难熔高熵合金力学性能的研究进展

摘要:相比传统合金,高熵合金在力学性能方面表现出色,是近年来合金研究的一个热点方向。难熔高熵合金主要由难熔金属元素组成,其强度高、耐高温,因而在极端环境下应用的潜力巨大。但目前难熔高熵合金还存在着强塑性不匹配、加工性能差等问题,调控难熔高熵合金的微观结构进而改善其强塑性是研究的重点。综述对比了近年来难熔高熵合金的不同制备方法对其性能的影响;探讨了调控金属元素和非金属元素对其微观组织和力学性能的影响,并调研了热机械加工工艺对难熔高熵合金的力学性能影响。

天然层状超材料的面内双曲声子极化激元研究进展

摘要:在纳米尺度上实现电磁场传播的精确调控,对光学器件的集成化、小型化以及光子芯片的开发均至关重要,也是纳米光子学关注的核心问题。声子极化激元是一种光子与晶格振动耦合产生的具有半光半物质性质的电磁波模式。近期,在天然层状超材料面内发现的双曲声子极化激元,表现出类似射线的传播形式、较大的波矢和高的局域场强,因而在光场调控方面受到极大关注。因此,详细阐述了双曲声子极化激元的物理机制,包括极化激元介电方程、双曲色散关系以及方位角和开口角作用关系,并进一步阐述了双曲声子极化激元的传播特点、聚焦机制、可调性和光学拓扑转变方法,最后总结展望了基于天然层状超材料的面内双曲声子极化激元的特点及发展趋势,为声子极化激元发展及其纳米光子学应用提供帮助。

类液体表面的特性、构建与应用

摘要:类液体表面是一种由极度柔性分子链修饰的表面. 室温下, 修饰的柔性分子链能够自由旋转运动, 赋予表面类似液体的超润滑特性. 几乎所有的极性和非极性液体在类液体表面上都不易黏附, 可滑动脱落且无残留. 区别于传统的超疏水/油表面, 类液体表面的构建不依赖于基底表面的粗糙微结构, 具有更加稳定的动态去润湿性. 通过简单的共价接枝或者与常见聚合物基涂层结合的策略, 可以直接在各种平坦基材表面构筑类液体涂层. 近年来, 类液体表面日益受到关注, 在微观无损输运、抗污防垢、抗冰、油水分离和微流控等不同领域崭露头角. 本文阐述了类液体表面的基本原理和构建方法, 介绍了类液体表面最新的应用研究进展, 并展望了未来潜在的研究方向.

基于碳纳米管涂装的超疏水表面及性能研究

摘要:为了实现绿色环保的方式制备超疏水表面,采用碳纳米管(CNT)涂装与 SLM-3D打印结合的方式制备金属基底的超疏水表面。利用扫描电子显微镜和表面成分能谱分析进行表征,发现碳纳米管成功涂装至3D打印的类水稻沟槽结构上,并呈现出团簇结构。碳纳米管团簇与试样表面的沟槽结构形成了两级结构特征,无需氟硅烷等含氟物质修饰便获得超疏水特性,其接触角为153.1°,滚动角为8.2°。对碳纳米管涂装和氟硅烷修饰这两种方式制备的试样表面进行耐腐蚀性能、黏附性能、机械性能等测试。结果表明:碳纳米管涂装的超疏水表面不仅具有优异的耐腐蚀性能,而且表面黏附力极小,仅为23.2μN。碳纳米管涂装的试样表面经过线性磨损280cm后,接触角依然在150°以上。采用3D打印结合碳纳米管涂装的超疏水表面抗破坏力强,疏水功能稳定。

NiTi 形状记忆合金的功能特性及其应用发展

摘要:NiTi 形状记忆合金(shape memory alloys, SMAs)作为一种智能材料,具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性,被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域。其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢复原形状,且其远大于常见金属可恢复的弹性应变。形状记忆效应则是温度激励下奥氏体和马氏体两相的相互转变,根据宏观变形分为单程、双程和全程形状记忆效应。而NiTi SMAs 的生物相容性体现在低弹性模量和低生物毒性等方面,可应用于正畸、矫正、心血管支架等医疗器件。为充分发挥NiTi SMAs 的功能,研究者们不断开发NiTi SMAs 相关的智能结构。本文简要综述了近年来研究和发展 NiTi SMAs 的不同功能特性及其对应的智能结构典型应用,详细介绍和讨论了NiTi SMAs 的功能特性、关注问题和应用领域。同时,也对 NiTi SMAs 阻尼性能和储氢特性进行了阐述。最后,展望了NiTi SMAs 在各领域应用上尚需重点关注的问题:利用增材制造技术调控微观结构实现超弹性的稳定性提升;通过建立本构模型为形状记忆效应的稳定应用提供理论指导,并进一步优化结构实现形状记忆效应的宏观放大;提高NiTi SMAs 在生物环境里的耐腐蚀性和医疗应用推广。因此,推动NiTi SMAs 在不同应用领域的个性化和功能定制化,尚需大量的跨学科研究。

NiTi基形状记忆合金增材制造技术研究进展

摘要: NiTi基形状记忆合金具有优异的耐蚀性、生物相容性和形状记忆效应,应用非常广泛。增材制造技术能直接成形具有复杂形状的NiTi基形状记忆合金构件。目前可用于制备NiTi基形状记忆合金的增材制造技术有电子束熔炼、激光熔融沉积和选区激光熔炼。影响采用增材制造技术制备的NiTi基形状记忆合金性能的因素有增材制造工艺、化学成分和显微组织等。

高热导率材料的发展和应用

摘要: 概述了高热导率材料的分类、优缺点、制备方法和应用,包括陶瓷基封装材料、聚合物基封装材料和金属基封装材料。重点论述了金属基复合材料的应用和分类,金属层合板轧制工艺的研究,Cu/MoCu/Cu-Cu-MoCu-Cu( CPC)金属基层状复合材料的发展等。

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。

可生物降解聚合物物理发泡研究进展

摘要:对比传统的聚合物发泡材料,可生物降解聚合物具有绿色环保和持续性的优点,广泛应用于农业、食品包装、生物医药领域中。通过物理发泡工艺制备的可生物降解聚合材料除具有自身的特性外,还兼具轻量化、绝热性和缓震性等优点,是传统石油基聚合物泡沫材料的潜在替代品。然而,可生物降解聚合物普遍存在分子链结构单一、熔体强度低和制备成本高等问题,并且在物理发泡过程中易发生泡孔破裂或熔并,从而导致基体收缩,泡孔结构难以保持。基于可生物降解聚合物物理发泡工艺的机理,对不同物理发泡方法进行了分类,并针对各类工艺的特点进行了全方位的阐述。随后,围绕几种典型的可生物降解聚合材料进行了发泡行为及参数关系的讨论,介绍了不同材料对发泡工艺及发泡剂的选择依据,综述了发泡条件对膨胀倍率和泡孔尺寸的影响规律。此外,对多种可生物降解聚合物在发泡过程中存在的问题给出了相应的解决方案,介绍了可生物降解聚合物泡沫在食品包装、电子电器、生物医疗材料领域中的功能应用,总结了发泡工艺、聚合物结晶行为及改性方法对可生物降解聚合物发泡过程的影响。最后,指出了可生物降解聚合物泡沫在未来发展中的方向与挑战。

等离子物理气相沉积高熵合金涂层及组织性能

摘要:采用等离子物理气相沉积的方法在316L不锈钢表面制备了AlCoCrFeNi 高熵合金涂层,研究了喷涂距离和电流对高熵合金涂层物相组成、表面形貌、截面形貌、硬度、结合强度和耐磨性的影响。结果表明,不同喷涂距离和电流下,高熵合金涂层都主要由BCC、B2 和FCC相组成;随着电流或者喷涂距离增加,涂层中BCC平均晶粒尺寸先增后减。当喷涂距离为460 mm时,随着电流从1600 A增加至2000A,涂层平均摩擦系数逐渐增大,表面和截面硬度先减后增,涂层结合力和结合强度先增大后减小,涂层的磨损率先增加后减小;当电流为1800 A时,随着喷涂距离从420mm增加至500mm,涂层平均摩擦系数逐渐减小,表面硬度先减后增,截面硬度先增后减,涂层结合力和结合强度逐渐增大,涂层的磨损率逐渐减小。高熵合金涂层的磨损率与涂层表面硬度和内聚强度都有一定相关性。