江苏大学学报（自然科学版）

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甲醇／柴油PAHs形成途径的动力学模型与仿真

王忠, 赵洋, 李铭迪, 王小哲

2014, 35(1): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.001

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对甲醇／柴油化学反应和多环芳香烃(PAHs)的生成机理进行了分析,构建了由228种组分和1 584个基元反应组成的甲醇／柴油PAHs计算模型．采用CHEMKIN软件中的reflect shock和均质零维反应模型,研究了甲醇／柴油混合燃料的PAHs生成过程及变化规律．结果表明:该模型能准确预测甲醇／柴油燃烧过程中的反应温度,甲醇摩尔分数,反应中间产物CO,CO2,O2的摩尔分数随时间的变化规律和着火延迟;甲醇／柴油燃烧过程中,单个苯环主要通过丙炔基聚合和环化反应以及苯基的加氢反应形成;多个苯环主要通过脱氢加乙炔反应形成; PAHs的生成量随着甲醇掺混比例的增加而下降;随着混合气当量比减小,PAHs的前驱体C2H2,C3H3生成量减少．

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柴油机SCR后处理控制器的研发

刘传宝, 颜伏伍

2014, 35(1): 7-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.002

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基于某重型柴油机进行选择性催化还原(SCR)的后处理系统匹配,开发了SCR后处理控制器,采用高性能芯片MC9S12XEQ512进行了控制器硬件设计,并完成性能测试,对SCR系统控制策略进行了深入研究,利用催化器下游NOx传感器和废气流量计的测量值作为期望输出,采用有导师学习方式的BP神经网络开发了催化器上游NOx排放估算模型,并基于此模型设计稳态工况添蓝计量控制策略,提出了催化器载体瞬态温变滞后修正算法和瞬态工况NH3泄漏控制策略.结果表明:设计的SCR控制系统瞬态工况的鲁棒性好,NOx转化率控制在60％左右,NH3泄漏量最大值控制在25×10-5以下;设计的控制器应用到目标发动机,经ESC和ETC试验验证排放达到国Ⅳ标准.

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泄漏对微自由活塞发动机工作过程的影响

柏金, 王谦, 谢强, 张彭岗

2014, 35(1): 14-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.003

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为了研究泄漏对微发动机工作过程产生的影响,对自由活塞单次冲击压缩着火过程进行了可视化试验,得到不同漏气工况下微发动机的着火特性.在此基础上,建立了耦合自由活塞运动与燃烧过程的多维计算模型,对微HCCI燃烧过程进行了数值模拟.结果表明:混合气泄漏对着火时刻影响不大,但对活塞运动特性影响很大,漏气使得微燃烧室内压力降低,活塞返回速度变小,微发动机动力性能降低;泄漏间隙和泄漏长度是影响混合气泄漏程度的2个主要因素,也影响微压缩燃烧过程,泄漏间隙越大,最大压力与活塞末速度越小,动力性能越差,而泄漏长度增加,最大压力有所提高,有助于动力性能的提高;在微发动研究与设计过程中,应重视气缸／活塞间的密封效果.

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分层式磁流变力矩传递装置的研制及试验

李国发, 赵朴, 刘畅, 高威, 单翠云, 张继媛

2014, 35(1): 20-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.004

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为了提高磁流变装置的力矩传递范围和稳定性,研究了具有多层动、静转子的磁流变液力矩传递装置．该装置实际上增加了剪切力的实际面积,在剪切力不变的情况下,使得输出力矩增大,在输出力矩一定的情况下,通过增加层数,使得单位面积上的载荷变小,从而保证了转子从动盘不会受力过大而发生变形甚至破坏．在深入研究磁流变液流变机理及流变特性的基础上,建立了磁流变液力矩传递装置的力矩传递模型．通过三维建模和ANSYS有限元仿真对该装置进行性能分析和结构优化设计,从而确保理论上的可行性．通过搭建的试验平台对所研制的样机进行了力矩传递性能测试.结果表明:与单层磁流变液力矩传递装置相比,该装置传递的可控力矩可成倍地增加．

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基于流固耦合上游泵送机械密封的变形分析

陈汇龙, 刘玉辉, 赵斌娟, 刘彤, 王强, 刘志斌

2014, 35(1): 25-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.005

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采用Pro／E软件建立了密封动环三维几何模型,由Fluent软件模拟获得的液膜压力作为动环端面的边界条件之一导入Ansys Workbench进行单向流固耦合计算,在不同工况下对C石墨,SiC,WC和结构钢(Steel)4种材料进行了有限元对比分析．结果表明:最大变形发生在动环端面螺旋槽顶端,而最大应力发生在动环背面的密封台阶处;最大变形和最大应力几乎不受转速的影响,而受介质压力的影响比较明显,且随着介质压力的增大呈线性增加;4种材料中,C石墨的最大变形和最大应力都很大,不适合作动环材料,从密封环变形量角度考虑,而在满足其他要求的情况下,推荐优先选用SiC．

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转柱泵瞬时流量的理论推导及数值模拟

孔繁余, 何玉洋, 邵飞, 张慧

2014, 35(1): 29-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.006

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为研究转柱泵瞬时流量变化规律的影响因素,设计转柱泵的计算模型．按照其结构与工作原理,从理论上推导出瞬时流量的计算公式,采用动网格技术和编译自定义函数,并结合k-ε湍流模型,对转柱泵内部流场进行非定常数值模拟．结果表明:转柱泵瞬时流量理论计算的推导结果与数值模拟结果基本吻合, 转柱泵的瞬时流量呈周期性脉动;泵进出口配流位置角度极为重要,若出口位置滞后,则产生闭死容积,液压腔内盘内压力迅速升高,并产生压力自由震荡,导致在数值模拟中瞬时流量每个周期会出现一段周期性、无规律的上下波动;除了外部尺寸参数以外,配流盘转角设置是转柱泵瞬时流量重要的影响因素．

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土壤物理特性对深松阻力影响的试验

李霞, 张东兴, 张瑞, 崔涛

2014, 35(1): 34-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.007

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为了探讨不同土壤对深松牵引阻力及深松效果的影响,在山西忻州黄黏土和河北固安轻壤土中进行了深松作业前后土壤密度、坚实度、土壤断面等变化的对比试验,采用数显式拉力计测量出2种土壤深松时的牵引阻力变化．结果表明:深松前河北固安的轻壤土密度、坚实度均小于山西忻州的黄黏土;轻壤土密度由深松前的1.59 g·cm-3降低为深松后的1.30 g·cm-3,黄黏土由深松前的1.62 g·cm-3降低为深松后的1.27 g·cm-3;河北固安试验地和山西忻州试验地的坚实度深松后分别平均降低9％和11％．在其他条件相同情况下,深松30 cm和深松40 cm河北固安轻壤土的牵引阻力比山西忻州的黄黏土牵引阻力平均减少61％和47％．

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铲式成穴器成穴性能的离散元法仿真

纪玉杰, 于淼, 李成华

2014, 35(1): 40-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.008

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针对铲式成穴器对土壤的动态破坏过程,提出采用离散元法研究成穴器的成穴性能．建立了成穴器与土壤的二维离散元仿真分析模型,通过施加合理的力学模型进行成穴器工作过程的离散元仿真分析．由仿真结果可知:随着工作速度的加快,土壤的扰动明显加剧,回流覆盖效果变差;随着土壤含水率的增加,土壤的团聚现象明显,土壤流动性变差．将仿真计算结果与理论分析结果对比,两者的变化趋势基本一致,由此初步说明了采用离散元法分析铲式成穴器成穴性能的可行性．

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破碎小球藻细胞提取生物油脂新方法

李亮, 李洋洋, 黄远星, 宋翠红, 程豪奇

2014, 35(1): 44-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.009

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为了进一步丰富藻类细胞的破碎方法,采用压力辅助臭氧法破碎小球藻细胞提取生物油脂,探讨了压力、循环数等物理因素对油脂提取的影响．结果表明:在最大压力08 MPa、80个循环数处理条件下,小球藻细胞明显破碎,溶液中总氮增加了68 mg·L-1,总磷增加了127 mg·L-1;在06 MPa、80次循环数条件下油脂最大产率为267％;同时气相色谱-质谱的分析结果表明,所得产物的主要成分为C16∶0与C18∶0．

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基于突变理论与梯形模糊数的海洋视景仿真逼真度综合评定

梁洪涛, 康凤举, 翟楠楠

2014, 35(1): 50-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.010

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针对海洋视景仿真逼真度评定难以兼顾模糊性和主观性的问题,提出了一种基于突变理论和梯形模糊数的分析与评判方法．从视景仿真所遵循原则和海洋战场环境特点出发,建立了一套定量指标为主、定性指标为辅的四级海洋视景仿真逼真度指标评价体系;构建了基于梯形模糊数的突变理论动态综合决策模型,利用梯形模糊数对低层指标初始化和突变理论归一化公式机理本身来确定各指标对各目标重要性的确定性量化, 并通过对3个典型海洋战场视景仿真完成系统决策评定．试验结果表明:该模型能够合理和正确地解决视景仿真逼真度评定问题,为大型复杂系统的多属性决策提供了一个新视角．

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基于演化学习超网络的微阵列数据分类

王进, 黄萍丽, 孙开伟, 蔡通

2014, 35(1): 56-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.011

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摘要: 为解决传统模式识别方法学习结果过于复杂且难以解读的问题,提出了一种基于遗传算法的演化学习超网络模型．与传统的基于梯度下降和超边替代的超网络学习算法不同,演化学习超网络模型在其学习过程中引入了遗传算法．将超网络的超边集合划分成多个子种群;对子种群中的个体进行选择、交叉和变异等遗传操作,并对每一代种群进行子种群间优秀个体的迁移．每个子种群并行执行演化操作,完成演化后得到一个具有决策能力的超网络分类器．利用演化超网络对急性白血病、肺癌和前列腺数据集进行分类试验．结果表明,演化学习超网络对3个数据集的分类准确率分别为9621％,9926％,9609％．所提出的方法与其他传统的模式识别方法相比,具有更高的分类准确率,而且其学习结果具有很好的可读性,有利于挖掘与癌症诊断密切相关的基因对高阶关联关系．

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基于改进型多目标粒子群算法的晶圆制造系统瓶颈工作站调度

周炳海, 胡新宇, 孙超

2014, 35(1): 63-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.012

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为了尽可能提高瓶颈工作站利用率,在获得较高系统产能的同时得到一个合理的制造周期,构建了以最小化瓶颈工作站的平均加权提前／拖期时间和最小化瓶颈工作站流程时间为优化目标的改进型多目标粒子群算法,并对瓶颈工作站进行了性能分析．将准时交货和快速生产要求分别映射为瓶颈工作站平均加权提前／拖期时间和流程时间,并构建了多目标优化模型．通过改进速度和位置的更新机制,对陷入局部最优的粒子进行交叉操作,设计了用于瓶颈工作站调度的改进型多目标粒子群算法．在不同作业规模下从算法的稳定性、Pareto前沿质量、收敛速度及运行时间出发,进行了调度仿真试验．结果表明该算法对提高瓶颈工作站的调度性能是有效的、可行的．

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一种快速比对非编码RNA序列-结构的算法

宋佳, 许力, 孙洪

2014, 35(1): 69-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.013

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针对目前基于共变模型的非编码RNA序列搜索软件计算效率低的缺点,对非编码RNA家族的成员序列与家族共变模型的比对结果进行了分析．在传统共变模型中加入了RNA二级结构中结构单元的长度分布信息,设计了一种结构单元的长度限制算法,并根据各个结构单元的长度分布对家族中的序列在进化过程中出现插入和删除的次数进行了限定,从而显著降低了序列结构比对的计算时间．应用C++编写程序实现该方法并对非编码RNA进行搜索．测试结果表明,与基于传统共变模型的搜索方法相比,本方法在不影响搜索精度的同时,能够显著减少序列结构比对所需的计算时间．特别是对于包含大量核苷酸的序列,计算速度的提高更加明显,在对Lin-4家族搜索时,可获得90.76倍的加速效果．

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基于占空比干扰观测法的MPPT控制

蔡纪鹤, 孙玉坤, 黄永红

2014, 35(1): 75-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.014

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为解决光伏并网发电系统非线性和时变性导致的光伏阵列最大功率点偏移问题,提出了一种基于占空比干扰观测法最大功率跟踪控制算法．基于对光伏阵列等效电路的研究,确定了光伏阵列何时能够获得最大功率,并分析了当外界环境变化时最大功率点的跟踪过程;研究了光伏并网发电系统的结构,确定了最大功率点跟踪的实现方式;最后分析了基于占空比干扰观测法最大功率点跟踪控制原理,并在Matlab环境下进行了仿真研究．结果表明该方法比基于占空比恒电压最大功率点跟踪法具有更强的抗干扰能力,并且其控制结构简单,非常适合工程应用．

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磁力齿轮中调磁极片结构参数的数值模拟分析

杨超君, 李志宝, 周曰华, 胡友, 杨巧绒

2014, 35(1): 80-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.015

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为了改善磁力齿轮的转矩传递能力,研究调磁极片的调磁机理和结构要求,提出3种结构形式．针对调磁极片层叠结构出现的转矩传递能力不足等问题,采用瞬态有限元分析方法对调磁极片各部分的结构参数进行数值模拟．结果表明:磁力齿轮的输出转矩随调磁极片相对齿宽的增加先增大后减小,当相对齿宽在04～05时转矩较大,且变化相对平稳;磁力齿轮的输出转矩随调磁极片齿高的增加也是先增大后减小,在齿高为3 mm时为最大,比试验参数下的模拟结果提高18％;输出转矩随着连接桥高度的增大而减小,消除连接桥可使输出转矩比试验参数下的模拟结果提高62％．

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镁合金表面Ni(P)-Sn界面扩散层研究

戈晓岚, 马洪涛, 陈志超, 王彩俊, 曾兵

2014, 35(1): 87-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.016

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对AZ91D镁合金表面进行化学镀Ni(P)以及热浸镀纯锡,从而获得了Ni(P)-Sn双层镀膜．220 ℃进行2 h热扩散处理后,研究镀层界面的结构和腐蚀性能．通过SEM、能谱仪分别进行界面结构检测和元素分析,采用XRD对Ni(P)-Sn镀层表层相结构进行分析,利用动电位极化曲线检测了镀层热处理前后的的耐腐蚀性能．研究结果表明:沿界面连续分布的Ni-P化合物层能有效地阻止Sn向Ni层的扩散,化合相Ni3Sn4呈“块状”漂浮在Sn层中,该相的产生和生长破坏了镀层的单一相区,从而导致热处理后镀层耐腐蚀性能下降．

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织构化表面固体润滑性能试验

华希俊, 刘明, 杜志华, 吴锦泉, 符永宏

2014, 35(1): 91-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.017

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采用激光表面织构技术,在45＃钢试样表面加工微凹坑形貌,将固体润滑剂MoS2压填至微凹坑内,利用UMT-2型多功能摩擦磨损试验机,考察其在不同载荷条件下,不同间距微凹坑试样的摩擦磨损特性,并通过扫描电镜与能量色散谱仪对磨损表面进行测试分析.结果表明:集成运用激光微织构技术与固体润滑技术,能有效提高表面润滑性能;与未织构光滑试样相比,激光表面织构试样摩擦系数显著降低;一定范围内,随着织构密度增加,表面摩擦系数减小,耐磨、抗擦伤性能明显提高,较佳的织构面积占有率为19.6％～30.0％;微凹坑中预埋的固体润滑剂在摩擦过程中能有效涂覆到试样接触表面,形成稳定可靠的固体润滑膜.

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机能分离型软钢阻尼器的性能

张超锋, 张志胜, 武美萍, 曹毅

2014, 35(1): 96-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.018

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为了开发大变形以及高耗能能力的具有机能分离作用的软钢阻尼器,将连杆系统引入到阻尼器的设计中．通过准静态渐增往复加载的试验方法,研究了连杆系统的重要参数连杆强度和连杆系数对阻尼器性能的影响．由于阻尼器的性能取决于阻尼面板的变形能力,而变形能力则通过应变集中系数来反应．因此,借助图像处理技术来得到阻尼器核心部件剪切面板的整体应变,通过分析面板的应变集中系数来比较阻尼器的破坏严重程度．试验结果表明:足够的连杆强度以及较大的连杆系数,可有效的减小剪切面板的应变集中系数,有利于显著提高阻尼器的变形能力、增加阻尼器的耗能性能等．

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指数形式渗流定律下软土一维大变形固结分析

李传勋, 徐超, 苗永红

2014, 35(1): 101-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.019

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在土中渗流遵循指数形式渗流定律下,假定土体压缩系数和渗透系数在固结过程中均保持不变,在拉格朗日坐标系下,以超静孔隙水压力为变量,建立软土一维大变形固结问题的控制方程及求解条件．利用有限差分法,对计算模型进行求解,得到超静孔隙水压力的数值解答．在此基础上,对某时刻不同深度处土体孔隙比以及地基沉降变形进行求解,并据此给出按变形定义的地基平均固结度和按应力定义的地基平均固结度的解答．最后,结合实例分析了渗流指数对大变形固结性状的影响,分析了基于指数形式渗流定律的软土一维大、小变形固结理论的区别,给出了基于指数形式渗流定律的软土一维固结问题中必须要考虑大变形特性的条件．

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基于压杆后屈曲的工程材料形变行为及弹性模量测定

姜松, 施小燕, 曾昕鑫, 徐斌

2014, 35(1): 107-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.020

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用扫描仪测定了8种工程材料的端部转角和中点挠度,用TA-XT2i物性仪测定了其弹性模量,同时用三点弯曲法测定65Mn钢弹性模量．结果表明:8种材料后屈曲形变行为与理论相符,中点挠度误差均小于5％,端部转角误差均小于6％;压杆后屈曲法弹性模量测定值与公称值吻合,比三点弯曲法更准确,压杆后屈曲法适用于工程材料．压杆后屈曲法测量弹性模量的最佳端部转角为20°～25°,金属片的最佳厚度为0.2～0.3mm,长度为150～180mm;0.38mm厚PVC片最佳长度为180mm;80mm长PET片的最佳厚度为0.5mm;铜版纸的最佳长度为100mm,宽度为30mm;竹片的最佳长度为180mm,厚度为1.0mm左右

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催化臭氧化降解水体中藻毒素及COD动力学研究

刘宏, 黄凯, 李新建, 依成武, 宋金德

2014, 35(1): 115-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.021

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采用催化臭氧化工艺处理含藻毒素污水,分别用直接代入法和微分法,研究常见金属氧化物在催化剂作用下,该工艺对污水MC-LR和COD降解的反应动力学．直接代入法研究结果表明:采用催化臭氧化工艺,MC-LR降解基本符合准二级反应动力学,COD降解基本符合准一级反应动力学.动力学微分法研究验证表明以上结论成立．温度、催化剂投加量与pH值大小等试验因素均能影响该工艺的降解速率．试验表明:温度对该工艺的影响较小,各温度下降解速率较接近;增加催化剂投加量使该工艺处理性能提高,降解速率加快;pH值对该工艺处理性能影响显著,且碱性环境对该工艺性能的抑制使降解速率显著降低．

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反相细乳液交联法制备裂隙结构壳聚糖纳米粒

李夜平, 徐云, 程晓农, 吴士龙, 刘宏飞

2014, 35(1): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2014.01.022

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为获得新型的药物缓、控释制剂的载体材料,以液体石蜡与正己烷的混合溶液为油相、Span-80为乳化剂、壳聚糖溶液为水相、戊二醛为交联剂,通过反相细乳液交联,结合真空脱水处理,获得具有裂隙结构的壳聚糖纳米粒．通过激光粒度仪、扫描电镜、红外光谱和热分析等对壳聚糖纳米粒进行表征．结果表明:随着乳化时的剪切速率和交联剂用量的增加,所得壳聚糖纳米粒粒径逐渐减小;随着乳化剂用量的增加,壳聚糖纳米粒的粒径先迅速减小,然后又略有增大;油水相体积比为3∶2～2∶3,获得的壳聚糖纳米粒粒径较小．扫描电镜显示产物具有明显的裂隙结构,且分散性良好,粒径为(200±100)nm．

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