New Devices for Droplet Generation and Their Application in Single-Molecule Amplification and Single Cell Manipulation

单分子、单细胞是生物体系的最基本单位。分子之间的不同决定了其引发反应的不同，细胞之间的不同决定了生命活动的不同。因此，深入研究单分子和单细胞对人们探索生命活动本质是十分必要的。与传统研究对象不同，单个分子、单个细胞的研究需要更加精准的研究平台，从而避免大背景的干扰，提高信噪比。微流控芯片，是一种将常规反应小型化、集成化新型的技术。其具有反应迅速、反应体积小、信噪比高、通量高、结果精准、试剂节约等特点，这些优点十分符合目前对单分子、单细胞研究的要求。因此在近些年来，微流控芯片技术在单分子、单细胞分析领域得到广泛的发展。 虽然微流控平台在单分子、单细胞的研究领域内，已经展现了良好的应用价值和实用...Single molecule and single cell are the basic units in the process of biological systems. Molecular and cellular difference are important factors determining the response and activity of life. Therefore, it is necessary to explore the nature of life activity at the singlemolecule and single-cell level. Distinguished from the traditional research objects, single molecule andsingle cell research nee...学位：理学硕士院系专业：化学化工学院_化学生物学学号：2052013115166

3D-printed integrative probeheads for magnetic resonance

射频探头前端作为核磁共振设备的核心部件之一，极大程度的决定着系统实验性能的优劣。探头前端通常由射频线圈、射频电路及样品检测管道等部分组成。现有的射频线圈制作技术主要是通过手工或机械手段按照所需的线圈形状进行绕制。但是，当线圈结构较为复杂、不规则，或体积尺寸较小时，常规绕制方法便难以满足结构设计和制造的精度需求，因此造成线圈性能的劣化，增大检测区域的射频场不均匀性，对核磁共振检测产生负面影响。本研究中，利用3D打印熔融沉积制造或光敏树脂选择性固化技术精确加工出一体化磁共振探头前端，使用常温液态金属填充线圈模型管路形成射频线圈，搭建出稳定的一体化磁共振射频探头。利用高精度3D打印和液态金属灌注技术制备出包含有射频线圈和定制化样品管道结构在内的一体化磁共振射频探头前端，克服了传统磁共振三维微型线圈成型困难、与样品腔匹配程度差等问题，提高了探头的信噪比，为定制化的磁共振检测提供了新思路。 该工作由厦门大学电子科学与技术学院陈忠教授、游学秋副研究员和孙惠军高级工程师共同指导完成，博士研究生谢君尧为论文第一作者。厦门大学电子科学与技术学院黄玉清高级工程师、王忻昌副教授、倪祖荣助理教授、硕士研究生张德超，化学化工学院杨朝勇教授、博士研究生李星锐，萨本栋微米纳米科学技术研究院陈宏教授为合作作者。【Abstract】Magnetic resonance (MR) technology has been widely employed in scientific research, clinical diagnosis and geological survey. However, the fabrication of MR radio frequency probeheads still face difficulties in integration, customization and miniaturization. Here, we utilized 3D printing and liquid metal filling techniques to fabricate integrative radio frequency probeheads for MR experiments. The 3D-printed probehead with micrometer precision generally consists of liquid metal coils, customized sample chambers and radio frequency circuit interfaces. We screened different 3D printing materials and optimized the liquid metals by incorporating metal microparticles. The 3D-printed probeheads are capable of performing both routine and nonconventional MR experiments, including in situ electrochemical analysis, in situ reaction monitoring with continues-flow paramagnetic particles and ions separation, and small-sample MR imaging. Due to the flexibility and accuracy of 3D printing techniques, we can accurately obtain complicated coil geometries at the micrometer scale, shortening the fabrication timescale and extending the application scenarios.The work is supported by the National Natural Science Foundation of China (Grants U1632274, 11761141010, U1805261, 11475142, 22073078, and 61801411), and China Postdoctoral Science Foundation (2017M622075).研究工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目支持

自紧－时效圆筒残余应力与强度的研究（Ⅰ）──半精加工圆筒的残余应力

基于理想弹－塑性模型，对半精加工自紧－时效圆筒的应力状态进行了分析，导出了残余应力的数学表达式，计算了模拟钢管的残余应力值，采用Ｓａｃｈｓ镗削法测定了模拟管的残余应力值，并将二者作了比较。结果表明，理论预期值与实验测定值吻合较好，从而证实了理论分析的可靠性

自紧－时效圆筒残余应力与强度的研究（Ⅱ）──精加工圆筒的残余应力与强度

文中基于理想弹－塑性模型，进一步对精加工自紧－时效圆筒的应力状态作了分析，导出了残余应力公式以及自紧－时效身管的强度公式。计算了模拟管残余应力和强度，并与Ｓａｃｈｓ镗削法测定的结果作了比较。结果表明，二者吻合较好，从而证实了上述残余应力公式与强度计算公式的可靠性

H_2O_2改性溶胶-凝胶法制备ZrO_2基催化剂载体

采用改性溶胶-凝胶法,以H2O2除去胶体中Cl-后,用蒸馏法干燥,制备了ZrO2粉末.考察了H2O2/ZrO2摩尔比、蒸馏温度及煅烧温度对ZrO2粉末结构特性的影响.结果表明,优化的工艺条件为：H2O2/ZrO2摩尔比1：2,蒸馏温度80℃,煅烧温度500℃.产品为粒径12～16nm的类球形高纯四方相纳米氧化锆颗粒.该粉末担载5%（ω）Cr2O3后用于CO2氧化丙烷脱氢制丙烯的催化,丙烷转化率为53.4%,丙烯收率为38.1%,CO2转化率为33.3%

H_2O_2改性溶胶-凝胶法制备ZrO_2基催化剂载体

采用改性溶胶-凝胶法,以H2O2除去胶体中Cl-后,用蒸馏法干燥,制备了ZrO2粉末.考察了H2O2/ZrO2摩尔比、蒸馏温度及煅烧温度对ZrO2粉末结构特性的影响.结果表明,优化的工艺条件为:H2O2/ZrO2摩尔比1:2,蒸馏温度80℃,煅烧温度500℃.产品为粒径12～16nm的类球形高纯四方相纳米氧化锆颗粒.该粉末担载5%(ω)Cr2O3后用于CO2氧化丙烷脱氢制丙烯的催化,丙烷转化率为53.4%,丙烯收率为38.1%,CO2转化率为33.3%

H2O2改性溶胶-凝胶法制备ZrO2基催化剂载体

采用改性溶胶-凝胶法,以H2O2除去胶体中Cl-后,用蒸馏法干燥,制备了ZrO2粉末.考察了H2O2/ZrO2摩尔比、蒸馏温度及煅烧温度对ZrO2粉末结构特性的影响.结果表明,优化的工艺条件为：H2O2/ZrO2摩尔比1：2,蒸馏温度80℃,煅烧温度500℃.产品为粒径12～16nm的类球形高纯四方相纳米氧化锆颗粒.该粉末担载5%（ω）Cr2O3后用于CO2氧化丙烷脱氢制丙烯的催化,丙烷转化率为53.4%,丙烯收率为38.1%,CO2转化率为33.3%

H2O2改性溶胶-凝胶法制备ZrO2基催化剂载体

采用改性溶胶-凝胶法,以H2O2除去胶体中Cl-后,用蒸馏法干燥,制备了ZrO2粉末.考察了H2O2/ZrO2摩尔比、蒸馏温度及煅烧温度对ZrO2粉末结构特性的影响.结果表明,优化的工艺条件为：H2O2/ZrO2摩尔比1：2,蒸馏温度80℃,煅烧温度500℃.产品为粒径12～16nm的类球形高纯四方相纳米氧化锆颗粒.该粉末担载5%（ω）Cr2O3后用于CO2氧化丙烷脱氢制丙烯的催化,丙烷转化率为53.4%,丙烯收率为38.1%,CO2转化率为33.3%

等轴晶ZrO_2(Al_2O_3,Fe_2O_3)复相陶瓷的制备

讨论了以硝酸盐溶液为原料,经喷雾干燥、热解、成型、烧结或直接烧结制备等轴晶ZrO2(Al2O3, Fe2O3)复相陶瓷的过程. 研究了成型压力、烧结温度、恒温时间及Al3+, Fe3+的加入对ZrO2陶瓷的相组成、晶粒大小和形貌的影响. 结果表明:成型压力对相组成及晶粒尺寸无明显影响;无论是直接采用硝酸盐复合粉末还是采用氧化物粉末压坯作为前驱物,烧结产物的形貌、相组成不变;加入Fe2O3可克服微观结构层状堆垛,获得相对细小均匀的等轴晶粒,且随Fe2O3含量的增加,单位体积中a-(Al, Fe)2O3核心的数量增加,晶粒尺寸更加细小、均匀,Fe2O3含量相对于Al2O3在20%左右时效果最佳;各相晶粒在长时间高温烧结时生长速度较为缓慢,0.5 h为0.5 mm左右,烧结12 h才到2.0 mm左右

等轴晶ZrO2（Al2O3,Fe2O3） 复相陶瓷的制备

讨论了以硝酸盐溶液为原料，经喷雾干燥、热解、成型、烧结或直接烧结制备等轴晶ZrO2(Al2O3,Fe2O3) 复相陶瓷的过程，研究了成型压力、烧结温度、恒温时间及Al^3+，Fe^3+的加入对ZrO2陶瓷的相组成、晶粒大小和形貌的影响。结果表明：成型压力对相组成及晶粒尺寸无明显影响；无论是直接采用硝酸盐复合粉末还是采用氧化物粉末压坯作为前驱物，烧结产物的开貌、相组成不变；加入Fe2O3可克服微观结构层状排垛，获得相对细小均匀的等轴晶粒，且随Fe2O3含量的增加，单位体积中α-(Al,Fe)2O3核心的数量增加，晶粒尺寸更加细小、均匀，Fe2O3含量相对于Al2O3在20％左右时效果最佳；各相晶粒在长时间高温烧结时生长速度较为缓慢，0.5h为0．5μm左右，烧结12h才到2．0μm左右