Gemini表面活性剂的制备、组装及应用研究进展

摘要:Gemini表面活性剂是一种具有特殊结构的新型表面活性剂,含有2个疏水基团、2个亲水基团和1个联接基团。 相比于传统的表面活性剂,Gemini表面活性剂具有更好的表面活性、更低的临界胶束浓度及Kraff点、良好的乳化能力、泡沫性能和优良的润湿性能等优点,在日常生活、传统产业和高端制造等领域具有重要应用,其相关研究已引起国内外科研工作者高度关注。 本文介绍了不同结构的Gemini表面活性剂的制备方法,阐述了Gemini表面活性剂在不同条件下形成的聚集体结构及其之间的相互转化,总结了Gemini表面活性剂在石油开采、合成模板剂、缓蚀剂、灭菌、药物载体及集成电路制造等不同领域的应用,最后展望了新型Gemini分子结构的设计方向及其在先进半导体芯片制造领域中的应用。

定向凝固晶粒竞争生长研究进展

摘要:在凝固过程中,晶粒竞争生长是1 个普遍存在的现象,而不同取向晶粒间的竞争行为最终会关系到产品的服役性能。在定向凝固单晶涡轮叶片制备的过程中,无论采用选晶法还是籽晶法控制晶体取向均会涉及晶粒竞争现象,这对于能否顺利制备完整的单晶结构起到决定性作用。从定向凝固晶粒竞争生长模型作为切入点,详细地梳理了晶粒竞争生长机理的研究进展。综述了晶粒竞争生长的影响因素,并总结其调控机制。首先介绍了温度梯度的改变导致晶粒竞争结果的差异;其次,在溶质浓度方面,介绍晶粒的淘汰行为与溶质相互作用的关系;而后针对晶体取向的影响,为更好地获得晶粒竞争结果,分别从晶粒的枝晶主轴偏离温度梯度方向的竞争关系与侧枝偏离晶界一定角度的竞争关系这两方面探讨,并将晶粒的竞争淘汰机理从最初的二维扩充到三维取向进行解释;此外,得出抽拉速率作为定向凝固唯一且能够大范围调控的参数,会影响晶粒淘汰结果的一致性,同时还特别说明了工业生产钢铁材料中冷却速率对晶粒竞争生长的影响。最后进一步对定向凝固晶粒竞争生长研究进行了总结与展望,并指出未来研究亟待解决的问题,强调了实际工业生产中,晶粒竞争生长对合金材料的重要性及应用意义,可为制造领域提供指导。

新型抗菌材料的抗菌作用及机制研究进展

摘要:抗生素的使用致使许多细菌产生耐药性,这对人类和动物的健康造成了严重威胁。新型抗菌材料不仅可以有效灭活抗生素耐药细菌,还不会使细菌产生耐药性,使其成为解决这个问题的有效方法。目前,已经研发出了各种新型抗菌材料,如天然抗菌化合物、光催化抗菌材料等,其均具有抗菌效果好、价格低廉、污染小以及生物相容性高等优点,并且科研人员们也结合最新技术对其抗菌机制展开了深入研究。因此,本综述系统介绍了新型抗菌材料的最新研究进展及抗菌机制,对该领域存在的问题进行了论述,并对发展前景进行了展望。

全球量子计算技术研究进展与发展建议

摘要:量子计算是引领新一轮科技革命与产业变革的战略性前沿领域,厘清我国在该领域的技术态势并制定精准发展路径,对赢得全球科技竞争主动权至关重要。文章通过对国际量子计算技术发展格局的深度剖析,系统评估了我国量子计算技术的发展情况。研究表明,我国经过近10 年的快速发展,量子计算整体技术水平跻身全球第一方阵,在光量子等技术路线上领先,但在多数细分方向上与美国仍有差距,在基础原理与原始创新层面有待提高。研究进一步揭示了我国在核心材料、关键设备领域面临的外部制约,以及高端人才储备短缺的严峻挑战。基于此,提出了一系列旨在强化自主创新、优化人才战略的对策,为我国在量子领域抢占未来制高点提供决策参考。

船舶清洁能源技术发展现状

摘要:[目的] 为研究船舶与海洋工程领域对应节能减排国际形势的相关措施,[方法] 阐述液化天然气(LNG)、甲醇、氨气和氢气等清洁能源在船舶领域的应用可行性与存在的问题,对船舶清洁能源的应用进展进行分析,[结果] 厘清未来船舶清洁能源的重要发展方向与应对策略,[结论] 为船舶节能减排技术发展提供参考。

析出强化铝合金氢脆行为研究进展

摘要:氢脆是材料科学与工程中的一种复杂现象,会导致高强度时效强化铝合金的力学性能下降,严重影响铝合金产品的服役寿命。首先介绍了氢进入材料的形式,包括制造过程引入的吸氢、氢气暴露、腐蚀引起的吸氢以及人工充氢;其次综述了氢与微观组织的相互作用,重点关注不同时效状态合金内部析出相、位错和晶界状态对氢脆的影响;最后探讨了氢脆的相关机理,包括氢增强脱粘机制、氢增强局部塑性机制、吸附诱导位错发射机制以及混合机制,并对未来该领域研究工作进行了展望,以期为抗氢脆铝合金以及储氢铝合金设计提供理论参考。

基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造

摘要:原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。

CFRP超声加工技术研究进展

文摘:碳纤维复合材料(CFRP)的力学性能呈各向异性且层间连接强度差,常规加工中易出现加工缺陷,严重制约其推广和使用。超声加工技术在常规机械加工的基础上叠加高频超声振动,有效降低切削力和切削温度,抑制CFRP加工缺陷产生,得到较为广泛的应用。本文基于CFRP超声加工技术研究现状,简述超声加工技术的超声振动刀柄、无线传输系统和超声电源的系统组成,从运动学特性、切削力、切屑形成机制等角度分析超声加工的材料去除及缺陷形成机理,探讨CFRP加工过程中分层、毛刺、撕裂等加工损伤成因、检测方法和超声加工的抑制作用,总结超声加工的工艺优势、应用模式及工艺参数对超声加工效果影响规律,并对超声加工技术发展趋势进行展望。

高熵合金及高熵陶瓷在电解水中的应用进展

摘要:析氢、析氧的动力学过程迟缓,带来电解水制氢能效低、成本高的问题,给绿氢的大规模应用设置了严重障碍。开发具有低成本、高催化性能的催化材料,是突破这一瓶颈问题的关键环节。近年来,高熵材料因其优异的物理和化学性能在各领域受到广泛关注。高的混合熵可以赋予材料大的晶格畸变、显著的迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应,为催化剂的成分设计和性能提升提供了良好平台。高熵材料也因此开始在电解水制氢领域崭露头角,并迅速成为解决绿氢制备低能效问题的一种理想催化剂,是该领域当前的一个研究热点。鉴于此,本文综述了高熵合金和高熵陶瓷在电解水催化方面的研究现状。文章首先基于电解水反应机制,总结了高熵合金、高熵陶瓷催化剂的成分设计和结构调控策略,梳理了用于析氢和析氧催化的不同高熵合金、高熵陶瓷成分体系,介绍了高熵电解水催化剂的合成方法,并对其优缺点进行了评估,最后对该领域面临的挑战和未来发展方向进行了展望,以期为低成本、高性能高熵电解水催化剂的开发提供新思路,促进绿氢相关技术的研究和发展。