基于深度学习的板壳结构网格智能划分技术研究

摘要:为解决板壳结构网格划分效率低、合格率低等问题,提出了一种基于深度学习的板壳结构有限元网格智能划分技术。首先,对板壳结构典型特征进行分类,并为每类特征开发网格划分策略;其次,基于卷积神经网络训练特征识别模型,自动调用策略完成特征区域网格划分;最后,对非特征区域进行几何清理及网格优化。经某乘用车白车身验证,与主流batchmesh 方法相比,该方法将网格自动划分合格率从82.1% 提升至92.6%,总工时减少66.7%,显著改善了网格质量与效率。该技术通过AI模型与预定义策略的结合,减少了人工干预,为板壳结构网格划分提供了智能化解决方案。

无机生物材料调控神经细胞功能及神经化组织再生的研究进展

摘要:基于神经在组织再生中的关键作用, 开发具有神经诱导活性的组织工程支架引起了研究者们的广泛关注。近年来, 无机生物材料因具有高度可控的化学组成、微/纳拓扑结构及优异的理化性能, 在调控神经细胞功能及神经化组织再生中得到广泛应用。本文首先介绍了常用于神经调控的无机生物材料, 主要包括生物陶瓷材料和电活性材料, 接着阐述了无机生物材料通过调控细胞行为、调节免疫微环境和构建电活性微环境等途径对神经细胞活性及生物学功能的增强作用, 重点阐述了无机生物材料在脊髓、周围神经、皮肤、骨骼肌、海绵体等组织神经化再生中的最新研究进展, 最后讨论了无机生物材料在调控神经细胞活性及神经化组织再生中存在的难题及未来发展前景。

自修复超疏水涂层制备研究进展

摘要:在过去的二十年中,超疏水涂层在不同领域中的应用取得了巨大进步,但仍然存在机械稳定性差、容易受到外界影响导致超疏水性丧失等问题,阻碍了超疏水涂层的实际应用。因此,为了延长超疏水涂层的使用寿命,赋予其自修复特性具有重要的实践和应用意义。从超疏水涂层的理论基础和应用实践的角度出发,简要介绍了超疏水涂层的背景和关键概念。详细介绍了常见的自修复超疏水涂层的自修复机制,根据修复原理的不同,分为外源性自修复和本征自修复。根据超疏水涂层的不同失效形式,包括低表面能丧失、涂层结构破坏及低表面能和涂层结构同时被破坏的情况,讨论了针对不同失效形式的自修复超疏水涂层的修复策略。从实际应用的角度出发,重点讨论了生态环保、可持续发展和自主响应的自修复超疏水涂层设计策略。总结了自修复超疏水涂层在防冰除冰、油水分离和防腐蚀方面的应用,着重总结了关键的实验研究和主要发现,并详细描述了自修复超疏水材料和自修复机制等。最后简要总结了当前自修复超疏水涂层所面临的挑战和未来的研究方向。

TAExplorer:影响钛合金性能的关键因素可视化探索

摘要:钛合金具有高强度,优秀的耐腐蚀性和耐热性等特点,因此被航空航天、化工和医疗等领域广泛应用。由于钛合金的性能取决于它的结构特征,不同应用领域对于钛合金性能的要求不尽相同,专家们一直致力于通过试验试错方法来设计和获得具有目标性能的新材料,以及寻找影响钛合金性能的工艺因素。然而钛合金的制作工艺复杂,时间成本过长,利用传统方法来找到合适的材料非常困难。目前基于机器学习的方法被引入并用于材料预测,但是为领域专家设计的、能够对机器学习模型进行直观性能比较和分析的学习工具却很少。为此提出基于钛合金的交互式可视化分析系统TAExplorer,可以为专家提供多方面的参考。该系统采用多方面的可视化方案,旨在从各个角度进行分析,例如特征分布、数据相似性、模型性能以及结果呈现。专家们通过实际实验室试验进行了案例研究,最终结果证实了该系统的有效性和实用性。

MXene储氢:理论与实验研究结果及未来展望

摘要:【目的】为了探讨氢能源的高效应用和存储安全,研究二维材料MXene在储氢中的理论和实验研究成果。【研究现状】综述MXene结构和储氢应用、理论研究成果和实验研究结果,MXene具有表面化学性质可调节、结构灵活和比表面积高的特点;概括单层和多层MXene储氢的理论研究成果,强调过渡金属元素和表面官能团在优化氢吸附能力中的作用;总结MXene储氢的实验研究结果,展示MXene在低温下和接近室温条件下储氢的潜力;理论预测与实验结果的比较分析强调进一步实验验证和计算优化的必要性。【结论与展望】提出为了提升MXene储氢性能,应关注缺陷工程、层间距优化和机器学习辅助筛选,以提升MXene作为氢储存材料的实用性。

海洋环境中金属材料的微生物腐蚀研究进展:从机制到防治

摘要:海洋环境中的微生物腐蚀是威胁船舶与平台等重大海洋工程设施安全的关键因素,造成了巨大的经济损失和安全风险。为应对这一严峻挑战,本文系统性综述了该领域重要的研究进展。首先聚焦于以硫酸盐还原菌、金属氧化/还原菌等典型腐蚀性微生物,重点阐明其通过细胞外电子转移机制引发的电化学腐蚀过程。其次,探讨了多物种生物膜通过协同效应加速金属腐蚀的复杂生态过程。在此基础上,全面归纳并对比了从表面技术、杀菌剂到新兴微生物腐蚀抑制技术的各类防治策略。指出微生物腐蚀的本质是电化学过程与微生物代谢活动的动态耦合。在防治层面,传统方法虽有良好的抑菌或抑制腐蚀的效果,但普遍面临资源消耗大、环境耐受性差或长效性能不足的问题。利用活体微生物形成保护性生物膜、诱导生物矿化及智能材料等绿色技术,展现出巨大的应用潜力。最后,对未来的研究方向进行了展望,强调借助多组学技术、原位表征分析手段与人工智能模型等前沿跨学科方法,以期更精准地揭示真实海洋环境下的腐蚀机理,并最终推动高效、智能且环境友好的新一代防腐技术的开发与应用,保障重大海洋基础设施的长期服役安全。

用于CO2捕集转化的金属有机框架及其衍生材料专利状况分析

摘要:在CO2捕集与转化技术领域,金属有机框架材料凭借其结构和功能的可调性、高孔隙率等优势而成为备受青睐的吸附剂和催化剂。关于金属有机框架及其衍生材料形成了研究热点,相关技术的全球专利申请数量也在持续增长。通过分析专利数据可以发现,中国在该领域的专利申请数量位居世界第一,是主要的创新来源国。在全球专利申请量排名前10 的申请人中,有7 家来自中国。然而,值得注意的是,国内申请人主要是高校和科研机构,从事产业化的企业在专利布局方面显得较为薄弱。此外,在专利价值评估和高被引专利数量上,我国与国外机构相比仍存在一定的差距。因此,建议我国的创新主体进一步挖掘核心技术,提高专利管理能力,以培育出更多具有市场竞争力的高质量专利。同时,企业应当加强与高校、科研机构的合作创新,促进产学研用相结合的创新生态系统的构建。

基于智能数模融合的锂离子电池剩余使用寿命预测

摘要:为了提高电池剩余使用寿命(RUL)的预测准确性,基于融合健康指标和构建的电池容量衰退模型,采用粒子群(PSO)优化极限学习机(ELM),结合随机扰动无迹粒子滤波(RP-UPF)的智能数模融合方法对B0005、B0006、B0018 号电池的RUL 进行预测。研究结果表明:该方法在电池的整个生命周期保持了较高的预测准确性,同时,显著提升了电池RUL预测的精度。

阻氢渗透涂层研究进展与展望

摘要:氢能作为一种清洁可再生能源因其热值高、来源广泛等特点,被誉为21 世纪最具发展潜力的终极能源,是未来实现脱碳的重要途经。在碳达峰、碳中和大背景以及相关政策的扶持下,国际氢能已进入产业化快速发展阶段。然而,氢在材料中渗透和扩散导致的氢脆问题一直是制约其应用安全性的关键因素。阻氢渗透涂层作为一种有效控制氢脆的手段而受到广泛关注。综述了阻氢渗透涂层的最新研究进展,涵盖氢扩散模型及其阻氢机理、阻氢渗透性评价方法、阻氢涂层制备工艺及新型阻氢涂层材料等多个方面。详细阐述了阻氢渗透模型及其阻氢机理,如物理阻隔、氢陷阱、势垒阻氢等;对涂层阻氢渗透性能评价与测试方法进行了系统归纳与总结,包括电化学监测电解氢渗透法、电化学监测气相氢渗透法、气相氢渗透法、原位充氢-拉伸载荷法、慢应变拉伸法等;深入探讨了当前研究中阻氢涂层的常用制备工艺,如物理气相沉积、化学气相沉积、热浸镀、化学镀等;同时对新型阻氢渗透涂层材料进行了总结分析,包括非晶阻氢、二维材料阻氢以及金属氧化物和氮化物阻氢等。最后,对阻氢渗透涂层研究存在的不足及未来发展方向进行了展望,以期为阻氢渗透涂层研究人员提供借鉴和指导,助力氢能产业更加安全、高效地发展。