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超细粉体技术在国民经济各领域有着广泛的应用。在生物医药领域,开展生物医药超细化方面的工作是研究热点。本文在前人工作的基础上,对超高压超临界流体撞击流技术制备破壁灵芝孢子进行深入研究,并取得了如下成果:
(1)在本研究前期采用超高压超临界撞击流方法制备破壁灵芝孢子的基础上,为进一步提高破壁率,利用有限元软件对灵芝孢子在超高压下的应力分布进行了分析,得到最大应力值与加载压力之间的关系。根据灵芝孢子的构造特点,将其简化为带有加强筋的双层壁容器,得到结构在超高压下的应力分布。结果显示:加载压力与最大应力值成正比;应力最大值出现在孢壁的中部;载荷承受面与孢壁间加强筋连接处应力集中,最容易受破坏。
(2)通过有限元方法分析灵芝孢子的撞击过程。按照灵芝孢子的结构,建立了计算模型,得到结构在高速撞击时的应力分布。结果显示,高速射流引起撞击粉碎时,孢壁的破坏不仅和冲击速度有关,还和接触角有关。冲击速度越大,孢壁中产生应力值越大,越易破碎。当接触角分别为10°和80°时,孢壁破坏程度最大。
(3)采用纳米压痕技术和数值模拟研究灵芝孢子孢壁的弹性模量和硬度。利用原位纳米力学测试与分析系统,测试灵芝孢子孢壁的弹性模量和硬度。得到了载荷——位移曲线图和硬度、弹性模量随压痕深度变化的值。并用有限元方法模拟压痕过程,利用ANSYS软件,按照灵芝孢子孢壁和Berkovich压头的结构,建立了二维计算模型,得到纳米压痕的等效应力分布以及压痕过程中加载和卸载时的载荷——位移曲线。考察了摩擦、压头尖端半径对模拟结果的影响。结果显示:未破壁灵芝孢子孢壁的平均弹性模量为2.0GPa,硬度为0.13GPa。模拟结果在趋势上与实验结果有较好的吻合,与理论分析的载荷——位移关系基本一致。摩擦、压头尖端半径小于100nm时对模拟结果不会造成明显影响。