医药合成生物制造

摘要:中国医药工业发展取得巨大进步,但也面临技术革新和产业升级的重大挑战。综述了合成生物制造技术体系,重点剖析了其以可再生原料、绿色工艺与原子经济性为核心的显著优势。在此基础上,详细阐述了合成生物制造在化学原料药、现代中药活性成分及蛋白、抗体等大分子药物合成中的创新应用与实践进展。尽管该领域前景广阔,但仍存在技术转化效率不足、跨学科协同壁垒及全链条整合度不高等关键问题。为此,应加强人工智能辅助的酶设计与代谢路径优化,并深化与材料、工程等学科的融合,以构建新一代生物制造技术平台。总之,合成生物制造是推动中国医药工业迈向更精准、高效、智能发展,构筑全球核心竞争力的关键引擎与必然路径。

滚动轴承摩擦学简论

摘要:滚动轴承摩擦学是摩擦学的一个典型专业研究领域。在滚动轴承的发展历程中,摩擦学始终是其技术体系中重要的基础理论与关键核心技术之一,尤其是在节能减碳的当代,其主导作用更加突出。简述了有关滚动轴承摩擦学的发展历史及里程碑事件,提炼了滚动轴承的摩擦、磨损与润滑的摩擦学特性,介绍了摩擦学设计与应用在滚动轴承中所取得的主要成果,列举了滚动轴承摩擦学的研究方向及热点课题。同时指出,滚动轴承摩擦学的研究呈现散发状、碎片化的现状,如何将有关滚动轴承摩擦学的理论学说与工程经验集成起来,搭建一个系统而完整的滚动轴承摩擦学知识体系框架,对于促进轴承工业的科技进步与创新,具有十分重要的意义。

三维石墨烯晶体膜可控制备策略及其超级电容器的应用

摘要:三维石墨烯晶体膜具有高晶体质量、大比表面积和高导电性,成为理想的碳基超级电容器的电极材料。然而,传统石墨烯电极材料受限于表面活性位点数量和宏观尺度下的电化学体积效应,难以达到理论性能。为此,重点介绍通过高能束流(如CO2 激光和高能电子束)诱导技术制备宏观厚度的三维石墨烯晶体膜,并探讨其修饰与复合方法。在此基础上,详细阐述CO2 激光和高能电子束制备三维石墨烯晶体膜的基本原理及其可控制备策略。采用CO2 激光,通过调节激光参数和前驱体材料,能够实现石墨烯晶体膜的厚度调控和结构优化。高能电子束具有高穿透力和低反射特性,能够在宏观尺度下制备均匀的三维石墨烯薄膜。此外,还介绍了通过非金属原子掺杂、金属氧化物和导电聚合物复合等方法,进一步提升三维石墨烯晶体膜的电化学性能等方面的研究内容。在超级电容器应用中,三维石墨烯晶体膜表现出优异的体积比电容和循环稳定性,具有广阔的应用前景。然而,随着厚度的增加,三维石墨烯晶体膜的体积效应和离子传输效率等问题仍需解决,提出通过构筑梯度孔道和优化孔隙结构来增强离子传输能力的解决方案。最后展望了三维石墨烯晶体膜在商用超级电容器中规模化应用的机遇与挑战。

激光冲击强化机理及其在航空构件上的应用

摘要:航空构件因服役环境恶劣、应力条件复杂等因素,常常发生疲劳断裂,这严重影响了航空发动机的安全可靠性。激光冲击强化技术因其具有在材料表层引入超过1 mm 的微观组织形变层和残余压应力层,并能极大提高材料的力学性能、提升金属零部件的疲劳寿命等特点,自诞生之日起便引起了广泛的关注,在航空发动机零部件的生产和修理中实现了批量化应用并取得了巨大的效益。首先概述了激光冲击强化的基本原理,分析了激光冲击强化对材料力学性能和微观组织演变规律的影响,揭示了激光冲击强化在提升金属零部件残余压应力、硬度、拉伸性能和疲劳性能等力学性能方面的显著优势。材料力学性能的变化和微观组织演变主要得益于激光冲击强化过程中等离子体诱导冲击波的应力效应,并就其微观组织演变过程总结激光冲击强化机制。此外,将深入讨论激光冲击强化在典型航空零部件方面的应用情况,分析总结了不同类型航空结构件的激光冲击强化特点与研究进展,探讨了激光冲击强化技术提升航空发动机系统安全可靠性方面的重要作用,旨在为进一步提升航空部件的综合性能提供理论参考。

金属有机框架用于碱性电催化析氧反应的研究进展

摘要:电催化析氧反应(OER)作为水裂解和金属-空气电池等清洁能源技术的关键半反应,对缓解能源危机与解决环境污染问题具有重要意义。然而,OER复杂的电子/质子转移机理和缓慢的反应动力学过程导致了较高的过电位,限制了能源转换的效率。因此急需开发高效、稳定的OER催化剂来提高反应效率。金属有机框架(MOFs)因其充足的金属中心、较大的比表面积和灵活可调节的结构,被认为是极具潜力的电催化剂。本文系统地介绍了高效MOFs基电催化剂的设计策略,并探讨了该领域目前面临的挑战与未来的发展方向。

微纳结构热管及其仿生流体界面强化技术

摘要:随着电子与新能源器件向极端小型化、集成化方向发展,高热流密度散热需求日益迫切,热管作为基于相变传热的高效被动传热装置成为重要解决方案。本文围绕热管高效传热核心目标,从微纳结构吸液芯设计和界面润湿性调控两大维度,系统综述了热管性能优化的技术路径与研究进展。在核心部件微纳结构吸液芯设计上,综述了传统吸液芯结构存在毛细力与渗透率的固有矛盾,复合吸液芯通过不同结构的优势整合,在一定程度上缓解了这一矛盾,而具有仿生结构的复合吸液芯则可突破局限,进一步有效释放该瓶颈。润湿性是连接吸液芯微纳结构与工质的关键特性;基于杨氏方程、Wenzel 和Cassie-Baxter 经典润湿理论,通过仿生拓扑和图案润湿界面设计,可调谐吸液芯微纳结构与工质的相互作用动态特性,强化热管两相相变传热。通过构建仿生超亲液、超疏液及图案化润湿表面来促进相变成核,及气泡或液滴的高频脱离,同时提升毛细供液水平,是强化热管冷凝、蒸发/沸腾两相相变传热效率的有效途径。最后,展望了热管技术向仿生界面调控动态响应、功能强化、长效稳定、多学科交叉集成应用的发展趋势,旨在为未来高性能热管的设计、开发与工程应用提供参考。

冷喷涂制备钛基复合涂层的研究进展

摘要:冷喷涂过程的低温特性带来了热输入小与涂层氧含量极低的特性,在制备氧化敏感的钛基涂层上有着极大的优势。结合冷喷涂在制备颗粒增强复合涂层方面的便利性,不仅能够弥补纯钛或钛合金材料耐磨性差的缺点,制备兼具良好力学性能与耐蚀耐磨的高性能涂层,而且在结构涂层与功能涂层的制备上也有很大的潜力。本文根据现有的研究报道,对冷喷涂钛基复合涂层制备过程中的沉积行为和机制进行总结;通过分析孔隙率和沉积效率,阐明强化相对冷喷涂钛基复合涂层的微观组织影响规律;揭示了强化相对钛基复合涂层的力学性能和摩擦磨损性能的作用机制。最后,对冷喷涂钛基复合涂层在未来的应用进行了展望,并列举了几个值得深入研究的方向。

大功率高性能钙钛矿型压电陶瓷的研究进展

摘要:【目的】讨探新型大功率压电陶瓷的设计和合成理论,以及满足高功率应用要求的新高性能压电材料的组分与工艺设计。【研究现状】 综述压电常数、机电耦合系数、介电损耗和机电损耗、居里温度等大功率高性能钙钛矿型压电陶瓷的性能指标和表征方法;国内外钙钛矿型压电陶瓷的研究进展,概括锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)基、钪酸铋-钛酸铅(bismuth scandiate-lead titanate,BS-PT)基、铁酸铋-钛酸钡(bismuth ferrite-barium titanate,BF-BT)基压电陶瓷和铌酸钾钠(potassium sodium niobate,KNN)基体系中的研究,总结元素掺杂、组分设计和制备工艺对不同体系压电陶瓷性能的影响规律。【结论与展望】认为随着超声波换能器、压电变压器、陶瓷滤波器以及压电超声马达等大功率器件在军事和高科技等领域的广泛应用,大功率高性能压电陶瓷市场潜力巨大,同时对压电陶瓷的机械品质、损耗、压电性能等也提出更高的要求。提出大功率压电陶瓷将面临机械品质因数与压电系数、机电耦合系数及居里温度之间存在相互制约关系,难以同时提高;通过掺杂调控相结构和采用织构化等制备工艺能提高压电陶瓷综合性能。认为无铅压电陶瓷虽然环境友好,但性能参数与铅基陶瓷的还有一定差距,但在整个压电陶瓷材料及其应用中将占很大份额。

无机金属声敏剂在肿瘤声动力治疗中的应用现状

摘要:随着纳米医学技术的蓬勃发展,声动力治疗(sonodynamic therapy,SDT)作为一种新兴的非侵入性治疗方法,凭借其能对肿瘤深部进行治疗且对周围组织损伤小的特点,逐渐成为研究的热点。声敏剂是SDT中不可或缺的组成部分,因其结构和性质直接决定SDT的效果。与传统有机声敏剂相比,无机金属声敏剂具有稳定性高、形态可控且在人体内循环时间长的优势,这极大地扩展了其在SDT 中的研究应用。对SDT的可能机制,即空化效应和活性氧的产生进行了简要探讨;概述了无机金属声敏剂的配方设计、抗肿瘤作用机制及SDT的优化策略;讨论了SDT当前面临的挑战和未来的发展方向。以期为今后无机金属声敏剂在SDT 中的筛选提供参考。