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SFRC的应变率压缩行为
摘要钢纤维增强 - 凝结（SFRC）的压缩行为取决于加载速率。这项研究在实验和分析上调查了加载速率对旨在用于预制城市保护家具的SFRC压缩行为的影响。为此，在四个下降高度和四个不同应变速率的准静态测试下，对圆柱体SFRC样品进行了修改的仪器 - 滴射 - 重量测试。分析获得惯性力，并通过实验测量。结果表明，通过增加应变速率，弹性模量，抗压强度和能量耗散能力增加。提出了三种不同的模型，以预测每个机械特性，一个在准静态范围内，而其他模型则与霍普金森分裂压力棒和降低重量影响测试相对应。讨论了SFRC特性获得的实验动力学与静态比率，并将其与本研究和其他研究人员提出的那些进行了比较。三个提出的模型显着改善了预测，在抗压强度，弹性和韧性的模量方面，动态增加因子值。
SFRC的应变率压缩行为
摘要钢纤维增强 - 凝结（SFRC）的压缩行为取决于加载速率。这项研究在实验和分析上调查了加载速率对旨在用于预制城市保护家具的SFRC压缩行为的影响。为此，在四个下降高度和四个不同应变速率的准静态测试下，对圆柱体SFRC样品进行了修改的仪器 - 滴射 - 重量测试。分析获得惯性力，并通过实验测量。结果表明，通过增加应变速率，弹性模量，抗压强度和能量耗散能力增加。提出了三种不同的模型，以预测每个机械特性，一个在准静态范围内，而其他模型则与霍普金森分裂压力棒和降低重量影响测试相对应。讨论了SFRC特性获得的实验动力学与静态比率，并将其与本研究和其他研究人员提出的那些进行了比较。三个提出的模型显着改善了预测，在抗压强度，弹性和韧性的模量方面，动态增加因子值。
高功率电子封装用烧结纳米铜颗粒的高温纳米压痕表征
纳米铜烧结是实现宽带隙半导体电力电子封装的新型芯片粘接与互连解决方案之一，具有高温、低电感、低热阻和低成本等优点。为了评估烧结纳米铜芯片粘接与互连的高温可靠性，本研究采用高温纳米压痕试验表征了烧结纳米铜颗粒的力学性能。结果表明：首先，当加载速率低于0.2 mN ⋅ s − 1时，烧结纳米铜颗粒的硬度和压痕模量迅速增加随后趋于稳定，当加载速率增加到30 mN时，硬度和压痕模量降低。然后，通过提取屈服应力和应变硬化指数，得到了烧结纳米铜颗粒的室温塑性应力-应变本构模型。最后，对不同辅助压力下制备的烧结纳米铜颗粒在140 ˚C – 200 ˚C下进行高温纳米压痕测试，结果表明辅助压力过高导致硬度和压痕模量的温度敏感性降低；蠕变测试表明操作温度过高导致稳态蠕变速率过大，对烧结纳米铜颗粒的抗蠕变性能产生负面影响，而较高的辅助压力可以提高其抗蠕变性能。
极高载荷下船体钢的断裂特性
船舶和其他结构中使用的钢材的断裂行为主要受以下因素控制：(1) 使用条件，即载荷速率和环境温度；(2) 钢材的机械性能；(3) 结构的设计和制造；以及 (4) 操作条件。使用条件影响机械性能，因为不同钢种的机械性能对载荷速率和温度的反应不同。设计和制造，包括构件的冗余和结构细节的局部几何形状（应力集中），决定了局部应力的大小和分布以及结构对外部施加载荷的响应。装载船舶的程序会影响操作条件。因此，在制定结构部件的断裂控制计划和评估极高加载速率对断裂控制的影响时，必须考虑所有这些因素。!!c，但是，由于改变加载速率的主要影响是改变钢材的机械性能，因此本文将重点讨论速率对钢材强度和断裂特性的影响。
Superpave 沥青混合料设计和分析的背景
沥青粘合剂本身就是一种非常有趣且具有挑战性的建筑材料。其最重要的特性，既是优点，有时也是缺点，是其温度敏感性。也就是说，其测量特性非常依赖于其温度。这就是为什么几乎每个沥青水泥和混合物特性测试都必须伴随指定的测试温度。如果不指定测试温度，则无法有效解释测试结果。沥青水泥行为也取决于加载时间。施加相同的负载但持续时间不同会导致沥青表现出不同的特性。与温度一样，沥青水泥测试必须指定加载速率。由于沥青水泥行为取决于温度和负载持续时间，因此这两个因素可以互换使用（图 1-1）。也就是说，较慢的加载速度可以通过高温来模拟，而较快的加载速度可以通过低温来模拟。
抑制氨基酸转运蛋白B0AT1（SLC6A19）
精确测量细胞中的机械力是理解细胞如何感知和对机械刺激的反应的关键，这是机械生物学的主要方面。但是，在活细胞中，准确量化单分子水平的动态力是一个重大挑战。在这里，我们开发了基于DNA的福克罗诺探针，以实现活细胞中单分子水平的整联蛋白力动力学的深入研究。通过阐明两个不同的机械点并规避单分子荧光的固有波动，Forcechrono探针可以分析单分子水平的机械力的复杂动力学，例如加载速率和持续时间。我们的结果将先前对细胞载荷速率的广泛估计提高到更精确的范围为0.5至2 pn/s，从而散发出细胞力学的细节。此外，这项研究揭示了整联蛋白力的幅度和持续时间之间的关键联系，这与在体外表现出的接管键行为一致。福克罗诺探针具有不同的优势，例如对单分子力动力学的精确分析以及对荧光波动的耐药性，这将显着提高我们对单分子水平上细胞粘附和机械转移的理解。
基于围栏的岩石液压压裂的数值模拟和断裂网络的定量分析
摘要在这项研究中，基于普通的基于状态的periDyanics模拟了岩石断裂的传播，并通过实时跟踪新生成的裂缝的实时跟踪并施加压力来模拟断裂流体和分裂表面之间的相互作用。根据数字图像处理技术，Zhang-Suen稀薄算法应用于提取液压断裂网络的骨骼，并通过使用统计方法来计算液压分裂网络的定量方法来计算形态学参数。最后，研究了负载速率，原位应力条件和弹性模量的效果，研究了液压断裂传播的过程和断裂网络形态参数的演变。结果表明，当加载速率很小时，主断裂朝向较大的原位应力方向扩展，而断裂分支并不明显。增加负荷速率可以增加断裂的平均宽度和密度，促进断裂的开放程度和数量，增强断裂网络的复杂性并提高其渗透性。当水平和垂直原位应力相同时，主要骨折相交。随着垂直原位应力的增加，水平裂缝受到约束，主要断裂沿垂直方向传播，裂缝的总长度和密度增加。岩石质量弹性模量的增加可以减少断裂分支的传播并简化断裂网络。
在上流厌氧反应器中的降解细菌群落的变化1,3-丙二醇生产
摘要研究了带有硅胶支持的上流厌氧反应器中细菌群落的演变，该反应堆不断地用纯甘油（第0-293天）和粗甘油（第294-362天）喂食。来自以前甘油降解反应堆的生物量用作接种物。用粗甘油获得了1,3-丙二醇（PDO）（PDO）（PDO）（PDO）（0.62 mol.mol-gly-Gly-1和14.7 G.l -1 .d -1）。接种物的多样性较低，乳酸杆菌（70.6％）和克雷伯氏菌/劳尔特拉（23.3％）的优势占主导地位。在用纯甘油喂养293天后，在附着的生物膜或生物量中生长的悬浮液中，两个分类单元的丰度均下降到小于10％。梭子座属和雷诺罗卡科家族的成员随后成为多数。在用粗甘油进食后的时期，梭状芽胞杆菌仍然是生物膜中的多数属。然而，它在悬浮液中部分替换为非甘油降解细菌的Eubacterium。这一事实以及生物膜中其他甘油降解属的流行率，例如磷酸胶产物和乳酸杆菌，表明附着在硅酮支撑上的细菌负责将甘油转化为1,3-PDO。因此，为了提高1,3-PDO的生产率，一种良好的方法是最大化反应堆支撑量。其他不降解甘油的属，例如厌氧菌和乙美环，以牺牲细胞衰减材料为代价。规范对应分析表明，甘油的起源是生物反应器操作期间要考虑的重要变量，用于产生1,3-PDO，而甘油加载速率却不是。
声力谱揭示碳水化合物结合模块的纤维素解离行为的细微差异
蛋白质吸附到固体碳水化合物界面对许多生物过程至关重要，特别是在生物质分解中。为了设计更有效的酶将生物质分解成糖，必须表征复杂的蛋白质-碳水化合物界面相互作用。碳水化合物结合模块 (CBM) 通常与微生物表面束缚的纤维素小体或分泌的纤维素酶相关，以增强底物的可及性。然而，由于缺乏机制理解和研究 CBM-底物相互作用的合适工具包，人们并不十分了解 CBM 如何识别、结合和与多糖分离以促进有效的纤维素分解活性。我们的工作概述了一种使用高度多路复用的单分子力谱分析研究 CBM 从多糖表面解离行为的通用方法。在这里，我们应用声学力谱 (AFS) 来探测热纤梭菌纤维素体支架蛋白 (CBM3a)，并测量其在生理相关的低力加载速率下从纳米纤维素表面的解离。展示了一种自动微流体装置和方法，用于将不溶性多糖均匀沉积在 AFS 芯片表面。野生型 CBM3a 及其 Y67A 突变体从纳米纤维素表面解离的断裂力表明不同的多峰 CBM 结合构象，并使用分子动力学模拟进一步探索结构机制。应用经典动态力谱理论，推断出零力下的单分子解离率，发现其与使用带有耗散监测的石英晶体微天平独立估算的本体平衡解离率一致。然而，我们的研究结果也强调了应用经典理论来解释纤维素 - CBM 键断裂力超过 15 pN 的高度多价结合相互作用的关键局限性。
利用相关事后拉曼和 TEM 研究纳米压痕引起的硅结构变化与温度的关系
硅仍然是技术上最重要的材料之一，广泛应用于各种微电子和微机电系统 (MEMS) 设备和传感器。几十年的深入工业研究已经带来了一些最先进的硅材料加工路线，但有关其机械性能的一些细节仍然是个谜。这并不是因为缺乏努力，而是因为其复杂性。就变形机制而言，位错塑性、断裂和各种相变都是可能的，具体取决于加载速率、应力状态、尺寸、温度、杂质的存在等。本研究重点关注硅中的相变，这种相变发生在以压缩载荷为主的围压下 [1-3]。这使得仪器压痕成为诱导此类行为的流行选择 [4,5]，我们在各种温度下都进行了这种测试。本研究的独特之处在于联合使用了两种事后显微镜技术：压痕的拉曼映射和聚焦离子束 (FIB) 加工提升的透射电子显微镜 (TEM)。这样做是为了试图更详细地了解不仅发生了哪些相变，而且了解它们在空间中的分布情况以及这种相变与压头下方局部应力状态的关系。在高温下，使用配备 800C 的 Hysitron PI88 原位 SEM 压痕和配备金刚石 Berkovich 尖端的原型高真空平台纳米压痕系统测试了具有 <001> 取向和 p 型掺杂的硅晶片，电阻率为 0.001-0.005 Ω-cm，相当于 1x1019 - 1x1020 cm-3 硼掺杂。沿着压痕的对角线准备提取件，从而将一个面和一个角一分为二。在减薄和转移到半网格之前，先沉积保护性铂。样品制备采用 FEI Versa 3D 双束和 EasyLift 操纵器（Thermo Fischer Scientific，希尔斯伯勒），并使用在明场中以 300keV 运行的 Technai F30 TEM 进行成像。图 1 显示了硅从室温到 450°C 的纳米压痕行为变化的摘要。其中，硬度最初随着温度升高到大约 150°C，然后开始稳步下降。这是一个相当有趣的观察结果，因为当性能由位错塑性介导时，硬度和屈服强度通常会随着温度的升高而降低 - 这表明在低温范围内其他行为占主导地位。这也体现在压痕的后期 SEM 成像中，因为在室温下会出现剥落，在 100°C 时会消失，然后在 200°C 时变成延性流动。剥落归因于卸载过程中晶格膨胀的相变。图 2 展示了一些关于解释这种硬度变化的变形机制变化的理解，其中显示了事后拉曼图和 TEM 图像。此处，室温拉曼图显示压头压痕下有一个强烈的相变区域，这从 TEM 成像中也可以看出来。当温度升高到 100°C 时，拉曼光谱显示从非晶态、R8 和 BC8 硅相的复杂混合物急剧转变为六方相和金刚石立方体相。事后 TEM 也显示相变区域的变化，特别是总相变材料的减少。在 200°C 时，拉曼光谱显示为金刚石立方体，含有少量六方材料。TEM 显示压痕下似乎以孪生塑性为主，几乎没有明显的相变材料。