二维材料引领后摩尔时代

摘要:二维材料因其优异的物理化学特性,在“后摩尔时代”成为集成电路、可穿戴技术、医疗监测等领域的潜力股,变成当前学术界和产业界的研究热点。介绍了后摩尔时代面临的瓶颈和挑战,以及二维材料的发展历程、制备方法以及超薄性、带隙可调和超高的迁移率,分析了二维材料在芯片、柔性传感器、能源存储、光电器件等领域的应用前景。探讨了二维材料在实际应用中面临的规模化制备、工艺复杂度高、实际测试与预期理论值差异大等问题,提出了通过新型原子催化剂、卷对卷转移技术、氢钝化等手段来弥补这些不足,探讨了二维材料的潜力。总结了发展二维材料的方向路径,强调二维材料硅基化改造、多维度创新和产业化推进的重要性。

低磁钢配油轴密封副的耐磨材料匹配研究

摘要:[目的] 为提高船舶低磁钢配油轴配油密封副的耐磨性能,[方法]针对低磁钢(18Mn12Cr18Ni2N)配油轴,调研选取了五种匹配耐磨材料,开展了物理性能检测;建立了低磁钢材料配油密封副仿真模型,进行了应力场计算和匹配仿真,并对研究材料的匹配性能进行了比较。开展了大载荷和高PV 的初筛试验和细化试验,进行了摩擦因数、磨损量、表面形貌分析等测试数据和摩擦机理分析,对研究材料的耐磨性能进行比较。[结果]通过理论研究结果与试验研究结果一致表明,锡青铜(ZQSn10-1)和铝青铜(SCu6100A)的热应力特性和耐磨性能均优于现役材料巴氏合金(ZSnSb11Cu6)。[结论]因此,锡青铜(ZQSn10-1)和铝青铜(SCu6100A)可以有效提高低磁钢配油轴密封副的耐磨性能。

6系铝合金复杂车身构件超低温成形研究

摘要:针对当前铝合金超低温成形技术研究中构件形状简单和较少关注尺寸精度的问题,建立复杂车身构件超低温成形工艺研究平台,并进行了铝合金A6111-T4 构件的超低温成形研究,在成形性、尺寸精度和力学性能三个方面将超低温成形构件与室温成形构件进行对比。研究结果表明超低温成形技术可在不改变构件力学性能的前提下实现更高的壁厚均匀性,证明了其成形复杂形状零部件的优势和能力,这是材料超低温变形条件下应变硬化指数升高导致的。然而,也同时发现铝合金超低温成形构件存在回弹量大的现象,这可能和超低温下材料强度较高有关,未来需进一步发展相应的回弹预测和调控方法。研究结果有望促进铝合金超低温成形技术在车身复杂薄壁构件制造中的研究和应用。

材料合成生物学研究进展及展望

摘要:材料合成生物学通过改造生物系统制备战略金属、无机复合材料、高性能生物大分子及有机高分子材料,具有环境友好与资源高效优势,有望替代传统石油基制造模式。然而,其发展受限于微生物底盘适配性低、多尺度动态调控灵敏度不足、材料仿生设计策略缺失及规模化生产传质传热效率低等核心科学问题。本文聚焦上述挑战,提出结合人工智能开发代谢网络调控大模型与高通量筛选平台;推动生物—无机杂化系统设计,突破材料性能瓶颈;并倡导政策层面设立专项基金、完善知识产权转化机制。旨在推动“原料—合成—回收”全链条绿色制造体系构建,为资源替代、生物医学及低碳经济提供颠覆性解决方案。

多元纤维复合吸波材料设计及电磁性能研究进展

摘要:随着信息安全、目标隐身与电磁防护等需求的升级,亟需研发高效吸波材料。本文简述吸波材料工作原理,并梳理涂覆型与结构型吸波材料研究进展,最终聚焦纤维混杂吸波复合材料的发展:纤维排列、组分调控及界面设计可协同提升电磁性能与力学性能。通过多元纤维协同设计与多尺度结构优化,纤维混杂吸波复合材料能够实现阻抗匹配与损耗机制的耦合优化,兼具宽频吸收与力学承载特性,推动吸波材料向结构与功能一体化方向发展。最后,总结通过多元纤维混杂体系拓展吸波频带的技术突破并对未来围绕纤维混杂机制深化、多尺度结构设计、环境适应性提升、多功能集成、纤维取向与入射角协同调控、高温陶瓷基吸波材料等方向开发兼具宽频吸收、轻质高强特性的新一代军民两用吸波材料进行展望。

低活化中/高熵合金的研究进展与展望

摘要:核能的发展对解决世界能源问题意义重大,现代核反应堆对核用材料提出了更加严苛的要求,亟需开发具备低活化特性的新型结构材料。中/高熵合金因其低活化、高强度、良好延展性、抗辐照与耐腐蚀等特性,成为有力的候选材料之一。本文围绕具有低活化特性的中/高熵合金,针对合金成分设计与相组成、力学性能与辐照性能开展综述,对低活化中/高熵合金体系研究进展做了全面的总结与展望,指出现有研究中的不足,为低活化中/高熵合金的设计与开发提供思路。

超声引导便携式脉管穿刺机器人

摘要:脉管穿刺介入手术是对目标脉管进行穿刺后插入导丝,精确到达患处进行治疗的一种现代微创治疗方式,具有创伤小、恢复快、安全性高等特点。但由于脉管的深度不同,如何对目标脉管进行定位并精准穿刺是穿刺介入手术的一个难点。目前的穿刺设备由于体积和重量原因并不适用于非临床条件下紧急建立脉管通路使用。为此,设计一种超声引导的便携式脉管穿刺机器人,该机器人通过超声设备观测脉管,利用机械结构将超声图像、穿刺针和目标脉管对准,再通过调节上下移动距离,实现对不同深度脉管的精准穿刺。该机器人体积小、重量轻,可以在非临床条件下便携使用。实验表明,相较于常规的穿刺方法,该机器人可减少患者的创伤,减轻操作者的操作难度,提高脉管穿刺的成功率。

无线输能超表面技术研究进展

摘要:随着无线通信与人工智能技术的发展,小型移动设备的数量正在急剧增加,传统有线电力供应模式已不能满足人们对便携性和移动性的需求。射频与微波无线输能技术能够摆脱有线能源的限制,在无线设备中具有巨大的应用潜力。综述了超表面技术的关键热点,介绍了无线输能融合无线通信、无线传感、可重构智能超表面和目标识别与定位等技术的研究进展。超表面具备独特的电磁参量调控能力和二维紧凑可共形等优势,有望在射频与微波无线输能领域起到关键作用。无线输能超表面技术的关键热点主要包括无线电力传输、无线能量收集、同步无线信息与电力传输和可重构无线输能技术等。在无线输能系统中,超表面可以在发射端生成能量波束,在传输路径中增强耦合谐振,还可以在接收端提高交直流转换效率。

超大型耙吸式挖泥船动力及推进装置发展综述

摘要:[目的] 为促进超大型耙吸式挖泥船(VLTSHD)动力及推进装置的发展和升级,[方法] 对全球在役超大型耙吸式挖泥船展开分析,结合国际海事组织(IMO)绿色低碳的发展趋势,研究超大型耙吸式挖泥船动力及推进装置的发展方向。[结果] 结果表明,甲醇双燃料主机配合“一拖二”复合动力及全电配置将会在未来成为主流。电动机与导管定距桨的组合方案可替代导管可调桨,在适配多工况需求的同时可降低事故率和维修成本;全电驱动的吊舱推进装置也是解决方案之一。此外,各类节能装置的应用也是未来发展的趋势。[结论] 研究结果可为未来超大型耙吸式挖泥船的设计建造和疏浚装备开发提供一定参考。