零价铁体系中的还原路径:研究方式和检测方法引起的讨论

摘要:零价铁(Zero-valent iron,ZVI)及其表面改性材料因其优秀的还原性能已被用于去除多种污染物。直接电子转移还原、Fe(II)还原和原子氢还原是三种公认的可能的ZVI还原路径。因研究者对三种还原路径存在不同的理解以及对还原路径的检测使用了不同的方法,近期的研究在:(1)原始ZVI材料的主导还原路径为何;(2)硫改性给ZVI带来的是抑制原子氢产生还是重组;(3)碳改性强化ZVI还原性能是通过加速直接电子转移还是原子氢生成;(4)不同过渡金属改性对于ZVI的主导还原路径的影响有何深层机制等方面产生了差异性的结论,进而引发了关于ZVI及其表面改性材料对污染物还原去除的主导还原路径为何的一些争论。因此,本文系统总结了:(1)ZVI及其表面改性材料的结构与不同改性原理;(2)ZVI还原体系中还原路径的三种作用机理及不同检测手段;(3)表面改性技术(硫改性、碳材料改性和过渡金属改性)对还原路径的不同影响机制;(4)环境条件(pH、共存离子和天然有机物)对不同还原路径的干扰,并从还原路径出发对未来研究需重点关注的对象提出展望,期待解答当前对于还原路径的研究所存在的部分困惑和促进对ZVI的还原路径达成统一认知,以促进ZVI及其表面改性材料的科学研究发展。

粉末冶金多孔钨的研究现状与发展

摘要:多孔钨是由钨骨架及其内部的高比例孔隙构成,兼具了难熔金属钨和多孔材料的优良特性,因具有优异的耐高温、耐腐蚀、高比表面以及高渗透性等性能而被广泛应用于航空、电子、高温等领域。多孔钨在金属钨本征特性的基础上利用了孔隙的连通、填充、储存和过滤等功能,因此,得到稳定可控的孔隙是制备高性能多孔钨以及进一步拓宽其应用的关键。本文以制备过程中孔隙特性变化为主线,首先阐述了多孔钨孔隙特性在其主要应用中的关键作用,然后从粉末特性、成形方法、烧结工艺等方面对多孔钨孔隙特性的影响进行了总结,最后对多孔钨的研究方向和发展趋势提出了展望。

航空复合材料结构健康监测:研究进展及其智能化趋势

摘要:先进复合材料结构在航空器中得到广泛应用,相比于传统的金属材料,该结构的应用既能实现飞行器轻量化设计,又能提高其损伤容限。苛刻的服役环境及复杂的载荷工况使航空复合材料结构面临严峻的考验,复合材料结构健康监测成为保障航空器在役安全的必由之路。本文分析了复合材料结构的损伤机理和典型损伤模式,对航空复合材料结构的健康监测需求进行了介绍;针对航空复合材料结构的宏、细观损伤、健康状态、寿命等的监测需求,总结了传统监测方法的应用现状;介绍了柔性电子皮肤、自供电传感器等新型先进健康监测技术的进展,并探讨了多传感器数据融合技术、数字孪生、机器学习等智能技术的创新应用;简要概述了结构健康监测技术在国内外航空领域的工程实际应用,并讨论了其未来发展方向和智能化的研究重点,为航空复合材料结构健康监测的研究提供参考。

核酸修饰的人工干预和应用

摘要:核酸作为遗传物质的载体, 不仅执行着生命信息的传递功能, 还通过其多样的化学修饰储存着指导生命活动的隐藏信息. 核酸修饰因其动态可逆性, 参与了多种生理和病理过程. 通过人工干预核酸上的修饰, 我们不仅能够更深入地理解这些修饰的存在方式及其生物学意义, 还能为疾病的治疗提供新的思路和潜在的药物靶标. 目前, 核酸修饰干预策略主要包括异源表达干预、代谢干预和靶向干预三种方式. 其中, 异源表达干预通过人为表达异源效应蛋白从而引入新的核酸修饰类型或改变修饰的状态, 代谢干预则是通过利用或调整细胞的代谢途径来影响整体核酸修饰的模式, 而靶向干预针对特定的核酸序列进行精确的修饰添加或去除. 本文将通过概述这三种核酸修饰干预策略及目的, 总结目前已取得的进展, 并对未来的应用进行展望.

干法橡胶沥青混合料研究综述:材料、机理、设计与性能

摘要:明确界定了不同工艺橡胶沥青混合料的定义,系统梳理了橡胶颗粒的组成及制备技术;围绕其改性理念,深入分析了橡胶颗粒作为弹性集料的作用模式、与沥青的相互作用及关键影响因素;总结了干法橡胶沥青混合料的设计参数及其对混合料性能的影响,并基于数理统计与现行规范划分了性能等级。研究结果表明:材料层面,橡胶颗粒的形态特征与组分异质性共同决定其“弹性集料”效能,但现有研究对炭黑迁移、组分重分布等二次改性机制尚未完全阐明;机理层面,揭示了干法工艺中“梯度溶胀-动态降解”的核心机制,指出橡胶颗粒外层与内芯的溶胀差异;设计层面,通过对级配设计、橡胶粒径与掺量、沥青含量、工艺改进及焖料时间等参数的精准调控,可有效提升干法橡胶沥青混合料的整体性能;性能层面,掺入多种外加剂至干法橡胶沥青混合料中,可强化橡胶颗粒与沥青的结合,进一步提高混合料路用性能与稳定性。建议未来研究应聚焦于橡胶-沥青界面反应的微观表征指标开发、融合环境与功能属性的全生命周期评价体系构建,以及基于智能化技术重塑干法橡胶沥青混合料的研究范式,为干法工艺工程化应用提供理论支撑。

造船机器人研究现状及发展趋势

摘要:[目的] 为促进我国造船机器人的研发和应用,[方法] 对船舶总装制造的现状和特点进行阐述,对世界各国造船机器人研制应用的相关政策措施进行分析。在此基础上,对国内外造船机器人的研发应用情况进行分析,并对典型造船机器人的特点进行归纳。围绕多品种、小批量、变构态的船舶中间产品制造模式,对造船机器人的研究方向和发展趋势进行展望。[结果] 研究表明:造船机器人与人工智能等新一代信息技术深度融合能够实现船舶建造产业模式和企业形态根本性转变。[结论] 研究成果可为我国造船机器人的研发和应用提供一定参考。

二维材料在分离膜制备方面的应用

摘要:随着材料科学和膜分离领域的不断发展,二维材料在制备新型分离膜方面展现出巨大的潜力。二维材料超薄的厚度有利于降低传质阻力进而提高通量;二维材料面内或层间通道可以人为调控尺寸用于精确的尺寸筛分。当二维材料用于制备分离膜时,这些特点可以使分离膜同时具有较高的传质效率和分离能力。本文介绍了可用于分离膜制备的二维材料及其特性,概述了对应不同类型材料适用的制膜策略与所制备的分离膜在水处理、有机溶剂分离或气体分离等方面展现出的优异性能。最后分析了二维材料基分离膜的成孔机制,总结了当前面临的挑战与研究热点,并展望了未来需要着重关注的研究方向。

金属铼的制备和性能研究进展

摘要:金属铼因具有高硬度、高强度、良好塑性以及优异的耐热冲击性和抗蠕变性能,在航空航天、核工业、催化领域、电子领域、生物医学等高科技领域得到了广泛的应用。本文综述了铼粉及铼制品的制备方法,其中制备铼粉的氢气还原法的应用最为普遍。铼粉的制备向着铼粉纯度提升方向发展。铼制品的成熟制备方法包括粉末冶金法、电子束熔炼法和化学气相沉积法。粉末冶金法生产成本低,但复杂构件生产困难;电子束熔炼法制备的产品纯度较高,但成本高且复杂构件生产困难;化学气相沉积法纯度高、可制备复杂构件,多用于薄膜材料的制备,但成本较高。3 种方法均较为成熟,并均具备了一定的工业化生产能力。在此基础上,对不同制备方法的铼力学性能和蠕变性能进行了比较,认为热等静压和化学气相沉积法制备的铼具有更好的性能,且热等静压法由于成本较高还不具备工业化生产能力。国内研究机构还需要进一步探索先进的制备技术、深入研究铼形变机制、探索新的应用领域。