光驱动有机合成: 医药化工绿色发展机遇与挑战

摘要:医药化工是保障现代社会健康发展的重要基础. 在全球可持续发展转型浪潮中, 推进医药化工产业的低碳化转型不仅是我国实现“双碳”目标的重要任务, 更是发展新型制药技术的核心目标. 化学原料药生产作为医药化工生产的核心环节, 具有能耗高、碳排放量大等特点, 已成为制约医药行业可持续发展的瓶颈. 因此构建基于可再生能源驱动的化学合成体系具有重要意义. 受自然界中光合作用过程启发构建人工光合系统, 利用太阳光驱动化学反应进行, 能有效降低反应温度、缩减反应流程, 为医药化工的节能化改造提供了新思路. 本文面向人工光合技术在医药原料及中间体合成的应用, 梳理了该技术的研究与产业化实践进展, 尝试提出“光驱动有机合成”概念, 并建立涵盖光驱动反应机制、催化剂开发以及工业化应用等多维度的理论框架, 为推动绿色制药技术的发展提供理论基础与技术路线.

万米特深井大尺寸井眼钻头优选

摘要:针对万米特深井S-1 上部大尺寸井眼钻头方案优选问题,建立综合考虑钻柱振动和钻头破岩的全井动力学模型,采用四川盆地北部地区HT-1 井钻具振动实测数据和实际钻速证明该模型的有效性,利用该模型计算并分析S-1井大尺寸井眼钻进侏罗系蓬莱镇组的钻柱动力学特性,并进行钻头优选。研究表明:在S-1 井蓬莱镇组钻进过程中,综合考虑6 种钻头的机械钻速以及井下钻具的横向、轴向、扭转振动特性,优选机械钻速最快且均值达7.12 m/h 的六刀翼双排布齿结构钻头,采用该钻头钻进时井下钻具振动均值处于中低水平。钻头入井实际钻速数据与动力学模型计算结果吻合度达90%以上,证明该模型可以用于钻头方案筛选。

金刚石半导体衬底研磨抛光技术研究现状及展望

摘要:随着半导体电子器件的集成化与小型化发展,金刚石优异的热导性、电导性成为制备半导体衬底的理想材料。为了满足半导体行业对电子器件高精度和高可靠性能的要求,需对金刚石表面进行抛光处理。然而,金刚石高硬度、高耐磨性、高化学惰性的特点,使金刚石的加工面临诸多困难,现有的金刚石抛光技术都有一定的自身优势和不足,急需一种在保证效率的情况下,同时获得光滑、平整、低损伤的金刚石表面抛光技术。因此,本文对金刚石抛光技术的国内外相关文献进行了梳理,总结了机械抛光、热化学抛光、化学机械抛光、等离子体刻蚀抛光、激光抛光等技术的原理与优缺点,对未来金刚石抛光技术来说,应朝着多种技术相互搭配以及智能化、精密化、环保化的方向发展,进而拓展金刚石材料的应用范围。

航空领域含孔结构挤压强化工具的研究进展

摘要:随着航空工业的快速发展,结构部件疲劳失效问题日益突出,特别是孔部位因应力集中而成为主要薄弱环节。孔挤压强化技术通过对孔壁施加径向压力,在孔壁表层引入残余压应力,已广泛应用于航空领域含孔结构的抗疲劳性能提升。本文系统综述了孔挤压强化工具的研发历程,重点分析了芯棒设计参数(挤压率、锥角及工作段)对残余应力分布、微观组织与疲劳寿命的影响。最后,本文对挤压工具机理深化、结构设计及优化等发展方向提出展望,为航空孔强化技术的优化提供参考。

MOF玻璃基气体分离膜的研究进展

摘要:近年来,由金属-有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)材料熔融-淬火得到的MOF玻璃引起了众多研究学者的关注。经过熔融-淬火处理,MOF晶体由长程有序的晶态转变为短程有序、长程无序的非晶玻璃态。在这一转化过程中,MOF玻璃有效地消除了非选择性的晶界,确保了材料的均匀性和一致性。MOF玻璃优异的可加工性和成型性,使其能够方便地制备成各种形状和尺寸的膜材料。MOF玻璃永久且可进入的孔结构,赋予其选择性吸附不同类型气体的能力。基于此,MOF玻璃有望成为高性能分离膜的候选材料,推动相关研究和应用的不断发展。本文综述了用于气体分离的MOF玻璃膜的熔融机理、分类和最新研究进展。此外,还讨论了膜生产过程中面临的挑战,并提出了未来可能的研究方向。

低温形变与深冷调控:多主元合金及典型金属材料的组织-性能协同优化

摘要:作为一种新的金属材料加工工艺,低温处理不仅可以提高材料的变形和加工效率,而且在加工过程中引入了孪晶、相变以及层错等变形缺陷,可以显著提高合金的强度,其具有成本低、工艺简单、成形高效等优势,引起了广泛关注。综述了低温轧制和深冷处理等方法在多主元合金以及其他传统合金中的应用,分析了低温处理对合金组织和力学性能的影响,总结了在低温处理条件下不同合金微观组织及性能的研究进展。通过对比不同低温处理工艺,揭示了该方法在提高合金强塑性匹配方面的潜力,为合金材料的性能优化提供新思路。

冷喷涂增材制造铝系金属间化合物研究进展

摘要:铝系金属间化合物以其优异的高温力学性能、抗高温氧化与腐蚀性能和低密度的特点,作为防护涂层和结构件在航空航天等领域具有广泛的应用前景。室温脆性大的特点导致铝系金属间化合物在激光选区熔化或电子束熔化等高能束增材制造时,存在缺陷多、易开裂等系列工艺难题。冷喷涂技术作为一种低温固态材料沉积技术,有望在较低的热输入条件下制备铝系金属间化合物,避免高能束增材制造中的开裂难题。对此总结近年来国内外在冷喷涂技术制备铝系金属间化合物方面的研究进展。总结包括采用直接金属间化合物粉末沉积、单质金属混合粉末冷喷涂与后热处理、机械球磨伪合金粉末与热处理等粉末设计与制备技术路线对冷喷涂沉积行为及沉积体性能的影响;归纳搅拌摩擦后处理与热等静压等后处理工艺对沉积体显微结构和性能的影响规律;对比分析不同技术路线的优点与局限性,以期为冷喷涂增材制造铝系金属间化合物提供指导。

用于神经递质检测与生物成像的有机小分子荧光探针

摘要:神经递质作为介导神经元间信息传递、调控神经环路及维持脑功能稳态的关键信使分子, 其动态监测对解析神经生理/病理机制具有重要意义. 有机小分子荧光探针以其优异的结构稳定性、生物相容性、识别机制的可设计性, 以及发光特性的灵活可调性, 为神经递质的检测和成像提供了理想的方式. 此文从有机小分子荧光探针的分子设计策略、共价/非共价识别原理、信号转导机制, 以及生物成像性能等方面出发, 对神经递质荧光探针的最新研究进展进行综述. 在此基础上, 对当前探针的局限性进行了深入分析, 并对未来新型探针的设计方向进行了展望, 旨在为新一代高性能神经化学探针的研发提供理论框架与路线图, 以促进神经科学和临床诊断技术的发展.

聚能压裂开发技术理论及实践

摘要:针对目前非常规储层单井储量控制程度低、初期产量高但产量递减快等问题,梳理分段多簇压裂出现的能量分散、主缝长度和高度受限等问题,提出“聚能压裂开发”理念,并对其技术内涵、理论模型、核心技术进行系统研究,明确聚能压裂开发技术的实现路径。聚能压裂开发通过地质工程一体化设计、射孔优化设计、压裂工艺设计和排采工程控制等技术来实现,将人工裂缝从“多、短、密”变为“少、长、疏”,聚焦压裂能量,提高缝长、缝高、裂缝侧向发育宽度和支撑剂远距离输送能力,提升单井控制储量及开发效果。聚能压裂开发技术在潜山碳酸盐岩储层、浅层煤层气以及煤岩气等领域成功应用,证实聚能压裂开发技术应用前景广阔,可大幅提升单井产量和单井预测最终可采储量,推动中国低渗透及非常规等低品位资源的高效开发。