致恶心呕吐。近年来研究发现,NK-1R及其内源性配体P物质(Substance P, SP)在多种恶性肿瘤中异常表达与活化,参与调控细胞增殖、凋亡、侵袭及转移等关键生物学过程。阿瑞匹坦除了传统的止吐应用外,其在抗肿瘤领域的潜在价值正日益受到关注。总结SP/NK-1R信号通路在肿瘤发生发展中的核心作用,归纳了阿瑞匹坦在肺癌、结直肠癌、肝癌、胃癌、食管癌、乳腺癌及甲状腺癌等多种实体瘤中,通过调控PI3K/AKT/mTOR与MAPK/ERK等关键通路,发挥抑制肿瘤增殖、诱导细胞死亡及阻滞转移的相关分子机制。该综述聚焦阿瑞匹坦在“老药新用”策略下由止吐适应证向肿瘤治疗领域拓展过程中的现存挑战与未来研究方向,重点解析其实现抗肿瘤效应的关键转化路径,旨在为后续临床开发及作用机制研究提供理论支撑与创新视角。

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目录

材料科学与技术 | 透明质酸/聚乙烯醇聚合物微针的制备及性能表征

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