热障涂层厚度太赫兹时域光谱测量影响因素分析

摘要:为了研究将热障涂层太赫兹时域光谱测厚方法用于自动仿形检测的可行性,掌握入射角、提离距离、涂层折射率和涂层基体曲率等因素对测厚结果的影响规律,开展理论分析和基于多种试块的实验研究。结果表明:测量入射角在−3°~+3°范围内变化时与入射角为0°的测厚结果之间相对偏差在0.5% 以内。提离距离在−1.5~+1.5 mm 范围内变化时与焦距位置测厚结果之间的相对偏差在2.6% 以内。涂层折射率在不同批次试块间差异较明显,10 块试块中最大相对偏差超过6%,但是在同一试块上较为一致,最大相对偏差绝大多数在2% 以内。通过在ϕ5 mm 和ϕ6 mm 曲面试块上的检测结果发现,涂层所在基体曲率削弱了反射波最大幅值,但是并不影响对飞行时间的辨识。总之,将太赫兹时域光谱测厚方法用于叶片上热障涂层自动仿形检测,具有可行性和工程应用价值。

增材修复质量预测模型及工艺优化研究进展

摘要:增材修复工艺参数与修复质量之间存在复杂的映射关系,工艺参数直接影响修复质量,优化工艺参数是调控修复质量的有效方法;建立增材修复质量预测模型旨在揭示工艺参数与修复质量之间的关系,对实现工艺参数优化具有重要意义。基于此,在预测模型方面,对回归分析模型和机器学习模型在增材修复领域的研究现状进行综述,重点阐述机器学习中神经网络、随机森林和支持向量机三种典型的预测模型,并对比分析各模型的优缺点;在工艺优化方面,综述田口法、响应曲面法和机器学习算法在增材修复领域的研究情况,分类阐述响应曲面法中鲍克斯-本肯设计和中心复合设计两种方法,重点分析机器学习算法中遗传算法和粒子群优化算法在增材修复工艺优化中的研究进展。最后对预测模型和优化方法在增材领域的应用现状进行总结,并对其未来发展方向做出展望。

基于太阳能界面蒸发设计的碳基材料结构抗盐性能研究进展

摘要:本文综述了太阳能界面蒸发碳基材料抗盐性能研究进展,旨在解决太阳能界面蒸发技术中盐分积累的瓶颈等问题。基于碳基材料抗盐物理化学基础,重点综述抗盐机制、设计策略、性能强化技术及前沿突破。碳基材料抗盐性主要与表面化学、孔隙结构、界面作用及复合设计相关。与凝胶结合可提升光热转换效率与抗盐性( 气凝胶为主流,水凝胶需优化),亲水性垂向多级孔道结构和Janus 膜材料可解决盐分积累。通过蒸发速率、抗盐性和淡化效果评判性能。近年来太阳能界面蒸发碳基材料的抗盐性能方面的研究在物理化学基础、结构设计、性能强化等研究方面取得了进步,在未来,这项技术有望解决水资源短缺这一问题。

3D打印混凝土流变性能调控研究进展

摘要:近年来,混凝土3D打印技术因其自动化程度高、效率高且经济性好等特点,在建筑领域受到广泛关注。然而,该技术对流变性能提出了更为严格的要求,材料需在泵送与挤出阶段具备良好流动性,同时在建造阶段表现出优异的可建造性。深入理解流变性能的演变规律与作用机制,是制备高性能3D打印混凝土并保障其可打印性的基础和关键。为此,本文首先介绍了3D打印混凝土的主要流变参数及测试方法;然后从颗粒间作用力和水化反应两方面探讨了流变性能的演变机制;进而以2 种典型的具有不同物化性质的固废钢渣粉和再生砖粉为例,分析了其对水泥基材料流变性能的影响和调控机制,同时分析了3D打印工艺中剪切作用对流变性能的影响。最后,对未来的研究方向进行了展望。该文可为3D 打印混凝土的流变性能调控和打印工艺优化提供理论依据与实践指导。

机器学习在材料识别中的应用

摘要:科学技术的飞速迭代推动着材料科学向高精度、高效率方向迈进,传统材料识别方法日益显现其局限性。这类依赖人工经验的传统检测方式不仅耗时费力、主观性强,还难以应对微观结构复杂、多组分混合的新型材料,更无法满足大规模工业检测的即时性需求。在此背景下,机器学习凭借其强大的数据处理与特征提取能力脱颖而出,成为材料识别领域的核心发展方向,正深刻变革材料研发与应用的流程,广泛应用于具体材料的识别、性能和缺陷的预测以及新材料的发现。然而,机器学习也面临诸多的问题和挑战:在数据层面,高质量标注数据稀缺且获取成本高,不同实验条件导致的数据异质性进一步加剧了模型训练难度;在性能层面,复杂深度学习模型的推理速度难以满足工业现场的即时检测需求,而传统模型在高维数据处理中易出现精度瓶颈;在解释性层面,多数模型的“黑盒特性”与材料科学对机理分析的需求存在矛盾,限制了其在关键领域的深度应用;此外,模型泛化能力不足、极端环境下的适应性差等问题也亟待解决。本文系统阐述了机器学习的分类、部分的应用场景以及研究进展,对比了各种机器学习方法的优势与缺点,分析了机器学习现在面临的一些问题和挑战,并展望了未来一段时间可能的发展方向和研究热点。

超高强度铝基复合材料研究进展

摘要:铝基复合材料具有轻质、高强、高模量的优点,在航空航天、船舶、交通、3C 电子等领域得到了较为广泛的应用,但随着科技的不断发展,现有的铝基复合材料已无法满足日益苛刻的使用要求,开发超高强度(屈服强度≥500 MPa)的铝基复合材料迫在眉睫。本文系统总结了国内外先进超高强度铝基复合材料研究进展,介绍了超高强铝基复合材料基体材料选择,分析了增强体的种类、尺度、构型设计对超高强铝基复合材料性能的影响,重点讨论了颗粒增强体材料、晶须增强体材料和高性能纳米碳材料增强体材料的增强性能。通过变形加工和热处理工艺来提高超高强铝基复合材料的性能,总结了传统塑性变形和剧烈塑性变形的优势和不足,探讨了固溶时效热处理工艺对铝基复合材料性能的影响,并展望了超高强铝基复合材料的发展方向及面临的挑战。

钙钛矿晶圆光电探测器件研究进展

摘要:钙钛矿材料因高原子序数、可调带隙、高载流子迁移率等优势, 成为光电探测领域的研究热点。晶圆作为区别于单晶、薄膜的新型材料形态, 以无溶剂制备、低成本、大面积、毫米级厚度为核心优势, 适配X 射线等高能光电探测场景。基于钙钛矿晶圆研究进展, 系统阐述钙钛矿晶圆的定义与独特价值、主流制备技术、性能特征, 分析核心瓶颈(空隙缺陷、稳定性不足), 并展望其未来发展方向, 为钙钛矿晶圆光电探测器件的产业化提供参考。

绿氢制备成本趋势分析

摘要:绿氢被认为是实现碳中和与可持续发展的重要能源之一,而绿氢成本是关系到绿氢能否大规模应用的关键因素。电解水制氢的成本主要来自电力成本和电解槽的设备折旧。通过卷积神经网络(CNN)和长短期记忆神经网络(LSTM)结合建模,对2030 年电网绿电、光伏发电和风电电价进行预测,考虑电解槽的成本及适用性、电解水副产氧气带来的收入,分别计算2030 年电网绿电使用碱性电解槽(ALK)连续制备绿氢、光伏发电使用质子交换膜电解槽(PEM) 间歇制氢以及风力发电使用PEM 电解槽间歇制氢三种路径的制氢成本,研究绿氢制备成本的发展趋势。研究结果表明,电价是电解水制氢的最大影响因素,电解槽成本对电解水制氢的影响相对较小;2030 年电网绿电制氢成本最低,中短期内电网绿电制氢依然具备成本优势;中短期内ALK 电解槽的成本远低于PEM 电解槽,但随着技术创新和氢能产业的快速发展,以及可再生能源电价的持续下降,预计未来PEM 电解槽的制氢成本将低于ALK 电解槽。降低成本的潜力主要体现在减小电力成本,借助科技进步延长电解槽的使用寿命、降低电解槽的初始投资。

高性能石英陶瓷增韧技术研究进展

摘要:石英陶瓷具有耐高温、低热膨胀系数、低介电常数、高温稳定性好等诸多优良性能,被广泛应用于玻璃制造、太阳能光伏、钢铁冶金等行业领域。尤其是作为飞行器用天线罩、天线窗、喷嘴等的主要材料,在航空航天领域具有重要应用。然而,石英陶瓷作为脆性材料,较低的断裂韧性严重制约了其发展,因此,石英陶瓷的增韧技术成为该领域的研究热点。本文主要介绍了石英陶瓷的颗粒弥散增韧、纤维增韧和复合增韧的方法及韧化机理,重点总结了目前存在的问题,探讨了石英陶瓷增韧技术的发展方向。