油污处理新材料:石墨烯基超疏水材料的研究进展

摘要:超疏水材料以其出色的防渗透性和自清洁特性,为油水分离和污染物吸附等领域提供了新的解决方案。但在实际应用中,超疏水材料在疏水性、稳定性和经济性等方面仍面临诸多挑战。本研究简述了超疏水表面的原理,回顾了石墨烯基超疏水材料的特性及其在油水分离、污染物吸附等领域的应用现状,详细介绍了超疏水材料制备技术的最新研究进展,涵盖了层层自组装法、刻蚀法、涂覆法和沉积法等,并重点分析了不同宏观结构对材料油水分离性能的影响。分析表明,未来研究应着力于优化材料结构设计以提高疏水性能,开发低成本规模化制备工艺,同时增强材料的环境稳定性,旨在推动石墨烯基超疏水材料在油污处理领域的更深层次应用,为生态环境保护和可持续发展提供理论支持和技术指导。

氟化石墨烯的理化性能、制备改性及摩擦学研究进展

摘要: 氟化石墨烯(FG)作为1种石墨烯衍生物,兼具石墨烯材料低剪切、高承载的力学性能以及氟化碳材料独特的理化性能. 相较于其他固体润滑材料,FG在极压性与减摩抗磨性等方面表现出了巨大的性能优势,成为当前固体润滑领域研究的热点材料. 本文中梳理总结了近年来FG在制备方法、修饰改性、分散稳定性、润滑机制与润滑应用等方面的研究进展以及在应用过程中存在的主要问题,并对未来FG在摩擦学领域的主要研究方向与应用前景提出了一些建议和展望.

非钢制关节轴承制造材料研究进展

摘要:随着对关节轴承性能要求的不断提高,寻找新材料替代钢材制备高性能的关节轴承已经成为一个重要研究方向。对非钢制关节轴承内外圈材料及其处理工艺、衬垫和涂层材料进行了详细介绍,针对非钢制关节轴承内外圈材料存在铝合金加工难,钛合金成本高和自润滑层存在摩擦磨损性能较低的问题,提出具有优异摩擦性能,力学性能好、耐腐蚀、易加工的内外圈材料和制备工序简单、低摩擦、高寿命的自润滑层材料是未来非钢制关节轴承材料的发展方向。

磁力轴承——过去、现在和未来

摘要:磁力轴承是集电磁学、转子动力学、传感技术、控制工程等学科知识为一体的典型机电一体化产品,在高速、洁净、低功耗、低振动等应用场景具有机械轴承无法比拟的优势,但同样存在诸多技术难点。基于磁力轴承的发展历程,重点对磁力轴承的类型、工作原理、控制算法、控制硬件进行了综述和分析;介绍了磁力轴承功率放大器技术、控制技术、监测技术,以及设计、制造、系统集成等方面的关键技术;对磁力轴承目前在高速电动机、透平机械、人工心脏、储能飞轮、磁悬浮推进器、磁悬浮高速电主轴等方面的应用情况进行了梳理;提出了磁力轴承承载力、精度及可靠性、跌落保护、环境适应性、标准化、成本等面临的问题,并预测了磁力轴承的未来发展趋势。

高分子流变在液态金属柔性导体中的影响与研究进展

摘要:自21世纪初以来,由于对可穿戴设备、软体机器人和智能织物的需求不断增加,柔性电子得到了快速发展。在这种情况下,镓基液态金属(LMs) 因其优异的导电性、化学稳定性和生物相容性而在柔性电子领域受到广泛青睐。然而,室温下LMs 作为液体难以控制形貌和形状,限制了它的直接利用。将LMs 分散到高分子基体中形成液态金属高分子复合材料(LMPCs),则表现出独特的导热、导电、机械和制备性能。因此,这类新兴的软多功能复合材料在可穿戴设备、可拉伸电子产品、软机器人和超级电容器等现在技术中被广泛应用。为更有效地制备和发展这些独特的复合材料,有必要了解它们的流变行为。本文总结了近年来对LMPCs 流变行为的研究进展,主要讨论了不同高分子基体的LMPCs 的流变行为对其机械性能和导电性能的影响,并指出该领域所面临的机遇和挑战。

双层范德华磁性材料的理论研究进展

摘要:二维范德华磁性材料因其独特的物理特性已成为下一代自旋电子器件的重要候选材料, 尤其在双层磁性材料中, 多样化的堆叠构型诱导出可调控的磁序和丰富的量子现象. 基于第一性原理计算, 研究人员能够系统预测和设计新型磁性堆叠结构. 随着人工智能的快速发展, 高通量计算与深度学习为双层磁性材料的探索开辟了新途径.本文首先讨论了层间滑移与转角对磁序和物态的调控机制, 分析了层间耦合在磁电耦合、非共线自旋态及磁斯格明子形成中的关键作用. 随后, 介绍了高通量计算与深度学习在加速磁性材料堆叠设计中的关键应用. 最后, 对该领域面临的挑战进行了展望, 并提出了未来可能的发展方向.

紫外光固化抗菌涂料的研究进展

摘要:涂料常用作为保护材料,但由于不同使用环境的影响,微生物沉积不可避免,易导致涂层磨损甚至破坏,因此抗菌涂料在保护基材和减少材料浪费中起着关键作用。本文简要介绍了涂料和紫外光固化技术,回顾了抗菌涂料的优势与不足。根据抗菌剂在光固化涂料中的引入方式,涂料可分为结构型和共混型两类。文章详细讨论了近年来常用的抗菌成分、合成与改性方法及其抗菌效果,并分析了涂层的其他性能(如耐磨性、抗氧化性、防污性)及潜在应用场景。本综述为理解抗菌紫外光固化涂料提供了全面视角,并为涂层合成及性能提升提供了参考,展望了其未来应用前景。

质谱流式技术用功能微纳米材料研究进展

摘要: 质谱流式技术(mass cytometry,MC)是一种新兴的生物分析技术,该技术通过质谱流式细胞仪(CyTOF) 中电感耦合等离子体飞行时间质谱(ICP-TOF-MS) 分析仪进行检测,其中作为质量标签的功能微纳米材料可同时标记、测量多达50 种生物标志物,因此该技术能够在单细胞水平识别、量化细胞系统的各种参数。随着新材料技术的发展,通过CyTOF 获得的信息范围不断增加,而其中典型的功能微纳米材料主要包括金属螯合聚合物(metal chelating polymers,MCP)、金属纳米颗粒( metalnanoparticles,MNP)和聚合物微球等。介绍、总结了这几种功能微纳米材料作为质量标签试剂的主要性能、特点和研究现状,并对其未来的发展方向做了简单评述,以助力质谱流式技术的发展。

国产LTCC材料微波基板特性分析

摘要:为了探究国产低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC)材料的工程应用前景,促进LTCC材料国产化进程,文中从工程应用的角度出发,使用国产LTCC材料制作了微波基板并进行了相应的测试和研究。研究内容主要包括国产LTCC材料的匹配性能以及基于国产LTCC材料的微波基板的性能和可靠性。研究结果表明,国产LTCC材料的匹配性能满足要求,基于国产LTCC材料研制的微波基板的性能和可靠性与基于进口LTCC材料研制的微波基板相当,满足X波段T/R组件技术要求。

人工智能在先进材料研发中的应用

摘要:综述了人工智能(artificial intelligence,AI)在材料成分与结构设计、性能预测、合成优化及工业实践中推动材料研发从经验试错向智能设计范式转型的前沿进展。通过融合数据驱动方法、物理嵌入建模与自主实验系统,AI 实现了跨尺度性能高精度预测、极端性能材料的逆向设计、合成工艺智能优化及缺陷无损检测等,显著缩短了研发周期并突破了传统试错研发周期长、实验成本高且难以系统逼近材料性能极限等瓶颈。归纳了AI 在稳定晶体高效筛选、辐射制冷材料定向开发等典型案例中的利用晶体图神经网络高效筛选大量稳定化合物,以及通过深度生成模型实现性能创纪录的辐射制冷材料逆向设计等突破,阐述了少样本学习、迁移学习及物理机理融合等技术对数据稀缺和多尺度建模等挑战的应对方案。未来,AI 将推进材料研发向数据驱动、自主决策和智能迭代的高阶范式加速跃迁。