镁基-羟基磷灰石生物材料研究进展

摘要:镁及其合金由于具有独特的组织结构、力学性能、降解性能和生物相容性而备受关注,但其过快的降解速率限制了其应用。由于具有优异的生物相容性,羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HA) 在制备镁基-HA生物材料时能增强镁及其合金的生物相容性和耐蚀性,并具有良好的降解速率调节能力。首先详细介绍了镁基-HA 生物材料的制备方法;其次,探讨了不同合金元素、金属氧化物、有机物对镁基-HA生物材料性能的影响;再者,概述了镁基-HA生物材料的力学性能、电化学腐蚀性能、体外降解性能、生物相容性能和生物活性。最后,总结了镁基-HA生物材料目前面临的主要问题,并对其未来的发展趋势进行了展望。

二维h-BN 的制备及在防腐涂层中的应用研究进展

摘要:六方氮化硼(h-BN)作为一种典型的二维层状材料,凭借其优异的高温稳定性、化学惰性和电绝缘性,在有机防腐涂层领域展现出巨大的应用潜力。系统综述了二维h-BN 的制备及在有机防腐涂层中的应用研究进展,内容涵盖h-BN的晶体结构、材料特性、制备方法及其在有机防腐涂层中的应用等多个方面。首先,简单阐述了h-BN的晶体结构特征及其关键材料特性。其次,详细介绍了制备h-BN纳米片的方法,主要包括两大类,一类是“自上而下”法(如机械法、液相法、插层法等),另一类是“自下而上”法(如化学气相沉积、物理气相沉积等)。同时,比较了各种制备方法在产率、成本控制、均一性及规模化生产可行性等方面的突出优缺点。随后,重点探讨了h-BN纳米片在有机防腐涂层中的应用研究进展,重点聚焦环氧树脂、聚氨酯及丙烯酸树脂三类典型聚合物涂层体系。通过对比分析h-BN纳米片改性前后涂层体系的耐蚀性演变规律,深入阐释了其增强机制。最后,简要分析了h-BN纳米片当前面临的技术瓶颈,并对其未来发展方向进行了展望,以期为该材料在防腐蚀领域的进一步研究和应用提供参考。

基于高压技术的高温超导体制备及研究进展

摘要:在超导材料研究领域,从金属汞单质超导体的发现到镍基超导体的制备,对超导材料物理性质和微观机理的研究极大推动了凝聚态物理学的发展。基于新制备技术研发实用化高温超导体,在强电和弱电应用领域具有重要的意义。高压实验技术作为一种新手段,已成为探索新奇超导体及提高超导体超导转变温度(Tc)的强力工具之一。本文以超导转变温度较高(大于150 K)的3 种高温超导体H3S、LaH10和HgBaCaCuO为对象,系统地总结了其制备技术的研究进展,明确实用化高温超导体的制备思路。通过分析得出以下主要结论,高压有助于制备具有特殊晶体结构的富氢化合物超导体LaH10,使其获得较高的超导转变温度;同时,高压也能够以类似改变掺杂的方式影响铜氧化物超导体,从而改变其超导电性。高压技术是获得具有特殊晶体结构(层状和笼状)高温超导体的有效途径。

腐蚀电化学阻抗谱的数据解析与物理模型研究进展

摘要:电化学阻抗谱(EIS)是研究金属材料及其涂覆体系腐蚀电化学行为与失效机理的最重要的方法之一。随着腐蚀电化学理论、数值计算以及相应拟合软件的发展,EIS 数据解析得到了很大发展。通过数据拟合与解析可得到表征钝化膜厚度、钝化膜电阻率分布、涂层电阻率分布等关键参数。当钝化膜破裂后,通过动力学模型推导Faraday 阻抗ZF的表达式,可以解析各个电极反应的速度常数、扩散层厚度等参数。本文以钝态金属及其有机涂覆体系为案例,综述了电化学等效电路模型(ECM)、点缺陷模型(PDM)、电化学动力学模型、幂律模型(PLM)、Young 模型在解析氧化膜性质、涂层性能和电极过程动力学参数中的应用,并讨论了每种方法的优缺点,最后指明了EIS数据解析与物理模型的发展趋势。

光响应多功能自修复涂层的研究进展

摘要:金属腐蚀影响着国民经济的各个领域,对工业制造、环境保护等方面造成了严重威胁。为解决这些难题,光响应自修复涂层作为一种具有特殊功能的智能材料应运而生,它能够在光照条件下实现自我修复,从而恢复涂层的完整性和其他性能。光热自愈技术的精确性、快速响应性及众多优点表明了多种潜在的应用。本文全面概述了光响应自修复涂层的最新进展和挑战,包括自修复涂层的分类、光响应自修复的不同作用机理及在防腐、防冰、除冰和预警等领域的应用。最后,本文强调了一些尚未解决的关键挑战并讨论了该领域的未来发展方向。

碳点缓蚀剂的研究进展及展望

摘要:碳点(CDs)因其突出的光电性能、来源丰富、富含官能团及杂原子、绿色环保等特性,已成为新型纳米级绿色缓蚀剂的研究热点。本文从CDs结构性质出发,归纳总结目前采用自上而下和自下而上途径合成CDs的具体方法,并简要介绍了理论计算在合成CDs中的指导应用。围绕掺杂型(非金属、金属和共掺杂)、表面修饰型和生物质基为研究热点的3 类CDs缓蚀剂,展开分析了不同金属在不同介质中的缓蚀性能,以及在溶液中的作用方式和缓蚀机理模型。综合在金属腐蚀防护领域的研究概况,对未来发展趋势进行了展望。旨在通过对CDs缓蚀剂的分析研究,充分挖掘利用其在金属腐蚀防护领域的优势,优化CDs制备工艺,开发出更先进、高效的腐蚀防护技术,为CDs缓蚀剂在未来的深度研究和实际应用提供一定的参考,推动金属腐蚀防护技术实现高质量发展。

激光冲击强化对非晶合金结构及性能影响的研究进展

摘要:块体非晶合金(BMGs)因其高强度、高硬度、高弹性极限、优异的耐磨、耐腐蚀性能等优点而受到材料学家们的广泛关注。然而,室温时BMGs在剪切应力作用下,高度局域化的原子团簇结构进行剪切转变形成剪切带,同时在剪切带内部产生大量自由体积并发生应变软化现象,使得BMGs的变形高度局域化且容易发生脆性断裂。为解决BMGs的室温脆性问题,研究学者们相继提出各种非变形、弹性变形以及塑性变形的方法来实现外部能量输入,进而通过促使BMGs内部形成非均匀结构来提升BMGs的力学性能。作为一种新兴的表面强化技术,激光冲击强化(LSP)通过将光能转换成为机械能并强制材料表面发生塑性变形,在金属材料表面和近表面引入压缩残余应力并诱导形成更细的晶粒,进而显著提升金属材料的力学性能。近年来,研究学者们针对通过LSP技术改善BMGs的力学性能开展了大量研究工作。本文重点总结近10年来LSP处理在优化BMGs结构非均匀性、表面残余应力以及力学性能方面的研究成果,以便研究人员进一步制备综合性能更加优异的BMGs,进而推动其在工业领域的应用。

黑色光热涂层的研究进展

摘要: 在经济与技术的飞速发展下,对涂层的要求越来越高,具有较高吸收率与发射率的黑色涂层在航空航天、精密设备等方面发挥着重要的作用。综述了常见黑色涂层的种类和制备方法的优缺点。黑色涂层包括金属复合涂层和碳纳米管复合涂层两大类,碳纳米管复合涂层具有优异的吸光能力,但耐磨性较差,相较而言,金属复合涂层综合性能更好,应用场景更为广泛。制备金属复合涂层的方法有:电沉积法、化学沉积法、喷涂法、微弧氧化法,其中电沉积法可以通过控制工艺参数来对涂层的结构进行调控,从而改善涂层的性能,且电沉积法工艺简单、无污染,是一种优异的制备方法。黑色涂层最基本的性能是光的高吸收率和热辐射性能,就目前来看,涂层的性能已不能满足日益增长的应用需求,是目前的研究瓶颈。影响涂层性能的因素主要有工艺参数、电解液组成和涂层结构,文章综述了常用的黑色涂层、涂层制备方法和影响涂层性能的因素,以提高涂层的综合性能。最后,提出了黑色涂层未来的发展方向,包括不断提高的吸收率与发射率及涂层的耐久性,不断扩大涂层的应用场景。

深度学习在材料表征与性能预测中的应用研究进展

摘要:近年来,深度学习在材料科学领域的应用呈现出日益重要的趋势。其中,材料性能预测作为材料科学研究的核心问题,传统方法受限于表示能力有限与计算复杂度高的挑战。深度学习作为一种基于数据驱动的方法,通过学习大规模数据中的特征表示和模式,为材料表征和性能预测提供了新的解决方案。与传统的机器学习模型相比,深度学习展现出竞争力的优势。本文首先阐述了人工智能、机器学习以及深度学习之间的关联,对经典的深度学习理论进行了概述,包括感知机、图神经网络、序列模型等。随后,详细讨论了深度学习在材料成分和晶体结构表征、材料性能预测模型等方面的重要进展,对数据集、相关模型结构以及建模方法的优势进行了综述。文章进一步探讨了深度学习在材料科学中的模型可解释性,可以更充分地理解模型决策过程。最后,对深度学习在材料领域的发展进行了总结与展望。

金属阻尼器的研究现状及发展趋势

摘要:本文介绍了屈曲约束型(BRB)、剪切屈服型、弯曲屈服型和弯剪屈服型金属阻尼器的研究现状,对比了各类金属阻尼器的主要优缺点,为科技工作者选择合适的阻尼器类型提供了参考。还通过实际案例阐述了金属阻尼器的应用及减震效果,结合国内外研究现状指出了金属阻尼器的研发趋势及应用前景。