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基于深度学习和数字图像处理的晶界分割与修复

基于深度学习和数字图像处理的晶界分割与修复

摘要：通过综合应用深度学习与图像处理技术，对金相图像中晶界进行分割与修复，为晶粒度的准确评级提供基础。首先，通过采集并人工标注多样化的金相图像样本，利用U-net模型结合数据增强和合理的切割策略，提升模型的泛化能力和鲁棒性。其次，采用封闭晶界的数据集，增强模型的预测能力。第三，提出晶界匹配像素准确率这一新的评估指标，有效衡量了模型对晶界预测的准确性。此外，采用图像处理技术对提取到的晶界进行修复，进一步提高晶界线的完整性和连续性。这些方法的综合应用不仅提高了金相图像晶界分割的准确度，而且为材料微观结构的表征与性能评估提供了一种高效的技术手段。
新材料 2026年01月26日
高熵金属材料在氢环境中的脆性行为研究进展

高熵金属材料在氢环境中的脆性行为研究进展

摘要：氢脆广泛发生于各种金属及合金材料中，氢脆存在隐蔽性和时间滞后性，一旦发生往往带来灾难性事故，制约了金属材料在极端工况环境下的应用。研究发现，一些高熵合金（HEA）或多主元合金在力学性能、耐蚀性、抗氢脆性能等方面表现出超越传统合金材料（如钢、镍基合金、铝合金等）的性能特点，有望成为极端恶劣工况环境下装备用材料。在此基础上，对氢脆的机理和抗氢脆多主元合金领域的研究进展进行了综述。首先介绍了氢脆的概念，并梳理了几种金属氢脆机理，包括氢压理论、氢致局部塑性变形、氢增强解离、氢增强应变诱导空位、纳米空位聚合、氢促进位错发射等。随后，结合慢应变速率拉伸实验结果，梳理了影响多主元合金（尤其是高熵合金）抗氢脆性能的因素，包括氢含量、合金元素、微观结构、制备工艺、热处理工艺和实验条件等。最后，结合影响多主元合金抗氢脆性能的因素，提出通过优化制备工艺、改善热处理工艺和调整元素含量来提高CoCrFeMnNi 高熵合金的抗氢脆性能，以及采用机器学习辅助开发新的抗氢脆多主元合金的观点，可为抗氢脆材料的研发提供参考。
新材料 2024年11月13日
共晶高熵合金成分设计的研究进展

共晶高熵合金成分设计的研究进展

摘要：近年来，共晶高熵合金由于优异的铸造性能以及优良的强塑性匹配受到了广泛关注，然而，目前存在着开发共晶高熵合金效率过低的问题，共晶高熵合金的成分设计始终是一项挑战。针对这一项挑战，国内外学者开发了多种共晶高熵合金的成分设计方法来加快共晶高熵合金的开发速度，由最初的试错法，发展到后来的d轨道能级法、简单混合法、混合焓法、相图计算法以及机器学习辅助的方法等等。每种方法各有特点和局限性，本文对共晶高熵合金的成分设计方法进行了全面评述。
新材料 2024年09月06日
我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

摘要：氟化碳（CFx）是一种由碳质材料（ 如石墨、 石墨烯、碳纳米管等不同化学结构的炭材料）和氟化试剂在一定条件下发生氟化反应而形成的具有C―F 键的碳衍生物，由于多样的碳骨架和可控的极性C―F 键，使其具有化学稳定性、带隙可调性以及超疏水性等多种优异性能，是新型碳基材料研究热点之一。本文以氟化碳材料的结构和性质为基础，分别从化学能源、摩擦润滑和半导体等领域的应用综述了近年来我国氟化碳材料的基础研究现状和发展趋势。同时，还介绍了我国氟化碳材料的产业化进程，指出目前在民用领域受限的主要原因，提出了当前氟化碳在不同应用领域存在的问题和未来发展机遇，为氟化碳材料的进一步扩大生产和实际应用提供方向。
新材料 2025年01月09日
高分子材料3D打印应用与案例

高分子材料3D打印应用与案例

摘要：高分子材料3D打印是增材制造的重要部分，其3D打印方式较多，发展前景广阔。本文以高分子材料在3D打印领域应用为主，讲述了常用的三种高分子材料3D打印方式原理和实际应用案例，介绍了其他四种高分子材料3D打印方式原理及技术要点，了解了我国聚合物3D打印机向超大型高温型发展的动态以及3D打印丝材转向使用粒料节约材料成本，兼容多种高性能3D打印材料，让聚合物3D打印更好地为国民经济发展增添新动能。
新材料 2025年03月10日
超材料技术及其应用展望

超材料技术及其应用展望

摘要：超材料是一类利用人工结构作为功能单元构筑的新型材料，可实现自然材料无法获得的新性能，得到了世界各国的高度重视，被美国国防部列为六大颠覆性技术之一。本文从工程应用出发对超材料技术的形成和发展做了简单评述，总结了过去一些年超材料在几个典型领域，如隐身、电子元器件及机械减震系统中取得的若干重要突破，预测了可能导致颠覆性技术的几个方向，如超材料透镜技术、超材料全光调控技术，以及超材料与常规材料的融合等，并对超材料技术未来发展的难点和战略思路提出了建议。
新材料 2024年03月27日
用于新型冠状病毒检测的纳米材料及生物传感技术

用于新型冠状病毒检测的纳米材料及生物传感技术

摘 要: 新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)疫情大流行引起全球对此重大突发公共卫生事件 的高度关注。新型冠状病毒(SARS-CoV-2)经过多次突变, 出现传染速度加快、免疫逃逸、隐匿性传播等特性, 令防 控形势至今仍异常严峻。对患者的早发现、早隔离仍然是目前最有效的防控措施。
新材料 2024年01月08日
基于狄拉克半金属的可调谐四频段太赫兹超材料吸波器

基于狄拉克半金属的可调谐四频段太赫兹超材料吸波器

摘要：设计了一种基于三维狄拉克半金属（DSM）动态可调谐的四频段太赫兹超材料窄带完美吸波器，在3.4695、4.3829、4.5790、4.9885 THz 频率处实现4 个吸收率接近100% 的谐振峰。对谐振频率处的电磁场分布进行了数值研究，并结合阻抗匹配原理，定性地解释了吸收体完美吸收的物理机制。研究了单元结构尺寸和DSM 费米能级对吸波特性的影响规律，证明了谐振峰频率和吸收率均具有良好的可调性。进一步地，当吸波器的工作环境折射率由1.00 增加至1.16时，谐振频率红移且折射率响应灵敏度高达721.8 GHz·RIU−1。在法向入射下，表现出与极化无关的吸收特性。本研究为THz 吸波器及相关DSM 器件研制提供参考，同时在多波段光电探测、生物传感和光学滤波等领域中具有很大的应用潜力。
新材料 2025年09月08日
通风声超材料屏障研究进展

通风声超材料屏障研究进展

摘要：通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音, 为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境. 声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料, 凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点, 在通风声屏障领域取得了突破性的进展. 本文综述了该领域的最新研究进展和应用, 包括3种主要的物理原理: 局域共振型、干涉相消型和相位梯度型, 并探讨了从单频设计拓展至宽频设计的方法. 此外, 本文还介绍了在复杂应用场景下的新设计思路和优化方法, 如柔性材料的应用、主动型超材料, 以及人工智能和机器学习的设计优化. 未来, 随着技术的不断进步和跨学科的融合, 基于超材料的通风声屏障将在建筑、交通和工业领域发挥更大的作用, 为人类提供更加安静和舒适的环境.
新材料 2025年12月04日
采用磁等离子发动机实现超高温石墨化工艺

采用磁等离子发动机实现超高温石墨化工艺

摘要：针对市场对高性能碳基新材料的迫切需求，尤其是第四代半导体基材、锂离子电池负极材料、复合材料等对超高密度、超高纯度炭材料的需求，开展中间相炭微球超高温石墨化处理工艺及装备研究。基于深空探测领域应用的磁等离子体动力发动机技术，开展了基于强磁高密度超高温等离子体电磁场耦合加速及调控、大功率分时分级电源启动控制、真空超高温高效率中间相炭微球石墨化工艺制造、高效能稳定连续运作标准化研究。应用磁等离子体动力发动机进行MCMB超高温石墨化处理试验表明：应用超高温等离子体技术进行石墨化处理，可获得石墨化程度较高、微观结构特性优异的碳素材料。基于深空探测领域应用的磁等离子体动力发动机技术，真空下可迅速达到3000℃的高温，十分钟内便可实现毫米级中间相炭微球的高质量石墨化，此种应用在国内尚属首例。实现了中间相炭微球石墨化过程所需的超高温度、高效率和工业智能化控制，制备出具备超高密度、超高纯度的材料，对提升我国新材料工艺制造装备的整体技术水平有重大实际意义。
新材料 2026年01月27日