锌电积研究现状与展望

摘要:随着全球对资源与能源问题的日益关注,以及中国“双碳”战略目标的深入推进,冶金行业正面临着向更加绿色、高效、低碳方向转型的迫切需求。在锌冶炼领域,湿法炼锌工艺因其显著优势,已占据超过85%的市场份额,因此实现该工艺的节能降耗具有重要的现实意义。作为湿法炼锌流程中的核心环节,锌电积工序不仅是生产的关键步骤,同时也是能耗最高的环节之一。如何有效降低锌电积工序的能耗并提升电流效率,始终是行业研究的重点课题。在实际生产过程中,湿法炼锌原料的波动以及锌电积前端工艺参数的改变,往往会导致电解液中杂质离子和有机物浓度的变化, 进而对锌电积过程产生显著影响。此外,有机添加剂的非优化使用和电极材料的性能衰减等问题,也会对锌电积的生产效率和产品质量造成不利影响。基于这些挑战,冶金领域的研究人员持续致力于锌电积液中杂质控制、有机物管理和电极材料优化的研究,以期实现锌电积工序的节能降耗目标。本文系统综述了近年来锌电积液中杂质、有机物和电极材料的研究进展, 深入探讨了这些因素在锌电积过程中的影响机制和作用规律。同时, 还对未来锌电积技术的发展方向进行了展望,以期为湿法炼锌行业的后续研究和技术创新提供有价值的参考依据。

超疏水表面黏附性调控研究进展

摘要:超疏水性在调控材料表面功能特性方面具有广阔的应用前景,超疏水表面的黏附性对水滴在其表面上的动态行为有重要影响。通过控制表面微结构、化学成分以及外界刺激等,可实现对超疏水表面黏附性的调控,该技术可广泛应用于微流体调控、防尘防污和雾气收集等领域。从自然界中具有特殊黏附性的超疏水生物体表面出发,系统探讨水滴与超疏水表面之间黏附行为的产生机制、调控理论及表征技术。在此基础上,综述近年来在调控超疏水表面黏附性方面的主要研究进展。研究表明,通过调整激光加工参数改变表面微结构、调控表面化学成分以控制表面能,均可实现对超疏水表面黏附性的精确调控。此外,借助外部刺激(如光照、磁场、温度等)还可实现超疏水表面黏附性的动态可逆调控。最后,探讨超疏水表面黏附性调控技术在智能响应材料和表面科学融合创新等方面的应用价值,强调其在自清洁、液体操控及药物运输等领域中的发展潜力。

钛合金抗高温腐蚀涂层的研究进展

摘要:钛合金因其密度低、比强度高等优异的综合性能,被广泛应用于航空航天、船舶等领域。然而,钛合金抗高温腐蚀性较差,限制了其在高温反应性环境中的应用。在钛合金表面制备防护涂层可大幅提高其抗高温腐蚀性能。首先综述了钛合金常用的抗高温腐蚀涂层体系(金属涂层、非金属涂层及金属/非金属复合涂层等),并分析了其防护机理,其次总结了钛合金抗高温腐蚀涂层常用的制备方法,最后对抗高温腐蚀涂层的发展方向进行了总结与展望,提出利用计算、模拟等先进技术手段辅助设计具有优异综合性能的抗高温腐蚀涂层是未来趋势。

钙钛矿基叠层太阳电池的最新进展及发展趋势

摘要:单结太阳电池的功率转换效率受到Shockley-Quiesser 极限的限制,实现高效率的有效途径是开发叠层太阳电池。近些年,随着有机/无机钙钛矿太阳电池迅速发展,钙钛矿材料优异的光电性能和可调的带隙使其成为与硅、铜铟镓硒( CIGS) 和有机太阳电池结合开发叠层太阳电池的潜在候选者。本文介绍了叠层太阳电池串联结构的种类; 分析并探讨了与钙钛矿叠层的主流太阳电池在两端与四端结构上涉及的材料选择、界面缺陷调控、工作性能、转化效率等内容及其优劣势; 最后,讨论了叠层太阳电池在器件结构、效率、大面积制造、稳定性、成本等五个方面面临的挑战,并从这五个角度展望了未来的发展趋势。

冷喷涂高温合金:研究现状、挑战与展望

摘要:冷喷涂技术凭借其固态沉积特性,在制备高质量金属涂层、高效高速损伤修复及增材制造领域展现出显著的优势及应用潜力。然而,该技术在喷涂高强度高温合金材料时,仍存在涂层孔隙率高、强度不足、无塑性等技术挑战。本文系统综述了冷喷涂高温合金的临界沉积条件及其影响因素,重点探讨了沉积态材料的显微组织特征及其与性能(尤其是拉伸性能)的关联,并总结了显微组织与性能优化的主要方法,比如喷后热处理、喷后热等静压、激光辅助冷喷涂、原位喷丸辅助冷喷涂沉积等。为拓展冷喷涂高温合金工程应用,今后需要极大改善高温合金粉末的变形条件及沉积窗口,降低工艺成本,并通过复合处理技术改善冷喷涂态高温合金涂层的性能,为推动其在航空航天修复领域的应用提供理论依据与技术指导。

交叉纳米图形转移压印制备晶圆级金属超表面

摘要:目的开发一种金属超表面高通量制备方法。方法电子束曝光法制备硅基原始模具并通过热压印复制多个IPS子模具,制备PET-IPS 复合工作模具并利用多次交叉式纳米压印高效率制备出晶圆级硅基超表面模具。在此基础上,基于相对黏附力控制,通过复制模具、热蒸发、压印等步骤将高精度金属超表面结构转移至目标基底。通过模具形貌表征与金属超表面结构转移率测试等实验,分析制备技术的模具结构深度均一性以及金属纳米结构转移完整性。结果经过多次剂量对照,在0.7μC/cm2 剂量下曝光出3mm×30mm的硅原始模具,其最小微纳结构尺寸为100nm,尺寸误差在4%以下,具有良好的一致性。通过交叉纳米图形转移压印技术实现4英寸晶圆级金属超表面制备,与传统步进重复式纳米压印相比,该技术将超表面纳米图案制备效率提升了7.6倍,4英寸硅基超表面模具深度差异在7%以下,金属超表面结构转移率接近100%。结论交叉纳米图形转移压印技术可有效提高晶圆级金属超表面制备效率并降低制备成本,在光学成像、光通信、传感等领域具有广阔的应用前景。

固体火箭发动机复合材料推力裙结构优化

摘要: 本文对复合材料推力裙进行了结构优化。使用ANSYS 有限元软件分析了某类新型复合材料推力裙在承受载荷情况下的受力情况,对复合材料推力裙结构进行了三次整体优化,并使用有限元软件对结构优化后的复合材料推力裙进行静力分析。分析发现,结构优化后的复合材料推力裙变形量及应力状态有较好的改善,可为复合材料推力裙的后续设计提供一些参考。

仿生防冰涂层工程应用研究进展

摘要:以防冰涂层为代表的工程机械表面防除冰策略被广泛研究,然而大量工作聚焦于讨论防除冰机制和方法,较少涉及防冰涂层在工程应用领域的研究现状和重难点问题,因而须对当前防除冰技术在工程应用领域的研究现状和关键问题进行梳理和分析。当前防冰技术研究的重点在于克服传统方法效率低、成本高等问题,研究人员基于仿生学原理,开发了多种防冰涂层技术。总结超疏水、超润滑以及抗冻蛋白等仿生防冰涂层的防冰机制及其制备工艺,重点探讨仿生防冰涂层面向工程化应用的性能评价方法、施工工艺研究以及应用验证。提出仿生防冰涂层在工程化应用中所面临的挑战与局限,并对未来的研究趋势进行展望。目前仿生防冰涂层的研究和制备取得显著进展,为实现涂层广泛工程应用,仍须进一步优化涂层防冰性能、简化工艺流程并建立防冰综合评价体系。综述仿生防冰涂层的研究现状可为防冰涂层的工程应用提供思路与方法。