黏结剂喷射打印技术研究现状与发展趋势

摘要:黏结剂喷射(binder jetting, BJ)是一种将液态黏结剂喷射到粉末材料层上,选择性黏结粉末成形,随后进行致密化处理的增材制造技术。近年来,BJ技术因其高效率、低成本、适用材料范围广而受到广泛关注和研究。在BJ打印过程中,粉末特性、黏结剂及其与粉床的相互作用、打印参数等因素对生坯质量和性能有至关重要的影响。此外,烧结过程是影响最终部件质量的关键因素之一。本文总结了BJ打印的影响因素,提出可借助机器学习辅助坯体质量和烧结收缩预测,实现控形控性。目前,BJ技术正在推向汽车、医疗器械等行业。未来,BJ技术大规模应用的关键在于提高生坯质量和精度、增强黏结剂与坯体的结合强度、优化后处理工艺等方面。

光与材料的交响:硫化锌基场致发光纤维

摘要:近年来,场致发光(EL)技术在智能可穿戴设备和视觉交互传感领域的应用引起了业界的极大兴趣。硫化锌(ZnS)基场致发光器件因其优良的发光性能、高稳定性和耐久性,已经成为众多应用场景和可视化交互平台的焦点。本文系统回顾了硫化锌基场致发光材料的性能,深入探讨了其发光机制、器件设计和应用研究,着重分析了硫化锌基场致发光纤维的最新研究动态,揭示了其在未来发展中的潜力与挑战。

可穿戴电子用前驱体型银墨水研究进展

摘要:可穿戴电子往往具有体积小、质量轻、柔韧性好等特点,而电极柔性化可以有效提高可穿戴电子佩戴时的舒适性、安全性和准确性。喷墨印刷技术作为一种新型的电子器件制造方法,具有成本低、精度高以及速度快等优点,是制备柔性电极的极佳选择。导电墨水的开发是印刷柔性电极中最为关键的一个环节,从根本上决定薄膜的印刷质量和功能。本文对适用于可穿戴电子的前驱体型导电银墨水的研究进行了综述,主要从墨水的关键组分银前驱体出发,重点关注了前驱体型银墨水的配制、后处理以及在可穿戴电子领域的最新进展,并对可穿戴电子用前驱体型银墨水的发展方向进行了展望。

聚合物先驱体转化陶瓷材料3D打印及其电磁波吸收性能

摘要:电磁波吸收材料在电磁污染、军事作战领域具有十分重要的意义。近年来,聚合物先驱体转化陶瓷(PDC) 由于其温和的制备条件以及优异的电磁波吸收、力学、耐温性、抗氧化性等性能受到研究者的广泛关注。为了实现PDC 复杂异型结构高精度成型,先进3D 打印技术逐渐在该领域得到广泛关注与应用。通过对先驱体聚合物的组成及结构进行设计和制备,能够得到具有宽频、高吸收或兼具多种功能的PDC 电磁波吸收材料,这为新型高性能电磁波吸收材料带来新的发展方向。本文首先对PDC 的结构特点及制备工艺进行了总结;之后,重点对PDC 的材料挤出3D 打印及光固化3D 打印研究进展进行了系统总结。最后,本文全面综述了PDC 在电磁波吸收领域的研究现状,并对未来发展方向提出展望,为今后PDC 吸波材料的研究提供了参考。

金属增材制造用粉末制备技术研究进展

摘要:粉末作为金属增材制造的关键原材料,其性能对增材制造成形件的质量和应用具有至关重要的作用。在这种情况下,介绍了目前金属增材制造用粉末的制备技术、基本原理、工艺参数及其对粉末性能的影响,包括水雾化、气雾化、超声波雾化、等离子体雾化、等离子体球化和离心雾化,并总结了金属粉末制备技术的特点、发展前景、主要挑战和可能的解决方案。

金属激光增材制造材料设计研究进展

摘要:激光增材制造被公认为是解决个性化、复杂化金属构件整体成形难题的有效技术手段。现有金属增材制造的研究主要从传统合金牌号出发,但基于平衡凝固过程设计的传统合金成分难以满足增材制造的非平衡冶金动力学特点,往往面临高裂纹敏感性、低韧低疲劳、各向异性等共性问题。因此,需要开展面向激光增材制造的新型材料成分设计研究,充分挖掘增材制造非平衡凝固特性的潜在优势与价值。本文综述了铝合金、钛合金、铁基合金、镁合金等不同材料现有合金牌号增材制造的技术瓶颈,以及面向增材制造的材料创新设计方法与新型合金及其复合材料发展的研究进展。最后提出了金属增材制造材料设计的未来发展趋势。

基于DNA纳米技术的晶体材料构建

摘要:纳米颗粒晶体在电学、光学、磁学等方面具有独特的性质与优越的性能,人工构建纳米颗粒晶体对于材料科学的功能突破和性能发展具有重要意义。DNA 由于其具有碱基互补配对的特性,可以用于构建各种纳米级结构、组装晶体并调控结构与组成,从而实现材料特定性能的定制。目前,DNA纳米技术构建的纳米颗粒晶体材料已经在催化剂、光学器件、半导体材料等方面实现了应用,表明其构建三维晶体作为普适的周期性分子支架的基本目标逐步实现。在这篇综述里,我们系统性地阐述了DNA瓦片、可编程原子等价物、DNA折纸三种重要DNA 纳米晶体构建技术的发展历程与最近的研究进展,并对利用DNA纳米技术构建晶体材料的未来发展方向进行了讨论。

金属材料表面超疏水涂层研究进展

摘要:金属材料普遍存在腐蚀现象,这限制了金属资源的综合利用。近年来,受到自然界超浸润现象的启示,超疏水涂层作为一种新型金属防护手段,已得到广泛应用。本文对超疏水表面的基础理论进行阐述,重点综述镁合金、铝合金、碳钢、钛合金表面超疏水涂层近期的发展状况,以期为开发新型功能材料,推动相关技术进步,促进多领域的交叉应用提供参考和指导。

稀土掺杂上转换发光材料的研究进展

摘要:上转换发光,一种呈现反斯托克斯位移特性的发光现象,主要通过稀土元素制备的材料来实现。本文深入探讨了稀土掺杂上转换材料的发光机理,概述了常用的制备技术,并全面评述了其在生物医学、防伪技术、信息存储等多个领域的现有应用,同时展望了其在工程领域的潜在应用前景。尽管上转换发光纳米材料在功能多样性方面表现出远超块状材料的显著优势,但其合成产率和发光效率仍存在挑战,处于相对较低水平。逐步攻克这些难题,将有助于进一步拓宽上转换发光材料的应用领域。

激光熔覆难熔高熵合金涂层研究进展

摘要:难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金,具有优异的高温力学性能、高温抗氧化性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀和抗辐照等综合性能,有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术,目前制备的高熔点难熔高熵合金存在成型尺寸较小、元素偏析严重以及密度大等问题,极大地限制了难熔高熵合金的发展和应用。激光增材成形技术以高能量密度激光束为加热源,通过计算机辅助设计与控制可实现金属材料“离散-堆积”成形过程,为突破难熔高熵合金的研究瓶颈提供了一条行之有效的途径。本文综述了近几年采用激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层(RHEACs)的加工特性、显微结构和性能特点。重点讨论了合金成分、加工工艺对难熔高熵合金涂层相组成、显微形貌以及显微硬度、耐磨损、耐腐蚀和抗氧化性能的影响,指出目前激光熔覆难熔高熵合金的研究现状、不足和挑战,旨在为后续的研究提供理论性指导,并对其未来的发展趋势进行了展望。