摘要：Bone screws are devices used to fix implants or bones to ***,conventional screws are mechanically fixed with thread and often face long-term failure due to poor *** improve osseointegration,screws are evolving from solid and smooth to porous and *** manufacturing(AM)offers a high degree of manufacturing freedom,enabling the preparation of predesigned screws that are porous and *** paper provides an overview of the problems currently faced by bone screws:long-term loosening and screw ***,advances in osseointegrated screws are summarized hierarchically(sub-micro,micro,and macro).At the sub-microscale level,we describe surface-modification techniques for enhancing *** the micro level,we summarize the micro-design parameters that affect the mechanical and biological properties of porous osseointegrated screws,including porosity,pore size,and pore *** addition,we highlight three promising pore shapes:triply periodic minimal surface,auxetic structure with negative Poisson ratio,and the Voronoi *** the macro level,we outline the strategies of graded design,gradient design,and topology optimization design to improve the mechanical strength of porous osseointegrated ***,this paper outlines advances in AM technology for enhancing the mechanical properties of porous osseointegrated *** osseointegrated screws with hierarchical design are expected to provide excellent long-term fixation and the required mechanical strength.

摘要：将细胞封装在生物材料中用于器官修复或疾病治疗是一个新兴领域.目前,微流控技术被用于精确控制封装细胞的数量、大小和支架结构.微流控技术提供了设计生物仿生形态的能力,增强封装细胞的活性和功能,从而提高疾病治疗的效果.本文报道了微流控技术在仿生细胞封装方面的最新进展.我们首先简要概述了各种天然衍生的促进细胞功能的仿生结构,如受到细胞、植物、动物和自然反应启发的结构;之后讨论了基于微技术的最新细胞封装方法,并详细描述了相关过程;最后提出了仿生细胞封装在疾病治疗和临床应用中面临的挑战和未来方向.

摘要：本工作利用基于密度泛函理论的高通量计算方法,研究了由金属团簇和四羟基苯(THB)分子形成的232个具有Kagome晶格的有机金属网格.在由THB分子和过渡金属原子三聚体(称为Y_(3)-THB)组成的有机金属网格中,有7种网格结构是本征有机拓扑绝缘体.进一步引入过渡金属原子(Tl,Pb,Bi)后得到的X_(3)Y_(4)-THB结构中,发现了9个具有较大自旋轨道耦合能隙的本征有机拓扑绝缘体.在这些本征拓扑绝缘体中,α相Pb_(3)Zn_(4)-THB结构是具有拓扑平带的拓扑绝缘体,其非平庸自旋轨道耦合能隙(97.5 meV)几乎是其平带带宽(22.5 meV)的4倍,是实现分数量子霍尔效应的理想平台.该工作为设计具有大能隙的二维有机拓扑绝缘体提供了新的途径.

摘要：过渡金属氧化物具有丰富的功能性,但其错综复杂的内部自由度对相图绘制和结构设计提出了挑战.本文中,我们引入了描述相图物理起源的轨道能级序(ELO),并通过对La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_(3)(LSMO)氧化物的研究证明了其在相图预测中的有效性.结合DFT计算和实验,我们构建了氧含量和应变关联的LSMO相图,结果表明LSMO结构稳定性与ELO密切相关.据此发现了一种由ELO演化而产生的四倍氧有序相.最后,我们提出了描述轨道分裂程度的轨道弹性定律,阐明了ELO演化的起源,助力功能氧化物的设计.这项研究拓宽了材料科学领域的性能调控手段,并为从轨道角度预测相图提供了思路.

摘要：研究Zr_(55)Cu_(30)Ni_(5)Al_(10)(摩尔分数,%)金属玻璃在深冷循环处理过程中的回春行为。实验发现,随着循环次数的增加,样品的回春程度更高,表现为更高的弛豫焓与更低的密度。回春程度经200次循环后逐渐饱和,这可能与非晶结构中有限的自由体积含量有关。同时,高循环次数下的样品硬度更低,塑性更好,这与其剪切转变区体积增大有关。此时,更低的剪切面形成能有利于多重剪切带的形成。此外,还发现自由体积含量与样品塑性应变及剪切转变区体积呈线性关系。分子动力学模拟结果还表明,在高冷速下回春程度高的样品会发生原子体积的饱和。

摘要：石墨烯因其高载流子迁移率和宽光谱吸收范围而广泛应用于光电探测。然而,其低光吸收率导致的高暗电流严重限制了它的光电探测性能。钼基二硫族化合物(MoX_(2),X=S、Se和Te)具有高的吸收系数,能够弥补石墨烯基光电探测器中暗电流较高的劣势,因此基于石墨烯/MoX_(2)范德华异质结的光电探测器能够表现出优异的光电子特性。本综述首先回顾了光电探测器的工作原理、性能指标和结构。之后,从材料基础的角度突出了石墨烯/MoX_(2)范德华异质结光电探测器的重要性。接着,总结了石墨烯/MoX_(2)范德华异质结光电探测器的制备方法和性能增强策略。最后,强调了这类异质结光电探测器当前面临的挑战及未来的发展方向。本综述将为这类高性能范德华异质结光电探测器的设计提供一定的指导和参考。

摘要：电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)能够利用可再生电能将CO_(2)转化为高附加值化学品和燃料,是一项有望缓解当下环境挑战的技术方案.本文总结了CO_(2)RR稳足性下降的根本原因,并探讨了解决这一问题的有效策略以及最新的研究进展.首先,在外加电位的作用下,催化剂会发生结构转变,且碳沉积或气体杂质引起的催化剂中毒都会降低CO_(2)RR的稳定性.其次,气体扩散层(GDL)附近发生水淹和盐沉淀会阻碍反应物/生成物的传输,三相界面会受到破坏.在长时间服役时,液压和电流的作用会导致GDL开裂.在电解质方面,碱性电解质会与CO_(2)中和,形成碳酸盐沉淀;而酸性介质腐蚀催化剂,并伴随严重的析氢副反应.另外,电解质中的金属离子杂质的优先还原进一步加剧了稳定性的衰减.深入理解CO_(2)RR中各类失活现象对设计稳定、高效的CO_(2)电催化系统具有指导意义.针对CO_(2)RR稳定性研究目前所面临的困境,本文最后展望了该领域未来的研究方向.

摘要：具有生物力学和生化活性的敷料在伤口护理和皮肤组织再生中起着至关重要的作用.然而,机械失配和药物释放管理所涉及的问题限制了当前敷料的有效使用.在本工作中,我们报道了一种简单的策略,即采用聚偏二氟乙烯(PVDF)作为底物,通过嵌入不同尺寸的沸石咪唑酸盐框架(ZIF-8)种子,以推动具有均匀蜂窝结构的高柔性金属有机框架(MOF)复合膜的受控生长,用于药物负载和释放.以嵌入的种子为控制中心,形成的多孔膜具有约0.7-3μm的宽孔隙.这种可调节的微尺度孔与ZIF-8中的固有纳米孔不仅可以有效地提高抗炎类药物的负载(姜黄素,CCM),而且还能够快速并可控地释放药物,大大提高了抗菌活性,同时促进细胞生长.其中,在40 nm种子上生长的0.7μm多孔膜的表现优于其他蜂窝膜,与2μm多孔膜(相当于裸PVDF基质)相比,细胞增殖能力提高了约2倍,针对金黄色葡萄球菌(***)和大肠杆菌(***)的抗菌活性分别提高了5倍和2.4倍,是基底抗菌活性的5倍,这是因为这种最佳孔几何结构具有CCM和Zn2+释放特性的平衡效应.这种可控分层孔阵列膜的独特性质有望真正用于伤口愈合,同时也为生物医学设计提供了新的指导.

摘要：层状无机材料的弱层间耦合和大面积表面为构建低导热性无机固体材料提供了基本框架.合成具有足够散射和非谐波性的稳定层状材料,从而降低热导率,仍是一项挑战.本文在层状无机FeOCl材料体系中,通过一步氧化还原反应成功获得了一种结构稳定的富含Fe^(2+)的层状材料,实现了表面和界面的同步改性,并实现了超低的热导率.具体而言,系统的X射线吸收精细结构(XAFS)分析和电子能量损失光谱(EELS)分析表明,碱金属原子的层间插层和表面缺陷的引入诱导了大量Fe^(2+)的存在,从而增强了其非谐波性和声子散射.此外,声子态密度(PDOS)分布也提供了确凿的证据,证明了散射概率的提高和声子模式整体的软化.所制得的层状无机材料Fe(III)_(1−n)Fe(II)_(n)O_(1−x)Cl[K^(+)]_(m)不仅结构稳定,而且在298 K时的热导率比原始FeOCl降低了近60%,低至0.29 W m^(−1) K^(−1),这在层状无机材料中是极低的.这项研究为低导热层状材料的设计提供了新的视角.

摘要：准二维钙钛矿表现出独特的光物理性质,这使它们成为激光技术潜在进步的优秀候选材料.高性能纳秒脉冲激光和放大自发发射(ASE)是实现连续波抽运光电泵浦激光器的关键工艺.然而,在纳秒脉冲激光泵浦下发展准二维钙钛矿ASE或激光仍然存在一些困难,包括表面缺陷浓度高、俄歇复合和能量传递效率低.本文通过无添加剂的Cs^(+)阳离子掺杂策略,可以很好地控制准二维钙钛矿膜的形貌和相分布,从而解决了低n相导致的能量传递途径不足的问题.本文通过快速的能量传递过程揭示了增益性质和载流子复合.基于此,掺杂适当比例Cs^(+)阳离子的PEA_(2)(FA_(0.7)Cs_(0.3))_(2)Pb_(3)Br_(10)钙钛矿膜的净增益系数比原始钙钛矿薄膜提高了近3倍,从而将纳秒激光激发下的放大自发发射阈值降低到1/3.研究结果表明,在准二维钙钛矿中掺杂Cs^(+)可为实现高性能激光器件的相位分布设计提供见解.