铜基纳米材料在肿瘤领域的研究进展

摘要:恶性肿瘤已成为威胁人类健康的一类重要疾病,但传统治疗手段存在严重副作用且用传统手段治疗后该疾病复发率高。铜基纳米材料因其固有的理化性质、独特的生物学特性以及在生物体内具有关键作用,近年来被广泛研究。纳米技术的兴起极大地推动了铜基纳米材料的发展,尤其是在肿瘤领域的发展,促进了肿瘤成像和治疗的快速进步。讨论了铜基纳米材料的特性和在肿瘤治疗领域的潜在应用,涵盖铜在细胞内的代谢、铜稳态的重要性、肿瘤成像、肿瘤治疗,以及铜死亡与其他诱导细胞死亡方式的不同点。同时探讨了铜基纳米材料的生物相容性、当前研究重点以及未来在肿瘤治疗领域的应用前景。

基于多丝电弧增材制造研究现状

摘要:多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势,尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性,成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材(同种或异种)同时进给,在熔池中实现原位合金化,该方法为复杂成分的先进金属材料的制备过程提供了可行性路径。本文综述了国内外多丝电弧增材制造制备高性能钛合金、铝合金、不锈钢等传统材料以及功能梯度材料、高熵合金、金属间化合物等先进金属材料的研究进展。针对多丝电弧增材制造成形构件微观组织不均匀、力学性能存在各向异性以及成形精度不足等问题进行讨论。提出了建立多丝电弧增材制造工艺窗口、多种工艺耦合以及建立成形过程监测和控制系统等发展方向,为多丝电弧增材制造工艺改进与发展提供理论依据。

碳化硅辅助增效化学机械抛光材料去除机理研究进展

摘要:碳化硅具有优异的物理和化学特性,是典型的第三代半导体材料。但碳化硅具有高硬度和化学惰性,导致其精密抛光加工面临材料难去除、表面易损伤和加工成本高等问题,无法满足高效低损伤平坦化加工的迫切需求。目前,化学机械抛光是实现碳化硅衬底全局平坦化的关键技术,但碳化硅化学机械抛光及其辅助增效的研究主要注重实验和技术方法开发,而在其化学反应和机械去除过程中材料去除机理的深层次研究方面存在一定的不足。针对碳化硅典型的晶型结构特点,简述了不同晶型结构的碳化硅材料性能差异,以及材料特性对抛光去除的影响;综述了碳化硅化学机械抛光的原理、材料去除机理及其微观去除机制;分析了几种较为典型的辅助增效化学机械抛光技术,揭示了碳化硅在多能量场耦合作用下的材料去除机理,以及多能量场的耦合效应对其抛光过程中机械作用和化学反应的促进作用。并展望了提高碳化硅抛光材料去除率和表面质量的未来发展方向,以期为碳化硅的高效高质量、低损伤、低成本加工提供新的研究方法和思路。

有机共晶的设计及制备方法研究进展

摘要:有机共晶是一种新型的功能材料,由两种或多种有机分子通过非共价相互作用协同组装形成的多功能晶体。这类材料通过调控供体(D)与受体(A)的分子组成和组装方式,突破单一组分性能限制,展现出多样的堆积方式,具有丰富的分子间相互作用和丰富的功能成分,其物理化学性质可以根据不同的要求进行定制,并呈现出新颖的特性。随着有机共晶在光电材料和药物制剂等领域的突破性应用,其制备方法成为材料研究的核心挑战。如何合理设计和选择有机共晶中的D/A组分,使其具有所需的形貌、尺寸和功能是共晶合成的关键目标。本文总结了有机共晶的制备方法,首先对有机共晶进行介绍,概述了其构建和设计特征,以及有机共晶的性能;随后重点介绍了有机共晶的制备方法,最后展望了有机共晶的发展前景。

第一性原理计算在若干铁基合金中的研究进展

摘要:基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算是研究材料物理化学性质的重要手段,对新材料的发展具有重要意义。这种方法仅需输入元素种类、 原子数和初始结构, 即可预测材料的晶体结构、电子结构和性能。随着计算机技术的进步,中国科学技术大学在“神威·太湖之光”超级计算机上实现万原子分子固体的大规模第一性原理计算。这一突破使得高精度的材料模拟在大尺度、长时间范围内成为可能,为材料研究提供了更精准的预测和模拟。第一性原理计算可帮助理解材料性质、预测不同环境下的材料行为,并指导新材料的发现和设计,有望显著缩短研发周期并降低成本。本文概述了第一性原理计算的理论基础,并详细评述了基于密度函数理论的第一性原理计算方法在若干铁基合金研究中的进展,同时探讨了其中存在的问题和未来发展趋势,为新型铁基合金的计算模拟研究提供了参考。

高强韧抗氢脆高熵合金研究进展

摘要: 材料的氢脆敏感性通常随其机械强度的提高而升高,使得高强韧抗氢脆材料的开发面临挑战。高熵合金晶内显著的局部化学环境波动和晶格畸变有助于使其具有良好的氢相容性,在实现高强韧和抗氢脆等特征方面展现出发展潜力。对近年来高强韧抗氢脆高熵合金的研究现状进行了综述: 首先总结了通过添加C,N 和B 等非金属间隙元素进行微合金化调控、析出相调控、主元比例调控和制备工艺优化等方式制备的高强韧高熵合金的抗氢脆性能; 然后基于合金中氢的吸附及扩散行为、氢诱导的变形组织演化等研究,总结了合金的抗氢脆机理; 最后展望了高强韧、抗氢脆高熵合金的未来发展趋势。

运载火箭表面防护技术及其研究进展

摘要:运载火箭是将人类制造的卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等各种航天器推向太空的重要载具,其中运载火箭表面防护技术是其成功发射的重要保障。概述了运载火箭表面防护技术,主要包括烧蚀性热防护涂层技术、非烧蚀性热防护涂层技术、环境适用性表面涂层技术和低温绝热材料技术等。烧蚀性热防护涂层是通过质量损耗带走热量的一种有机涂层,可分为两类:环氧类烧蚀防热涂层和硅橡胶类烧蚀防热涂层,前者存在附着力好的优点,但是高温易开裂,涂层韧性差,适用于较低热流密度防护;后者耐温性好,但存在烧蚀易粉化的缺点。非烧蚀性热防护涂层是一类高红外辐射率的陶瓷无机涂层,国外已经发展了三代非烧蚀性热防护涂层材料体系,适用于可重复运载火箭关键部位的热防护,但国内研究基础与工程能力相对不足。环境适用性表面涂层主要用于应对运载火箭地面发射时面临高盐雾、高湿热、高辐射等环境工况,发展了防辐射、抗静电等防护涂层。低温绝热材料起到超低温液氧/液氢工况保温隔热的作用,主要有泡沫材料和气凝胶材料,前者较后者施工工艺更为灵活,满足复杂形状的高效隔热。总结了近年来国内外运载火箭表面防护技术的发展现状和趋势,介绍了运载火箭卫星整流罩、推进剂贮箱和舱体尾部等不同部位面临的不同防隔热需求,为相关的研究工作提供了技术参考。

人工心脏泵用磁悬浮轴承拓扑优化及性能仿真分析

摘要:采用接触式轴承的传统人工心脏存在溶血高和血栓发生率高的问题,利用磁悬浮轴承无磨损、无需润滑的优势设计了一种结构紧凑、能耗低的单自由度可控型磁悬浮轴承。该磁悬浮轴承包括内周和外周布置的排斥型永磁铁对(被动控制)、悬浮控制用线圈(主动控制)和电动机。利用有限元软件对径向被动、轴向主动控制部分进行结构参数设计,并通过仿真分析评价系统的性能。结果表明,转子的径向位移刚度系数为16.76 N/mm,轴向位移刚度系数为41.42 N/mm,轴向电流刚度系数为0.009 3 N/A,计算得到转子的径向恢复力为16 N左右,轴向恢复力为20 N左右,可以实现径向被动控制和轴向主动控制,满足转子的五自由度稳定悬浮要求。

激光熔丝定向能量沉积增材制造技术研究现状与发展趋势

摘要:随着航空、航天、航海等领域的发展,高端装备的服役条件愈加苛刻,对制造业的发展提出了更高的要求。增材制造技术,又称为3D 打印技术,相较于传统制造技术在复杂形状结构制造方面优势显著,有望实现三维空间内特定位置的打印和独特性能的结构打印。激光熔丝定向能量沉积(wire-based laser directed energy deposition,W-LDED)技术作为增材制造技术的重要分支,具有高效率、高精度和高材料利用率等显著优势,在高端装备制造领域具有广阔的应用前景。尽管W-LDED 技术具有诸多优点,但其工艺参数选择、多次热循环以及制造过程精确控制和可重复性等方面仍存在诸多挑战,沉积质量和制造稳定性受多种因素影响,如何解决这些现状难题是当前国内外的研究重点。基于此,本文从工艺参数优化、沉积质量分析和组织成分调控三个方面对W-LDED 技术的研究现状进行了详细介绍,分析了不同参数对成形质量和制造稳定性的影响,提出了优化策略,进一步总结了W-LDED 技术当前的应用场景,并对该项技术的未来发展趋势提出了设想,包括材料创新设计与发展多功能复合材料、成形机理研究、建立工艺-缺陷-组织性能预测模型、增/减材一体化制造新方法和大尺寸、高精度、多功能装备开发。