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高电压技术在环保及生物领域中的应用

1)建立了高电压环保技术研究新方向,研究采用高电压技术进行废水和废气处理、空气过滤等。其中高电压污水处理深圳的研究得到了深圳市科技项目支持,研究已通过了工业化中试。在新一代纳米二氧化钛等离子体放电催化臭氧发生器方面,发生器采用特殊技术,将纳米二氧化钛负载于传统的微放电型臭氧发生器的介质上,纳米二氧化钛在强电场和等离子体放电的催化作用下,可以产生大量的羟基自由基。又由于二氧化钛的介电系数远大于玻璃、陶瓷等介质,因而在玻璃、陶瓷等介质上负载纳米二氧化钛后,臭氧发生器的电容将有所增大,在同样条件下臭氧的产量将提高。实际上,纳米二氧化钛等离子体放电催化臭氧发生器是一种高效的臭氧与羟基自由基联合发生器,是新一代新型臭氧发生器,具有产量高,杀菌效果好的特点。

在等离子体放电催化室内空气净化技术研究方面,研究的等离子体放电催化空气净化器具有创新性和新颖性:等离子体放电本身能产生紫外光,催化纳米材料产生电子空穴对,空穴与水分子反应生成羟基自由基,依靠羟基自由基的强氧化性降解VOCs和灭菌消毒;且等离子体放电不仅产生紫外光,还能产生高能粒子。实践证明,高能粒子也能催化纳米材料。因而在等离子体放电催化空气净化中,不仅等离子体本身净化了空气,而且等离子体放电产生的紫外光和高能粒子共同催化纳米材料进一步对空气净化,或者说等离子体放电催化空气技术是将当前两个最具活力的等离子体空气净化技术和光催化空气净化技术巧妙结合的新型空气净化技术,因而其净化效率显然要高于单独的等离子体或单独的光催化。

2) 形成了高电压材料及生物处理技术研究方向,主要应用高压放电技术处理材料和生物(如果蔬、粮食等),以及生物杀菌等(注:电场的果蔬汁处理的课题即将得到国家十一五支撑计划的资助)。开展了高压电场编制纳米纤维的研究,这一领域的研究申请到了国家自然科学基金和深圳市科技项目,初步的研究成果被国际杂志(IEEE Trans on DEI)录用。在粮食处理方面,得到了国家自然科学基金和留学回国基金的资助,初步取得了大气压条件下等离子体的激发,在生物杀菌方面也取得了初步的成果。成果已应邀在该领域的国际学术会议上作了口头报告。

3) 高电压技术的生物应用技术继续得到发展。深入研究低频脉冲电磁场的生物效应方面,承担了深圳市科技项目1项和清华大学985课题“电磁场对骨细胞与骨化作用的影响及在骨质疏松症临床治疗中的应用研究”,系统地研究了不同频率下磁场对改善骨密度特性的研究,发现在不同频率、强度和作用时间下低频脉冲电磁场对影响成骨样细胞生长的窗口效应,并总结归纳出刺激成骨样细胞生长的最佳参数组合;在此基础上研制开发出用于基于脉冲电磁场原理的骨质疏松症治疗系统,该系统已在中日友好医院完成了临床实验研究。研究中对骨质疏松症病人临床疼痛情况的进行观察记录以及测量治疗前后病人的骨密度,对病例样本数据的统计分析表明,治疗效果良好。

十五期间本学科方向上发表的重要论文有:

[1] 胡祺昊,王黎明,关志成. 脉冲电流处理印染废水研究. 高压电器, 2001, 37 (6)11-14

[2] 乐波, 陶 媛,王黎明. 直流电絮凝-生化联合法处理印染废水的研究. 电工电能新技术 2005243):53-57

[3] 乐波, 麻敏华. 直流电絮凝法处理印染废水的研究. 高电压技术, 2005.

[4] Ying Yang, Zhidong Jia. Controlling the electrospinning process by jet current and taylor cone. In: Proceedings of the Conference on Electrical Insulators and Dielectric Phenomena, IEEE Annual Report, 2005.

[5] Mao Jing, Liu Yingyan, et al. Magnetic field distribution generated by axisymmetric coils array, Proceedings of the 12th Asian Conference on Electrical Discharge(ACED), Shenzhen, China, Nov 19-22, 2004:585-587

[6] Mao Jing, Guan Zhicheng, et al. Study on effects of pulsed magnetic fields on proliferation and differentiation of an osteoblast-like cell line (SaOS-2). Proceedings of the 14th International Symposium on High Voltage Engineering. Beijing,China, August 25-29, 2005.

[7] 刘瑛岩,毛静,关志成. 生物膜的电穿孔及其应用. 高电压技术,200228120):37-39

[8] 宋婷,刘瑛岩,关志成. 基于IPM的脉冲电磁场发生系统. 电工电能新技术,2002122):61-63