超声速民机推进系统发展趋势及难点分析

摘要:未来超声速民机具有客观市场前景,经济性、环保型、舒适性兼备的推进系统研制是其关键。梳理了超声速民机的整体发展情况;对比分析了超声速民机动力系统在低油耗、低噪声、低排放方面与亚声速民机动力系统的设计区别与挑战;剖析了目前涡喷构型、中涵道比涡扇构型、变循环构型发动机在作为超声速民机动力系统的优势及瓶颈;分析了油耗、排放、噪声难以兼顾的内在原理。研究提出了通过提升发动机通流能力来兼顾油耗、噪声、排放三大难题的思路,并从低压涡轮功受限和内涵道通流面积受限两方面剖析了限制目前发动机通流能力的主要原因;还提出了须在变循环发动机气动热力布局原始创新的基础上,发展性能、排放、噪声一体化设计与评估方法,支撑实现未来超声速客机推进系统油耗水平、排放水平、噪声水平同步提升的发展思路,为超声速民机动力系统研制提供参考和支撑。

原子级制造测量与表征研究现状综述

摘要:原子级制造是指将能量作用于原子,通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装,实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术,是一种可以大规模、批量化的先进制造技术。该过程需要在10-10 m 空间尺度下精确操控原子。同时,制造过程中原子的键合时间、电子动力学变化均发生在飞秒(10-15s)至阿秒(10-18s)量级。因此,只有具备超快时间和空间分辨在线检测与表征能力,才能够深入了解并利用原子级制造过程中原子尺度的新原理、新效应,保障原子级制造的可达性与可控性;只有实现原子级制造过程的高通量、大范围的在线监测,才能保障原子级制造的可靠性。基于此,原子级制造的测量与表征是指在原子级的时间、空间、能量尺度上对材料、结构或器件进行精确的测量和表征,以保障原子级制造的可达性、可控性与可靠性。本文介绍了原子级制造所需的测量表征手段的研究现状,从原子级超快动力学过程观测、原子结构演变原位表征、原子级制造过程在线质量监测三大方向进行系统梳理,总结了目前原子级制造测量与表征的挑战并针对未来发展给出建议。

Gemini表面活性剂的制备、组装及应用研究进展

摘要:Gemini表面活性剂是一种具有特殊结构的新型表面活性剂,含有2个疏水基团、2个亲水基团和1个联接基团。 相比于传统的表面活性剂,Gemini表面活性剂具有更好的表面活性、更低的临界胶束浓度及Kraff点、良好的乳化能力、泡沫性能和优良的润湿性能等优点,在日常生活、传统产业和高端制造等领域具有重要应用,其相关研究已引起国内外科研工作者高度关注。 本文介绍了不同结构的Gemini表面活性剂的制备方法,阐述了Gemini表面活性剂在不同条件下形成的聚集体结构及其之间的相互转化,总结了Gemini表面活性剂在石油开采、合成模板剂、缓蚀剂、灭菌、药物载体及集成电路制造等不同领域的应用,最后展望了新型Gemini分子结构的设计方向及其在先进半导体芯片制造领域中的应用。

定向凝固晶粒竞争生长研究进展

摘要:在凝固过程中,晶粒竞争生长是1 个普遍存在的现象,而不同取向晶粒间的竞争行为最终会关系到产品的服役性能。在定向凝固单晶涡轮叶片制备的过程中,无论采用选晶法还是籽晶法控制晶体取向均会涉及晶粒竞争现象,这对于能否顺利制备完整的单晶结构起到决定性作用。从定向凝固晶粒竞争生长模型作为切入点,详细地梳理了晶粒竞争生长机理的研究进展。综述了晶粒竞争生长的影响因素,并总结其调控机制。首先介绍了温度梯度的改变导致晶粒竞争结果的差异;其次,在溶质浓度方面,介绍晶粒的淘汰行为与溶质相互作用的关系;而后针对晶体取向的影响,为更好地获得晶粒竞争结果,分别从晶粒的枝晶主轴偏离温度梯度方向的竞争关系与侧枝偏离晶界一定角度的竞争关系这两方面探讨,并将晶粒的竞争淘汰机理从最初的二维扩充到三维取向进行解释;此外,得出抽拉速率作为定向凝固唯一且能够大范围调控的参数,会影响晶粒淘汰结果的一致性,同时还特别说明了工业生产钢铁材料中冷却速率对晶粒竞争生长的影响。最后进一步对定向凝固晶粒竞争生长研究进行了总结与展望,并指出未来研究亟待解决的问题,强调了实际工业生产中,晶粒竞争生长对合金材料的重要性及应用意义,可为制造领域提供指导。

新型抗菌材料的抗菌作用及机制研究进展

摘要:抗生素的使用致使许多细菌产生耐药性,这对人类和动物的健康造成了严重威胁。新型抗菌材料不仅可以有效灭活抗生素耐药细菌,还不会使细菌产生耐药性,使其成为解决这个问题的有效方法。目前,已经研发出了各种新型抗菌材料,如天然抗菌化合物、光催化抗菌材料等,其均具有抗菌效果好、价格低廉、污染小以及生物相容性高等优点,并且科研人员们也结合最新技术对其抗菌机制展开了深入研究。因此,本综述系统介绍了新型抗菌材料的最新研究进展及抗菌机制,对该领域存在的问题进行了论述,并对发展前景进行了展望。

全球量子计算技术研究进展与发展建议

摘要:量子计算是引领新一轮科技革命与产业变革的战略性前沿领域,厘清我国在该领域的技术态势并制定精准发展路径,对赢得全球科技竞争主动权至关重要。文章通过对国际量子计算技术发展格局的深度剖析,系统评估了我国量子计算技术的发展情况。研究表明,我国经过近10 年的快速发展,量子计算整体技术水平跻身全球第一方阵,在光量子等技术路线上领先,但在多数细分方向上与美国仍有差距,在基础原理与原始创新层面有待提高。研究进一步揭示了我国在核心材料、关键设备领域面临的外部制约,以及高端人才储备短缺的严峻挑战。基于此,提出了一系列旨在强化自主创新、优化人才战略的对策,为我国在量子领域抢占未来制高点提供决策参考。

船舶清洁能源技术发展现状

摘要:[目的] 为研究船舶与海洋工程领域对应节能减排国际形势的相关措施,[方法] 阐述液化天然气(LNG)、甲醇、氨气和氢气等清洁能源在船舶领域的应用可行性与存在的问题,对船舶清洁能源的应用进展进行分析,[结果] 厘清未来船舶清洁能源的重要发展方向与应对策略,[结论] 为船舶节能减排技术发展提供参考。

析出强化铝合金氢脆行为研究进展

摘要:氢脆是材料科学与工程中的一种复杂现象,会导致高强度时效强化铝合金的力学性能下降,严重影响铝合金产品的服役寿命。首先介绍了氢进入材料的形式,包括制造过程引入的吸氢、氢气暴露、腐蚀引起的吸氢以及人工充氢;其次综述了氢与微观组织的相互作用,重点关注不同时效状态合金内部析出相、位错和晶界状态对氢脆的影响;最后探讨了氢脆的相关机理,包括氢增强脱粘机制、氢增强局部塑性机制、吸附诱导位错发射机制以及混合机制,并对未来该领域研究工作进行了展望,以期为抗氢脆铝合金以及储氢铝合金设计提供理论参考。

基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造

摘要:原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。