高强韧明胶水凝胶研究进展

摘要:明胶是胶原蛋白部分水解得到的天然多肽,具有优异的生物相容性、可降解性和细胞黏附性。基于此构筑的明胶水凝胶,不仅延续了明胶的生物学优势,还具备高含水量和结构可调性,在生物医学领域展现出广阔前景。但其固有的力学薄弱限制了其承载能力与长期应用潜力,尤其在复杂功能需求下更显不足。近年来,研究围绕性能优化与应用拓展,提出了包括交联调控、结构设计和复合策略在内的多种增强方法,并推动其在组织修复、药物递送和生物电子等方向的发展。本文系统总结了提升明胶水凝胶力学强度的设计理念与性能优化方法,梳理其最新应用进展,并讨论了未来发展中的核心挑战,为后续研究和临床转化提供参考。

真空蒸馏提纯低纯度铟的影响因素研究进展

摘要: 稀散高纯铟金属(纯度≥6N5)及超高纯铟金属(纯度≥7N)是磷化铟、砷化铟等第二代化合物半导体的重要原料。真空蒸馏提纯技术是制备高纯及超高纯铟金属的关键技术之一。围绕真空蒸馏原理, 结合当前真空蒸馏技术提纯低纯度铟的研究现状, 系统综述了在真空蒸馏过程中蒸馏温度、系统压力、蒸馏时间、气流通道尺寸、装料量、有效蒸发面积等可变因子对低纯度铟提纯的影响规律, 分析了各变量对低纯度铟真空提纯效果的影响程度, 归纳了真空蒸馏技术提纯低纯度铟的最佳复合工艺, 总结了低纯度铟真空蒸馏提纯技术的难点, 以期为从事稀散金属真空蒸馏提纯研究的工程人员提供重要参考。

金属蜂窝复合材料加工技术研究综述

摘要:金属蜂窝作为薄壁多孔结构材料,具有轻量化、吸能、高强度和刚性等优点,广泛应用于航空航天、汽车工业和建筑行业等领域。但其特殊结构导致抗剪切强度较低,造成夹紧困难、加工难度大等问题。目前传统加工研究虽已取得一定成果,但仍存在局限性,易导致蜂窝芯壁塌陷变形以及毛刺生成。为解决这些问题,实际加工需求与技术创新促进了超声振动辅助加工和其他电化学复合加工技术的蓬勃发展,这些技术的应用能有效减小切削力、抑制芯壁变形和毛刺的生成,显著提高加工质量。文章回顾了过去几十年金属蜂窝加工技术的发展历程和研究现状,系统概述了金属蜂窝材料传统加工技术、超声振动辅助加工技术以及其他复合加工技术。介绍了加工机理、理论模型、仿真模拟以及实验分析,对比各种加工技术的优缺点。同时概述当前研究难点以及未来研究方向,有助于推动加工技术的发展以及难加工材料的应用。

低维非铅金属卤化物的X射线闪烁体成像研究进展

摘要:X射线闪烁体成像技术在医疗诊断、安全检查、工业无损检测和空间探测等方面具有极其重要的作用。低维非铅金属卤化物半导体由于具有结构可调、发光效率高、X 射线吸收能力强、斯托克斯位移大和可溶液法制备等优势,已成为X 射线闪烁体探测成像领域的“明星材料”。重点围绕X 射线闪烁体探测成像的工作原理、关键参数和低维非铅金属卤化物材料的特点进行介绍,然后对近几年基于低维非铅金属卤化物的X 射线闪烁体探测成像的研究进展进行综述,系统性地分析低维非铅金属卤化物的结构和光电特性对X 射线闪烁体探测成像性能的影响。最后,对目前基于低维金属卤化物的X 射线闪烁体探测成像技术商业化所面对的挑战和解决方法进行展望。

过渡金属及其氧化物对镁基储氢材料的改性及其研究进展

摘要:MgH2由于具有较高的理论储氢容量、更好的安全性以及可逆性,成为目前研究最多的一类储氢材料。然而高热力学稳定性和较差的动力学性能限制了其应用。掺杂催化剂可以有效降低吸/脱氢反应能垒,从而加快Mg-H 体系的吸/脱氢反应速率,是改善MgH2储氢性能的有效且简便的方法。过渡金属及其氧化物由于具有优良的催化性能受到了广泛研究。本文介绍了不同类型的过渡金属及其氧化物催化剂,简述了其对MgH2吸脱氢性能的提升效果以及催化原理。最后得出:掺杂多元合金、多元金属氧化物或者金属与金属氧化物的组合,从而利用不同金属间的协同效应是提高催化性能的重要方法。然而,目前一些过渡金属及其氧化物的催化原理尚不清楚,加深对催化机理的理解和认识,尤其是从原子尺度深入探究,将为具备更高储氢性能的镁基储氢材料的开发及应用提供有力支撑。

新型热障涂层在先进航空发动机中的应用研究进展

摘要:先进航空发动机热端部件的工作温度越来越高,服役环境更加苛刻,传统热障涂层无法满足使用要求,需研制耐温能力更强、综合性能更优的新型热障涂层。本文系统分析了先进航空发动机对新型热障涂层材料成分、制备工艺和组织结构方面的应用需求,阐述了大气等离子喷涂(APS)稀土掺杂ZrO2、电子束物理气相沉积(EBPVD)稀土锆酸盐和等离子物理气相沉积(PS-PVD)高熵陶瓷三种新型热障涂层的应用研究进展。相比于双层结构的传统YSZ 热障,基于稀土掺杂ZrO2、稀土锆酸盐或高熵陶瓷等材料体系的新型热障涂层,具有更低的热导率、更强的抗热冲击能力和更优异的耐CMAS 腐蚀性能,通过与APS、EB-PVD 及PS-PVD 等工艺深度结合,使其使用性能大幅提升,可应用于浮动瓦片和涡轮叶片等热端部件。随着新材料、新结构和新工艺的不断突破,新型热障涂层必将为下一代航空发动机突破温度极限、实现更高效率与更高可靠性提供支撑。

纯氢及掺氢天然气管输系统消氢防爆技术研究进展及展望

摘要:【目的】在全球能源转型及“双碳”目标下,氢能作为清洁能源载体应用前景广阔,但纯氢及掺氢天然气管输系统的氢气泄漏存在高燃爆风险,亟需对消氢防爆抑爆技术进行全面探究以保障输送安全。【方法】通过文献调研及综述分析的方法,系统归纳了消氢技术、被动与主动防护技术、抑爆技术的科学原理,评估了各类技术的消氢抑爆效能、适用场景及局限性,重点剖析了多介质协同消氢抑爆的创新模式,并梳理了国内外最新研究成果与工程案例。【结果】在消氢技术方面,开放空间中通风方式的效果受限,惰化法虽抑爆效果好但规模化成本与安全风险并存,催化消氢效率高却面临催化剂抗毒化能力不足的挑战,而多级协同消氢体系(如通风+惰化+催化)可显著提升安全性与消氢效率。在阻爆及泄压技术方面,主动式阻爆响应快但设备可靠性要求高,被动式阻爆需针对氢气特性优化结构,泄压技术受泄放口尺寸、气体浓度影响显著,需防范二次燃爆。单一抑爆技术均存在局限性,惰性气体抑爆需高浓度支撑、液相抑爆存在设备腐蚀风险、粉体抑爆在纯氢环境中效果有限、多孔材料抑爆面临材料选型及适应性等挑战,而协同抑爆技术通过多种抑爆剂的协同作用,可显著提升抑爆效果。【结论】当前消氢防爆抑爆技术仍面临成本高、材料适应性不足及复杂工况稳定性差等挑战,未来需发展“高效消氢+多介质抑爆”的协同模式,研发低成本耐毒化催化剂、智能调控系统及吸氢靶向材料,优化抑爆介质配方,建立场景化安全标准,为氢能管输系统的安全运行提供技术参考。

高韧性两性离子聚合物水凝胶研究进展

摘要:两性离子聚合物水凝胶凭借其在生物相容性、抗污性能和离子传输性能方面的独特优势受到全球研究人员的关注,现已在生物材料、离电器件、防污涂层等领域广泛应用。然而,两性离子基团极强的静电诱导水合效应会削弱聚合物链间的相互作用,致使相关凝胶的力学性能较差,极大地限制了其应用范围。本综述聚焦于两性离子聚合物水凝胶力学性能不足这一问题,首先讨论了两性离子单体的基本结构特征,分析了两性离子单元结构与体系内各类分子间作用之间的构效关系;随后以分子间作用力为纽带,分析了两性离子单元结构与两性离子聚合物水凝胶环境响应性之间的联系;然后,分别从两性离子聚合物杂化体系和纯两性离子聚合物体系两个方面系统梳理了近年来相关水凝胶的增韧策略,探讨了高韧性两性离子聚合物水凝胶单体结构和聚合物网络结构的设计思路;最后总结并展望了两性离子聚合物水凝胶未来发展时面临的挑战。

镓负载生物材料在组织修复应用中的研究进展

摘要:镓负载生物材料因其独特的物理、化学及生物学特性, 在抗菌、促进细胞增殖、血管生成和组织修复方面具有积极作用。镓离子能够通过与铁离子竞争抑制细菌生长, 尤其对多种耐药性细菌具有显著抑制作用。此外, 镓负载材料通过调节细胞行为、促进新血管形成以及增强组织再生, 在促进伤口愈合中展现出巨大的潜力。随着对镓基生物材料的深入研究, 其有望成为伤口愈合修复应用的重要工具, 为临床治疗及选择提供创新方案。对镓基生物材料在伤口愈合中的研究进展进行了综述, 重点探讨了其生物活性机制、临床应用前景及未来发展方向。