基于流场-胶束演变特征的表面活性剂微观减阻机理和定量构效关系研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51904109
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0402.油气开采
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Surfactant drag reducers are suitable for reducing the turbulent head loss in the circulation pipelines during the geothermal energy development process. However, it is still necessary to clarify the microscopic drag reduction mechanism and quantitative structure-activity relationship of surfactants to improve their drag reduction efficiency. In this project, surfactants with different molecular structure are firstly synthesized by polar head group addition method. Physicochemical parameters such as thermodynamic, surface activity, and drag reduction rate are obtained to provide reliable data for subsequent mathematic modeling. The evolution characteristic of the turbulent flow field in surfactant solution is elucidated by particle imaging velocity (PIV) measurement. Dynamic transformation mechanism of the microscopic information of micelles is revealed by the aggregation quenching fluorescent probe (AQPT) technique. Microscopic drag reduction mechanism of the developed surfactant is clarified by exploring the intrinsic law between the evolution characteristic of turbulent flow field and the dynamic assembly of micelle microstructure. Finally, the quantitative geometry of the surfactants is determined by frequency calculation based on the measured physicochemical parameters. A variety of screening methods, such as regression and randomization, are used to generate the scientific selection mechanism for quantum chemical molecular descriptors. Thus ultimately the three-dimensional quantitative structure-activity relationship (3D-QSAR) models of surfactant drag reducer are established. Specifically, the linear model is used to quantitatively reveal the molecular structure-activity mechanism of surfactant from several aspects like topology, geometry, and energy, etc. In addition, the drag reduction performance of surfactant with a new structure can be predicted by the nonlinear model. This project will deepen the theoretical system of surfactant drag reduction, and thus strengthening the development and application of geothermal water-soluble drag reducer.
表面活性剂类减阻剂适用于降低地热能开发循环管路中的湍流水头损失,但仍需深入明确其微观减阻机理和定量构效关系,以提高其减阻效率。首先选择头基加入法合成不同分子结构的表面活性剂,表征其热力学、表面活性和减阻率等物化参数,为后续建模提供可靠数据。其次借助粒子成像测速手段阐明管路内湍流流场的演变特征,重点利用荧光探针技术揭示胶束微观信息的动态转变机制,探索湍流流场演变特征和胶束微观动态形貌之间的内在作用规律,明确表面活性剂的微观减阻机理。最后依据实测参数,通过频率计算确定表面活性剂的量化几何构型,综合回归型和随机型等筛选方法,重点研究分子描述符的科学选择机制,建立结构-减阻三维定量构效关系模型。采用线性模型从拓扑、几何和能量等层面定量揭示表面活性剂减阻的分子构效机制,通过非线性模型实现对新结构表面活性剂减阻性能的准确预测。以期深化表面活性剂减阻理论体系,夯实地热能高效水溶性减阻剂的研发和应用基础。

结项摘要

本研究首先选择头基加入法合成不同分子结构的表面活性剂,表征热力学、表面活性等物化参数。其次测试了不同分子结构的表面活性剂在光滑管路不同温度下的减阻性能测试,并对溶液的减阻机理进行了猜测和分析。再次利用冷冻电镜实验与分子动力学模拟方法相结合,从实验和模拟两个角度对表面活性剂类减阻剂的减阻微观机理进行了探索。最后形成量化分子描述符的科学选择机制,建立表面活性剂减阻三维定量构效关系模型,拓扑、几何和能量等层面定量揭示表面活性剂减阻的分子构效机制,实现对新结构表面活性剂减阻性能的准确预测。以期深化表面活性剂减阻理论体系,夯实地热能高效水溶性减阻剂的研发和应用基础。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Molecular dynamics simulation on the structure–activity relationship between the Gemini surfactant and foam properties
Gemini表面活性剂构效关系与泡沫性能的分子动力学模拟
  • DOI:
    10.1002/aic.17625
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    AIChE Journal
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Haifeng Tang;Jiamei Song;Mengling Zha;Jincheng He;Zhihu Yan
  • 通讯作者:
    Zhihu Yan
Study on the mechanism of the effect of coumaric acid with different hydroxyl substituent positions on constructing light-regulated wormlike micelles
不同羟基取代位置香豆酸构建光调节蠕虫状胶束的作用机制研究
  • DOI:
    10.1016/j.molliq.2020.113710
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Zhihu Yan;Feng Qian;Haonan Sun;Xia Lu;Yu Li;Haibin Lv;Caili Dai;Minglian Jiao
  • 通讯作者:
    Minglian Jiao
Study on the structure-activity relationship between the molecular structure of sulfate gemini surfactant and surface activity, thermodynamic properties and foam properties
硫酸盐双子表面活性剂分子结构与表面活性、热力学性能和泡沫性能的构效关系研究
  • DOI:
    10.1016/j.ces.2021.116857
  • 发表时间:
    2021-06-18
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Feng, Junjun;Yan, Zhihu;Fan, Haiming
  • 通讯作者:
    Fan, Haiming
Studies on the synthesis, surface activity and the ability to form pH-regulated wormlike micelles with surfactant containing carboxyl group
含羧基表面活性剂的合成、表面活性及形成pH调节蠕虫状胶束的能力研究
  • DOI:
    10.1016/j.molliq.2020.113182
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Yan, Zhihu;Qian, Feng;Jiao, Minglian
  • 通讯作者:
    Jiao, Minglian

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码