最新刊期
      2020年第41卷第2期
      • 李翠翠, 周峰, 金英, 马国远
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.001
        摘要：为了充分利用室外自然冷源，将泵驱动两相循环回路系统用于数据中心自然冷却。本文通过改变系统温差、泵频率、换热面积、高低温水源温度，对工质泵的冷损失性能进行实验研究。结果表明：高温水源温度不变时，冷损率在温差为16 ℃、频率为15 Hz及较大换热面时最小；低温水源温度不变时，不同温差下，当蒸发器和冷凝器个数均为5个时系统冷损率最小，且不超过3.20%；高温水源温度越高，冷损率越低，本实验高温水源温度为26 ℃时，冷损率最低，且不超过2.82%。  
        关键词：数据中心;自然冷却;泵驱动回路;制冷量;冷损率   
        2005
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        发布时间：2024-07-18
      • 王赞社, 胡俊涛, 李然, 尹芳汀, 顾兆林
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.009
        摘要：相变蓄热技术能够收集太阳能等低品位热源形成稳定的“能量池”，为建筑保温蓄热或末端能量利用提供稳定的热源。本文选取月桂酸和硬脂酸作为基本有机相变材料，采用步冷曲线法测量并绘制了两种材料的二元平衡相图，得到二者最小共熔点混合质量比例为月桂酸为70%，硬脂酸为30%，此时混酸的相变温度为31.2 ℃，相变潜热为264.3 kJ/kg；为增强相变材料的热稳定性和导热性能，预防或缓解在熔解-凝固热循环中出现的蠕流分层现象，以质量比为70%月桂酸和30%硬脂酸形成的混酸为基本材料，添加具有三维网络结构的SiO2硅溶胶进行复合材料的调制和测试，结果表明，当SiO2在复合材料中所占质量比例为35%时，混酸完全被四面体状的SiO2所包覆固定，形成稳固的相变主体。多次循环实验显示，复合相变材料的相变温度为30.8 ℃，相变潜热值为104.1 kJ/kg，虽然相变潜热值有所降低，但热稳定性大大增强。  
        关键词：月桂酸;硬脂酸;SiO2;相变蓄热材料;步冷曲线法   
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      • 刘帅领, 马国远, 许树学, 李富平, 孙晗
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.015
        摘要：为了冷冻除湿系统更加高效运行，本文对冷冻除湿系统进行模拟计算，定量分析了除湿量与蒸发器进口风速、干球温度、相对湿度之间的关系。结果表明：在一定的进风温度和湿度情况下，随着风速的增加，除湿量先增加后降低；在进口空气的含湿量和风速一定时，随着进口空气干球温度的升高，系统的除湿量逐渐降低；进口空气干球温度在21~36 ℃，相对湿度在40%~85%之间变化时，进口空气湿球温度与最佳COP下对应的蒸发温度差值约为10 ℃；最佳制冷工况下的蒸发温度与最大除湿工况下的蒸发温度差值存在线性关系；模型值与实验值相比，误差在±10%以内。  
        关键词：除湿量;模拟;蒸发器;线性关系   
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      • 盛健, 张华, 吴兆林, 雷明镜
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.022
        摘要：飞机环境控制系统为机载人员的舒适安全和机载设备的稳定运行提供环境保障，制冷空调系统是其核心。本文归纳了飞机飞行的环境特点、负荷特性、制冷空调系统功能要求、热力学原理和系统流程等；对比了空气压缩式制冷循环（基本循环、二轮升压、三轮升压、四轮升压和逆升压等）、蒸气压缩式制冷循环及组合制冷系统的构成与性能特点，以及高压分水器与低压分水器的优缺点；阐述了热电制冷和环路热管技术等环控系统中先进制冷空调技术以及加湿、舱内气压控制等技术发展现状；总结和展望了未来飞机制冷空调系统关键技术和研究方向。  
        关键词：飞机环控系统;空气调节;空气压缩制冷;蒸气压缩制冷;除湿   
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      • 李翠, 丁岚, 厉彦忠, 辛毅, 赵君
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.034
        摘要：冷冻靶靶丸氘氚（DT）内冰层均匀性直接影响到惯性约束聚变（ICF）点火成功率，衡量冰层均匀性的重要指标为靶丸表面温度均匀性。本文利用CFD软件对球腔内的温度场与速度场变化进行模拟，包括恒定冷臂温度下的稳态工况和非稳态降温过程，研究了不同烧蚀层材料以及冰层形貌下的冷冻靶丸传热特性和温度场分布。结果表明，高导热性烧蚀层材料对于提高冷冻靶温度场均匀性具有积极作用，当材料的导热系数高于400 W/(m·K)时，该球形冷冻靶靶丸外表面温差已小于0.01 mK。在非稳态降温过程中，比热容和导热系数大的高密度碳（HDC）材料的靶丸外壁面温差比碳氢聚合物靶（CH）靶丸约减少81%。  
        关键词：冷冻靶;温度均匀性;烧蚀层材料;氘氚冰层;数值模拟   
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      • 余云霞, 刘志强, 唐艺芳, 马克波
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.041
        摘要：本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法，研究了冰浆在水平直管内流动过程中冰晶粒径的分布及其演化规律。通过CFD-PBM耦合模型模拟研究冰浆在不同过冷度、流速、含冰率下冰晶粒径分布及其演化规律，并通过实验对数值模拟结果进行验证。结果表明：在含冰率为15%的冰浆管道入口处，冰晶粒径数量密度分布均近似高斯分布；随着冰浆流速和含冰率的增加，沿流动方向中心轴的冰晶平均粒径增大，截面冰晶粒径分布越不均匀；流速越小、含冰率越大，冰晶粒径的长度数量密度分布曲线的峰值升高，峰值所对应冰晶粒径的平均值减小。  
        关键词：冰浆;CFD-PBM耦合模型;动力学模型;数值模拟;冰晶粒径   
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      • 王子成, 蔡兰兰, 高鹏, 付亚宇, 李鹏
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.048
        摘要：热电制冷器（TEC）可以强化散热器冷却性能，但受热端散热强度、工作电流、工作热负荷等参数影响较大。本文建立了TEC强化风冷散热模块的有限元分析模型，对其温度分布、工作特性进行了系统的理论和实验研究，并提出了确定TEC强化风冷散热模块有效工作电流、有效热负荷和有效制冷系数范围的方法。仿真和实验结果表明：特定的TEC强化风冷散热模块存在一个极限热负荷Qc,max，仅在工作热负荷Qc  
        关键词：热电制冷器;工作特性;风冷散热;有限元分析   
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      • 庄焜煜, 刘曦, 姚威, 傅阮松, 王志强, 李学来
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.056
        摘要：过冷水法动态冰浆制取技术具有换热效率高、系统简单等优点，但过冷却器易发生冰堵是影响其稳定性的突出问题。本文提出一种基于模块化过冷解除装置的动态制冰系统，利用设置在过冷却器内的可灵活拆装式螺旋叶片对制冰溶液进行过冷解除，同时刮削换热壁面上粘附的冰晶。测试了不同工况下该制冰系统的性能，结果表明该制冰系统可稳定产出冰浆并有效改善冰堵问题，最高含冰率达9.1%，最大持续制冰时间可达521 s。冰浆含冰率与持续制冰时间成正比。NaCl添加剂质量分数为6%时对冰浆含冰率和持续制冰时间的改善效果显著。实验获得制冰系统最佳运行参数：制冰溶液流量为0.50 m3/h、二次冷媒起始温度为﹣15 ℃、螺旋叶片转速为175~225 r/min。  
        关键词：冰浆;过冷度;制冰能力;相变   
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      • 于博, 郑旭
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.063
        摘要：干燥剂吸附性能对除湿换热器系统的除湿性能有重要影响。本文通过改进的ASAP2020气体吸附仪和恒温恒湿箱，先后对Na+和K+改性的聚丙烯酸聚合物的水蒸气平衡吸附性能和吸附动力学特性进行了测试研究，并与硅胶相比较。研究结果表明：平衡吸附测试显示Na+改性的聚丙烯酸在整个相对压力区间性能优于硅胶，K+改性的在高相对压力区间(>0.8)逊于硅胶；基于Polanyi吸附势理论对干燥剂吸附特征曲线进行拟合，以用于后续的除湿换热器模拟研究；动态吸附性能表明聚丙烯酸干燥剂的吸附速率均低于硅胶，但Na+改性的聚丙烯酸整个吸附过程的动态吸附量仍多于硅胶；通过模拟除湿换热器除湿性能，ARI summer、ARI humid和上海夏季、这3种典型室外工况下，Na+改性的聚丙烯酸换热器可以从处理空气去除更多的水分，较硅胶换热器提升49%~118%，适用于室外湿度较小的气候工况。  
        关键词：空气调节系统;除湿;吸附剂;吸附   
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      • 魏文天, 李正飞, 王誉舟, 周镇新, 廖文强, 丁新磊, 程亚豪, 陈焕新
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.070
        摘要：多联机空调系统被广泛用于各种公共建筑物，一旦发生故障会导致舒适性降低，能耗增加。制冷剂充注水平是影响空调系统高效运行的重要参数。本文提出一种基于Boosting集成算法的故障诊断模型，以制冷剂充注量故障为研究对象，将逻辑回归、决策树、随机森林、支持向量机和BP神经网络等5个基分类器集成，使用卡方检验进行特征选择，并使用制冷、制热模式的实验数据建立诊断模型。结果表明：基于Boosting的集成模型能高效检测多联机制冷剂充注量的故障，准确率高达96.8%，相比于传统故障检测方法，大幅提高了诊断模型的响应速度、准确度和实用性。  
        关键词：Boosting;集成;制冷剂充注量;多联机;故障诊断   
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      • 吴清清, 柳建华, 张良, 张嘉文, 姜林林
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.079
        摘要：本文根据热空间模型、人体热生理模型和人体热心理模型的分类标准，对非对称热环境下人体热舒适度研究进行全面综述，热空间模型通过空调、环境参数直接预测人体客观、主观反应，人体热生理模型通过研究人体内部主动、被动生理调节预测人体生理参数，人体热心理模型侧重研究生理参数和主观反应的联系或人体如何适应热环境，最后概述了各模型的优点及局限。结果表明：热空间模型与选用的空间结构具有重大联系，一旦空间结构改变，模型建立的关系很多便无法成立，在车辆的应用领域价值更大；大多数热生理及热心理模型不够全面或仅限于特定环境，只有少数能够通过详细的体温调节解决人类对非均匀和瞬态条件的反应；Berkeley热舒适模型同时涵盖了热生理及热心理模型，但其耦合模拟过程过于复杂，而等效温度模型虽然精度相对较低，但由于其运算简便受到更广泛的应用；自适应模型充分考虑了人的主观能动性，但其研究仍处于初级阶段。  
        关键词：非对称热环境;热空间;热生理;热心理   
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      • 王占伟, 王林, 袁俊飞, 谈莹莹, 周西文
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.087
        摘要：在冷水机组现场，故障数据通常难以获得，这是导致基于多分类算法的故障检测方法未被广泛现场应用的重要障碍之一。本文将距离拒绝（DR）机制融入贝叶斯网络（BN）中，将冷水机组故障检测转化为一类划分问题，提出一种基于DR-BN的冷水机组故障检测方法，该方法仅使用正常数据训练模型，从而有效克服上述障碍。使用ASHRAE RP-1043的故障实验数据对提出方法的性能进行验证，并与传统方法的性能进行了比较。基于DR-BN的模型具有更高的故障检测性能，尤其对低劣化等级下的故障，故障检测正确率最高高出94%。  
        关键词：冷水机组;故障检测;贝叶斯网络;距离拒绝   
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      • 申道明, 刘亚萍, 桂超, 夏锦红, 薛松涛
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.093
        摘要：本文进行了微肋管内R134a两相流动冷凝换热实验，分析了实验工况、微肋管结构参数对管内压降的影响，并使用关联式对管内压降进行了预测。实验结果显示：管内压降与质量速率、肋片螺旋角呈正相关，与冷凝温度、冷却水雷诺数Re呈负相关；Cavallini et al关联式、Haraguchi et al关联式、Pierre关联式可实现对管内压降的高精度预测，预测平均误差均在17%以内，而Goto et et al关联式高估了管内压降；参考Goto et al关联式拟合机理，基于微肋管内R134a压降实验数据，对气相/液相折算系数Фv/Фl与参数Xtt之间关系进行重新拟合，进而提出适用于预测管内压降的关联式，经验证：新关联式预测误差在±30%以内，预测平均误差小于10%。  
        关键词：微肋管;流动冷凝;压降;关联式   
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      • 刘立瑶, 茅靳丰, 云长江, 侯普民, 陈飞
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.100
        摘要：本文设计了基于分离式热管换热的蓄冷空调系统，针对其释冷性能进行了因素实验和响应曲面实验研究。结果表明：分离式热管蓄冷空调释冷性能稳定,实验条件下最大制冷量可达5.09 kW；制冷量随循环风量的增加而增加，而除湿量存在最佳除湿循环风量，最佳除湿循环风量约为620 m3/h，除湿量约为4.32 kg/h；制冷量随环境温湿度的升高而增加；得到了不同工况下制冷量的回归方程，分析了不同影响因子对制冷量的影响规律，在循环风量较低的工况下，热管阀门对制冷量影响较弱，随着循环风量的增加，对制冷量影响增加。  
        关键词：蓄冰储能;分离式热管;降温除湿;响应曲面法   
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      • 康明魁, 王晓明, 李海涛, 郭凯
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.107
        摘要：本文针对某嵌入式计算机中的国产处理器主板采用铝基均热板散热技术，开展了均热板的结构设计、仿真分析与实验测试研究。提出一种均热板等效替代仿真分析方法，仿真分析了高温65 ℃下采用铝基均热板的整机散热性能，并对实际工程样机中铝基均热板的散热性能进行了实验测试。测试结果表明：高温65 ℃环境下，均热板等效替代仿真分析结果相对实验测试结果的最大误差为4.8%，国产处理器结温的仿真误差为1%；常温下均热板上最大温差为4.7 ℃；高温65 ℃环境下均热板上最大温差为5.6 ℃，国产处理器最大结温100 ℃，低于允许结温105 ℃。由此得出，等效替代仿真分析方法准确性较高，能有效预估均热板散热性能，铝基均热板可以满足全密封嵌入式计算机中国产处理器主板的散热需求。  
        关键词：均热板;热仿真;热测试;嵌入式计算机;国产处理器   
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      • 王泽鹏, 赵宗祥, 苗展丽, 马连湘
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.115
        摘要：对管带式水冷散热器的换热性能进行数值模拟研究，以求提高换热器换热性能，并通过设计实验进行验证。建立模型分别从管带式百叶窗、扁管翅片单元进行全面的性能分析。其中对管带式百叶窗的开窗角度进行了分析，结果表明：散热器散热管带的百叶窗开角在23°～27°之间的散热效果最佳，提出并通过数值模拟验证了一种优化翅片结构的方案，与传统结构对比，散热效果有明显提高。搭建实验台并设计正交试验表研究了不同因素对散热器整体散热效果的影响程度。在本实验研究的范围下，通过多组实验数据分析得出进口水温、循环水流量、风扇转速3种因素对散热器散热量的影响程度为：进口水温>循环水流量>风扇转速。  
        关键词：管带式散热器;数值模拟;百叶窗翅片;正交试验   
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      • 罗良, 黄志甲, 王晓玉, 卓飞飞
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.123
        摘要：本文建立了热泵型溶液除湿（HPLD）新风系统数学模型，研究了新风温度、湿度对系统运行性能的影响。结果表明：新风温度升高1 ℃，系统COP平均下降率为0.9%；新风含湿量增加1 g/（kg干空气），系统COP平均下降率为3.6%，新风湿度增加导致HPLD系统COP大幅下降，系统新风湿度变化的适应性差。为扩大HPLD系统适应范围，提出了冷却除湿与HPLD组合式除湿系统，以组合式除湿系统COP为评价指标，得到组合系统级间新风参数最优状态：温度为21 ℃，含湿量为14.1 g/（kg干空气）。夏季典型工况下，组合式除湿系统COP为5.4，比单一HPLD系统COP提高87.5%。最后，根据HPLD系统设计参数制作了实验样机，并对模拟结果进行了验证。  
        关键词：新风除湿系统;参数优化;溶液除湿;性能系数   
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      • 刘双婷, 焦永刚, 高博, 王海花
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.130
        摘要：微尺度下的相变强化传热是微电子领域散热的研究热点，而微通道内气液两相流流型和压降分析是微流动系统设计和控制的基础。本文针对并联矩形突扩微通道，通过流型可视化、理论分析及实验研究的方式，对微通道内两相流动特性进行了分析研究。通过可视化实验，在并联矩形突扩微通道内观察到了4种典型流动，分别为泡状流、塞状流、弹状流和环状流。当Qg=110 mL/min、Ql=20 mL/min时，两相流动流型达到最大程度的射流状态，出现充分流体射流情况。通过建立压降预测模型，结合实验结果分析了压降模型的适用性和精度，结果表明：含有突扩结构的并联矩形微通道在质量流速为367~691 kg/(m2·s)范围内的压降预测模型的平均预测误差为18.56%，优于经典文献中的预测精度，且随着整体压降的增大，预测精度增大。  
        关键词：压降;微通道;气液两相流;可视化   
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        发布时间：2024-07-18
      • 黄晨, 李佳霖, 张亚林, 王昕
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.136
        摘要：本文对某一下送下回的实际大空间建筑建立了求解室内空气垂直温度分布的多节点模型，对该建筑进行了5个不同送风量（1.5×104~2.5×104 m3/h）和室外气象参数（28~34 ℃）的热环境实验。实验结果表明：在各工况下垂直空气温度分布各温度的模型计算值与实测值的最大相对误差分别为6%、7%、14%、-6%和15%，各工况标准方差平均值为2.05 ℃。同时,本文利用所建多节点模型对大空间建筑下送风分层空调热环境受空调送风量、室外气温、太阳辐射影响的特性进行了分析，绘制了随室内外环境参数变化来调节空调送风量的曲线图。  
        关键词：大空间建筑;下送风;分层空调;垂直温度分布;多节点模型   
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        发布时间：2024-07-18
      • 张乔丹, 张华, 王子龙, 陈彦康, 黄华杰, 刘占杰
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.144
        摘要：相变蓄热技术是提高太阳能利用效率的重要途径之一。本文基于三水合醋酸钠，搭建了一套相变蓄热水箱实验系统，在初始水温为80 ℃、进水温度为5 ℃的工况下，测试得到了水箱的热力学特性，并基于水箱内各温度点随无量纲时间的变化，采用填充效率和混合数分析法，分析了相变蓄热水箱的热分层特性。实验结果表明：当水箱温度为80 ℃时，普通水箱和相变蓄热水箱的能量分别为18.81 MJ和19.34 MJ。进口流量相同时，相变蓄热球越靠近水箱进口，水箱的热分层效果越好。普通水箱的热分层效果要强于相变蓄热球在第1、2和3层时，但弱于相变蓄热球在第4层。当进口流量为9 L/min、t*=1时，相变蓄热球在第1层和第4层时的填充效率分别为0.497和0.581，而普通水箱的填充效率为0.573。随着进水流量的增大，水箱内混合程度升高，斜温层厚度变大，水箱分层效果下降。当进口流量大于7 L/min且相变蓄热球位于底部时，相变蓄热水箱的热分层特性最佳。  
        关键词：储热水箱;相变材料;填充效率;热分层   
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        发布时间：2024-07-18
      • 彭湉, 张宵敏, 周新丽
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.152
        摘要：微滴喷射玻璃化保存系统产生的微滴尺寸较小，在较低浓度的低温保护剂下即可实现玻璃化。本文采用微滴喷射玻璃化保存系统对HepG2细胞进行玻璃化保存，研究保护剂加载过程、喷射过程、接收过程及玻璃化/复温过程对细胞造成的损伤程度，并通过降低保护剂中Me2SO浓度、添加适量海藻糖来优化保护剂配方。结果表明，微滴喷射玻璃化保存各过程对细胞均有损伤，保护剂加载过程、喷射过程、玻璃化及复温过程对细胞造成的损伤较大，薄片接收过程对细胞造成的损伤小。另外，随着保护剂中Me2SO浓度的降低，低温保存后的细胞活性明显降低；保护剂浓度相同时，玻璃化保存效果较慢速冷冻效果好；适量的海藻糖能够起到增强低温保存效果的作用，过量则起到反作用；以5%Me2SO＋0.3mol/L海藻糖作为低温保护剂玻璃化保存细胞时，细胞存活率达(92.42±0.95)%，24 h贴壁率达到(95.64±1.03)%，微滴喷射玻璃化效果最好。  
        关键词：微滴喷射;玻璃化;过程损伤;保护剂优化   
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        发布时间：2024-07-18
      • 蒋沛, 火晓越, 刘宝林, 刘威, 梁玮
        2020, 41(2) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2020.02.159
        摘要：细胞低温保存过程中，胞内冰损伤是其主要损伤因素之一，这可以通过控制冰晶成核来降低。本文总结了物理、化学及生物控制成核方法在低温保存领域的应用，归纳了各类控制成核方法的机理及对细胞产生的影响，对比得出生物及化学试剂控制成核方法较为优异。并提出最佳成核温度的概念，在该温度下，胞外冰产生且引导细胞适当脱水，减少胞内自由水，降低胞内冰的产生几率，为控制成核在细胞低温保存领域的应用指明了方向。  
        关键词：低温保存;胞内冰损伤;冰晶成核;抑制成核;置核   
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        发布时间：2024-07-18
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