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激光冲击强化对非晶合金结构及性能影响的研究进展

激光冲击强化对非晶合金结构及性能影响的研究进展

摘要：块体非晶合金（BMGs）因其高强度、高硬度、高弹性极限、优异的耐磨、耐腐蚀性能等优点而受到材料学家们的广泛关注。然而，室温时BMGs在剪切应力作用下，高度局域化的原子团簇结构进行剪切转变形成剪切带，同时在剪切带内部产生大量自由体积并发生应变软化现象，使得BMGs的变形高度局域化且容易发生脆性断裂。为解决BMGs的室温脆性问题，研究学者们相继提出各种非变形、弹性变形以及塑性变形的方法来实现外部能量输入，进而通过促使BMGs内部形成非均匀结构来提升BMGs的力学性能。作为一种新兴的表面强化技术，激光冲击强化（LSP）通过将光能转换成为机械能并强制材料表面发生塑性变形，在金属材料表面和近表面引入压缩残余应力并诱导形成更细的晶粒，进而显著提升金属材料的力学性能。近年来，研究学者们针对通过LSP技术改善BMGs的力学性能开展了大量研究工作。本文重点总结近10年来LSP处理在优化BMGs结构非均匀性、表面残余应力以及力学性能方面的研究成果，以便研究人员进一步制备综合性能更加优异的BMGs，进而推动其在工业领域的应用。
新材料 2026年05月19日
将光与极薄半导体中电子“绑定”，可进行计算的混合光物质粒子造出

将光与极薄半导体中电子“绑定”，可进行计算的混合光物质粒子造出

美国宾夕法尼亚大学研究团队攻克了光子计算领域关键难题：创造出一种可进行计算的混合光物质粒子，首次实现了计算所需的全光信号切换。这一突破为未来超高速、低能耗的AI硬件乃至量子计算芯片奠定了物理基础。相关研究论文发表在最新一期《物理评论快报》上。混合粒子结合了光的传输速度与物质的相互作用能力，实现了光信号的切换。图片来源：美国宾夕法尼亚大学光子因其高速、低损耗的特性主导了现代通信，但其弱相互作用性一直是计算应用的短板。这项研究通过将光与原子级薄半导体材料中的电子强耦合，形成了被称为“激子—极化子”的混合粒子。该粒子兼具光的高速传播特性与物质的强相互作用能力，从而克服了传统光子难以进行逻辑运算的关键障碍。研究团队在实验中演示了基于激子—极化子的全光开关操作，其单次切换能耗仅为约4飞焦耳（4×10-15焦耳），能量消耗极低。这一突破对于AI硬件发展具有特殊意义。目前多数光子AI芯片虽能用光执行线性计算，但在执行非线性激活函数等关键决策步骤时，仍需将光信号转换回电子信号，这种反复转换过程严重制约了光子计算的速度与能效优势。新方案有望实现从光输入到光处理的全流程光子计算，避免信号转换带来的损耗。当前，随着AI对算力需求的爆炸式增长，电子器件的物理极限日益凸显：电子因携带电荷而产生电阻和热量，高密度集成与大数据处理面临功耗与散热挑战。光子作为电子的无质量、电中性伙伴，在通信领域已占据主导，但其与环境相互作用极弱的特性，长期以来阻碍了其在计算逻辑中的应用。此次，团队的工作正是为了突破这一瓶颈。他们构建的纳米尺度光学腔与原子级薄半导体材料相结合，使光与物质发生强相互作用，产生的激子-极化子准粒子足以执行计算所需的信号开关操作。该技术若成功规模化，将使计算芯片能够直接处理来自摄像头等传感器的光信号，大幅降低大型AI系统的功耗，并为在芯片上实现基础的量子计算操作提供可能路径。
最新研发 2026年05月19日
铝合金点焊电极寿命改善技术的研究进展

铝合金点焊电极寿命改善技术的研究进展

摘要：铝合金的电阻点焊(RSW) 是新能源汽车生产中关键的焊接工艺之一，其应用广泛且重要性显著. 然而，铝板RSW 工艺主要痛点是电极磨损严重、修磨频次高，不仅导致制造成本上升，还影响了生产节拍，成为制约生产效率的重要因素. 由于铝合金的高热导率和高导电性，RSW 时通常采用大电流、短时间参数，使得电极在高温高压作用下烧损严重. 此外，铝板表面的高熔点氧化铝薄膜不利于电极和铝板的良好结合. 因此，减少铝点焊电极磨损，延长电极使用寿命是亟需解决的问题.文中对铝合金RSW 电极的失效形式及其失效机理进行了综述，并从电极材料、电极表面改性、电极结构设计、铝板表面处理和焊接工艺等角度，系统探讨了国内外提高铝合金RSW 电极寿命的技术手段，对相关生产和使用者有重要指导和参考作用.创新点：(1)分析了铝合金电阻点焊的工艺特点并总结了其失效形式及机理.(2)多角度系统阐述国内外提高铝合金点焊电极寿命的技术手段和研究进展.
有色 2026年05月19日
医用钛合金激光表面改性抗菌涂层的研究进展

医用钛合金激光表面改性抗菌涂层的研究进展

摘要： 激光作为一种高效、清洁热源，在材料表面改性中占有重要地位。激光表面处理可以调控材料表面组织结构和合金成分，改善材料的耐磨、耐腐蚀和抗菌等性能。钛及钛合金具有优异的力学性能、生物相容性和耐腐蚀性能，是人体硬组织的主要替代产品之一，在生物医用材料领域得到广泛应用。但钛及钛合金不具有抗菌性能，在植入过程中易发生细菌感染而造成植入手术失败，是目前钛合金骨科植入手术中亟待解决的问题。该文针对钛合金抗菌性差的问题，采用激光表面处理工艺，综述了激光表面合金化、激光表面织构和激光熔覆等激光表面改性技术改善钛合金抗菌性能的研究现状，阐明其抗菌机理，并对发展趋势进行展望，为激光技术提高钛合金抗菌性能的深入研究及应用提供理论基础及技术支撑。
医疗 2026年05月18日
表面工程技术在大型水轮发电机组中的应用：进展与挑战

表面工程技术在大型水轮发电机组中的应用：进展与挑战

摘要：大型水轮发电机组是水电站的强劲心脏，是水电能源转换、保障电力系统稳定、提升电能质量的核心装备，其长效稳定运行极大依赖转轮、定/转子、推力轴承等核心部件的性能发挥。然而，水轮发电机组的复杂苛刻服役环境极易对上述部件造成严重的表面损伤，这对整个机组的安全提出了巨大挑战。表面工程技术能显著提升材料的表面综合性能、赋予特定的表面功能特性，是对水轮发电机组关键部件进行表面强化和延寿的重要途径。以水轮发电机组的关键部件表面损伤为导向，从实际需求出发系统性论述了典型表面工程技术在水电行业的应用进展和前景。重点分析了过流部件的表面防腐、定/转子部件的绝缘防晕、转子上方管路的凝露、转轮空蚀、导叶磨蚀、大型部件的缺陷修复、镜板表面研磨、轴瓦乌金修复等水轮发电机组的典型表面失效难题，并从以往的工程实践和先进科研成果2 个方向，总结了通过环氧涂料、石墨烯复合涂料、氧化铝绝缘涂料、超疏水涂料、磁控溅射涂层、物理气相沉积涂层、表面喷涂修复和表面高能改性等表面工程技术解决上述问题的进展和挑战。
机械 2026年05月18日
Ag-Pd合金电子结构和电导率的第一性原理计算

Ag-Pd合金电子结构和电导率的第一性原理计算

摘要：针对微电子封装领域引线键合材料中常用的Ag-Pd这一合金体系,本实验使用第一性原理计算方法研究了钯掺杂含量对银合金电学性能的影响。使用VASP软件,基于108原子的面心立方超晶胞模型研究了Ag-Pd固溶体的基态电子结构,计算了包括态密度和超晶胞的有效能带。结果表明,Pd掺杂引入的态密度主要分布在-6 eV 到-3 eV 和-1.8 eV 左右两个区间,这两组态密度均在倒易空间第一布里渊区内均匀分布。针对超晶胞模型和基态计算的局限性使用SPR-KKR 软件,以KKR-GF-CPA 方法结合德拜模型和Kubo线性响应理论计算了不同温度下不同Pd含量的Ag-Pd合金电导率数据。在有实验值覆盖的范围,计算结果同实验值符合良好,变化趋势符合物理规律。
光电 2026年05月18日
无机活性材料在类器官研究领域的应用

无机活性材料在类器官研究领域的应用

摘要: 类器官作为模拟相应组织/器官结构和功能的体外三维(3D)模型, 在生物医学领域显示出广阔的应用前景。类器官的构建需要对干细胞行为以及多细胞相互作用进行调控, 而无机活性材料具有良好的生物相容性和生物活性, 可以调节细胞行为、细胞-细胞和细胞-基质之间的相互作用, 在疾病诊疗和再生医学等领域得到了广泛研究,有望用于调控类器官的构建、生长和发育。本文综述了无机活性材料在类器官研究中的作用, 强调了其在类器官培养和实际应用方面的研究进展。首先概述了类器官构建策略的基本步骤, 介绍了代表性无机活性材料的生物学功能,特别是与类器官构建关键步骤相适配的功能; 重点阐释了无机活性材料促进类器官生长和发育的关键作用机制,包括调控关键信号通路、基质材料以及细胞能量代谢等。此外, 还探讨了类器官作为辅助工具在促进无机活性材料研究和应用方面的作用; 最后展望了利用无机活性材料提供多种物理和生化调控信号的特性进一步推进类器官基础研究和应用研究的策略。
无机 2026年05月18日
黑色光热涂层的研究进展

黑色光热涂层的研究进展

摘要: 在经济与技术的飞速发展下,对涂层的要求越来越高,具有较高吸收率与发射率的黑色涂层在航空航天、精密设备等方面发挥着重要的作用。综述了常见黑色涂层的种类和制备方法的优缺点。黑色涂层包括金属复合涂层和碳纳米管复合涂层两大类,碳纳米管复合涂层具有优异的吸光能力,但耐磨性较差,相较而言,金属复合涂层综合性能更好,应用场景更为广泛。制备金属复合涂层的方法有:电沉积法、化学沉积法、喷涂法、微弧氧化法,其中电沉积法可以通过控制工艺参数来对涂层的结构进行调控,从而改善涂层的性能,且电沉积法工艺简单、无污染,是一种优异的制备方法。黑色涂层最基本的性能是光的高吸收率和热辐射性能,就目前来看,涂层的性能已不能满足日益增长的应用需求,是目前的研究瓶颈。影响涂层性能的因素主要有工艺参数、电解液组成和涂层结构,文章综述了常用的黑色涂层、涂层制备方法和影响涂层性能的因素,以提高涂层的综合性能。最后,提出了黑色涂层未来的发展方向,包括不断提高的吸收率与发射率及涂层的耐久性,不断扩大涂层的应用场景。
新材料 2026年05月18日
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