基于视点照度分布的光场显示多视点图像生成方法

摘要:基于柱透镜阵列的光场三维显示系统具有观看角度大、结构简单等优点。然而,传统多视点图像生成方法在降低串扰、拓展显示深度范围方面缺乏自由度。为此,提出一种基于视点照度分布的多视点图像生成方法。该方法利用各视点在观察平面上的照度分布对显示效果进行仿真,以获取人眼接收到的实际光场。此外,通过降低实际光场与目标光场之间的差异,进而生成多视点图像,以改善三维显示效果。该方法充分考虑了系统中背光的发光特性,因此可适用于不同类型的背光结构。仿真结果表明,所提出的显示效果仿真方法与商业渲染软件得到的结果高度一致;同时,相较于传统方法,所提方法显著改善了大深度区域的三维显示效果。

超润湿材料的研究进展及在油水分离中的应用

摘要:随着海洋经济贸易和生产制造工业的发展,海上溢油事故及工业含油废水污染等问题日趋严峻,因此开发快速清除水面溢油、高效实现油水分离的新型环保材料成为当下的研究热点。本文综述并探讨了近年来超润湿材料在油水分离系统中的最新进展,并重点从以下几个方面进行介绍:首先阐述了超润湿材料的制备方式,其次具体介绍了多种超润湿材料,包括超亲油及超亲水性多功能材料、超润湿气凝胶材料、Janus材料以及智能响应润湿性材料。这些材料通过仿生等多种设计理念和接枝等多种制备技术所开发,不仅具备优异的油水接触角,还在渗透通量及机械强度等方面展现出良好应用潜力。虽然超润湿材料具备诸多出色性能,但在实际应用中仍会受到长期稳定性不足等缺点限制,现今人们正通过改善相关界面修饰技术等方式来应对该挑战。综上:新型超润湿材料将是未来最具潜力的环保材料,耦合多种润湿特性材料的应用工作尚需更加深入的展开探索与研究。

等离子体在金属离子电池正极材料制备与改性中的应用

摘要:正极材料是决定金属离子电池能量密度和循环寿命的关键,探索新型的正极材料制备与改性技术对金属离子电池的应用和发展具有重要意义。等离子体中的高活性电子、离子、分子、自由基等粒子可促使材料快速发生多种物理或化学反应,在高性能正极材料制备与改性中的应用受到广泛关注。本文总结了近年来等离子体技术在金属离子电池正极材料制备与改性中应用的最新进展。首先,概述了介质阻挡放电、射频放电和辉光放电等多种等离子体放电方式的基本原理;其次,介绍了等离子体在制备与改性正极材料方面的应用及作用机制;最后,讨论了等离子体技术在正极材料制备与改性中应用面临的机遇、挑战以及未来研究方向。本文可为等离子体在材料科学领域的应用提供借鉴。

新型钴基高温合金蠕变机制与机器学习研究新范式

摘要:新型钴基高温合金因其高熔点与γ′相强化机制,有望成为替代镍基合金的新一代高温结构材料。本文系统综述了钴基高温合金蠕变行为的研究进展,探讨了γ′相的体积分数、尺寸、晶格错配度及筏化行为对蠕变抗力的影响机制,揭示了层错、反相畴界及Lomer-Cottrell 锁等蠕变亚结构在高温变形中的动态交互作用。此外,还详细介绍了机器学习在设计新型钴基高温合金中的应用,通过数据驱动与蠕变机制的深度融合,新型钴基高温合金有望实现多性能的协同优化,为航空发动机热端部件的长期服役提供关键材料支撑。

类胶原蛋白多肽:从结构设计到性质调控

摘要:胶原蛋白具有独特的三螺旋结构,是哺乳生物体内重要的结构和功能性蛋白. 类胶原多肽(CMPs)可模拟天然胶原蛋白结构和功能,具有结构明确、易于调控等优点,可通过固相合成或基因工程制备. 本文综述了CMPs 研究进展,重点探讨其结构设计、性质调控及应用潜力;深入分析序列结构对CMPs稳定性的影响;介绍了在CMPs结构设计中,基于GPO序列衍生以及部分氨基酸替换等策略. 最后展望了类胶原蛋白聚氨基酸的发展前景,提出通过高分子聚合方法解决CMPs工业化量产难题.

取向硅钢Goss晶粒异常长大机制的研究进展

摘要:取向硅钢是特高压变压器与高效节能配电变压器的核心软磁材料,其优异的磁性能(高磁感、低铁损)主要源于最终组织中锋锐的Goss 织构。然而,Goss 晶粒在退火过程中的异常长大机制极为复杂,至今尚未完全阐明,成为制约其磁性能进一步提升的关键瓶颈。本文梳理了Goss 晶粒从热轧至高温退火全流程中的形核与长大行为,综述了关键工艺的优化策略;总结归纳了异常长大的Goss 晶粒的典型特征,如晶粒尺寸、取向偏差、内部岛晶,重点分析了这些特征对磁性能的影响机理及相应调控方法。同时,系统总结了目前关于Goss 异常长大机理的各类理论模型,分析了其原理、适用性及局限性。最后,提出了Goss 异常长大机理研究的未来重点方向,以期为推动高性能取向硅钢的研发提供参考。

基于纤维素纳米晶的绿色多维光学标签

摘要:为应对现有光学标签对石化资源依赖及制备工艺复杂等挑战,开发了一种基于生物质材料的绿色、多维信息光学标签体系。通过耦合深度氧化与超声解离策略,制备出2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化的纤维素纳米晶(TEMPO-CNCs),并以其作为绿色构筑基元,有效克服了传统纤维素纳米纤维(CNF)因网络缠结而难以微纳加工的局限。在此基础上,采用软光刻技术,在常温常压下实现了对亚微米级光栅与全息结构的高精度、低成本转印。所构建的光学标签集成了角度依赖的近场结构色与远场全息投影功能,实现了多维光学响应。在应用层面,展示了该标签在信息防伪加密方面的应用潜力。通过与二维码技术耦合实现了初级的安全认证;进一步创新性地引入数独逻辑加密机制,构建了视觉识别-逻辑解密-信息提取的三级加密体系。本研究不仅证实了TEMPO-CNCs 作为高精度光学基元材料的可行性,还为新一代绿色智能光学标签的开发提供了新思路。

超高压水射流机器人船舶除锈方法研究

摘要:传统喷砂除锈技术存在严重的环境污染问题,且对复杂船体表面的适应性较差。为此,本文提出一种融合超高压水射流与机器人技术的新型船舶除锈方法。该系统采用磁吸附机器人技术,能够在船体表面稳定行走,并通过非等间距喷嘴阵列优化除锈效率。同时,集成的真空回收装置有效避免了废水与废渣的二次污染,减少了返锈的风险。实验结果表明,该机器人在实际船舶作业中展现出良好的吸附、越障与除锈性能,且其效率较传统方法提升了12%~18%。该技术不仅降低了作业成本,还显著提高了除锈质量,具有较高的工程应用价值。

磷酸铁基聚阴离子型钠离子电池正极材料改性策略

摘要:随着全球储能需求激增,钠离子电池(SIB)因显著的成本优势而备受关注。正极作为电池的核心功能部件,是影响电化学性能的关键因素。当前的SIB正极材料如层状氧化物和普鲁士蓝类等在结构稳定性等方面存在不足。相比之下,磷酸铁基聚阴离子型(IPBP)正极材料因独特的多阴离子诱导效应,展现出优异的结构稳定性和长循环寿命。此外,钠(Na)和铁(Fe)资源的丰富储量赋予了IPBP基SIB远低于锂离子电池的成本优势,展现出规模化应用潜力。然而钠离子较大的半径提高了离子迁移势垒;同时,IPBP材料在导电性和能量密度方面存在局限。针对上述问题,研究者们通过离子掺杂、形貌结构设计、界面工程以及综合措施改性IPBP材料,提升其电化学性能。本文综述了IPBP正极材料的研究现状及主要挑战,重点讨论了不同改性策略的作用机制及对电化学性能的提升效果,最后对IPBP正极材料的研究与应用进行了展望。此综述有望为IPBP基SIB正极材料的研究提供有价值的参考,推进SIB在储能系统中的应用。