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具有生物活性的多聚磷酸盐材料在骨修复中的应用：基础、进展与挑战

具有生物活性的多聚磷酸盐材料在骨修复中的应用：基础、进展与挑战

摘要：随着人们对骨修复和组织工程支架材料研究的深入，功能性骨科生物材料应运而生。无机多聚磷酸盐（polyphosphate, polyP）是一种具有高能磷酸键的聚合物，存在于成骨细胞和血小板中，其降解产物如磷酸根离子和产生的能量可以参与骨再生和代谢。受此启发，人们将polyP开发为新型骨修复材料，包括非晶态和结晶态两种结构，在体内外的实验研究都取得了丰富的成果。本文综合阐述了这种独特的能量自给型生物材料的生理功能、材料设计、制备方法、生物学效应及相关机制的进展，为其在骨修复中的应用提供依据。本文也同时讨论了polyP材料面临的挑战和争议，以期推动其临床转化。
医疗 2024年11月08日
超高速激光熔覆制备耐腐蚀涂层研究进展

超高速激光熔覆制备耐腐蚀涂层研究进展

摘要：首先总结了涂层材料元素组成对耐腐蚀性能的影响；其次，从钝化膜、显微组织、位错、低角度晶界、热腐蚀动力学等几个方面总结了其与耐腐蚀性的联系；第三，综述了EHLA与场外辅助技术结合对所制备涂层耐腐蚀性的影响；最后，总结和展望了超高速激光熔覆所制备涂层耐腐蚀性能的强化方法。
新材料 2024年11月08日
可用于生锈基材的自修复防腐涂料

可用于生锈基材的自修复防腐涂料

摘要：目的制备具有自修复功能、可用于海洋环境中腐蚀金属部件的涂料。方法采用原位聚合法制备了以桐油为囊芯、脲醛树脂为囊壁的微胶囊，并将其添加于带锈防锈涂料中，然后将涂料涂覆在生锈的马口铁上。利用扫描电镜、能量色散谱仪、傅里叶变换红外光谱、扫描开尔文探针、热重分析和电化学阻抗谱等测试手段，对微胶囊和涂层的形貌、自修复性能和防腐性能进行表征。结果桐油被脲醛树脂包裹，制备出的微胶囊形貌良好，微胶囊的平均粒径为(47.37±9.41) μm，微胶囊对桐油的包覆效果良好，囊芯（桐油）的质量分数高达81.57%。含有20%（质量分数）微胶囊的涂层具有良好的自修复性能和耐腐蚀性，被划伤的涂层能够在24 h 内完全自修复，通过对涂层的扫描电子观测和扫描开尔文探针可确认划痕区域是涂层自修复实现的，并且涂层能够长时间抵抗腐蚀。结论微胶囊可显著延长涂层的使用寿命，这种自修复技术有望在防腐涂料系统中得到应用，而且该涂料可直接应用于生锈的金属表面，降低了在复杂应用环境中涂覆金属部件的成本。
钢铁 2024年11月08日
四川盆地深层页岩气钻井关键技术新进展及发展展望

四川盆地深层页岩气钻井关键技术新进展及发展展望

摘要：四川盆地页岩气资源丰富，目前深层页岩气已成为该盆地天然气增储上产的重点领域，但随着埋深增加和构造背景变化，地质工程条件将更加复杂，钻井过程中将面临井漏风险高、井下工具高温易失效、水平井轨迹控制难度大等技术难题。为此，在系统分析已完钻井实钻数据的基础上，依据深层页岩气区块地质工程特征，系统梳理了影响安全优快钻井的关键技术难点，形成了以地质工程一体化导向技术、钻井提速技术、防漏治漏与复杂防治技术为主体的深层页岩气安全优快钻井关键技术系列。研究结果表明：①以精细地质建模优选地质工程“双甜点”、实时靶体追踪为主的地质工程一体化导向技术，实现了地质目标的精准优选和精确追踪；②以“高效PDC 钻头选型＋个性化优化＋大扭矩螺杆”高效破岩技术、“MSE ＋ CCS”参数实时优化技术、油基钻井液地面降温＋高温旋转导向技术为主的钻井提速技术，实现了页岩气钻井提速提效；③以井壁稳定性评价、裂缝性漏层识别、井漏与复杂防治为主的复杂防治技术，从源头降低了井下漏失和卡钻风险。结论认为：①形成的深层页岩气安全优快钻井技术，显著提高了机械钻速和铂金靶体钻遇率，在现场规模化推广应用200 余口井，单井平均钻井周期降低42.7%，钻井提速效果显著，有力支撑了深层页岩气效益规模开发；②深层页岩气钻井将聚焦“地质工程一体化、水平段一趟钻、防漏治漏及智能钻井决策”等方面的技术攻关。
石化 2024年11月07日
镁二次电池负极材料的研究综述

镁二次电池负极材料的研究综述

摘要： 随着经济社会的快速发展和工业化进程的快速推进，能源及储能设备的需求日趋增长。传统的锂离子电池虽然在一定范围内得到了应用，但是其资源匮乏、成本高和安全性差的问题制约了锂离子电池在大规模储能领域的进一步发展。 在后锂离子电池时代，镁二次电池因其资源丰富、低成本、轻量化、高安全性、 高能量密度等优势，有望应用于大规模储能领域。负极是镁二次电池发展和应用的关键因素，而今，镁二次电池仍处于研究初步阶段，其中负极材料的选择、优化及性能提升策略尤为重要。综述了现阶段常见的镁二次电池负极材料，包括纯镁负极材料、合金负极材料、嵌入型负极材料、界面膜改性负极材料等，分析了不同类型负极材料的优点、应用现状、匹配性问题、最新研究进展、潜在发展趋势等。最后，结合已有的研究成果，展望了镁二次电池负极材料未来的研究重点和策略。
新能源 2024年11月07日
超声滚压表面复合强化研究综述

超声滚压表面复合强化研究综述

摘要：超声滚压技术通过位错的湮灭和产生将晶粒细化至纳米级，提高了材料硬度和耐磨损等性能。探讨了如何进一步提升材料的使役性能，通过将超声滚压与其他处理技术相结合形成复合加工工艺，克服单一超声滚压处理工艺的局限性，如超过塑性变形的极限或过度强化带来的起皱、开裂和压溃等。超声滚压表面复合强化技术作为特种复合加工工艺，在零件高性能表面制造中具有明显优势。根据超声滚压在复合工艺中的位置顺序，分别介绍了超声滚压前端强化、同步强化和后续强化3 种加工类型。超声滚压前端复合加工技术主要包括超声滚压复合物理气相沉积技术和超声滚压复合离子注入技术等。在超声滚压同步强化方面，讨论了声电耦合和温度场辅助超声滚压对变形层厚度和摩擦磨损性能的影响。在超声滚压后续强化方面，介绍了涂层复合超声滚压技术，讨论了它对涂层裂纹、孔隙以及表面粗糙度的影响。此外，分析了超声滚压对复合强化过程中材料微观组织演化和塑性变形的作用机制，总结了这些技术在改善表面强化效果和满足复杂服役要求方面的研究现状。最后，展望了超声滚压复合强化技术的应用前景和发展方向，强调了它在提高材料使役性能方面的研究价值和目标。
复合 2024年11月07日
3D打印多孔钛金属支架的数字化设计及分析

3D打印多孔钛金属支架的数字化设计及分析

摘要：目的：设计3D打印多孔钛金属支架并通过有限元分析找出满足大孔径和高抗压强度的结构设计方案。方法：利用计算机Autodesk Inventor软件，设计15种不同孔隙结构的单元钛合金支架模型（5种类型单元体结构，分别为仿钻石-60°、仿钻石-90°、仿钻石-120°、正四面体和正六面体，每种类型单元体结构各有3 种孔径，分别为400、600、800 μm）及其15 种圆柱体模型（直径20 mm、高度20 mm），通过Autodesk Inventor 软件进行有限元分析，简单模拟膝关节处受力类型及大小，转化成Mises等效应力、安全系数及形变位移的比较，分析数据，筛选出大孔径、高抗压强度的设计模型。结果：5种不同孔隙结构的单元结构模型在安全状态下，正向受力时，除正四面体外随孔径增大而最大受力减小；侧向受力时，各单元结构随孔径增大而最大受力减小；扭转受力时，仿钻石-60°和正四面体结构体随孔径增大而最大受力减小，仿钻石-90°结构体随孔径增大而最大受力增大，而仿钻石-120°和正六面体单元结构随孔径增大基本上无变化。在3种受力条件下，所有单元结构随孔径增大而形变位移增大。5种不同单元结构圆柱体模型分别在3种受力时，孔径越大，形变位移越大，Mises等效应力越大，安全系数变化同Mises等效应力相反。综合抗压能力由强到弱的顺序为：正六面体＞正四面体＞仿钻石-120°＞仿钻石-90°＞仿钻石-60°，并且每种类型圆柱体模型中孔径越小，抗压强度越大。结论：孔径大小和孔隙形态是影响支架抗压强度的重要因素。随着孔径（400、600、800 μm）的增大，各结构的强度均有所降低。正六面体、正四面体和仿钻石-120°结构模型能够满足大孔径和高抗压强度的条件。
医疗 2024年11月07日
聚氨酯涂层的疏水改性研究进展

聚氨酯涂层的疏水改性研究进展

摘要：聚合物涂层具有成本低廉、易于制备、使用方便、种类丰富等优点，被广泛用于运输和基础设施等领域金属材料表面的防腐防污。其中，聚氨酯(PU)是一种具有良好机械性能、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性等优异性能的聚合物材料。然而传统PU涂层的耐水性不佳，严重影响其在潮湿环境下的稳定性和使用寿命，因此对PU涂层进行疏水改性以增强其耐水性成为了具有广泛应用前景的研究方向。本文总结了用于PU涂层疏水改性的方法和研究进展，并对其进一步的应用前景进行了展望。
新材料 2024年11月07日
钢铁表面有机涂层的耐蚀与摩擦性能的研究进展

钢铁表面有机涂层的耐蚀与摩擦性能的研究进展

摘要：钢铁材料由于其优异的力学性能广泛应用于各个领域，然而钢铁的腐蚀失效一直是人们困扰的问题。有机涂层因其优异的结合力、简单的制备工艺和出色的长期防腐性能常用于钢铁表面的腐蚀防护。有机涂层中材料种类、填料取向、改性方法等对涂层腐蚀性能和摩擦性能都有一定的影响。综述了近年来钢铁表面有机涂层耐蚀与摩擦性能的研究进展。首先从物理阻隔、牺牲阳极的阴极保护、自修复技术和超疏水技术4 种提高有机涂层耐蚀性的方法入手，阐述了各种方法的基本原理，探讨了4种方法所制备的用于钢铁表面防护的有机涂层的防腐性能，并对目前各种方法所制备的有机涂层存在的问题以及改善措施进行了分析。接着主要从掺杂填料的角度，探究了不同填料对钢铁表面有机涂层摩擦性能的影响，提出了润滑相/增强相协同作用、软硬协同作用和自润滑微胶囊3 种提高有机涂层摩擦性能的策略。最后总结了目前钢铁表面有机涂层面临的一些挑战，并对钢铁表面有机涂层的发展方向进行了展望。
钢铁 2024年11月07日
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