Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.


JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).


Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

2022 Vol.23 No.7 P.505-586

   Cover:  <221>
      
Contents:  <187>

<<<                         CONTENTS                         >>>

Review

Review: Review of elemental mercury (Hg0) removal by CuO-based materials

Dong YE, Xiao-xiang WANG, Run-xian WANG, Xin LIU, Hui LIU, Hai-ning WANG

DOI: 10.1631/jzus.A2100627 Downloaded: 1072 Clicked: 1059 Cited: 0 Commented: 0(p.505-526) <Full Text>   <PPT>  266

Chinese summary   <117>  氧化銅基脫汞劑的進展研究

作者：葉棟1，王曉祥2，王潤賢1，劉欣1，劉輝1，王海甯1
機構：1中(zhōng)國計量大(dà)學，質量與安全工(gōng)程學院，中(zhōng)國杭州，310018；2浙江大(dà)學，化學工(gōng)程與生(shēng)物(wù)工(gōng)程學院，工(gōng)業生(shēng)态與環境研究所，教育部生(shēng)物(wù)質化工(gōng)重點實驗室，中(zhōng)國杭州，310027
概要：汞作爲一(yī)種高毒性、生(shēng)物(wù)累積性以及持久性的大(dà)氣污染物(wù)，它的排放(fàng)對環境安全造成了嚴重影響。吸附法是一(yī)種燃煤煙氣汞的有效脫除方法，在這項技術中(zhōng)吸附劑起到了決定性的作用。目前，研究者們在氧化銅基材料脫除氣态汞方面進行了詳細的研究，并取得了豐碩的成果。在本文中(zhōng)，我(wǒ)們總結了氧化銅基材料脫除氣态汞方面的研究進展。首先，文章介紹了氧化銅的基本信息，包括氧化銅的晶體(tǐ)結構以及相應的合成方法。其次，文章介紹了一(yī)些典型氧化銅基吸附劑的汞脫除性能。考慮到實際煙氣還包含NO、SO2、H2O、NH3以及HCl等組分(fēn)，我(wǒ)們也介紹了這些組分(fēn)對吸附劑Hg0脫除性能的影響。通過總結Hg0脫除機理，可以揭示其中(zhōng)的重要中(zhōng)間産物(wù)以及速控步驟。除了Hg0之外(wài)，煙氣中(zhōng)還包含CO、NOx以及可揮發性有機物(wù)等污染物(wù)。由于這些污染物(wù)具有類似的脫除機理，因此多污染物(wù)協同脫除正成爲環境領域中(zhōng)的一(yī)個熱點。本文第六章對這一(yī)方面進行了着重讨論。最後，我(wǒ)們得出結論：開(kāi)發适應複雜(zá)煙氣工(gōng)況的新型汞吸附劑是實現燃煤煙氣汞減排的有效方法。

關鍵詞組：Hg0捕集性能；氧化銅基材料；Hg0脫除機理；煙氣組分(fēn)；多污染物(wù)協同脫除

Research Articles

A comparison of sensitivity indices for tolerance design of a transmission mechanism

Zhen-yu LIU, Han-chao XU, Guo-dong SA, Yu-feng LYU, Jian-rong TAN

DOI: 10.1631/jzus.A2100461 Downloaded: 1016 Clicked: 984 Cited: 0 Commented: 0(p.527-542) <Full Text>   <PPT>  260

Chinese summary   <115>  面向傳動機構公差設計的靈敏度指标對比研究

作者：劉振宇1,3，徐漢超4，撒國棟2,3，呂玉峰3，譚建榮1,3
機構：1浙江大(dà)學，計算機輔助設計與圖形學國家重點實驗室，中(zhōng)國杭州，310027；2浙江大(dà)學，甯波研究院，中(zhōng)國甯波，315100；3浙江大(dà)學，機械工(gōng)程學院，中(zhōng)國杭州，310027；4浙江大(dà)學，工(gōng)程師學院，中(zhōng)國杭州，310027
目的：在制造和裝配的公差設計階段，應用靈敏度分(fēn)析方法可以幫助設計人員(yuán)優化分(fēn)配公差。然而，不同的靈敏度分(fēn)析方法得出的靈敏度指标往往導緻結果相互矛盾。因此，需要通過對比找到一(yī)種适合傳動機構公差分(fēn)配的靈敏度指标，使靈敏度結果能夠真實反映傳動機構公差對運動學和動力學性能的影響。
創新點：1.建立了一(yī)種傳動機構的混合仿真模型，既降低了試驗成本，也保證了實驗精度；2.提出了一(yī)種基于傳動機構混合仿真模型的靈敏度指标對比方法。
方法：1.建立曲柄滑塊機構的混合仿真模型；2.獲得含有鉸間隙誤差和連杆長度誤差機構的運動學和動力學響應樣本，并使用多項式混沌展開(kāi)（PCE）法建立其結構參數與動力學響應的代理模型；3.基于PCE模型計算不同的靈敏度指标，并進一(yī)步評估鉸間隙和連杆長度誤差對輸出響應的影響；4.結合公差-成本函數，根據不同的靈敏度分(fēn)析結果得到相應的公差分(fēn)配方案；5.對采用不同公差分(fēn)配方案機構的運動學和動力學響應進行模拟，确定最優響應對應的靈敏度指标爲最合适的指标。
結論：1.基于曲柄滑塊實驗平台的實驗數據建立了混合仿真模型，并在降低實驗成本和自由控制輸入變量的情況下(xià)，保證了仿真數據的準确性和可靠性。2.基于混合仿真模型的實驗數據，建立了基于PCE法的代理模型進行靈敏度計算，從而顯著簡化了計算。3.根據靈敏度計算結果和成本-公差函數分(fēn)配公差，得到了每個靈敏度指标對應的公差方案；通過對各公差方案下(xià)機構的運動學和動力學性能進行對比，提出了一(yī)種具有工(gōng)程價值的靈敏度評價新方法。4.與本文其他靈敏度指标相比，Sobol指标可以通過公差分(fēn)配更好地優化傳動機構的運動學和動力學性能。

關鍵詞組：傳動機構；靈敏度分(fēn)析；公差分(fēn)配；混合仿真；混沌多項式展開(kāi)

Coordinated deformation control technologies for the high sidewall–bottom transfixion zone of large underground hydro-powerhouses

Qi-xiang FAN, Zhi-yun DENG, Peng LIN, Guo LI, Ji-lin FU, Wei HE

DOI: 10.1631/jzus.A2200060 Downloaded: 1006 Clicked: 881 Cited: 0 Commented: 0(p.543-563) <Full Text>   <PPT>  272

Chinese summary   <115>  大(dà)型地下(xià)廠房高邊牆及下(xià)部貫通區變形協調控制研究

作者：樊啓祥1,2，鄧志(zhì)雲3，林鵬3，李果1,2，付繼林2，何炜2
機構：1中(zhōng)國華能集團有限公司，中(zhōng)國北(běi)京，100031；2中(zhōng)國長江三峽集團有限公司，中(zhōng)國北(běi)京，100038；3清華大(dà)學水利水電工(gōng)程系，中(zhōng)國北(běi)京，100084
目的：揭示大(dà)型地下(xià)廠房高邊牆及下(xià)部貫通區洞群變形協調控制機制，分(fēn)析并預測全過程圍岩變形力學行爲，以有效控制大(dà)跨度、高地應力條件下(xià)大(dà)型地下(xià)廠房高邊牆及下(xià)部貫通區洞群圍岩變形協調，實現大(dà)型地下(xià)廠房安全優質有序的建設。
創新點：1.揭示了多種因素聯合作用下(xià)的地下(xià)廠房高邊牆及下(xià)部貫通區洞群變形時空協調控制機理；2.提出了大(dà)型地下(xià)廠房高邊牆及下(xià)部貫通區洞群變形協調控制方法與技術。
方法：1.通過理論分(fēn)析、數值模拟及案例分(fēn)析等方法，揭示地下(xià)廠房高邊牆及下(xià)部貫通區洞群圍岩變形聯動特征及機理；2.通過數值仿真、現場監測及案例分(fēn)析，應用大(dà)型地下(xià)廠房高邊牆及下(xià)部貫通區洞群變形協調控制方法與技術于烏東德大(dà)型地下(xià)廠房工(gōng)程，驗證所提方法的可行性和有效性。
結論：1.岩體(tǐ)由高圍壓環境急劇轉變爲低圍壓和高應力差環境的力學機制以及工(gōng)程開(kāi)挖引緻圍岩擾動破壞的空間效應是形成大(dà)型地下(xià)洞室邊牆顯著時效變形的主要作用機制；2.合理的開(kāi)挖施工(gōng)程序、精細爆破控制、複合與及時支護、實時監測和動态反饋等技術是控制複雜(zá)地質條件下(xià)大(dà)型地下(xià)洞室群施工(gōng)開(kāi)挖圍岩穩定的有效手段。

關鍵詞組：地下(xià)廠房；協調變形機理；高邊牆-下(xià)部貫通區；洞室群；控制技術

Numerical analysis of the influence of a river on tunnelling-induced ground deformation in soft soil

Jia-xin LIANG, Xiao-wu TANG, Tian-qi WANG, Yu-hang YE, Ying-jing LIU

DOI: 10.1631/jzus.A2100683 Downloaded: 917 Clicked: 1173 Cited: 0 Commented: 0(p.564-578) <Full Text>   <PPT>  310

Chinese summary   <116>  河流對軟土隧道開(kāi)挖引起的變形的數值分(fēn)析

作者：梁家馨1,2，唐曉武1,2，王天琦1,2，葉宇航1,2，劉映晶3
機構：1浙江大(dà)學，濱海與城市岩土工(gōng)程研究中(zhōng)心，中(zhōng)國杭州，310058；2浙江省城市地下(xià)空間開(kāi)發工(gōng)程研究中(zhōng)心，中(zhōng)國杭州，310058；3中(zhōng)天建設集團，中(zhōng)國杭州，310020
目的：在沿海城市修建隧道時，不可避免地要穿過河流。本文旨在探究河流對沿海軟土隧道掘進變形的影響，地下(xià)水滲流引起的孔隙水壓力對地表變形的影響，以及圍堰施工(gōng)對控制沉降的作用，爲控制穿越河流的隧道開(kāi)挖引起的過度沉降和保護周邊建築物(wù)提供理論參考。
創新點：1.基于紫之隧道現場監測數據系統分(fēn)析了地鐵穿越河流段隧道施工(gōng)引起的地表沉降在河流影響範圍内與外(wài)的發展過程和沉降特征；2.建立了數值模型對現場情況進行模拟，并與實測數據進行對比，驗證了數值模型的可行性；3.研究了河流影響範圍外(wài)、河流影響範圍内無圍堰和河流影響範圍内有圍堰三種工(gōng)況對地表沉降及超靜孔隙水壓的影響。
方法：1.結合隧道施工(gōng)方案及地表沉降監測數據，分(fēn)析河流對地表沉降的影響，并對比河流影響範圍内外(wài)地表及拱頂沉降的發展規律（圖5~7）；2.通過Plaxis 3D數值模型，研究河流影響範圍内外(wài)的沉降及超靜孔隙水壓發展情況，并與實測數據進行對比（圖11，12，16和17）；3.通過模拟圍堰施工(gōng)與否，研究圍堰施工(gōng)對于地表沉降的控制效果，以及對開(kāi)挖面超靜孔隙水壓的影響（圖14~17）。
結論：1.河流影響範圍内外(wài)的地表沉降發展規律不同，但都可以分(fēn)爲三個階段；在第一(yī)階段和第二階段，河流影響範圍内外(wài)地表沉降趨勢相似，沉降增加，但河流影響範圍内第二階段沉降增長速度較小(xiǎo)；在第三階段，河流影響範圍内的沉降繼續增加，但在河流影響範圍外(wài)趨于穩定；河流影響範圍内的地表沉降與拱頂沉降不同步增長。2.數值模型揭示了地表沉降受到超靜孔隙水壓分(fēn)布與大(dà)小(xiǎo)的影響，超靜孔隙水壓主要集中(zhōng)在掌子面錢1.0Ht~3.0Ht的範圍内（Ht爲隧道高度）；在河流影響範圍内，超孔隙水壓力的消散需要更多時間，使地表沉降緩慢(màn)穩定。3.當隧道施工(gōng)穿越河流時，需要圍堰以減少過度的地面變形，因爲圍堰的施工(gōng)可使超孔隙水壓力的分(fēn)布更加分(fēn)散。

關鍵詞組：隧道；地表變形；數值分(fēn)析；加固措施

Correspondence

Correspondence: Free-standing MXene/chitosan/Cu2O electrode: an enzyme-free and efficient biosensor for simultaneous determination of glucose and cholesterol

Tao HU, Man ZHANG, Hui DONG, Tong LI, Xiao-bei ZANG, Xiao LI, Zhong-hua NI

DOI: 10.1631/jzus.A2100584 Downloaded: 974 Clicked: 924 Cited: 0 Commented: 0(p.579-586) <Full Text>   <PPT>  284

Chinese summary   <113>  自支撐MXene/殼聚糖/Cu2O電極：一(yī)種高效的同時測定葡萄糖和膽固醇的無酶生(shēng)物(wù)傳感器

作者：胡濤1,2，張曼1,2，董慧1,2，李彤1,2，臧曉蓓3，李曉1,2，倪中(zhōng)華1,2
機構：1東南(nán)大(dà)學，機械工(gōng)程學院，中(zhōng)國南(nán)京，2111892；2東南(nán)大(dà)學，江蘇省微納生(shēng)物(wù)醫學儀器設計與制造重點實驗室，中(zhōng)國南(nán)京，2111893；3中(zhōng)國石油大(dà)學(華東)，材料科學與工(gōng)程學院，中(zhōng)國青島，266580
目的：研制低成本、高精度的多種代謝物(wù)同時檢測的生(shēng)物(wù)傳感器對醫療診斷具有重要意義。在本工(gōng)作中(zhōng)，我(wǒ)們提出了一(yī)種基于MXene/殼聚糖（CTS）/Cu2O納米複合材料的獨立無酶電極，用于同時高精度測定葡萄糖和膽固醇。
創新點：1.利用MXene、CTS和Cu2O的協同作用，通過電位分(fēn)離(lí)，實現對葡萄糖和膽固醇的無酶同時檢測；2.優化檢測範圍，可用于檢測人體(tǐ)血液樣本。
方法：1.通過MXene、CTS和Cu2O納米材料的協同作用形成有效的界面結，促進反應過程中(zhōng)的電荷轉移，進而提高與待測物(wù)質的接觸面積；2.分(fēn)析電化學反應過程，構建電流信号與待測物(wù)濃度之間的關系，得到傳感器的性能參數。
結論：1. MXene/CTS薄膜具有較高的比表面積，爲離(lí)子的擴散提供了更多的通道，同時Cu2O納米粒子可以提供豐富的金屬活性邊緣，促進了電荷轉移，提高了反應活性。2. Cu2O納米顆粒在膽固醇檢測中(zhōng)發揮了重要作用，而同時作爲導電基底和葡萄糖氧化劑的MXene，通過協同作用實現了在不同電位上同時無酶檢測葡萄糖和膽固醇。3.在優化的電位範圍内（?0.80-0.40 V），該傳感器對葡萄糖和膽固醇具有良好的線性響應，靈敏度分(fēn)别爲60.295和215.71μA?L/(mmol?cm2)，而檢出限分(fēn)别爲52.4和49.8 μmol/L。4.通過對人血清樣品的實時分(fēn)析，驗證了其良好的抗幹擾能力和回收率（98.04%-102.94%），所以該傳感器具有一(yī)定的臨床應用前景。

關鍵詞組：無酶電極；多物(wù)質同時檢測；膽固醇；葡萄糖；MXene

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