高灵敏、强粘附性导电水凝胶的制备及在柔性传感中的应用

摘要:导电水凝胶由于优异的韧性与生物相容性,在人机交互、电子皮肤领域有良好的应用前景,然而在实际的应用场景中为了得到准确响应的信号则需要更优异的粘附性和灵敏度。本工作以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)共聚制备了导电水凝胶材料,该水凝胶在紫外光照条件下通过巯基攻击碳碳双键快速聚合。其对猪皮肤的粘附强度达到525kPa,对铝片的粘附强度高达817kPa。区别于传统的制备方法,本工作在不添加任何导电填料的条件下所制得水凝胶的电导率达到1.08S/ m,且灵敏度因子(GF)达到9.28,避免了因导电填料分散不均而导致的力学性能差且灵敏度不高的问题。此外,该水凝胶有良好的抗冻性,即使在-60℃的条件下仍能正常工作。得益于高灵敏度和强粘附性,P(AMPS-co-AM)水凝胶可组装成柔性应力或应变传感器精确地检测人体不同部位的微小与大幅度动作,具有准确响应性和良好稳定性,在电子皮肤及柔性可穿戴设备领域有很大的应用潜力。

智能微/纳米容器的制备及其防腐应用研究进展

摘要:智能涂层一直是涂层领域关注的重点。微/纳米容器在智能涂层中的主要作用是容纳缓蚀剂或活性剂的特定器皿,其设计和制备对于智能涂层的应用起到了十分关键的作用。本文在综合国内外文献基础上,对四种典型的微/纳米容器即埃洛石纳米管、介孔二氧化硅、类双层氢氧化物和分子筛的制备和应用进行了讨论,还重点介绍了这四种微/纳米容器在防腐领域的应用和研究进展。并指出了微/纳米容器体系构建、制备工艺优化以及在防腐应用中的发展前景。

液态金属科技与工业的崛起:进展与机遇

摘要:常温液态金属及其衍生材料是近年来异军突起的新兴功能物质,该领域取得了一系列突破性发现,催生出诸多全新的材料创制与应用,被视为人类利用金属的第二次革命。本文扼要介绍了液态金属物质科学领域涌现出的若干典型进展、基础问题与工业应用范例,剖析现象背后的科学规律。关键词:液态金属;新材料;颠覆性技术;新工业;先进冷却;印刷电子;生物医学材料;柔性机器人

晶格结构可打印性研究现状

摘要:晶格结构因其复杂多变的结构呈现出多种优异的电、磁、声学、热学和机械性能,在航空、航天、汽车、建筑和生物医学行业显示出较大的市场前景,而晶格结构的制造难度大是制约其快速发展的一大难题,增材制造技术为晶格结构制造带来了便利。本文主要总结分析了晶格结构的设计、打印原材料和打印过程中参数对结构可打印性的影响,分析得出晶格结构的可打印性受晶格类型、相对密度、支柱倾斜度、粉末类型和打印参数的影响,最后提出了提升晶格可打印性的未来发展方向。

发光纤维的研究现状及应用

摘要:随着环境污染和能源危机的日益严峻,发光纤维的研究与应用引起广大科研人员的关注。发光纤维不仅具有普通纤维良好的机械性能,还具有可发光、环境友好性、生物相容性、抗老化性、以及可持续发光等诸多优点。发光纤维主要分为荧光纤维和夜光纤维两类,而夜光纤维又可以进一步分为自发光和蓄光纤维。发光纤维可以通过吸收外界能量-储存能量-散发出光子这一周而复始的过程实现发光。发光纤维的使用可缓解资源匮乏的问题也符合我国节能减排的需求。通过对发光纤维的分类及发光机理、制备方法以及应用等方面代表性文献进行了梳理和总结,以期为发光纤维的深入研究提供一定的理论支持。

稀土基低温磁制冷材料的研究进展

摘要:低温制冷技术在气体液化和储存、航空航天、空间探测及低温科研等领域发挥着极其重要的作用,基于磁热效应的磁制冷技术相较于传统气体压缩/膨胀制冷技术具有绿色环保、高效节能的优势,被认为是最具潜力的新型制冷技术之一。长久以来,探索并获得具有合适工作温区、大磁熵变、宽制冷温跨、大制冷能力以及大绝热温变的磁制冷材料是持续不断的研究目标。综述了应用于低温区的稀土基二元、三元金属间化合物及稀土基钙钛矿氧化物磁制冷材料的研究进展,并对低温磁制冷材料的发展方向进行了展望。

航空发动机和工业燃气轮机热喷涂热障涂层用金属黏结层:回顾与展望

摘要:超音速火焰喷涂制作的金属黏结层加料浆喷涂制作的柱状晶结构陶瓷隔热层被视作新一代航空发动机和燃气轮机用热喷涂热障涂层,其中采用的MCrAlY 金属黏结层正朝着长寿命、低成本、适用于新燃料的方向发展。本文综述近年来航空发动机和燃气轮机热端部件热障涂层用MCrAlY 金属黏结层研究进展,并对涂层的结构设计与成分设计进行探讨。

摩擦纳米发电机在收集蓝色能源上的应用与研究

摘要:为了减少碳排放,保护生态环境,人们对海洋资源的开发和研究愈发深入, 可再生能源收集技术是该领域研究的重点。其中,摩擦纳米发电机是利用接触电气化现象的最有前途的机械能收集器之一,其具有可利用的机械能资源丰富、材料可得性和可选性广、器件结构相对简单、加工成本低等诸多优势。最近10年,世界各地研究人员在这一领域的研究取得了巨大进展。本文综述了近年来应用于摩擦纳米发电机(TENG)上的各种新型摩擦电材料,介绍了摩擦电材料的选取规则,并总结了对摩擦电材料进行物理表面修饰、化学表面修饰和其他相关改性方式,最后归纳了用于收集蓝色能源的摩擦纳米发电机装置的仿生结构的设计研究进展,并对未来的应用和发展方向进行了展望。

基于聚二甲基硅氧烷弹性体的摩擦电纳米发电机的研究进展

摘要:随着全球气候变化与环境污染问题日益严峻,可再生能源技术越来越受到关注。摩擦电纳米发电机(TENGs)可以将机械能转为电能,是重要的能量收集技术之一。TENG由于成本低、效率高且输出功率大,被广泛用于微纳电源、自供电传感器、大规模海洋能量收集和高压直接电源等领域。TENG的输出性能主要取决于摩擦电材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于具有良好的柔韧性、生物相容性及负极性是优异的负摩擦电材料。文中综述了PDMS作为负摩擦电材料的优势,探讨了PDMS的物理改性或化学改性对TENG性能的影响,并深入分析了PDMS基TENG的应用及存在的问题。

新型高温高熵合金材料研究进展

摘要:高熵合金是一类新型金属材料,对其研究目前已发展成为涉及材料、物理、化学、力学和计算科学等多学科交叉融合的前沿方向,尤其是近10年来出现的具有高强度、高硬度、高耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性等性能特点的高温高熵合金,在推动高温防护领域的材料科学创新发展与工程化应用方面具有重要意义。综合阐述了高温高熵合金材料研究领域取得的一系列科技成果,包括高温高熵合金材料的定义、形成机理、材料体系设计和综合性能等;分析了高温高熵合金材料极端服役环境的复杂性、材料计算设计及其性能的相关性,总结提出高温高熵合金材料研究领域的十大科学问题,为高温高熵合金材料的未来发展提供参考。