热管反应堆无机耐高温导热涂层的应用与研究现状

摘要:热管反应堆因具有结构紧凑、传热效率高和固有安全等特点而在深海、深地等极端环境核能应用中展现出重要潜力。为实现堆芯燃料与热管间的高效传热以及系统的长期稳定运行,需在热管与结构基体间引入无机耐高温导热涂层。围绕热管反应堆工程需求,综述了无机耐高温导热涂层的应用设计原则,系统概述了涂层的导热性能、高温稳定性、界面结合性能、热物性匹配性、辐照稳定性及化学相容性等关键性能要求;总结了典型材料体系,并重点介绍了硅基无机耐高温导热涂层材料的制备方法;概括了无机耐高温导热涂层的性能评价方法以及基于退化规律的寿命预测模型;最后,给出了未来无机耐高温导热涂层的发展方向。

纳米薄膜材料的生长模拟: 蒙特卡罗与分子动力学的比较与应用

摘要:薄膜材料是材料科学的重要研究领域。随着纳米技术的迅速发展,薄膜材料的尺寸从最初的数十微米到几百纳米,再到如今的几纳米甚至更小,纳米尺寸效应使薄膜表现出许多新颖性能,受到广泛关注。然而,薄膜尺寸不断减小,受限于检测技术,为薄膜组织生长演化与性能调控研究带来新挑战。如何在现有的技术条件下,准确揭示纳米薄膜的构效关系,是实现其性能调控的关键。本文综述了蒙特卡罗模拟和分子动力学模拟在薄膜生长研究中的应用,探讨了两种方法在研究薄膜生长中原子聚集、表面形貌演变及结构形成机制方面的优势。蒙特卡罗模拟具有处理大规模系统的统计能力,能够模拟原子的聚集行为; 分子动力学模拟能够在有限时间尺度内精确描述原子动态过程,捕捉原子级别的运动和相互作用力。结合两者,可从多角度更全面地理解薄膜生长的复杂过程,不仅能深化对薄膜生长机制的认识,还可为纳米材料的制备与应用提供重要理论支持和实践指导。

镍基高温合金返回料净化利用技术研究进展

摘要:随着航空航天技术发展,镍基高温合金返回料积累量日益攀升。为了有效应对我国贵重金属资源的浪费问题并推动循环经济的发展,通过使用先进的净化利用技术,确保返回料的成分和性能达到与新料合金相当的水平,显得尤为关键。但是镍基高温合金种类繁多、成分复杂,返回料杂质和缺陷含量高,加大了净化利用技术难度。概述了镍基高温合金返回料添加比例和返回次数对高温合金成分、组织结构和力学性能的影响,重点讨论了国内外返回料预处理技术和纯净熔炼技术发展现状,总结了返回料纯净度检测方法,并对我国镍基高温合金返回料的循环利用提出了一些建议。

新型生物栓塞材料: 从物理封堵到智能协同

摘要:经导管动脉栓塞(transcatheter arterial embolization, TAE)已成为中晚期肝癌的核心微创治疗手段之一。但传统栓塞剂多属于“被动物理封堵”, 在栓塞可控性、可视化追踪及协同治疗方面存在明显不足。近年来, 功能化生物材料正驱动栓塞体系从单纯的“物理封堵”向“功能集成-智能响应-主动导航”的栓塞-治疗精准协同模式变革。相关研究从机械栓塞器械的结构/力学性能优化, 发展到可注射原位成形的液体/ 凝胶栓塞剂, 再到集载药控释、肿瘤微环境调控、与外源物理能量场(激光、磁、放射等)协同治疗于一体的多功能平台, 并进一步发展到可在外场引导下精准到达靶区治疗的微纳机器人。以功能演进为主线, 归纳了上述新型TAE 治疗策略的各类代表性设计与关键问题, 探讨了该领域面临的挑战, 旨在为下一代智能可协同治疗的栓塞材料的设计提供新思路。

超声辅助电沉积金属基镀层的研究进展

摘要:超声辅助电沉积(Ultrasonic-Assisted Electrodeposition)是一种将高强度超声波与电沉积过程耦合的表面技术,通过超声空化现象与电场驱动的协同作用,实现纯金属、合金及其复合镀层在基体材料表面的可控沉积。由于具有工艺调控灵活、资源利用率高、环境友好等优势,该技术的应用领域已从传统的表面强化拓展至航空航天、微电子、新能源器件、生物材料等领域的新材料制备。本文介绍了超声辅助电沉积时超声空化现象及其产生的物理效应,对比分析了超声浴槽和超声探头两种超声引入模式的特征及适用场景。基于超声波在细化镀层晶粒、改变镀层成分以及降低孔隙率等方面的作用以及改善颗粒在电解液中分散性的效果,系统讨论了超声辅助技术对电沉积金属基镀层在分散搅拌、晶粒细化和性能改善方面的作用,并详细总结了该技术在铜、镍、铁、锡等金属、合金及其复合镀层制备方面的研究进展。此外,本文还指出了作用机制、工艺优化和性能预测、多物理场耦合、新型电解液、规模化应用等方面的挑战和未来发展方向。

金属氮氢化物储氢材料研究进展

摘要:金属氮氢化物储氢体系,以Li-Mg-N-H 为典型代表,凭借其出色的储氢容量、良好的吸放氢可逆性以及较为理想的热力学性能,被认为是当前最具应用潜力的固态储氢材料之一。然而,该体系面临的核心挑战在于其吸放氢反应的复杂性以及较高的动力学能垒。本文系统综述了该体系的主要成分组成与储氢性能、性能优化手段(包括化学成分调控、纳米结构设计、催化改性)以及实际应用等方面的进展。在催化改性方面,重点介绍碱金属基化合物、金属硼氢化物、过渡金属及其化合物、稀土化合物、碳材料等催化剂的改性效果和作用机制。最后,探讨了该体系实际应用亟待解决的关键研究方向。

超浸润海洋防污防腐涂层的研究进展

摘要:海洋生物污损与腐蚀现象严重威胁海上装备、船舶及油气管道等设施的安全运行。涂层技术作为一种经济环保且高效的表界面修饰手段,在缓解上述问题方面展现出显著优势。然而,传统海洋防护涂层存在环境毒性高、基材兼容性差和耐久性不足等固有缺陷,难以满足复杂海洋环境下的长效防护需求。为此,开发更加绿色环保、高效耐久的海洋防护涂层成为当前研究热点。本文从表面润湿性设计角度出发,系统评述了4 种典型超浸润海洋防护涂层的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望,为新型海洋防护涂层的设计提供理论参考。

光催化自由基介导的内酯合成研究进展

摘要:内酯是一类重要的化合物, 广泛存在于许多天然产物和药物分子中. 因为其独特的性质和广泛的应用, 有机化学家们对它的合成做了许多研究. 近年来, 光催化和自由基化学的快速发展为内酯的合成提供了许多新思路. 此综述将从分子内环化和分子间环加成反应两个方面, 对光介导的自由基历程合成内酯的工作进行梳理, 总结并归纳它们的机理和优势, 希望能为该领域提供新的研究视角.

快堆金属燃料的研究进展

摘要:金属燃料是快中子反应堆的理想燃料,也是首批快中子反应堆应用的燃料类型之一。尽管早期金属燃料因过度肿胀和尺寸稳定性差而难以实现高燃耗,导致全球燃料研发重心转向陶瓷燃料,但是随着发展快堆的动机转变为减轻放射性核废料储存负担,金属燃料又重新引起了广泛关注。基于“背景需求是推动力、成分是基础、组织性能是目标、制造技术是途径”的观点,本文综述了快堆金属燃料的发展历程、合金成分及制造技术的研究进展,系统阐述了各阶段快堆金属燃料的研究特点,重点介绍了燃料成分对微观组织与性能的影响机制,以及制造技术的发展迭代,列举了目前金属燃料研究中值得关注的问题,最后对快堆金属燃料的未来研究方向进行了简单的展望。