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铜及其合金研究进展
摘要:铜及其合金具有高导电性、高导热性、优良的力学性能和耐腐蚀性能,是应用广泛的工业材料之一,也是全世界众多机构及学者研究的主要对象之一。Web of Science(WoS)Core Collection数据库2023年发表并收录铜及铜合金领域的论文近8000篇,文献计量学分析表明,铜及铜合金研究的传统方向依然受到很大关注,如铜合金的微观组织、物理化学性能、腐蚀性能等,而铜基功能材料更是当前铜合金研究的热点。中国科学院(>300篇论文)、中南大学、俄罗斯科学院、中国科学院大学、沙特王国大学、北京科技大学(>100篇论文)、中国科学技术大学、昆明理工大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学等机构在铜合金研究与开发方面做出了显著贡献。本综述结合统计数据对2023年铜及铜合金材料的研究现状进行概述,介绍了铜冶炼和铜材料制备的基本方法,然后从5方面论述了铜材料的应用:1)铜合金结构材料;2)铜基催化材料;3)铜基电子材料; 4)铜基再生材料;5)铜基储能材料。最后,对铜及铜合金材料的未来发展方向进行展望,并提出未来研究方向建议。
高铁含量2∶17型钐钴永磁材料研究进展
摘要:新能源汽车和轨道交通等领域的快速发展对永磁材料的耐温能力和最大磁能积提出了更高要求。基于2∶17型钐钴(SmCo)磁体的高居里温度优势,适当增加铁对钴的替代量,是开发耐高温磁能积磁体的重要途径。然而,当铁的质量分数超过20%时,磁体中结构缺陷大幅增加,退磁曲线方形度和矫顽力急剧恶化,制约了最大磁能积的提升。基于高铁含量 2∶17型 SmCo永磁材料的研究现状及问题,本文从晶内和晶界两个方面概述了磁体中常见的结构缺陷,并总结了结构优化与磁性能提升的新进展,最后对高铁含量 SmCo永磁材料的研究趋势进行了展望。
多孔石墨烯/SiC基复合材料的直写3D打印制备
摘要:以石墨烯和SiC粉末(SiCpowder,SiCp)为填料,聚碳硅烷(polycarbosilane, PCS)为陶瓷前驱体,制备石墨烯/SiCp/PCS 浆料,通过直写 3D打印和高温热解得到多孔结构的轻质导电石墨烯/SiC基复合材料。研究浆料成分和打印工艺对3D打印成形性的影响,并表征复合材料的结构和性能。结果表明:通过控制固相含量、石墨烯/SiCp复合粉末中的石墨烯含量和分散剂含量,使浆料黏度在32.0 Pa·s左右时,挤出丝成形性良好;打印速度为360 mm/min、打印层高为0.48 mm 时,点阵网格结构的3D打印成形性最佳;打印素坯在1 100 ℃保温2 h后,PCS热解为陶瓷。多孔复合材料的平均抗压强度和电导率分别为11MPa和8 S/m。本研究为多孔石墨烯/SiC基复合材料的制备提供了一条新路径。
混凝土表面防腐涂料研究进展
摘要:混凝土是典型的非均质多孔材料,易受到环境中侵蚀离子介质的侵蚀,导致混凝土及其内部钢筋腐蚀,进而影响混凝土结构的性能并缩短其使用寿命。在众多防护措施中,采用表面防腐涂料是防止混凝土腐蚀、延长其结构服役寿命的最经济有效方法。基于此,本文系统总结了4 类混凝土表面防腐涂料:表面成膜型、孔隙封闭型、疏水浸渍型和多功能表面处理型。探讨了每种涂料防护机制、防腐性能及存在的问题与不足。其中,重点分析了不同改性方式对混凝土表面防腐涂料增强效果的影响:有机/无机复合涂料能实现优势互补,显著提升涂料整体性能;有机硅和有机氟的低极性使改性后聚合物的表面能降低,从而显著提升涂料疏水性和耐化学稳定性;添加纳米颗粒能改善涂料力学性能和耐久性;构建特殊纳米结构能改善纳米颗粒团聚性,提高涂料疏水性能。展望未来,高效、安全、低成本、适用性强的混凝土表面防腐涂料是研究的重点,尤其是水性防护涂料与可再生材料的结合、纳米复合改性新型涂料及自修复涂料等。
应对老龄化所致慢病的智能生物材料
摘要:人口老龄化进程的不断加速直接导致骨质疏松和心血管疾病等慢性病高发, 对以组织修复材料为核心的临床治疗方法提出了巨大挑战. 本综述通过回顾生物材料的发展历程, 总结归纳了各阶段生物材料的优劣势, 同时详细论述了老龄化病损组织修复所面临的组织功能和微环境稳态难以维持的难题, 最后基于此探讨如何结合人工智能、材料生物学、影像组学等新兴技术, 研发能感知生理病理微环境, 适时响应和主动调控生物学效应,并全周期适配病损组织修复进程的新一代“自适应”智能生物材料.
生物基导电水凝胶及其在柔性电子器件的应用
摘要:生物基导电水凝胶是将生物质材料和导电介质引入水凝胶中制备而成的导电材料,因其具有良好的生物相容性和亲肤性等优势,被广泛应用在柔性电子器件领域。本综述按照生物基体类别,分别介绍蛋白质基、多糖基、核酸基3 类常见的生物基导电水凝胶,分析了不同生物基材料的导电机制以及各自特有的功能,并介绍了生物基导电水凝胶在柔性传感器、柔性电化学储能器件、摩擦纳米发电机、仿生柔性电子设备等柔性电子器件中的应用,最后对生物基导电水凝胶的发展趋势进行了总结与展望。
含Ho镁合金的研究现状
摘要:镁合金作为轻质金属结构材料目前已获得广泛的研究应用,新型稀土镁合金的开发是进一步提高镁合金应用价值的重要体现。Ho在Mg中具有较高的固溶度,能显著细化晶粒,提高合金的室温和高温力学性能,增强合金的耐腐蚀性。本文主要从Mg-Ho二元合金、Mg-Ho-X(RE,Zn)、Mg-X-Ho(X=Al,Zn,RE)系合金进行了综述。对目前含Ho镁合金的研究现状进行了归纳总结,指出了目前含Ho镁合金的优势及不足之处,希望能对含Ho镁合金的研究提供新的思路。
难熔金属表面抗氧化涂层研究进展
摘要:难熔金属由于优异的高温力学性能和可加工性能,被广泛应用于航空、航天以及核工业等领域,但其较差的抗氧化性严重阻碍了难熔金属在高温结构材料中的应用。在难熔金属表面开发涂层被认为是提高其抗氧化性最有效的方法。 本文综述了钼、铌、钽、铼等难熔金属合金抗氧化涂层的常用体系和制备方法,并对难熔金属表面抗氧化涂层未来的发展趋势进行了探讨。