针对茶园耕作过程中因土壤板结粘滞特性导致的机具耕作阻力大、作业质量差等问题,基于鼹鼠爪趾生物力学特征创新设计了一款复合仿生耕作铲,通过四杆机构集成设计研制了新型茶园掘耕机。研究过程中,首先基于离散元法(Discrete element me...针对茶园耕作过程中因土壤板结粘滞特性导致的机具耕作阻力大、作业质量差等问题,基于鼹鼠爪趾生物力学特征创新设计了一款复合仿生耕作铲,通过四杆机构集成设计研制了新型茶园掘耕机。研究过程中,首先基于离散元法(Discrete element method,DEM)与多体动力学(Multi-body dynamics,MBD)耦合算法对仿生掘耕机的耕作过程进行动态模拟分析。同时借助Design-Expert 13试验设计软件,采用三因素三水平正交试验法(耕作铲入土角度、驱动臂转速、机具前进速度)开展整机工作参数优化研究,确定在耕作深度100 mm时,安装复合仿生耕作铲的茶园仿生掘耕机最佳工作参数组合为入土角度33.506°、驱动臂转速289.923 r·min^(-1)、机具行进速度0.2 m·s^(-1)。基于此优化参数,通过土壤颗粒运动速度分布特征进行耕作扰动对比仿真分析。最后开展田间验证试验,结果表明:相较于传统原型铲,装配复合仿生耕作铲的掘耕机减阻率为5.70%,碎土率提升至91.05%,其他作业评价指标均有所提升,工作性能能够满足茶园耕作的要求,验证了其仿生结构设计的有效性与工程实用性。展开更多
为解决人工甜味剂作为一种新型污染物引起的食品安全隐患与环境危害问题,本研究利用聚乙烯亚胺改性大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)层插氧化石墨烯(graphene oxide,GO)构筑环境友好型生物质基气凝胶(PSPI-GO),以高效去除水体中...为解决人工甜味剂作为一种新型污染物引起的食品安全隐患与环境危害问题,本研究利用聚乙烯亚胺改性大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)层插氧化石墨烯(graphene oxide,GO)构筑环境友好型生物质基气凝胶(PSPI-GO),以高效去除水体中典型人工甜味剂——糖精(saccharin,SAC)。PSPI-GO对SAC的平衡吸附容量为293 mg/g,对应去除率达91%。系列表征结合吸附实验结果表明,PSPI-GO具有丰富的多孔结构及优异的可再生性能。多重量子化学理论计算(静电势、前沿分子轨道、独立梯度模型和Hirshfeld表面)进一步揭示静电吸引力、氢键键合和分子间相互作用主导吸附过程的进行。这项工作不仅可实现生物质的高值化利用,还可为高效清除SAC提供新途径。同时,宏观传质机制解析耦联多重量子化学计算可视化吸附机制的研究策略可为阐明分子间深层次吸附行为提供新视角。展开更多
文摘为解决人工甜味剂作为一种新型污染物引起的食品安全隐患与环境危害问题,本研究利用聚乙烯亚胺改性大豆分离蛋白(soy protein isolate,SPI)层插氧化石墨烯(graphene oxide,GO)构筑环境友好型生物质基气凝胶(PSPI-GO),以高效去除水体中典型人工甜味剂——糖精(saccharin,SAC)。PSPI-GO对SAC的平衡吸附容量为293 mg/g,对应去除率达91%。系列表征结合吸附实验结果表明,PSPI-GO具有丰富的多孔结构及优异的可再生性能。多重量子化学理论计算(静电势、前沿分子轨道、独立梯度模型和Hirshfeld表面)进一步揭示静电吸引力、氢键键合和分子间相互作用主导吸附过程的进行。这项工作不仅可实现生物质的高值化利用,还可为高效清除SAC提供新途径。同时,宏观传质机制解析耦联多重量子化学计算可视化吸附机制的研究策略可为阐明分子间深层次吸附行为提供新视角。
