聚羧酸减水剂的研究与应用综述

摘要:作为土木工程的核心材料,水泥混凝土的性能提升与低碳化转型发展对减水剂技术提出更高的要求。减水剂的发展共经历了三代革新,以聚羧酸减水剂为代表的第三代减水剂凭借高减水、低掺量、绿色环保和灵活的分子设计特性,成为当前研究焦点。然而,聚羧酸减水剂在研究与应用的过程中,仍然面临多重挑战:减水机理涉及静电吸附与排斥、空间位阻、水化膜润滑和引气隔离“滚珠”等多重理论的协同作用,现有理论难以统一解释聚羧酸减水剂的宏观表现;复杂的工况对减水剂的抗泥性和坍落度保持能力(简称保坍性)提出更高要求,传统分子设计难以满足多样化需求;受水泥矿物组成、含碱量、石膏类型等因素影响,减水剂适配性差异显著,亟需系统性解决方案。本文系统梳理了聚羧酸减水剂从分子设计到工程应用的研究进展:减水剂的发展历程,分散、保坍、抗泥作用机理,与水泥相容性的影响因素,合成工艺、分类与评价方法,以及未来重点发展方向。本文以期为聚羧酸减水剂性能优化、绿色化发展提供重要思路。

掺杂型近红外屏蔽节能玻璃研究进展

摘要:全球能源危机与“双碳”目标推动节能材料向高效化、长寿命方向发展。在建筑与交通领域的能耗损失中,窗玻璃传热占比超50%,开发高性能节能玻璃成为关键。传统有膜节能玻璃(如Low-E镀膜玻璃、钨青铜(MxWO3)贴膜玻璃等)虽能实现近红外(NIR)屏蔽,但存在涂层易老化、附着力差、工艺复杂及成本高等局限,难以满足长期稳定应用需求。掺杂型节能玻璃通过将功能离子(如亚铁离子Fe2+)或功能单元(如MxWO3)均匀分散于玻璃基体,实现玻璃本体功能化,兼具高可见光透过、宽波段NIR强屏蔽、优异稳定性及低成本制备等优势。本文系统综述了掺杂型节能玻璃的研究进展,聚焦于Fe2+掺杂与MxWO3掺杂两类体系。最后展望了掺杂型节能玻璃的发展方向,提出需进一步优化组分设计以适配浮法生产工艺,并拓展其在汽车玻璃、建筑幕墙等多场景的应用,为高效节能玻璃的工业化应用提供参考。

超细晶硬质合金强韧化影响因素及机理解析

摘要:超细晶硬质合金在工业领域应用非常广泛。本文对影响超细晶硬质合金强度、韧性和强韧性协同的因素和机理进行了综述分析,阐明了硬质相晶粒和晶界、硬质相与金属粘结相的界面、硬质相和金属粘结相内的晶体缺陷、晶粒长大抑制剂、颗粒增强相等对硬质合金力学性能的影响,提出了从以往关注影响硬质合金性能的个体因素到以“性能基元”交互作用为研究对象,是未来研发高综合性能硬质合金的重要趋势。

基于微流控芯片的单细胞RNA测序技术

摘要:细胞异质性是理解胚胎发育、疾病演化等生命过程的关键,而传统群体细胞RNA测序无法解析单细胞层面的基因表达差异。单细胞RNA测序技术(scRNA-seq)虽能在单细胞分辨率下构建转录组图谱,但其面临单细胞分离捕获效率低、RNA微量操作偏差大等挑战。以微流控芯片为技术载体的scRNA⁃seq通过微米级流体操控系统,将单细胞分离、裂解、逆转录、扩增及测序文库构建等流程集成化,实现了高通量、低样本损耗及自动化操作,显著提升了scRNA⁃seq的效率与数据可靠性。本文概述了scRNA⁃seq的测序流程,包括单细胞的分离与捕获、RNA提取、逆转录与扩增、单细胞测序等步骤,分析了微流控芯片在适配单细胞、精准控制反应体积和实现流程自动化等方面的核心优势,并简述了代表性平台Fluidigm C1、10X GenomicsChromium及BD Rhapsody的技术原理与特点。微流控芯片技术为scRNA⁃seq提供了高效、精准的技术平台,未来随着芯片设计的不断优化与多组学整合分析能力的提升,我们期待其在解析复杂生物系统、揭示疾病机制乃至推动精准医疗方面发挥更为深远的作用。

韧性光网络理念、体系架构和关键技术

摘要:结合光网络(OTN)需求变化、技术发展演进趋势,及其面临的多样化挑战,从高可靠性和高安全等多角度剖析了韧性光网络的内在理念,并设计了全方位多层次的韧性光网络体系架构。基于该体系架构,详细分析了多项关键技术进展及行业创新实践,包括:跨层多域大规模组网下抗多点并发故障的高可靠光传送技术,可实现99.9999% 的光网络可用性;OTN 成帧与加密一体传输技术,可实现400G/800G 速率的业务加密传输;基于通感多维特征融合驱动的光链路威胁主动识别技术,可实现光网络主动式安全监测;基于信道噪声的物理层加密,可实现光网络的内生式安全防护;结合多参量态势实时感知技术,可实现面向差异化需求的光网络按需服务保障;面向智能算力的无损传输技术,可实现长距离无损传输和高效协同训练。相关技术从芯片到器件设备已实现自主可控,可显著提升光网络供应链安全。最后,对韧性光网络的未来发展趋势进行了展望。

空间太阳电池阵用激光防护膜研究进展

摘要:随着高能激光武器的快速发展,它严重威胁着航天器的安全。空间太阳电池阵作为航天器的重要组成部件,因其面积大、外露时间长,从而成为易受激光攻击的目标,亟须发展有效的防护技术。首先介绍高能激光武器对太阳电池阵的威胁,分析连续激光(热效应为主)和脉冲激光(热-力复合效应)对电池的损伤机理。其次,现有防护技术中的主动防护成本昂贵、系统复杂,而被动防护中的激光防护膜具有成熟、高可靠性和低成本的优点,重点讨论激光防护膜的设计和制备,指出材料的选择需要兼顾高激光反射率、空间环境适应性和热稳定性,基于干涉原理和矩阵导纳法对多层膜结构进行优化设计,可以使薄膜同时实现对激光波段高反射率和太阳电池阵工作波段高透射率,进一步满足空间太阳电池阵用激光防护膜应用需求。薄膜的制备以物理气相沉积技术为主,包括热蒸发、磁控溅射和离子束辅助沉积等技术,此3 种方法各有优劣 ,需根据应用场景进行选择。最后介绍激光防护膜的典型应用。为了应对未来多波段、高功率激光武器对太阳电池阵的升级威胁,需研发超宽谱高折射率新材料,融合智能自适应算法,优化薄膜结构,实现多波段、轻量化激光防护膜的设计制备。

3D打印鞋底结构在行走状态下的摩擦力学性能分析

摘要:随着3D打印技术的快速发展,鞋底结构的定制化设计成为提升运动性能与舒适度的关键。然而,目前针对3D打印鞋底在不同运动环境下的摩擦力学性能研究仍存在不足,特别是鞋底花纹结构与路面条件的交互作用机制仍需进一步研究。本研究旨在通过有限元分析方法,分析行走状态下3D打印鞋底结构的摩擦力学性能,重点探究路面条件及花纹结构对橡胶摩擦性能的影响机制,并分析不同工况下鞋中底变形模式与大底摩擦性能的演变规律,为3D打印鞋底的个性化设计提供理论依据。研究结果表明:在恒定外荷载及接触面积条件下,随着路面摩擦系数的增加、挤压接触边的增加及侧向接触边的减少,摩擦作用诱发橡胶的接触边逐渐出现扭转弯曲,有效提升摩擦力,但减少摩擦相对接触面积;随着橡胶接触面积的增加,摩擦力显著提高,相对接触面积明显减少;前掌结构主要提供吸能减震,足弓结构主要连接前掌与足跟,足跟结构主要提供支撑强度。研究成果为3D打印鞋底的功能性设计提供了参考,特别是为不同运动场景下的鞋底花纹优化、材料分布和结构刚度匹配提供了理论支撑。

定量结构-性质关系分析法在玻璃材料领域的研究进展

摘要:复杂的非晶态结构和热力学亚稳态特征导致研究人员对玻璃材料结构-性能映射关系的理解仍面临挑战,因此,构效关系研究成为新型高性能玻璃研制的核心难题之一。定量结构-性质关系(QSPR)分析法通过建立数学模型将材料的微观结构与宏观性能相关联,为新型玻璃材料的研究提供了可以突破传统试错法局限的新途径。本文系统综述了QSPR分析法在玻璃材料领域中的最新研究进展:首先,梳理了从数据获取、描述符提取到模型构建的完整研究流程;其次,聚焦描述符体系的分类,阐述了自该方法首次提出后描述符体系在结构、能量和动力学机制方面的发展演化;随后,进一步总结了QSPR分析法在硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃及其他类型玻璃中成功预测力学、热学及化学稳定性等性能的案例,论证了其在实际材料设计中的有效性。最后分析了当前研究在描述符物理意义与数据质量方面面临的挑战,并展望了未来通过多尺度融合与多方法联用的改进策略,以推动QSPR分析法从解释工具向精准设计平台的转变。

TiAl合金双辉等离子表面合金化技术研究进展

摘要:TiAl合金因其密度低、比强度高以及高温抗蠕变性能优异等特点,在航空航天等高温领域的结构部件中具有重要的应用价值。然而,750 ℃以上高温环境中TiAl合金高温抗氧化性能不足,以及部分部件在高温熔盐腐蚀及高温磨损等工况下服役寿命会缩短,此类问题均限制了TiAl 合金的工程化应用。双辉等离子表面合金化技术是在不改变材料整体性能的前提下提升其表面防护能力的重要途径。本文介绍了双辉等离子表面合金化技术的基本原理,探讨了双辉等离子单元渗、双元渗、多组元共渗以及渗层成分及结构对渗层高温抗氧化、抗熔盐腐蚀、耐高温磨损等性能的影响,最后,从理论研究、制备工艺以及工程应用角度展望了未来的发展方向。