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连续纤维增强陶瓷基复合材料3D打印：研究进展与挑战

连续纤维增强陶瓷基复合材料3D打印：研究进展与挑战

摘要：连续纤维增强陶瓷基复合材料(continuous fiber reinforced ceramic matrix composites, CFRCMCs)具有低密度、高强度、优异的高温稳定性与化学稳定性等性能，在航空航天、核工业、化工以及交通运输等领域都有着重要应用。近几年，3D打印技术的发展为复杂异形 CFRCMCs构件的预制体成形提供了创新途径。然而CFRCMCs 的3D打印技术仍处于起步阶段，面临着成形设备、成形工艺和成形原理等方面的重大挑战。因此，对 CFRCMCs的3D打印研究进展与挑战进行归纳与分析具有重要意义。本文首先对常见3D打印技术进行简单介绍；其次，总结 CFRCMCs的3D打印研究进展，具体包括基于热塑性原料的熔融沉积3D 打印、基于水系浆料的墨水直写3D打印、机械辅助的墨水直写3D打印、基于光敏浆料的光固化3D打印等；最后，从纤维与陶瓷界面、缺陷表征与控制、陶瓷化与致密化、自动化与智能化制造、结构功能一体化、4D打印、自修复以及标准等方面对CFRCMCs的3D打印挑战进行分析。期望为CFRCMCs 3D打印相关的基础科学与关键技术研究提供一定参考与指导。
复合 2025年05月19日
微生物-碳化改性钢渣及其对水泥水化特性影响研究进展

微生物-碳化改性钢渣及其对水泥水化特性影响研究进展

摘要：微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP) 是一种新型环保处理技术，其独特的矿化及生物酶催化机制在固废处理及利用方面展现出广阔前景。基于钢渣水化特性，本文探讨了碳化条件及生物酶特性对碳酸盐成核影响，分析并总结了MICP与碳化反应机制、生物-碳化改性中钢渣的物相演变规律、碳酸钙成核及晶体生长等研究进展，从力学性能、水化热及体积稳定性角度进一步综述了改性钢渣对水泥基胶凝材料水化特性影响机制，指出了现阶段微生物-碳化技术在钢渣改性研究中存在的不足，为实现钢渣低污染、高质化利用提供有益参考。
建筑 2025年05月19日
可吸收镁合金在生物医学中的应用现状与展望

可吸收镁合金在生物医学中的应用现状与展望

摘要：可吸收镁合金具有良好的生物相容性、生物降解性和力学性能，使其成为理想的生物医学材料，目前在骨科及心血管领域已有一定的应用。然而，可吸收镁合金仍面临着生物降解性和耐腐蚀性之间的平衡、力学性能和组织相容性适配等方面的挑战。重点综述了可吸收镁合金在生物医学中的应用现状、存在的问题与挑战、可能的改进方案，并对未来应用做了展望。
医疗 2025年05月19日
热采井中油套管钢的腐蚀行为

热采井中油套管钢的腐蚀行为

摘要: 采用高温高压反应釜模拟稠油热采CO2和H2S腐蚀环境,研究了热采井油套管钢110H、L80-3Cr、L80-9Cr和L80-13Cr在此环境中的腐蚀行为。结果表明,在单一CO2腐蚀环境中,随着温度的升高,4种油套管钢的均匀腐蚀速率均增大,80℃时随着油套管钢中铬含量的增加,均匀腐蚀速率降低。在CO2和H2S共存腐蚀环境中,油套管钢的均匀腐蚀速率随 CO2和H2S分压比p(CO2)/p(H2S)的变化呈现不同的规律:80℃时,随着p(CO2)/p(H2S)增大,110H和L80-3Cr的均匀腐蚀速率逐渐增大,而L80-9Cr和L80-13Cr呈现先增大后减小的趋势;150℃时,随着p(CO2)/p(H2S)增大,4种油套管钢的均匀腐蚀速率先增大后减小。在300℃和350℃的CO2和H2S共存腐蚀环境中,L80-9Cr和L80-13Cr的耐蚀性远远优于L80-3Cr和110H。
石化 2025年05月19日
响应型柔性材料系统的向光性驱动

响应型柔性材料系统的向光性驱动

摘要：光响应材料在光刺激下能改变自身的物理或化学性质，因其对电磁波多自由度的高敏感、多维度响应能力，在与传感、驱动相关的多种应用领域中备受关注. 近年来，基于光响应软材料的光驱动系统逐渐完成了从简单的感知、受激作动到持续自主反馈控制的进化，这意味着柔性材料在受到刺激发生形态变化的基础上，逐步具备接受和转化能量的能力，进而实现自主驱动. 一系列基于柔性光响应材料的软体作动系统对与方向实时改变的光源、热源、声源等能量源，表现出方向识别与准确跟踪的能力. 这种“向光性”“趋光性”实现的难点在于让光响应柔性材料识别刺激源的方向并向其作动、在对准方向时停止作动，在受外部扰动、方向失准时自主向光调整，从而在一定程度上体现类似动、植物的自主性.因此，对近年来光响应材料在传感、驱动及自适应调节领域的研究进展进行综述，总结了柔性材料作动从响应型到自控型的发展历程，从传感、驱动、反馈三个组成循环的关键过程剖析其能量转化、传递过程中的物理、化学机制，并展望自控制光响应材料系统在仿生驱动器和软体机器人等研究领域的发展方向与潜力.
光电 2025年05月19日
攀西钛资源综合利用技术应用现状及发展方向

攀西钛资源综合利用技术应用现状及发展方向

摘要：我国四川省攀西地区钒钛磁铁矿资源中钛资源储量巨大,主要以钛精矿形式回收利用,并主要用于硫酸法钛白和酸溶性钛渣生产原料,其产量占全国钛原料市场的75%以上。硫酸法钛白工艺技术成熟,已形成相对完整的“内循环”,但尚未全面突破硫酸法钛白联产技术;电炉冶炼酸溶性钛渣工艺技术较成熟,主流工艺是钛精矿不预处理-实心圆形电极-密闭圆形电炉连续冶炼工艺,钛精矿酸性氧化球团-电炉冶炼一步法工艺、大功率矩圆形电炉冶炼酸溶性钛渣等钛渣新工艺发展较快、发展空间大,是今后主要发展方向。目前攀西地区发展钛产业的一个主要问题是缺乏沸腾氯化法钛白工艺需求的高品位钛资源,未来需要突破攀西高钙镁钛精矿除杂提质制取高品位高钛渣关键核心技术,并同时研发攻关硫酸法钛白附产绿矾和钛石膏回收循环利用技术、高炉钛渣提钛及综合利用技术、钒钛铁精矿非高炉炼铁新技术,以及以钛精矿、钛渣或钛白粉为原料制备含钛及钛基新材料技术,以期获得攀西钛产业的健康可持续发展。
有色 2025年05月19日
高强钼基材料的研究现状及展望

高强钼基材料的研究现状及展望

摘要:钼合金及钼基复合材料因高熔点、较高的高温强度、适宜的密度、低热膨胀系数等优良性能已在冶金、机械、航空航天、核工业等领域得到广泛应用。 钼的电子结构决定了其本征脆性，而通过合金化、第二相强化、大塑性变形等方式可以改善钼的非本征脆性，提高钼基材料高温强韧性。本文综述了钼基材料强化方式与强化型钼合金及复合材料的研究现状，分析了钼基材料高温力学性能影响因素，展望了高强钼基材料的发展方向。
稀有 2025年05月19日
增强体表面改性在高导热金属基复合材料中的应用

增强体表面改性在高导热金属基复合材料中的应用

摘要：随着电子技术的高速发展和电子器件的更新换代，电子封装材料的性能需求越来越高。金属基复合材料，尤其是铝基和铜基复合材料具有高导热、低膨胀、高稳定性等特点，是具有广阔应用前景的电子封装材料。然而，金刚石、石墨烯、硅等增强体与基体的润湿性差，或者在高温下与基体发生有害的界面反应，限制了此类高导热金属基复合材料的开发和应用。本文简述了金属基复合材料的界面研究进展，结合影响金属基复合材料界面结合的因素，提出了几种改善界面结合的方法。增强体表面改性是改善金属基复合材料界面的重要途径之一，常用工艺有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、化学镀法等；最后，对增强体表面改性在高热导金属基复合材料中的应用进行分析和展望。
复合 2025年05月15日
拟声子晶体超材料混凝土的低频带隙特性与工程应用

拟声子晶体超材料混凝土的低频带隙特性与工程应用

摘要：超材料混凝土是具有弹性波带隙特性的新型复合材料, 但因较高的带隙频率和较窄的带隙宽度使其在以低频振动控制为主的工程应用上受到很大限制. 首先, 本文基于局域共振理论, 提出了一种新型三组元水泥基拟声子晶体模型, 据此研发出拟声子晶体超材料混凝土. 其次, 计算和分析了拟声子晶体超材料混凝土的能带结构、带隙机理和频率响应函数, 并开展了拟声子晶体超材料混凝土的室内试验. 最后, 用研发出的拟声子晶体超材料混凝土制备了拟声子晶体超材料混凝土地铁道床, 并应用到实际地铁工程中以解决地铁运营过程中产生的低频振动问题. 结果表明, 拟声子晶体超材料混凝土在200 Hz频段内打开了6个低频带隙, 在带隙频率范围内, 衰减值大多都在10 dB以上, 衰减效果较好; 拟声子晶体超材料混凝土地铁道床在200 Hz频段内具有显著的低频减振效果, 隧道壁三分之一倍频程插入损失的最大值为13.22 dB, 隧道壁铅垂向最大Z振级差值为5.052 dB, 隧道壁铅垂向最大分频振级差值为5.926 dB,4~200 Hz频段内铅垂向分频振级差值平均值为5.74 dB, 低频减振效果明显.本文的相关研究成果为地铁工程和其他工程建设中解决低频振动难题提供了新的技术途径, 突破了土木工程结构的传统减振控制技术.
建筑 2025年05月15日
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