导电纳米材料用于树脂基复合材料成型过程和结构健康监测的研究进展

摘要:导电纳米材料( 如碳纳米管、石墨烯等) 凭借其优异压阻特性,在复合材料的层间增强增刚、电磁屏蔽和结构健康监测中应用广泛。这类材料通过粉体、薄膜或纤维等形式集成于复合材料内部或表面,通过电阻响应实现从制造工艺优化到服役状态监测的全生命周期智能感知。当前研究聚焦于解决导电填料的分散机制、导电网络电信号的演变规律、响应灵敏度的提升等核心问题。本文系统阐述了导电纳米材料在树脂基复合材料成型固化过程、流动前锋/渗透率测量、复合材料损伤以及应力应变监测等领域的最近研究进展,突破了传统离线检测的局限。导电纳米材料的工业应用可拓展至航空航天、风电新能源、轨道交通等高端装备和民用可穿戴设备等领域,为大型复合构件的全流程质量管控提供了创新解决方案。

热障涂层辐射传热特性的研究进展

摘要:随着航空发动机、燃气轮机向着高推重比、高热效率的方向发展,涡轮进口温度(TIT)不断提高,热障涂层(TBCs)作为涡轮发动机热端部件中至关重要的热防护材料面临着严峻的挑战。研究表明,当燃气温度大于1 200 ℃时,热障涂层材料中辐射传热占总体传热的比例迅速增加,高温下热障涂层辐射传热特性研究显得尤为重要。综述了热障涂层材料、涂层结构对其辐射传热特性的影响,总结了热障涂层的光谱反射率、透射率、吸收率等光学性质与涂层材料及微观组织之间的关系,展望了热障涂层陶瓷材料辐射传热特性的研究方向。

中国生物制造关键技术进展与未来趋势

摘要:生物制造作为实现绿色低碳和可持续发展的重要技术路径,正沿着“原料—技术—过程—产品”全产业链加速演进。首先,从原料端分析了传统粮食原料的局限性,重点介绍生物制造原料向非粮生物质拓展,高性能菌种及酶的开发向精准化、智能化演进,过程工程技术及核心装备向模块化、智能化迭代的最新进展,为构建安全、稳定的生物制造原料基础提供支撑。技术端系统梳理了基因编辑、代谢工程、计算设计、人工智能(AI)等底层工具在核心菌种、底盘细胞和工业酶精准设计中的应用,推动生物制造向高效化、模块化、智能化发展。在过程端,重点讨论智能细胞工厂、精准生物发酵、在线监测、数字孪生及智能装备国产化等关键技术的融合创新,加速实现由经验驱动向模型驱动与智能决策转型。在产品端,总结生物制造在医药、食品、化工、材料等领域的产业化进展及应用前景。最后,针对中国生物制造在菌种自主可控、高端装备依赖等方面的短板,提出关键技术攻关方向,为未来生物制造的技术路线与产业发展提供参考。

激光熔覆粉末研究综述

摘要: 激光熔覆作为一种新兴的表面涂层改性技术,在制备表面强化涂层和材料改性方面发挥着至关重要的作用。熔覆粉末材料是决定熔覆层性能的关键因素之一,已成为激光熔覆技术研究的焦点。首先介绍了激光熔覆技术的核心原理,然后详细阐述了金属粉末、陶瓷粉末和复合粉末等熔覆材料的特点及研究进展,最后对激光熔覆层粉末材料的未来发展方向进行了展望。

高熵合金中的成分非均匀性及其作用

摘要: 高熵合金因其独特的结构特征和优异的力学性能受到了研究人员的广泛关注。最初, 高熵合金被认为是理想的固溶体, 具有完全随机混乱的元素分布。而近期越来越多的研究表明, 高熵合金中广泛存在元素分布的非均匀性, 包括局域的化学短程有序和元素浓度波动, 这里统称为成分非均匀性。了解高熵合金中成分非均匀性的结构细节及其对于力学行为的作用至关重要。近五年, 不少工作对此进行了探究。简要综述了国内外关于高熵合金中成分非均匀性的研究, 基于其对位错滑移的影响总结了相关材料强化机制, 并展望了高熵合金中成分非均匀性的未来研究趋势。

超疏水涂层在防除冰领域的研究进展

摘要:鉴于积冰与霜雪覆盖对户外设备安全构成的严重威胁及导致的巨大经济损失,必须寻求高效的防除冰策略来减少户外设备表面积冰。在众多方法中,超疏水表面因其出色的憎水性能和简便的制备流程,被认为是极具潜力的防除冰手段。阐述了固体表面湿润性的基础理论及防除冰机理,指出超疏水表面可以通过减少固液界面接触面积、延长结冰时间及降低冰层附着力等方式,有效减少冰的生成或促使冰层脱落。重点综述了自修复性、耐磨性、电热及光热超疏水涂层在防除冰领域的研究进展,分析了现存的问题与挑战。此外,归纳了超疏水涂层的常用制备方法,并对不同方法的优劣势进行了评价。鉴于目前超疏水涂层的性能测试都是在实验室中进行的,缺乏大规模的实际应用,最后对超疏水防除冰涂层的未来发展趋势做了展望。通过持续的创新和研究,期待可以有更多经济、环保和高效,并且可大规模制备的仿生超疏水表面出现,为减少户外设备表面的结冰提供有效的解决方案。

模板限域原位制备镁基纳米复合材料进展

摘要:MgH2作为一种具有高储氢容量[(7.6%(质量分数),110 kg·m-3]和低成本优势的固态储氢材料,其高热力学稳定性(脱氢焓值-74.7 kJ·mol-1)及缓慢的吸放氢动力学性能,严重制约了实际应用。研究表明,原位合成法通过自下而上的组装策略,成功实现了Mg/MgH2体系纳米化,有效调控其粒径从而改善储氢性能。本文综述了化学还原、热氢化、气相沉积等原位合成镁基储氢材料的原理,重点阐述了模板限制材料对Mg/MgH2体系粒径调节、吸放氢热/动力学性能与催化机理的影响,同时针对当前原位合成技术中存在的制备成本高、容量衰减大及空气稳定性差等挑战进行了探讨,展望了在纳米限域材料作用下原位制备高性能高储量镁基储氢材料的可行方向。