搅拌摩擦增材制造技术及应用

摘要:增材制造技术作为第四次工业革命的重要组成部分,近年来受到广泛关注。搅拌摩擦增材制造(Friction stir additive manufacturing, FSAM)是一种衍生于搅拌摩擦焊的新型固相增材制造技术,具有无凝固缺陷、晶粒细小、残余应力小等优点,为铝合金、镁合金等轻质合金构件的高性能快速制备提供新途径。该文以实现FSAM 的工业化应用为出发点, 着重介绍了FSAM 技术的原理和特点,综述了铝合金增材构件的微观结构和力学行为的研究进展,并归纳了其拓展应用的发展现状。最后,展望了FSAM 技术的未来研究方向,为该技术的发展应用提供有益参考。

阻燃聚合物复合材料研究进展

摘要:相比传统材料,聚合物复合材料大多具有密度低、比强度高、耐化学腐蚀、热稳定性好和易加工成型等特点,目前在航空航天、电子、建筑、汽车、化工、纺织、消防等领域得到广泛应用,但易燃性严重制约了其在明火或高温环境的安全性和可靠性,因此,降低其易燃性已成为工业应用的强制要求,开发阻燃型聚合物复合材料成为有效途径。近年来,环境友好型高效阻燃剂开发和配方设计,功能型植物纤维、多孔易修饰的金属有机框架化合物以及纳米矿物增强的聚合物复合材料研究均取得长足进步,对提升新型轻质、高强、多功能阻燃复合材料附加值和拓宽其应用领域具有重要影响。本文综述近年来卤系、磷系和镁系等传统阻燃剂,以及硅系、碳系、生物质基、金属有机骨架基和离子液体基等新型阻燃剂开发和功能化现状,归纳聚合物复合材料阻燃改性技术,总结复合材料阻燃机理,展望阻燃聚合物复合材料发展趋势,以期为新颖环保型高性能阻燃材料开发与利用提供参考。

氢对非晶合金结构与性能影响的研究进展

摘要:非晶合金较传统晶体材料有良好的氢渗透性和储氢性能,在新能源领域拥有极大的应用前景,因此研究氢对非晶合金的影响具有重要意义。本文综述了氢对非晶合金结构、热稳定性及非晶形成能力的影响,阐述了氢对非晶合金性能的影响机制,并就氢对非晶合金影响研究中遇到的问题与挑战进行了展望。本文为研究非晶合金在储氢等新能源领域的应用提供了理论依据,对推动非晶合金的功能性应用有现实意义,从而助力我国“双碳”目标的实现。

二维无机材料调控病损皮肤组织再生的研究进展

摘要: 二维无机材料作为一类具有单原子层或多原子层的无机超薄纳米片, 呈现出高比表面积、高导电性和/或高光热转换效率等特点。这些独特的理化特性赋予其促凝血、抗菌、抗炎和抗氧化等生物效应。近年来, 鉴于降解和代谢问题, 该类材料被应用于调控病损皮肤组织, 如全层皮肤缺损、烧烫伤及糖尿病创面等, 展现出加速伤口愈合、减轻感染及改善炎症微环境的显著效果。本文围绕二维无机材料的特有结构和生物效应, 系统性阐述了其在伤口愈合中的应用及相关作用机制, 并展望了二维无机材料在皮肤修复领域面临的挑战和前景。

单组分双波段电致变色材料及器件的研究进展

摘要:双波段电致变色器件可以选择性调控可见光和近红外波段透过率,在最大限度利用自然光照的同时有效阻隔太阳辐射热,从而显著降低建筑在照明和空调系统的能耗。相较于传统复合型电致变色材料,单组分双波段电致变色材料因其制备工艺简单和优异的电致变色性能,使其在建筑节能窗和汽车天幕领域展现出巨大的应用前景,也成为了电致变色领域的研究热点。最近开发了各种具有高电致变色性能的单组分双波段电致变色材料,为双波段电致变色应用的发展做出了重大贡献。本文系统地介绍和讨论了单组分双波段电致变色材料及器件的最新研究进展,并对该领域当前面临的关键科学问题与主要技术挑战进行了深入分析,最后对未来发展方向提出了建设性展望。

纳米复合药物治疗脑肿瘤研究热点与挑战

摘要:胶质母细胞瘤(GBM),是中枢神经系统中最具侵袭性和致命性的恶性肿瘤之一。现行治疗手段如手术切除、放疗和化疗等,因GBM 显著的分子异质性、高度侵袭性、血脑屏障(BBB)阻隔以及免疫抑制性肿瘤微环境而效果有限,目前患者5 年生存率仍不足10%。近年来,纳米技术的迅猛发展为GBM 靶向治疗提供了新契机。通过精准调控纳米材料的物理化学特性,纳米复合药物不仅可实现穿越BBB 的高效递送,还能降低全身毒性,增强治疗靶向性。此外,该类药物平台可集成化疗药物、免疫调节剂、基因治疗载体及成像探针,实现诊疗一体化和多模态协同治疗。概述了GBM 的临床治疗现状与主要挑战,分析了其生物学特性及微环境特征,重点探讨了纳米复合药物在GBM 治疗中的设计策略、功能优势、研究进展及转化应用面临的主要问题,旨在为该领域的基础研究与临床应用提供参考与思路。

热障涂层的CMAS腐蚀与防护研究进展

摘要:随着航空工业的不断发展,航空发动机性能逐渐提高,发动机涡轮前进口温度也不断提高,为改善涡轮叶片在高温下的服役性能,热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)得到了广泛应用。然而,随着日益复杂的运行环境,TBCs表面的CMAS腐蚀问题日趋严峻,为解决这一问题,国内外学者从各个角度对CMAS腐蚀问题进行了大量研究,并提出了一系列的改进方法。基于目前国内外在TBCs的CMAS腐蚀问题上取得的研究进展,概述了CMAS问题的起源,介绍了CMAS的物相组成、结晶特征、黏度等特性,随后分析了CMAS作用于TBCs上的腐蚀机理,并从表面防护层制备、YSZ材料改性、新材料设计和仿生结构构筑四个方面介绍了当前CMAS腐蚀防护方法的最新研究进展。最后对超高温下TBCs抗CMAS腐蚀的研究方向进行了展望。

硫化物固态电解质颗粒制备技术的研究进展

摘要:【目的】综述硫化物基固态电解质颗粒制备技术进展,探讨更高能量密度和更长循环寿命的硫化物基固态电池的设计和发展。【研究现状】从材料层面上综述硫化物电解质面临的一系列挑战, 包括化学稳定性差、电极界面副反应严重、机械失活、缺乏规模化生产技术等问题;概括硫化物颗粒粒径控制、颗粒表面包覆及修饰的研究进展,介绍机械研磨、液相法合成等硫化物电解质的粒径控制方法,以及通过涂层、包覆和改性处理在硫化物颗粒表面形成薄保护层的技术。【结论与展望】提出颗粒粒径小的硫化物电解质的电化学-机械应变能较低,对抑制硫化物电解质的机械降解和失活具有重要作用;液相法可同步完成固态电解质的改性,有望应用于硫化物电解质粉体的低成本大规模制备;认为通过包覆和表面修饰的方法,可精准调控硫化物颗粒的表面状态和化学活性,显著抑制颗粒在潮湿和氧化条件下的反应。

电化学还原法制备金属铁研究进展

摘要:CO2 排放量的急剧增长导致全球环境恶化。钢铁行业作为CO2排放大户,CO2排放量占全球总排放量的7%,其中70%来自炼铁过程。目前,作为备受关注和开发的技术,电化学还原具备反应过程易控制、能量效率高等优势,为钢铁行业提供了一种潜在的低碳生产路径。综述了电化学还原法制备金属铁的研究进展,并对影响电化学还原反应的参数进行了讨论。依据电解质性质的不同,铁化合物的电化学还原可分为熔盐体系、酸碱溶液体系及离子液体体系,每种体系各有优缺点。熔盐体系因电解质相容性特性强,可直接以铁矿石为原料,这有利于降低成本,但反应温度较高且电解质易腐蚀设备;碱性溶液体系具有电解条件温和、析氢副反应小等优点,但目前仍处于实验室开发阶段;酸性溶液体系中电解制铁已被商业化应用,相较其他体系下的电解技术更具发展前景,但目前存在的主要问题是高浓度氢离子引发的竞争性析氢副反应会导致电流效率下降;离子液体体系具有离子电导率高、热稳定性好等优点,且含铁化合物组成的电解质可以克服水溶液体系的局限性,但高成本的离子液体限制了其规模化应用前景。最后,针对目前存在的问题以及未来的技术发展方向进行了总结与展望。