热固性复材/金属叠层结构一体化钻孔技术进展

摘要:碳纤维增强树脂基热固性复合材料(简称“热固性复材”)/金属叠层结构是高端装备常见的结构形式,一体化钻孔是实现叠层结构连接装配的重要环节之一。然而,热固性复材和金属的物化属性差异显著,一体化钻孔时损伤频发,难以满足工程领域的迫切需求。为此,热固性复材/金属叠层结构的高质高效一体化钻孔技术近年来备受关注,学术和工程领域的相关人员开展了大量有价值的研究工作。从热固性复材/金属叠层结构界面区域共切削去除行为、钻孔力热与切屑行为、低损伤钻孔刀具和低损伤钻孔工艺四个方面,综述了叠层结构一体化钻孔技术的研究进展。首先,详细介绍了叠层结构界面区域共切削去除行为在宏观和细观尺度上的研究进程,其次分析了叠层结构一体化钻孔过程中轴向力、钻削温度和切屑的演化行为和变化规律,然后归纳了叠层结构低损伤一体化钻孔刀具的发展历程,进一步阐述了叠层结构一体化钻孔工艺参数、冷却和振动辅助等工艺对钻孔质量的影响机制,最后展望了热固性复材/金属叠层结构一体化切削理论、钻孔技术和钻孔装备等方面的发展机遇和面临挑战。

再生医学材料的发展和机遇

摘要:再生医学已经解决了许多因衰老、疾病和受伤而引起的受损器官和组织的修复再生问题. 这归功于再生医学材料在医学领域的应用和发展取得了显著进步, 特别是在功能性生物材料、干细胞再生医学、生物再生材料和器官生物打印等方面. 再生医学材料因其独特的性质, 在药物输送、诊断成像、组织工程等领域得到广泛应用. 材料技术的发展进一步促进了组织再生科学, 并为帮助诊断疾病和治疗受损组织提供了绝佳的机会, 在治疗衰老相关退行性病变以及创伤修复等领域有着巨大的应用潜力. 本文详细讨论了开放手术再生、微创手术再生、无创手术再生和智能穿戴再生四个方面的再生医学材料的医学应用及其相关的机制, 并深入讨论了再生医学材料现阶段所面临的挑战、发展前景以及临床转化的机遇, 旨在为广大研究者探索更多样化的再生医学材料医学应用奠定基础, 并为最终实现其临床转化提供启发.

液固双金属复合铸造及其在汽车轻量化制造中的应用

摘要: 双金属复合铸造将2种成分、性能各异的金属材料制成一个整体铸件,满足零件不同部位难以用单一金属材料达成的性能要求,在汽车制造中实现轻量化。综述了液固双金属复合铸造工艺,分析了双金属界面结合机制与形成条件,总结了表面处理、镶嵌件预热、添加中间层及施加物理场等界面组织与性能调控技术,介绍了铝-铸铁、铝-钢、铝-镁和钢-铸铁双金属复合铸造在汽车轻量化制造中的典型应用及制造工艺,提出了双金属复合铸件的研究方向与发展前景,为双金属复合铸造的研究及其在汽车制造中的应用提供参考。

固结与游离磨粒协同作用硬脆材料磨抛加工机理

摘要:为了揭示硬脆材料弹性磨抛加工过程中固结与游离磨粒协同作用下的材料去除机理,设计了一种硅胶基体金刚石砂纸磨抛工具,通过配备不同浓度金刚石抛光浆料进行磨抛加工。研究了弹性工具工件间的接触应力场、速度场分布以及磨粒工件间的接触力学,建立了硬脆材料弹性磨抛加工过程中的材料去除模型。以SiC工件为加工对象,以磨抛压力、磨具转速、磨料浓度等工艺参数为影响因素完成单点磨抛加工验证实验,对磨抛加工表面材料去除轮廓进行表征。实验结果表明,建立的材料去除模型与实际材料去除深度的误差范围为4.68%~8.22%,材料去除深度与磨抛压力、磨具转速和磨料浓度成正相关,所建模型能够较好地预测弹性磨抛加工材料去除行为。

集成电光频率梳研究进展

摘要:光学频率梳是由一系列离散且等间隔分布的频率成分所组成的光谱结构,作为光谱分析的天然刻度尺,其已广泛应用于光谱学、精密测量、光通信、传感等多个领域。光学频率梳根据其产生技术可分为基于锁模激光器的光学频率梳、克尔微腔光学频率梳、电光频率梳。电光频率梳由于其频率间隔可调、梳齿功率较高、可实现微波到光波的转换等优势,得到了充分发展。但传统电光频率梳的产生器件存在体积大、功耗高的缺点,限制了其进一步应用。随着微纳加工技术的不断发展,越来越多的材料应用于片上集成光学器件,包括硅、氮化硅、氮化铝、磷化铟、铌酸锂、砷化铝镓等。集成电光频率梳器件具有体积小、功耗低等优势,是构建光电集成芯片的重要器件。文中旨在对集成电光频率梳的研究现状进行综述,首先介绍光学频率梳的类型,并详细论述电光频率梳的产生机制;其次介绍产生集成电光频率梳的材料平台、相应的光梳性能指标及其应用;最后基于目前集成电光频率梳领域存在的问题,对未来的研究趋势做出展望。

石墨烯单晶晶圆的化学气相沉积外延生长

摘要:高质量石墨烯单晶晶圆的可控生长一直是石墨烯制备领域的发展前沿, 被视为实现石墨烯高性能电子与光电子器件应用的关键支撑材料. 化学气相沉积技术由于具有制备石墨烯薄膜质量高、可控性好、可放量等优点, 逐渐成为石墨烯单晶晶圆材料的主流制备方法. 为了保证石墨烯晶圆的单晶性, 单晶催化剂衬底的设计与石墨烯外延生长过程的调控至关重要. 本文系统回顾了近几年来金属、半导体以及绝缘衬底上石墨烯单晶晶圆制备的研究进展, 重点探讨在不同类型的单晶衬底表面, 石墨烯晶畴取向的控制策略与内在机制, 并介绍了石墨烯晶圆材料在规模化制备方面的最新成果, 最后对石墨烯单晶晶圆制备领域未来的发展方向进行了总结和展望.

二维材料催化剂在甲烷选择氧化中的应用

摘要:二维材料因其高比表面积和可调电子结构,在提高催化效率、选择性和稳定性方面展现出显著优势,其催化甲烷转化为高附加值化学品对能源可持续利用和环境保护具有重要意义。本文综述了二维材料在甲烷低温选择性氧化中的应用进展,对甲烷氧化时C—H键断裂的两种机制进行概述,列举了几类典型的二维材料(如石墨烯、过渡金属硫化物、MXenes、MOFs、金属氧化物等)及其合成方法,重点探讨了这些材料掺杂金属活性位点催化剂在不同氧化剂(如H2O2、H2+O2、O2和CO+O2)下进行甲烷选择性氧化的催化性能,强调了二维材料在活性位点调控、反应路径优化等方面的作用。最后,对二维材料在解决甲烷活化难题、推动能源技术进步方面的潜力、挑战及未来发展方向进行了展望。

基于电场驱动微3D打印复合增材制造银/铜/镍基金属网格透明天线

摘要:金属网格透明天线在5G/6G 通信、智能驾驶、可穿戴电子等领域应用广泛。然而随着通信技术的快速发展,透明天线的迭代升级速度加快,当前高性能金属网格透明天线的低成本、快速、灵活制造是制约其产品设计、性能验证以及商业化应用最大的技术瓶颈。针对这一挑战性难题,提出一种银/铜/镍基复合金属网格透明天线,具有高导电性、低导体损耗的优势;提出了一种基于电场驱动微3D 打印的复合增材制造方法实现多材料复合金属网格微结构的灵活快速制造。该技术通过电场驱动喷射沉积微3D 打印实现任意形状导电图案的灵活制造,并结合电镀的体成型特点实现高性能复合金属天线的快速制造。通过实验揭示了打印、电镀工艺参数对金属网格精度和质量的影响及规律。基于提出的方法及优化的工艺参数,设计并制造了中心频率2.45 GHz 的透明微带天线,线宽20 μm,周期500 μm,方阻0.29 Ω/sq,透光率78%,实现了2.24 dB 的峰值增益和38.26%的辐射效率。结果表明,该方法通过成型银/铜/镍结构,克服了传统工艺制造的金属网格透明天线方阻高、增益和辐射效率低的问题,克服了制造存在的成本高、效率低(如光刻)或分辨率低(如喷墨打印)的问题,在高性能透明天线快速迭代开发上具有显著优势,具有工业化应用前景。